Análisis numérico no-lineal de tubos de acero rellenos de hormigón

Abstract

Este trabajo presenta un análisis no lineal de elementos finitos de tubos de acero rellenos de hormigón que constituyen los pilotes de las defensas de pilas de puente contra impacto de embarcaciones. Se trata de elementos estructurales sometidos a cargas laterales crecientes, cuyas deformaciones elastoplásticas durante el proceso de carga permiten absorber la energía cinética de la embarcación. El objeto del análisis es evaluar las hipótesis de diseño y para predecir el comportamiento del pilote sometido a grandes deformaciones y desplazamientos. Se analiza un pilote aislado compuesto de un tubo de acero estructural relleno de hormigón restringido lateralmente por suelos. Si bien el proceso es de naturaleza esencialmente dinámico, el análisis realizado es estático ya que las fuerzas de inercia asociadas a la masa del tubo son pequeñas frente a la masa y rigidez de la embarcación. La excitación consiste en una carga horizontal gradualmente creciente aplicada a la cabeza del pilote de manera estática. Las características principales de este análisis no lineal son el comportamiento mecánico de la interfaz acero-hormigón, el efecto del confinamiento que la camisa de acero ejerce sobre el hormigón de relleno, el pandeo local y la estricción de la camisa de acero, la resistencia lateral del suelo y la combinación de todos estos efectos sobre la respuesta mecánica total de los pilotes. El análisis se realiza con los modelos y las capacidades computacionales del programa ABAQUS. Los resultados del análisis se comparan con los resultados obtenidos con elementos no lineales simplificados tipo viga y con ensayos de modelos a escala reducida. Finalmente, a la luz de los resultados numéricos alcanzados, se formulan algunas conclusiones sobre los méritos e inconvenientes encontrados con la aplicación de ABAQUS para analizar esta clase de problemas.

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