Abstract

En este informe se describen algunos de los desarrollos recientes en modelos constitutivos avanzados para el comportamiento no lineal de materiales de construcción. El trabajo se centra especialmente en los modelos de simulación numérica del fenómeno de fisuración en hormigón estructural y otros geomateriales tales como la mampostería y la obra de fábrica. En la primera parte del informe se describen los enfoques principales para la simulación numérica de la fisuración a tracción en estructuras de hormigón: el de fisura discreta y el de fisura distribuida, para centrarse en el segundo. Dentro de éste, el informe describe en detalle un modelo escalar de daño continuo desarrollado en CIMNE. Este modelo de daño se basa en la partición del tensor de tensiones para poder capturar el comportamiento unilateral del hormigón al pasar de tracción a compresión y viceversa. El modelo propuesto adopta un formalismo basado en las deformaciones totales, lo cual aumenta su eficiencia algorítmica y lo hace especialmente apto para aplicaciones sísmicas y problemas de gran tamaño, tal como se muestra en las aplicaciones presentadas. En la última parte del informe se trata el tema de la localización de deformaciones y de daño y de la simulación numérica del colapso estructural. En esta parte se combina el modelo de daño distribuido presentado anteriormente con un algoritmo de rastreo de fisuras. La mejoría de las capacidades del modelo se hace patente en las aplicaciones mostradas y, especialmente, en el estudio de un arco semicircular de obra de fábrica con carga asimétrica, cuyos resultados son

mucho más realistas que los que se obtienen con el modelo de daño distribuido en su

forma original. El informe concluye con algunas observaciones sobre la utilidad de los

modelos constitutivos avanzados y su aplicación por parte de los usuarios finales de

programas comerciales o de propósito específico.

Abstract

Installing utility pipelines generates a significant amount of trench arisings, which are usually transported to landfills instead of being reused as backfill material. This practice generates CO2 emissions and wastes raw materials. This paper presents a more sustainable solution, an eco-trench, which is based on re-using trench arisings as backfill and adding a top layer of expansive concrete to improve the eco-trench’s structural performance. The technical feasibility of the eco-trench was evaluated through a finite element model, which identified the degree of expansion in concrete required to avoid failure or subside the stresses caused by traffic. The potential expansion of concrete was measured under confined conditions in the laboratory by means of a novel test developed for this purpose. The results showed that adding calcium oxide generates the required internal stress. The results were then confirmed in a pilot experience. Las zanjas para instalaciones de servicios generan un elevado volumen de materiales de excavación que son transportados a vertederos en lugar de ser reaprovechados como relleno. Esto conlleva un mayor consumo de materias primas y emisiones de CO2 asociadas al transporte. Este estudio presenta una solución más sostenible, denominada ecozanja, basada en la reutilización de los materiales de excavación como relleno de la zanja con una capa superficial de hormigón expansivo. Su aplicabilidad se evalúa mediante un modelo de elementos finitos que permite determinar el grado de expansión necesario en el hormigón para garantizar la resistencia de las tensiones debidas al tráfico de vehículos sobre la zanja. La expansividad del hormigón se evaluó mediante un ensayo desarrollado específicamente para tal objetivo. Los resultados indican que la adición de óxido de calcio genera las tensiones internas necesarias. Asimismo, la propuesta se validó mediante una experiencia piloto en obra. Document type: Article