Teoría de gradientes termodinamicamente consistente para hormigones en campos de altas temperaturas

Abstract

Los materiales cementicios expuestos a efectos de las altas temperaturas experimentan degradaciones severas en sus propiedades mecánicas: cohesión, fricción, resistencia y rigidez. Estas degradaciones son particularmente críticas en el caso de hormigones, en virtud del extendido uso de este material en estructuras y en la ingeniería en general. Los campos de altas temperaturas producen degradaciones irreversibles y severas en hormigones, conllevando a pérdidas significativas de sus propiedades mecánicas fundamentales. Es por ello de gran importancia el desarrollo de teorías constitutivas realistas y confiables, las cuales deben estar enmarcadas en los principios termodinámicos fundamentales de la ciencia de materiales y al mismo tiempo deben permitir su implementación en códigos de elementos finitos, en virtud de ser este procedimiento el más eficiente y extensivamente usado para el análisis del comportamiento de falla de materiales y estructuras. Si bien es ampliamente aceptada la teoría de fisura difusa (smeared crack) como la más eficiente para el estudio de problemas de falla de sólidos y estructuras con el Método de Elementos Finitos, es también reconocidas sus fuertes limitaciones para predecir en forma objetiva los comportamientos post-pico en función del tamaño de elementos utilizados. En ese sentido, es menester en el desarrollo de las teorías constitutivas la consideración de formulaciones no locales. Esta propuesta se refiere a una teoría poro-plásticas termodinámicamente consistente basada en gradientes, para hormigones sometidos a campos de altas temperaturas. La misma constituye una propuesta original en la cual los hormigones son considerados medios porosos cerrados parcialmente saturados de características no locales. La teoría propuesta permite predecir el comportamiento termo-químico-mecánico acoplado de hormigones en campos de altas temperaturas.