Modelo para el análisis estructural del comportamiento de mampostería mediante técnicas de homogeneización

Abstract

En este trabajo se presenta un modelo para el análisis del comportamiento estructural de la mampostería basado en una técnica de homogeneización fenomenológica. La rigidez, la resistencia y demás propiedades mecánicas de los materiales componentes intervienen activamente en la definición del comportamiento y el modo de falla del conjunto, por lo que resulta necesario recurrir a métodos y técnicas que permitan representar y reproducir el comportamiento tanto lineal como no-lineal del compuesto, ya sea a través de micro-modelos o macro-modelos. En este estudio, en particular, se emplean macro-modelos basados en técnicas de homogeneización, que permiten representar el comportamiento del compuesto sorteando las heterogeneidades presentes en la mayoría de los materiales estructurales, tratando al mismo como un material homogéneo anisótropo con propiedades medias (homogeneizadas). Así es posible derivar el comportamiento global de la estructura a partir del comportamiento de los materiales constituyentes adoptando modelos constitutivos diferentes para cada uno de ellos. En este trabajo, la técnica de homogeneización que se utiliza es apropiada para aquellos materiales que tienen una configuración periódica y permite trabaja en dos escalas: una escala micromecánica, donde quedan especificadas las propiedades mecánicas y geométricas de los materiales componentes, y una escala macromecánica en la cual el material es tratado como si fuese homogéneo. Concretamente en este trabajo, en el que se modelan estructuras de mampostería periódica se consideran dos componentes: ladrillo y juntas de mortero. En particular, para el mortero, se emplea un modelo de daño que considera degradación diferenciada para las partes volumétrica y desviadora del tensor constitutivo, el cual fue propuesto previamente por los autores. El trabajo se completa con una serie de ejemplos que permiten apreciar los resultados obtenidos en paneles de mampostería de ladrillos sometidos a cargas horizontales, a través de un análisis push-over, en combinación con distintos niveles de cargas verticales de pre-compresión inicial. Estos resultados permiten analizar la evolución del daño con el nivel de carga y los modos de falla de los paneles, con distintas combinaciones de carga y relaciones de aspecto.