Análisis numérico de ensayos de corte de hormigón reforzado con fibras

Abstract

El agregado de fibras de acero al hormigón mejora su comportamiento postfisuración, incrementando la ductilidad del material y previniendo la falla frágil en piezas sometidas a corte. Los mecanismos que contribuyen a la capacidad al corte no son conocidos en su totalidad. Por otro lado, si bien se desarrollaron diferentes configuraciones de ensayo, no existe un método estandarizado que permita evaluar directamente el comportamiento a corte. Los estados tensionales en la zona de falla de las probetas no son uniformes e incluyen otras componentes de tensión. En este trabajo se analiza numéricamente el comportamiento de diferentes tipologías de ensayos encontradas en la bibliografía empleando un modelo compuesto para el hormigón reforzado con fibras, basado en una modificación de la teoría de mezcla que permite el deslizamiento de las fibras respecto de la matriz. A modo de validación, se compara la respuesta estructural obtenida numéricamente con la medida en los ensayos. Adicionalmente se analiza la distribución de tensiones y los tipos de estados tensionales que conducen a la falla. Con ello es posible explicar la diferencia de los valores de resistencia al corte obtenidos en forma simplificada utilizando cada una de las configuraciones de ensayos estudiadas.

The addition of steel fibers to the concrete improves its postcracking behavior increasing the material ductility and preventing brittle failure. The mechanisms that contribute to the shear capacity of fiber-reinforced concrete are not fully known. On the other hand, although different test configurations were developed, there is no standardized method that allows direct evaluation of shear behavior. The stress states in the failure zone of the specimens are not uniform and include other stress components. The behavior of different types of tests found in the bibliography is numerically analyzed in this paper a composite model based on a modification of the mixing theory that allows the sliding of the fibers with respect to the matrix is used for fiber reinforced concrete. As model validation, the numerical response is compared with that measured in the tests. Additionally, the distribution of stresses and the combination of stress leading to failure are analyzed. In this way, the differences between the shear strength values obtained from different test setups using simplified form can be justified.