Estudio numérico del comportamiento a flexión de una viga de hormigón de ultra altas prestaciones y pretensado

Abstract

El siguiente documento consiste en un estudio numérico del comportamiento mecánico y en fractura de hormigones de ultra-altas prestaciones reforzados con fibras de acero y pretensado. Para ello, se ha utilizado el programa de elementos finitos, ABAQUS, y se ha modelado una viga biapoyada sometida a una carga uniformemente aplicada hasta llegar a su rotura. Dicho trabajo se ha centrado, en primer lugar, en desarrollar un modelo constitutivo de los hormigones utilizados (ultra-alta resistencia y alta resistencia) que reproduzca adecuadamente su comportamiento. Posteriormente, el trabajo se ha centrado en dos tipos de análisis comparativos. El primero, a la viga reforzada con un hormigón de ultras altas prestaciones se le ha añadido una armadura activa, con el fin de analizar la acción beneficiosa que ejerce la acción del pretensado. En segundo lugar, se ha llevado a cabo un modelo de viga de hormigón de alta resistencia pretensado y se ha realizado una comparación con los resultados del modelo de hormigón de ultra-altas prestaciones. Finalmente, se ha hecho un análisis comparativo entre el comportamiento de los tres tipos de refuerzos estudiados, ultra-altas prestaciones, ultra-altas prestaciones pretensado y alta resistencia pretensado. Las conclusiones principales que se obtienen reflejan por una parte un mejor comportamiento mecánico frente a la acción de las cargas externas gracias al efecto del pretensado y, por otra parte, las ventajas que suponen el empleo de un hormigón de ultra-altas prestaciones frente a un hormigón de alta resistencia.

This document consists of a numerical study of the mechanical and fracture behavior of ultra-high performance concrete reinforced with steel fibers and prestressed. To this aim, it was used the finite element program, ABAQUS, and it was modeled a bi-supported beam, that was subjected to uniform loading until its collapsed. This work has been focused, first, on developing a constitutive model of the concretes used (ultra-high performance and high-strength concrete) that properly reproduce their behavior. Subsequently, the work has been focused on two types of comparative analysis. The first, an active reinforcement has been added to the beam reinforced with ultra-high performance concrete, in order to analyze the beneficial action provided by the prestressing action. Second, a model of the prestressed high-strength concrete beam has been carried out and a comparison has been made with the results of the model of ultra-high-performance concrete. Finally, a global comparative analysis has been performed between the behavior of the three types of reinforcements studied, ultra-high performance, ultra-high performance prestressed and high-strength prestressed concrete. The main conclusions shown an improved mechanical behavior against the action of external loading, as a result of the prestressing effect and, on the other hand, the advantages of using ultra-high-performance concrete instead of high-strength concrete.