Simulación de la resistencia a cortante de vigas reforzadas con fibras de carbono con Extreme Loading for Structures

Abstract

La tesis empleó el Método de Elementos Aplicados (AEM) para simular un ensayo que investigó la resistencia a la cortante de cuatro vigas esbeltas de concreto de alta resistencia, dos reforzadas con CFRP y dos reforzadas con acero tradicional. Todas las vigas fueron simplemente apoyadas, sin refuerzo de corte, sección rectangular uniforme, bajo cargas estáticas puntuales y variación en la cuantía de refuerzo. Se utilizó el software Extreme Loading for Structures (ELS), basada en la novedosa técnica de análisis estructural denominada AEM. Para el estudio se adoptó un primer enfoque cuantitativo que involucró una comparación numérica entre las curvas de carga vs deformación obtenidas mediante el software ELS y las del experimento físico. Posteriormente, se adoptó un segundo enfoque cualitativo, comparando los modos de falla y los patrones de agrietamiento entre los resultados del ELS y los obtenidos en el experimento físico de El-Sayed (2006). Después de realizar las primeras simulaciones con los mejores valores de cada propiedad (medias) para los modelos, se observaron resultados cercanos a los resultados experimentales como se esperaba. Luego, se llevó a cabo un estudio de sensibilidad utilizando el método Tornado para identificar las propiedades más sensibles o influyentes que generan la mayor variabilidad en los resultados. Finalmente, se realizó un análisis de calibración manual de las propiedades más sensibles obtenidas en el estudio anterior para obtener los modelos finales. Los modelos finales demostraron resultados satisfactorios, evidenciando una buena similitud tanto en términos cuantitativos como cualitativos con los resultados experimentales. Finalmente, el estudio de mallado realizado en los modelos reforzados con CFRP reveló que un aumento en el tamaño de los elementos resulta en un incremento en la carga de falla por cortante, corroborando hallazgos previos en las literaturas existentes. Sin embargo, se observó también que el uso de mallados más refinados conlleva a aumentos significativos en los tiempos computacionales requeridos por el ELS.