simulación numérica del proceso de fractura en modo i de vigas de concreto con trayectoria de fisuración conocida mediante un modelo discreto de fisura cohesiva numerical modeling of the fracture process in mode i of concrete beams with known cracking path by means of a discrete model of cohesive crack

Este trabajo describe la formulación, implementación y aplicación de un modelo discreto de fisura cohesiva el cual permite simular el proceso de fractura en modo I de vigas de concreto simple cuya trayectoria de fisuración está definida. En el proceso de fractura se establece una relación entre el esfuerzo normal de cohesión y la apertura de una fisura, donde el material ubicado fuera de la zona de fractura conserva un comportamiento elástico lineal en carga o descarga, mientras que el material en el interior de la zona de fractura tiene un comportamiento inelástico con ablandamiento por deformación. En la malla se ubican parejas de nudos en la misma posición espacial sobre la trayectoria de la fisura, las cuales desligan a los elementos bidimensionales contiguos. Estos nudos duplicados están conectados entre sí por resortes elasto - plásticos que representan el proceso de fractura. Se simulan numéricamente tres vigas de concreto de diferentes dimensiones que soportan una carga en el centro de la luz. Cada simulación es un análisis no lineal estático con elementos finitos en condición plana de esfuerzos, considerando deformaciones infinitesimales y aplicando un desplazamiento vertical incremental sobre la cara superior de la mitad de la luz de la viga. Se obtuvieron resultados satisfactorios de la respuesta estructural de las vigas, en comparación con los ensayos experimentales y modelaciones numéricas desarrolladas por otros autores.
This work describes the formulation, implementation and application of a cohesive crack discrete model, which can simulate the fracture process in mode I of simple concrete beams with defined cracking pattern. In the fracture process, a relationship between the cohesive normal stress and crack opening is established, where the material outside the fracture zone has a lineal elastic behavior in loading and unloading, whereas the material inside the fracture zone has an inelastic behavior with strain softening. In the mesh, pairs of nodes at the same spatial position are put on the cracking pattern and disconnect the adjoining two-dimensional elements. These duplicated nodes are connected to elasto-plastic springs that represent fracture process. Three concrete beams subjected to load at the middle with different dimensions are numerically simulated. Each numerical simulation is a nonlinear finite elements analysis in plane stress state, considering infinitesimal strain and applying an incremental vertical displacement on the top side of the mid-span of the beam. Satisfactory results of the structural response are obtained, as compared with experimental tests and numerical modeling carried out by other authors.