{"id":260,"date":"2015-01-18T02:53:56","date_gmt":"2015-01-18T05:53:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.facet.unt.edu.ar\/iest\/?page_id=260"},"modified":"2018-03-09T01:00:53","modified_gmt":"2018-03-09T04:00:53","slug":"modelos-numericos-para-materiales-y-elementos-estructurales","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.facet.unt.edu.ar\/iest\/proyectos\/modelos-numericos-para-materiales-y-elementos-estructurales\/","title":{"rendered":"Modelos Num\u00e9ricos para Materiales y Elementos Estructurales"},"content":{"rendered":"

MODELOS NUM\u00c9RICOS PARA MATERIALES Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES<\/strong><\/p>\n

NUMERICAL MODELS FOR STRUCTURAL MATERIALS AND ELEMENTS<\/em><\/p>\n

Director:<\/strong>\u00a0Dr. Ing.\u00a0Luccioni, Bibiana Maria<\/a><\/p>\n

 <\/p>\n

Resumen:<\/strong><\/p>\n

La industria de la construcci\u00f3n moderna, requiere cada vez m\u00e1s exigencias de los materiales, que son usados bajo condiciones m\u00e1s severas entre las que se pueden nombrar acciones din\u00e1micas con fuertes velocidades de carga. Dichas acciones pueden ser de origen accidental o producidas por las mismas condiciones de servicio de las estructuras.<\/p>\n

\"luccioni-proyecto<\/p>\n

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Por otro lado, durante su vida \u00fatil las estructuras de hormig\u00f3n y mamposter\u00eda ya existentes pueden resultar expuestas a cargas mec\u00e1nicas como as\u00ed tambi\u00e9n a agentes agresivos qu\u00edmicos o t\u00e9rmicos que produzcan la degradaci\u00f3n de sus propiedades mec\u00e1nicas dando lugar a una consiguiente p\u00e9rdida de seguridad que haga necesaria su reparaci\u00f3n y o refuerzo.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
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Estos hechos han dado lugar, por un lado, al desarrollo de nuevos materiales como, por ejemplo, los materiales compuestos reforzados con fibras para cumplir con fines espec\u00edficos y, por otro lado, han creado la necesidad de desarrollar programas de simulaci\u00f3n estructural con el objeto optimizar dimensiones, reducir los m\u00e1rgenes de seguridad o simplemente bajar costos y, a su vez, poder dise\u00f1ar adecuadamente los nuevos materiales y los sistemas de refuerzo y reparaci\u00f3n. Para desarrollar herramientas apropiadas es indispensable conocer y modelar adecuadamente las propiedades no lineales de estos materiales, especialmente su forma de degradaci\u00f3n.
\nEn la actualidad hay muchos modelos desarrollados para metales y geomateriales. Sin embargo, existen todav\u00eda algunas \u00e1reas sin respuesta, en las que los modelos desarrollados no pueden predecir adecuadamente el comportamiento. Por otro lado, las t\u00e9cnicas convencionales para el an\u00e1lisis de materiales tradicionales son inadecuadas para el an\u00e1lisis de materiales compuestos. Tampoco ha resultado satisfactorio el estudio a trav\u00e9s de elementos finitos de un compuesto representado por un \u00fanico material con propiedades del conjunto. La principal dificultad que se encuentra con el m\u00e9todo de los elementos finitos con modelos constitutivos convencionales es la imposibilidad de modelar el comportamiento de materiales altamente anis\u00f3tropos sometidos a cargas que superan los l\u00edmites de elasticidad de al menos un componente del material compuesto.<\/p>\n

El objetivo principal de este proyecto es la definici\u00f3n de modelos materiales realistas que permitan simular adecuadamente no s\u00f3lo los materiales estructurales en s\u00ed, como la mamposter\u00eda y el hormig\u00f3n, sino tambi\u00e9n los sistemas de reparaci\u00f3n y control basados en la utilizaci\u00f3n de materiales compuestos con fibras. Dichos modelos ser\u00e1n implementados en un programa de elementos finitos que permitir\u00e1 predecir el comportamiento din\u00e1mico no lineal y la degradaci\u00f3n y falla de elementos estructurales y no estructurales bajo solicitaciones de t\u00edpico mec\u00e1nico y t\u00e9rmico.<\/p>\n

Los modelos constitutivos a desarrollar comprenden los siguientes:<\/p>\n

a) Criterios de erosi\u00f3n que permitan reproducir la desintegraci\u00f3n del material (hormig\u00f3n, mamposter\u00eda) bajo cargas de tipo impacto o explosi\u00f3n.<\/p>\n

b) Modelo constitutivo para materiales laminados con fibras como los utilizados para reparaci\u00f3n y refuerzo de estructuras de hormig\u00f3n y mamposter\u00eda.<\/p>\n

c) Modelo num\u00e9rico de comportamiento de compuestos laminado que incluyan capas de fibras piezoel\u00e9ctricas como los utilizados en control activo<\/p>\n

A su vez esos modelos se aplicar\u00e1n al:<\/p>\n

d) Desarrollo de herramientas num\u00e9ricas y diagramas de isoda\u00f1o que permitan la estimaci\u00f3n y cuantificaci\u00f3n del da\u00f1o causado en estructuras de diferentes tipolog\u00edas debido a cargas explosivas de distinta magnitud ubicadas a distintas distancias.<\/p>\n

e) Desarrollo de herramientas num\u00e9ricas para la evaluaci\u00f3n de la eficiencia de sistemas de reparaci\u00f3n y\/o refuerzo con materiales compuestos.<\/p>\n

Se espera que los resultados del proyecto contribuyan al avance del conocimiento en el \u00e1rea de la mec\u00e1nica de materiales y a la formaci\u00f3n de recursos humanos. A su vez los mismos pueden ser transferidos a la industria de la construcci\u00f3n a trav\u00e9s de recomendaciones sobre la utilizaci\u00f3n de materiales compuestos para reparaci\u00f3n, refuerzo y control de estructuras. Por otro lado, un aspecto importante de destacar es que los modelos constitutivos y programas a desarrollar en el marco del proyecto no se restringen a materiales usados en construcci\u00f3n sino que pueden ser aplicados, sin mayores modificaciones, para tratar numerosos problemas de otros tipos de industrias entre las que merece destacarse la industria metal-mec\u00e1nica y aeron\u00e1utica.<\/p>\n

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Abstract:<\/strong><\/p>\n

Modern construction industry is demanding more of materials, which are being used under increasing severe conditions such as dynamic loads with elevated rates of loading. These actions can be produced by accidental situations or can be due to service conditions.<\/p>\n

By the other side, during their service life, existent concrete and masonry structures could be exposed to mechanical loads or aggressive chemical or thermal actions producing the degradation of their mechanical properties with the consequent loss of security and the urgent requirement of repair o retrofit interventions.<\/p>\n

These facts have produced, by one side, the development of new materials like fiber reinforced composite to fulfill specific requirements. By the other side, they have created the need of programs for structural simulation to optimize dimensions, to reduce security margins or simply to reduce costs and also to properly design new materials and repair\/retrofit and control systems. To develop these tools is indispensable to know and accurately model non-linear properties of the materials, specially their degradation.<\/p>\n

Nowadays, there exist many models for metals and geomaterials. Nevertheless, there many areas that are still without response, in which the models developed, are not able to accurately reproduced the behavior. On the other hand, conventional analysis techniques for traditional materials have been proved to be unsatisfactory for the analysis of composite materials. The study of the composite by the finite element method considering a homogeneous material with average properties has not been successful either. The main difficulty of conventional constitutive models is the incapacity to model the behavior highly anisotropic materials under loads that produce stress states above the elastic limit in at least one the material components.<\/p>\n

The principal objective of this project is to develop realistic constitutive models for the accurate simulation not only of structural materials like concrete and masonry but also of repair\/retrofit and control systems based on fiber composites. These models will be implemented in a finite element program to predict non-linear dynamic behavior, damage and failure of construction elements under loading and thermal actions.<\/p>\n

The following constitutive models will be developed:<\/p>\n

a) Erosion criteria for the simulation of material disintegration under impact or blast loads. These criteria will be developed for concrete and masonry.<\/p>\n

b) Constitutive model for laminated fiber composites like those used for repair and retrofitting of concrete and masonry structures.<\/p>\n

c) Numerical model for laminated composites including piezoelectric fibers like those used in smart control systems.<\/p>\n

These models will be applied to:<\/p>\n

d) Development of numerical tools and iso-damage charts to be used for the estimation and quantification of damage produced on different types of structures by blast loads of different magnitudes located a different distances from them.<\/p>\n

e) Development of numerical tools for the efficiency assessment of repair and retrofit systems using fiber composites.<\/p>\n

It is expected that the results of the project contribute to the development of the knowledge in the area of mechanics of materials and to the development of humane resources. At the same time, the results can be transferred to construction industry through recommendations relative to the use of composite materials for the repair, retrofit and control of structures. By the other hand, it must be emphasize that the models, as well as the programs, to be developed within this project are not only restricted to construction materials but they can also be applied, without major changes, to many problems found in other industries, particularly in metal-mechanics and aeronautical industry.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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