Análisis de dos montajes experimentales para estudiar la fractura en modo II con probetas entalladas de yeso reforzado con fibras
DOI:
https://doi.org/10.3989/mc.2023.325822Palabras clave:
Modo II, Cortante, Ensayo push-off, Correlación Digital de Imágenes, Yeso reforzado con fibrasResumen
El principal objetivo de este trabajo es estudiar dos relevantes montajes experimentales diseñados para estudiar la rotura a cortante y comprobar si permiten estudiar la evolución de la fractura en Modo II y no sólo inducir una rotura por cortante al comienzo del proceso de fractura. Se han empleado dos ensayos, un ensayo estandarizado descrito en la normativa japonesa, referido aquí como JSCE, y el ensayo de push-off. Los ensayos se han realizado sobre probetas de yeso reforzado con fibras, empleando varias proporciones de fibras de polipropileno y se han monitorizado mediante correlación digital de imágenes (DIC). Los resultados muestran que es relativamente sencillo inducir una rotura en modo II con ambos ensayos pero, una vez se inicia la fractura, es extremadamente difícil lograr una evolución del proceso de fractura en condiciones de Modo II. En general, el Modo II tiene una fuerte influencia en el comienzo de la fractura, pero posteriormente el Modo I predomina.
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Citas
CNR-DT 204 (2006) Guide for the design and construction of fiber-reinforced concrete structures. Consiglio Nazionale delle Riserche: Roma, Italy, 2006.
EHE-08, Instrucción de hormigón estructural (2008) Ministerio de Fomento, Madrid, España.
Fib model code for concrete structures 2010. (2013) Ernst & Sohn. Wiley: Berlin, Germany. https://doi.org/10.1002/9783433604090
Alberti, M.; Enfedaque, A.; Gálvez, J. (2015) Comparison between polyolefin fibre reinforced vibrated conventional concrete and self-compacting concrete. Constr. Build. Mat. 85 182-194. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.03.007
Alberti, M.; Enfedaque, A.; Gálvez, J. (2017) Fibre reinforced concrete with a combination of polyolefin and steel-hooked fibres. Compos. Struct. 171, 317-325. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.03.033
Alberti, M.; Enfedaque, A.; Gálvez, J. (2016) Fracture mechanics of polyolefin fibre reinforced concrete: Study of the influence of the concrete properties, casting procedures, the fibre length and specimen size. Eng. Fract. Mech. 154, 225-244. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2015.12.032
Alberti, M.G.; Gálvez, J.C.; Enfedaque, A.; Carmona, A.; Valverde, C.; Pardo, G. (2018) Use of steel and polyolefin fibres in the La Canda tunnels: Applying mives for assessing sustainability evaluation. Sustainability-Basel. 10 [12], 4765. https://doi.org/10.3390/su10124765
Alberti, M.G.; Enfedaque, A.; Gálvez, J.C.; Pinillos, L. (2017) Structural cast-in-place application of polyolefin fiber-reinforced concrete in a water pipeline supporting elements. J. Pipeline Syst. Eng. Pract. 8 [4], 05017002. https://doi.org/10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.0000274
A. García Santos (1988) Comportamiento mecánico de yeso reforzado con polı́meros sintéticos, Ph.D. thesis, Arquitectura. https://doi.org/10.3989/ic.1988.v40.i397.1550
Santos, A.G. (2009) Escayola reforzada con fibras de polipropileno y aligerada con perlas de poliestireno expandidoescayola reforzada con fibras de polipropileno y aligerada con perlas de poliestireno expandido. Mater. Construcc. 59 [293], 105-124. https://doi.org/10.3989/mc.2009.41107
Dalmay, P.; Smith, A.; Chotard, T.; Sahay-Turner, P.; Gloaguen, V.; Krausz, P. (2010) Properties of cellulosic fibre reinforced plaster: influence of hemp or flax fibres on the properties of set gypsum. J. Mater. Sci. 45 [3], 793-803. https://doi.org/10.1007/s10853-009-4002-x
Iucolano, F.; Liguori, B.; Aprea, P.; Caputo, D. (2018) Thermo-mechanical behaviour of hemp fibers-reinforced gypsum plasters. Constr. Build. Mat. 185, 256-263. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.07.036
Iucolano, F.; Boccarusso, L.; Langella, A. (2019) Hemp as eco-friendly substitute of glass fibres for gypsum reinforcement: Impact and flexural behaviour. Compos. Part B-Eng. 175, 107073. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107073
Zhu, C.; Zhang, J.; Peng, J.; Cao, W.; Liu, J. (2018) Physical and mechanical properties of gypsum-based composites reinforced with PVA and PP fibers. Constr. Build. Mat. 163, 695-705. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.12.168
Suárez, F.; Felipe-Sesé, L.; Díaz, F.; Gálvez, J.; Alberti, M. (2020) On the fracture behaviour of fibre-reinforced gypsum using micro and macro polymer fibres. Constr. Build. Mat. 244, 118347. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118347
Barbero-Barrera, M.M.; Flores-Medina, N.; Pérez-Villar, V. (2017) Assessment of thermal performance of gypsum-based composites with revalorized graphite filler. Constr. Build. Mat. 142, 83-91. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.03.060
(1985) Determination of the fracture energy of mortar and concrete by means of three-point bend tests on notched beams. Mater. Struct. 18, 287-290. https://doi.org/10.1007/BF02472918
Simo, J.C.; Oliver, J.; Armero, F. (1993) An analysis of strong discontinuities induced by strain-softening in rate-independent inelastic solids. Comput. Mech. 12 [5], 277-296. https://doi.org/10.1007/BF00372173
Li, Y.N.; Bažant, Z.P. (1997) Cohesive crack model with rate-dependent opening and viscoelasticity: II. numerical algorithm, behavior and size effect. Int. J. Fracture. 86 [3], 267-288.
Sancho, J.M. ; Planas, J.; Cendón, D.A. ; Reyes, E.; Gálvez, J. (2007) An embedded crack model for finite element analysis of concrete fracture. Eng. Fract. Mech. 74 [1-2], 75-86. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2006.01.015
Jirásek, M. (2011) Damage and smeared crack models, in: Numerical modeling of concrete cracking, Springer, pp. 1-49. https://doi.org/10.1007/978-3-7091-0897-0_1
Alberti, M.; Enfedaque, A.; Gálvez, J.; Reyes, E. (2017) Numerical modelling of the fracture of polyolefin fibre reinforced concrete by using a cohesive fracture approach. Compos. Part B-Engineer. 111, 200-210. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.11.052
Havlásek, P.; Kabele, P. (2017) A detailed description of the computer implementation of SHCC material model in OOFEM, CTU in Prague.
Nooru-Mohamed, M.B. (1992) Mixed-mode fracture of concrete: An experimental approach., Ph.D. thesis, Delft University of Technology. Retrieved from http://resolver.tudelft.nl/uuid:a6a773f1-dacd-4598-aa6a-960dddf71117.
Nooru-Mohamed, M.; Schlangen, E.; van Mier, J.G.(1993) Experimental and numerical study on the behavior of concrete subjected to biaxial tension and shear. Adv. Cem. Based Mater. 1 [1], 22-37. https://doi.org/10.1016/1065-7355(93)90005-9
Soetens, T.; Matthys, S. (2017) Shear-stress transfer across a crack in steel fibre-reinforced concrete. Cem. Concr. Comp. 82, 1-13. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2017.05.010
JSCE-G 553-1999 (2005) Test method for shear strength of steel fiber reinforced concrete. Standard specifications for concrete structures. Test methods and specifications. Japan Society of Civil Engineers (JSCE), Tokyo.
Navas, F.O.; Navarro-Gregori, J.; Herdocia, G.L.; Serna, P.; Cuenca, E. (2018) An experimental study on the shear behaviour of reinforced concrete beams with macro-synthetic fibres. Constr. Build. Mater. 169, 888-899. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.02.023
Picazo, A.; Gálvez, J.; Alberti, M.; Enfedaque, A. (2018) Assessment of the shear behaviour of polyolefin fibre reinforced concrete and verification by means of digital image correlation. Constr. Build. Mat. 181, 565-578. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.235
Picazo, A.; Alberti, M.; Gálvez, J.; Enfedaque, A. (2021) Shear slip post-cracking behaviour of polyolefin and steel fibre reinforced concrete. Constr. Build. Mater. 290, 123187. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.123187
Cendón, D.; Gálvez, J.; Elices, M.; Planas, J. (2000) Modelling the fracture of concrete under mixed loading. Int. J. Fracture. 103 [3], 293-310. https://doi.org/10.1023/A:1007687025575
García-Álvarez, V.O.; Gettu, R.; Carol, I. (2000) Numerical analysis of mixed mode fracture in concrete using interface elements, in: Proceedings of the european congress on computational methods in applied sciences and engineering. Barcelona, Spain, pp. 11-14.
Suárez, F.; Gálvez, J.; Cendón, D. (2019) A material model to reproduce mixed-mode fracture in concrete. Fatigue Fract. Eng. M. 42 [1], 223-238. https://doi.org/10.1111/ffe.12898
ASTM, C. 496-96 (1996) Standard test method for splitting tensile strength of cylindrical concrete specimens.
UNE-EN 13279-2. (2014) Gypsum binders and gypsum plasters - Part 2: Test methods.
UNE-EN 13279-1. (2009) Gypsum binders and gypsum plasters - Part 1: Definitions and requirements.
Suárez Guerra, F.; Felipe-Sesé, L.; Dı́az, F.; Gálvez Ruiz, J.; García Alberti, M. (2019) Comportamiento en fractura de yeso con adición de fibras poliméricas. Secretaría del grupo español de la fractura. Anal. Mecán. Fract. 36, 114-119.
Mayo-Corrochano, C.; Sánchez-Aparicio, L.J.; Aira, J.R., Sanz-Arauz, D.; Moreno, E.; Pinilla Melo, J. (2022) Assessment of the elastic properties of high-fired gypsum using the digital image correlation method. Constr. Build. Mat. 317, 125945. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.125945
C.S. Vic-2D. (2009) Reference manual.
Bocca, P.; Carpinteri, A.; Valente, S. (1991) Mixed mode fracture of concrete. Int. J. Solids Struct. 27 [9], 1139-1153. https://doi.org/10.1016/0020-7683(91)90115-V
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