Análisis multifactorial del comportamiento a compresión axial de pilas de mampostería elaboradas con bloques huecos de concreto

Balandrano Vázquez, Ramón (2019) Análisis multifactorial del comportamiento a compresión axial de pilas de mampostería elaboradas con bloques huecos de concreto. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

En esta investigación se estudió el comportamiento a compresión uniaxial de mampostería elaborada con bloques1 huecos de concreto, utilizados en el estado de Nuevo León, México. El estudio se desarrolló utilizando la técnica experimental, en combinación con las técnicas de micro-modelación numérica detallada. La simulación del comportamiento de los modelos numéricos se realizó mediante la técnica de solución denominada: método del elemento finito (MEF). La caracterización del comportamiento estructural de la mampostería y sus componentes (piezas y mortero), se realizó siguiendo los procedimientos establecidos por el Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y Edificación, S.C. (ONNCCE) [1] y la American Society for Testing and Materials (ASTM) [2]. La micro-modelación numérica detallada de la mampostería como material compuesto, se desarrolló mediante la calibración físico-numérica de sus componentes (piezas y mortero), empleando el modelo constitutivo de Plasticidad Dañada del Concreto (Concrete Damaged Plasticity) [3] integrado mediante el uso de la información experimental para el ajuste del modelo numérico. El programa computacional denominado ABAQUS CAE [4] se utilizó para los procesos de modelación y simulación. Adicionalmente, se realizó un análisis de sensibilidad de parámetros. Esto mediante el uso de la estadística inferencial, con la construcción de un diseño experimental para el estudio de los efectos individuales y sus relaciones, aplicando un diseño multifactorial (35 ). La información obtenida del diseño de experimentos se usó para la elaboración y optimización de los modelos matemáticos, mediante los cuales se estimó el esfuerzo a la compresión de la mampostería ሺ݂௠ ′ ሻ y el módulo de elasticidad ሺܧ௠ሻ. Contribuciones y Conclusiones: En la presente investigación, un micro-modelo tridimensional fue calibrado y validado mediante la técnica experimental. El modelo sirvió para el estudio del esfuerzo a la compresión ሺ݂௠ ′ ሻ y el módulo de elasticidad ሺܧ௠ሻ. Se elaboró un análisis estadístico multifactorial, que incluyó una investigación de la influencia individual y la interacción entre los parámetros mecánicos de los materiales que componen la mampostería. Se obtuvo un grupo de nuevas expresiones matemáticas para la estimación del esfuerzo máximo a compresión de la mampostería ሺ݂௠ ′ ሻ y el módulo de elasticidad ሺܧ௠ሻ. Ambos parámetros son fundamentales en el análisis y diseño de estructuras de mampostería. Estas expresiones se fundamentan en el estudio estadístico, con la aplicación de la técnica de regresión multivariada. Se pudo comprobar que los parámetros más influyentes en la respuesta del esfuerzo máximo a compresión de la mampostería ሺ݂௠ ′ ሻ son: los esfuerzos a compresión (݂௖௣ ′ )y a tensión del bloque hueco de concreto (݂௧௣ ′ ) y el espesor del mortero ሺℎሻ . En cuanto a los parámetros más influyentes en el módulo de elasticidad, son los siguientes: el esfuerzo a compresión del bloque hueco de concreto (݂௖௣ ′ ) y el esfuerzo a tensión del mortero ሺ݂௧௠ ′ ሻ. Estas conclusiones se fundamentan en los resultados del análisis de sensibilidad realizado junto a los diagramas de Pareto y técnicas de optimización.

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