Influencia del agregado grueso calcáreo en las propiedades elásticas del concreto: desarrollo experimental y numérico

Abstract

Esta tesis doctoral ha analizado las interacciones del agregado grueso sobre el esfuerzo a compresión y módulo de elasticidad del concreto en dos niveles de resistencia. Para dar paso a estas tareas fue necesario desarrollar por un lado un análisis numérico que reprodujera una granulometría referencial en partículas esféricas para distribuirlas espacialmente de forma aleatoria dentro de un molde cilíndrico, adicionar la fase de mortero a este grupo de partículas, y finalmente con todo el conjunto formado modelar un ensayo de compresión axial en los niveles de resistencia de trabajo. Las rocas bases de caliza al igual que el mortero preparado, fueron sometidos a pruebas de compresión axial simple y también con medición de deformaciones para estimar tanto la resistencia a esfuerzo de compresión y el comportamiento esfuerzo deformación de la curva hasta el punto de falla como el módulo de elasticidad en ambos materiales. Con al agregado grueso en una fase y el mortero en la otra, fue posible asignarle a cada material de manera independiente propiedades con los cuales fue posible observar el efecto de las propiedades asignadas en el comportamiento del concreto tanto a en resistencia a la compresión como en módulo de elasticidad. De forma paralela, se llevó a cabo un desarrollo experimental como herramienta de medida y control sobre la respuesta del análisis numérico. La granulometría referencial que sirvió de base al modelo computacional, inspirada por agregados angulares de trabajos regionales de concreto, fue reproducida de forma muy aproximada en partículas esféricas procedentes de un proceso de tallado de rocas calizas extraídas de 5 zonas geológicas colombianas. De forma seguida, se fabricaron cilindros de concreto con diámetro x altura en sección 4”x12” para resistencias de servicio de 28 MPa y 42 MP y finalmente, sometidas a compresión axial. Analíticamente se comparan los resultados experimentales con los computacionales mostrando una mejor proximidad de los resultados entre ambos trabajos. El cotejo de los resultados permitió inicialmente determinar la malla más eficiente para el análisis computacional en elementos finitos. Se determinó que la variación en la distribución espacial del agregado grueso tiene una incidencia mínima por no decir nula en el esfuerzo a compresión para las resistencias que se trabajaron. Aunque de baja magnitud, se logró determinar que existe una influencia del módulo de elasticidad de agregado grueso 10 sobre en el módulo de elasticidad del concreto, sólo observable en concretos de 42 MPa, caso contrario en los concretos de 28 MPa en los cuales no se observaron ningún efecto.