Guía docente de Aplicación de la Mecánica de la Fractura al Hormigón Estructural (MA9/56/8/36)

La mecánica de la fractura (MF) aplicada al hormigón estructural ofrece soluciones y métodos de análisis para el comportamiento de este material alternativas a las obtenidas con métodos elementales basados en la mecánica de medios continuos y comportamiento elástico-lineal del material. En este curso se introduce esta disciplina exponiendo los conceptos de la MF para materiales cuasifrágiles, incluyendo modelos cohesivos y se analiza el denominado “efecto tamaño”. Se muestran los modelos de comportamiento para este material disponibles en programas comerciales de elementos finitos y su aplicación al hormigón estructural. El curso se complementa con la descripción de ensayos de laboratorio donde se obtiene la energía a fractura del hormigón, se observa el crecimiento de grieta y se analiza el efecto tamaño mostrado por la zona de ligamento del material.

Conocimientos previos de Mecánica de Medios Continuos.

El alumno conocerá y comprenderá:

• Necesidad de aplicación de la mecánica de la fractura al hormigón estructural.
• Modelos de fisura cohesiva de Barenblatt.
• Modelos cohesivos aplicables al hormigón estructural.
• El efecto tamaño en el hormigón estructural.
• Ensayos de determinación de parámetros de fractura en hormigón: Aplicabilidad de la MFEL.
• Aplicación de los modelos cohesivos mediante el MEF.
• Modelos para hormigón en ABAQUS I.
• Modelos para hormigón en ABAQUS II.
• Modelos multiescala.
• Aplicación a hormigones de altas prestaciones.

El alumno será capaz de:

• Aplicar a problemas de hormigón estructural los modelos adecuados de mecánica de la fractura
• Resolver problemas de fractura aplicados al hormigón estructural utilizando modelos computacionales simples y avanzados.

1. Introducción a la Mecánica de la Fractura
2. Mecánica de la Fractura Elástica Lineal
3. Necesidad de aplicación de la mecánica de la fractura al hormigón estructural.
4. Introducción. Modelos de fisura cohesiva de Barenblatt.
5. Modelos cohesivos aplicables al hormigón estructural.
6. El efecto tamaño en el hormigón estructural.
7. Ensayos de determinación de parámetros de fractura en hormigón: Aplicabilidad de la MFEL.
8. Aplicación de los modelos cohesivos mediante el MEF.
9. Modelos para hormigón en ABAQUS I.
10. Modelos para hormigón en ABAQUS II.
11. Modelos multiescala.
12. Aplicación a hormigones de altas prestaciones.

1. Cálculo del FIT tamaño mediante de ábacos en probetas de carga y geometrías diversas
2. Evaluación del tamaño de la zona plástica
3. Evaluación de la tasa de energía disponible (G)
4. Evaluación de la integridad estructural mediante el MEF
5. Evaluación de elemento agrietado de hormigón mediante el método de la rótula virtual
6. Evaluación de elemento agrietado de hormigón mediante el MEF

• Anderson T.L. Fracture mechanics. Fundamental and applications. CRC Press, 1991.
• Cifuentes Bulte, H.; Medina Encina, F., Mecanica de la fractura aplicada al hormigon, Publicaciones de la Univ, 2013
• Karihaloo B.L. Fracture mechanics and structural concrete. Longman Scientific & Technical, 1995.
• Shah, S.P. and Carpinteri, A. Fracture mechanics. Test methods for concrete. RILEM Report 5. Chapman and Hall, 1991

• Bazant Z.P. and others. Fracture mechanic of concrete: Concepts, models and determination of material properties. Commite 446 ACI, 1992.
• Bazant Z.P. Scaling of structural strength. Elsevier, 2002.
• Carpinteri A. Applications of fracture mechanics to reinforced concrete. Elsevier, 1992.
• Hillerborg A., Modíer M. and Petersson P.E. Analysis of crack formation and crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements. Cement and Concrete Research V.6. pp: 773-782, 1976.
• Maekawa K., Pimanmas A. and Okamura H. Nonlinear mechanics of reinforced concrete. Spon Press, 2003.
• Bazant Z.P. and Planas J. Fracture and size effect in concrete and other quasibrittle materials. CRC Press, 1998.
• Shah, S.P., Swartz S.E. and Ouyang C. Fracture mechanics of concrete: Applications of fracture mechanics to concrete , rock and other quasibrittle materials. John Wiley and Sons, 1995.
• Van Mier, J.G.M. Fracture Processes of Concrete. CRC Press, 1997.
• Varios. Determination of the fracture energy of mortar and concrete by mean of three-point bend tests on notched beams. 50-FMC RILEM Draft Recommendation. Materials and Structures V.18. pp: 285-290, 1985.
• Varios. Determination of fracture parameters (KIC s and CTODc) of plain concrete using treepoint bend tests. RILEM Draft Recommendation. Materials and Structures V.23. pp: 457-460, 1991.
• Varios. Size-effect method for determining fracture energy and process zone size of concrete.
• TC-89-FMT RILEM Draft Recommendation. Materials and Structures V.23. pp: 461-465, 1991.
• Varios. Quasibrittle fracture scaling and size effect. RILEM Final Report. Materials and Structures V.37. Pp: 547-56

Plataforma PRADO de la asignatura

La evaluación convocatoria ordinaria será continua y se realizará del siguiente modo:

1. Actividades individuales y/o en grupo en clase supervisadas (20%): Estas actividades se puntuarán independientemente y se establecerá una media entre las calificaciones obtenidas. La asistencia a actividades organizadas por el máster formará parte de la evaluación continua de la asignatura, y se valorará con un  5% por asisitir y entregar la memoria correspondiente al menos 50% de los seminarios organizados en el cuatrimestre.
2. Estudio y trabajo individual (30%): Estas actividades consistirán en la realización de prácticas y resolución de cuestionarios individualizados en la plataforma Prado. Se puntuarán independientemente y para el cálculo de la nota se establecerá una media entre las calificaciones obtenidas.
3. Trabajo Final (50%): Esta actividad consistirá en un trabajo realizado individual o en grupo (se especificará) en el que se aplicarán todos los conocimientos adquiridos en el desarrollo de la asignatura.

Los estudiantes están obligados a actuar en las pruebas de evaluación de acuerdo con los principios de mérito individual y autenticidad del ejercicio. Cualquier actuación contraria en ese sentido dará lugar a la calificación numérica de cero (artículo 10 de la NCG71/2). En consecuencia, la detección de una acción fraudulenta en cualquier actividad individual que se proponga supondrá una calificación final de cero.

La prueba consistirá en un examen teórico-práctico en el que se recogen todos los contenidos de la asignatura, incluyendo ejercicios de computación.

La prueba consistirá en un examen teórico-práctico en el que se recogen todos los contenidos de la asignatura, incluyendo ejercicios de computación.