Es sabido que el hormigón estructural predomina en el ámbito de la construcción de estructuras debido a sus ventajas comparativas en relación a otros materiales estructurales. Entre las principales ventajas de su empleo podemos citar la trabajabilidad que le permite adoptar las más diversas formas arquitectónicas, su alta rigidez en relación a elementos estructurales de acero, la gran durabilidad ante condiciones ambientales severas, su economía de producción, posibilidad de reducir tiempos de construcción mediante empleo de elementos prefabricados, etc. Una ventaja importante es además la resistencia del hormigón a altas temperaturas, tales como las que pueden afectarlo en situaciones de incendio o exposición prolongada a radiaciones. Esto se debe a la masividad de las secciones de hormigón y hormigón armado, lo cual limita el incremento de temperatura en la sección transversal y en las armaduras de refuerzo. Esto redunda en la posibilidad de diseñar estructuras resistentes a la temperatura de manera económica. El uso de hormigón estructural es conveniente entonces en estructuras sensibles a las altas temperaturas o que puedan ser expuestas a incendios con gran riesgo de catástrofe, tales como túneles, centrales nucleares, edificios de gran altura, etc. Evidentemente el hecho de que un material de comportamiento complejo como el hormigón sea sometido a situaciones de alta temperatura deriva en un problema de análisis no lineal de estructuras, lo cual puede estudiarse mediante el Método de los Elementos Finitos No–Lineal. El análisis numérico de una estructura sometida a altas temperaturas implica que el modelo constitutivo para hormigón se formule teniendo en cuenta la variable térmica, ya que el análisis estructural depende de la formulación termo-mecánica del modelo constitutivo. El modelo constitutivo juega en este caso un rol fundamental, ya que de su respuesta depende el comportamiento global de la estructura, siendo de fundamental importancia la identificación y adecuada caracterización de las propiedades materiales a temperaturas elevadas. A pesar de que este aspecto ha sido objeto de diversas investigaciones en los últimos años, no se cuenta a la fecha con un desarrollo constitutivo preciso y confiable y que pueda emplearse como una herramienta numérica aplicable a casos concretos. Esto es debido a la alta complejidad del comportamiento intrínseco del hormigón, el cual es función del tipo de carga, velocidad de aplicación de la misma, constitución de la mezcla, estado de fisuración, etc. Por estas razones la formulación del modelo numérico debe basarse en algoritmos confiables, con parámetros de entrada claramente identificados y que puedan calibrarse a partir de ensayos experimentales simples. A la complejidad descripta se suma el hecho de que, a temperaturas elevadas, los parámetros mecánicos del hormigón sufren alteraciones muy marcadas, las cuales redundan en pérdidas de resistencia del material que pueden derivar en una significativa reducción de capacidad portante del elemento estructural. De este análisis se desprende la fundamental importancia del estudio del tema propuesto, ya que la tendencia actual en el ámbito de la ciencia de la construcción apunta a un empleo cada vez más extensivo del hormigón como material estructural, con diseños de elementos cada vez más esbeltos, luces libres crecientes y un mayor empleo de los denominados hormigones de alta prestación (Hormigones de Alta Performance), los cuales por la constitución de su mezcla son más sensibles a las elevadas temperaturas que los hormigones convencionales. Avanzar en este aspecto del conocimiento es crucial, dado que no se cuenta en la actualidad con modelos numéricos directamente aplicables a la predicción del comportamiento de estructuras sensibles a las elevadas temperaturas y que puedan ser implementados en el entorno del Método de los Elementos Finitos No Lineal de manera eficiente. El desarrollo de esta clase de modelo constitutivo permitirá un diseño más eficaz de estructuras con riesgo de falla por incendio o exposición a temperaturas elevadas durante periodos prolongados de tiempo, tales como túneles, rascacielos, estructuras de contención nuclear, etc.
Es sabido que el hormigón estructural predomina en el ámbito de la construcción de estructuras debido a sus ventajas comparativas en relación a otros materiales estructurales. Entre las principales ventajas de su empleo podemos citar la trabajabilidad que le permite adoptar las más diversas formas arquitectónicas, su alta rigidez en relación a elementos estructurales de acero, la gran durabilidad ante condiciones ambientales severas, su economía de producción, posibilidad de reducir tiempos de construcción mediante empleo de elementos prefabricados, etc. Una ventaja importante es además la resistencia del hormigón a altas temperaturas, tales como las que pueden afectarlo en situaciones de incendio o exposición prolongada a radiaciones. Esto se debe a la masividad de las secciones de hormigón y hormigón armado, lo cual limita el incremento de temperatura en la sección transversal y en las armaduras de refuerzo. Esto redunda en la posibilidad de diseñar estructuras resistentes a la temperatura de manera económica. El uso de hormigón estructural es conveniente entonces en estructuras sensibles a las altas temperaturas o que puedan ser expuestas a incendios con gran riesgo de catástrofe, tales como túneles, centrales nucleares, edificios de gran altura, etc. Evidentemente, el hecho de que un material de comportamiento complejo como el hormigón sea sometido a situaciones de alta temperatura deriva en un problema de análisis no lineal de estructuras, lo cual puede estudiarse mediante el Método de los Elementos Finitos No–Lineal. El análisis numérico de una estructura sometida a altas temperaturas implica que el modelo constitutivo para hormigón se formule teniendo en cuenta la variable térmica, ya que el análisis estructural depende de la formulación termo-mecánica del modelo constitutivo. El modelo constitutivo juega en este caso un rol fundamental, ya que de su respuesta depende el comportamiento global de la estructura, siendo de fundamental importancia la identificación y adecuada caracterización de las propiedades materiales a temperaturas elevadas. A pesar de que este aspecto ha sido objeto de diversas investigaciones en los últimos años, no se cuenta a la fecha con un desarrollo constitutivo preciso y confiable y que pueda emplearse como una herramienta numérica aplicable a casos concretos. Esto es debido a la alta complejidad del comportamiento intrínseco del hormigón, el cual es función del tipo de carga, velocidad de aplicación de la misma, constitución de la mezcla, estado de fisuración, etc. Por estas razones la formulación del modelo numérico debe basarse en algoritmos confiables, con parámetros de entrada claramente identificados y que puedan calibrarse a partir de ensayos experimentales simples. A la complejidad descripta se suma el hecho de que a temperaturas elevadas, los parámetros mecánicos del hormigón sufren alteraciones muy marcadas, las cuales redundan en pérdidas de resistencia del material que pueden derivar en una significativa reducción de capacidad portante del elemento estructural. De este análisis se desprende la fundamental importancia del estudio del tema propuesto, ya que la tendencia actual en el ámbito de la ciencia de la construcción apunta a un empleo cada vez más extensivo del hormigón como material estructural, con diseños de elementos cada vez más esbeltos, luces libres crecientes y un mayor empleo de los denominados hormigones de alta prestación (Hormigones de Alta Performance), los cuales por la constitución de su mezcla son más sensibles a las elevadas temperaturas que los hormigones convencionales. Avanzar en este aspecto del conocimiento es crucial, dado que no se cuenta en la actualidad con modelos numéricos directamente aplicables a la predicción del comportamiento de estructuras sensibles a las elevadas temperaturas y que puedan ser implementados en el entorno del Método de los Elementos Finitos No Lineal de manera eficiente. El desarrollo de esta clase de modelo constitutivo permitirá un diseño más eficaz de estructuras con riesgo de falla por incendio o exposición a temperaturas elevadas durante periodos prolongados de tiempo, tales como túneles, rascacielos, estructuras de contención nuclear, etc.