Numerical analysis of mixe-mode fracture of brickwork masonry with embedded discontinuity elements

One of the common pathologies of brickwork masonry structural elements and walls is the cracking associated with the differential settlements and/or excessive deflections of the slabs along the life of the structure. The scarce capacity of the masonry in order to accompany the structural elements that surround it, such as floors, beams or foundations, in their movements makes the brickwork masonry to be an element that frequently presents this kind of problem. This problem is a fracture problem, where the wall is cracked under mixed mode fracture: tensile and shear stresses combination, under static loading. Consequently, it is necessary to advance in the simulation and prediction of brickwork masonry mechanical behaviour under tensile and shear loading. The quasi-brittle behaviour of the brickwork masonry can be studied using the cohesive crack model whose application to other quasibrittle materials like concrete has traditionally provided very satisfactory results

Estudio experimental de la fisuración de la fábrica de ladrillo bajo solicitaciones de tracción y cortante = Experimental scale model study of cracking in brick masonry under tensile and shear stress

Este artículo presenta los resultados de la investigación realizada sobre el comportamiento en rotura de la fábrica de ladrillo bajo solicitaciones de tracción y cortante. La investigación está encaminada a proporcionar modelos de ensayo y resultados experimentales que permitan conocer mejor los procesos de agrietamiento de la fábrica de ladrillo bajo tensiones normales de tracción y tangenciales. Se presentan los resultados de una campaña experimental desarrollada con dos tipos de probeta: 1) la probeta compacta con doble entalla solicitada a compresión asimétrica, y 2) la probeta de flexión con entalla solicitada bajo carga asimétrica aplicada en tres puntos. Se han ensayado probetas de dos tamaños semejantes (razón de semejanza 2) y varias orientaciones de los tendeles, con el fin de ver cómo afecta la orientación de los tendeles en la propagación de las grietas. Los ensayos se han realizado con probetas a escala 1/4 de un muro de fábrica de ladrillo de una hoja a soga de medio pie de espesor. This article discusses the results of research conducted on the failure behaviour of brick masonry under tensile and shear stress. The study was designed to develop test models and generate experimental results able to provide greater insight into tensile and shear stresses cracking in brick masonry. The results of a campaign conducted with two types of specimens are discussed: 1) double-edge notched specimens under non-symmetrical compression stress, and 2) three point bending specimens under nonsymmetrical loading. Tests were run on specimens of similar size (similarity rate 2) and different bed joint orientation to determine how bed joint orientation affects crack propagation. The tests were conducted on scale models (1/4) of a single wythe, stretcher bond brickwork masonry wall one half foot thick

Cohesive crack model for mixed mode fracture of brick

This paper presents a numerical procedure for mixed mode fracture of brickworkmasonry. Themodel is an extension of the cohesive model prepared by the authors for concrete, and takes into account the anisotropy of the material. After the crack path is obtained, an interface finite element (using the cohesive fracture model) is incorporated into the trajectory. Such a model is then implemented into a commercial code by means of a user subroutine, consequently being contrasted with experimental results. Fracture properties of masonry are independently measured for two directions on the composed masonry, and then input in the numerical model. This numerical procedure accurately predicts the experimental mixedmode fracture records for different orientations of the brick layers and two homothetic sizes on masonry panels

Estudio de la fisuración de la fábrica de ladrillo con un modelo de fisuración cohesiva

Este artículo presenta un modelo de cálculo que permite simular el comportamiento en rotura de la fábrica de ladrillo bajo solicitaciones de tracción y cortante. El modelo extiende el modelo cohesivo formulado por los autores para hormigón, considerando la anisotropía del material. El procedimiento de cálculo consta de dos fases: 1) obtención de la trayectoria de grieta mediante un cálculo elástico lineal, 2) incorporación del modelo cohesivo en la misma mediante elementos de intercara. El modelo se ha implementado en un programa de elementos finitos comercial con una subrutina de usuario y se ha contrastado con los resultados experimentales de los ensayos a escala. Las propiedades mecánicas de la fábrica, en especial las de fractura, se miden con ensayos de caracterización en dos direcciones. Éstas se incorporan al modelo de cálculo para simular los ensayos de fractura en modo mixto, prediciendo los resultados adecuadamente para distintas orientaciones de los tendeles

NDT for concrete under accelerated freeze/thaw tests and surface scaling

Freezing of water or salt solution in concrete pores is a main cause for severe damage and significant reduction of the service life. Most of the freeze-thaw (F-T) accelerated tests measure the scaling of concrete by weighting. This paper presents complementary procedures based on the use of strain gages and ultrasonic pulse velocity (UPV) for measuring the deterioration of concrete due to freezing and thawing. These non-destructive testing (NDT) procedures are applied to two types of concretes, one susceptible to F-T damage and the other does not. The results show a good correlation between scaling and the measurements obtained with NDT. Showing NDT the advantage to detect before the damage and to perform continuous measuremen

Evaluación de un hormigón autocompactante sometido a ciclos hielo-deshielo mediante ensayos no destructivos

Evaluación de un hormigón autocompactante sometido a ciclos hielo-deshielo mediante ensayos no destructivos. Los daños asociados a los ciclos hielo-deshielo en estructuras de hormigón y sobre todo cuando se usan sales fundentes, son evidentes en una inspección, en muchos casos en ese momento, el daño ya es relativamente grande y se requiere una intervención importante. El uso de técnicas no destructivas que puedan anticipar el daño antes de que fuera detectable mediante inspección, permitiría poder acometer operaciones de mantenimiento con un menor coste. En este trabajo se monitoriza mediante técnicas no destructivas tres hormigones: uno convencional, con y sin aireante, y otro autocompactante frente a ciclos de hielo/ deshielo, sometiendo probetas al ensayo de resistencia al hielo-deshielo de acuerdo a la norma UNE-CEN/TS 12390-9 (medida de pérdida de masa superficial). En paralelo a las medidas de descascarillamiento superficial se realizaron medidas de velocidad de pulso ultrasónico, para establecer la variación del módulo de elasticidad dinámico del material. También se realizaron mediciones en continuo, durante todos los ciclos, de deformación superficial del hormigón utilizando bandas extensométricas y sensores de fibra óptica. Los resultados obtenidos del ensayo de hielo-deshielo muestran, como cabía esperar, un mayor deterioro en el hormigón de referencia sin aireante. Los hormigones eran de resistencias características similares, con el mismo contenido de cemento, igual relación agua/cemento, si bien el hormigón autocompactante tenía una mayor cantidad de finos filler calizo) con el consiguiente refinamiento de la red porosa. De los resultados obtenidos, se determinó por un lado la viabilidad del uso de ensayos no destructivos, con posible implementación in situ, para determinar el daño del hormigón autocompactante y por otro la posibilidad de utilizar estas medidas de la deformación en el ensayo de hielo-deshielo en laboratorio con la ventaja de no tener que parar el ensayo para realizar las medidas de descascarillamiento de las probetas

Influencia del espesor de la junta de mortero en muros de ladrillo sometidos a esfuerzos de compresión

En este trabajo se analiza la influencia del espesor de la junta de mortero en la resistencia a compresión de la fábrica de ladrillo cerámico bajo esfuerzos de compresión uniaxial. Además se estudia el progresivo agrietamiento del material durante el proceso de carga. Se han ensayado nueve muros y nueve pilares, combinando tres espesores de junta de mortero relizando medidas con ultrasonidos, además se han realizado medidas con extensómetros y esclerómetro. Los resultados obtenidos muestran que a menor espesor de junta mayor carga de rotura y mayor valor de la velocidad de pulso ultrasónico. La medida con ultrasonidos muestra una buena correlación con las medidas extensométricas y permite una eficaz detección del agrietamiento interior del material durante el proceso de rotur

Efecto de las condiciones de curado del hormigón en su comportamiento frente a ciclos hielo-deshielo

El objetivo de este trabajo es relacionar las condiciones de curado del hormigón y la adición de un inclusor de aire, con los daños producidos por los ciclos hielo-deshielo en hormigones curados con baja humedad y alta temperatura. Para ello se ha realizado una campaña experimental sobre probetas de hormigón curadas en condiciones extremas reales “in situ” de humedad y temperatura con y sin aire ocluido sometida a ciclo de hielo deshielo. El trabajo presenta la correlación de la evaluación del comportamiento mecánico del hormigón sometido a ciclos hielo-deshielo frente al grado de hidratación del hormigón y el volumen y tamaños de los poros. De los resultados obtenidos se concluye que las probetas sin aireante muestran un deterioro de sus propiedades mecánicas tras el ensayo de hielo-deshielo. Sin embargo, la inclusión de aire beneficia el comportamiento del hormigón frente a los ciclos hielo-deshielo, de modo que incluso mejoran sus propiedades mecánicas tras el ensayo. Este comportamiento anómalo se explica porque el proceso de hidratación del cemento continúa durante los ensayos hielo-deshielo, cerrando la red porosa. Este aspecto se ha podido confirmar con los ensayos de ATD y TG realizado

Evaluación del Deterioro del Hormigón Sometido a Ciclos de Hielo-Deshielo.

Una de las causas principales de la degradación del hormigón en regiones frías es el efecto provocado por los ciclos hielo-deshielo. La transición del hielo al deshielo está acompañada por cambios dimensionales y cambio de la tensión interna y pudiendo causar la pérdida de la capacidad resistente del hormigón. El objetivo de este trabajo es relacionar la dosificación y las condiciones de curado del hormigón con los daños producidos por los ciclos de hielo-deshielo. El trabajo presenta la evaluación del deterioro de las probetas de hormigón mediante medidas de velocidad ultra sónicas, haciendo un estudio comparativo con la pérdida de peso, la variación de longitud y la evaluación de las propiedades mecánicas (resultados antes y después los ciclos). De los resultados obtenidos se concluye que las medidas ultrasónicas predicen adecuadamente el deterioro de los hormigones debido al efecto de los ciclos hielo-deshielo, anticipándose a las medidas obtenidas de pérdida de peso y cambios de longitud

Estudio de los efectos del hielo-deshielo en hormigones para tableros de puentes

En este trabajo se presenta el estudio de la influencia de las condiciones del curado en la durabilidad del hormigón para tableros de puente sometido a ciclos hielo-deshielo. Se pretende simular las condiciones de curado de puentes hormigonados in situ en la región centro de España. Para ello se ha realizado una campaña experimental estudiando dos tipos de condiciones de curado (buenas y malas) para un hormigón HA-30. Además, se estudian dos tipos de hormigón, sin aireante y con aireante, para analizar la influencia de estos aditivos en la durabilidad del hormigón. Se han realizado ensayos de penetración de agua bajo presión, de permeabilidad al gas, de porosimetría por intrusión de mercurio, ensayos de ATD (para medida del grado de de hidratación e identificación de los productos hidratados) y ensayos de difusión de cloruros, así como los de caracterización mecánica del hormigón, antes y después de los ciclos hielo-deshielo. Se presenta la evaluación del deterioro de las probetas de hormigón mediante medidas ultrasónicas, haciendo un estudio comparativo con la pérdida de peso y longitud que proponen la mayoría de las normativas