Response of human coronary arteries to different mechanical conditions

The lack of reliable mechanical data on coronary arteries hampers the application of numerical models to vascular problems, and precludes physicians from knowing in advance the response of coronary arteries to the different interventions. In this work, the mechanical properties of human coronary arteries have been characterized. Whole samples from human right (RC) and left anterior descending (LAD) coronary arteries aged between 23 and 83 years have been studied by means of in-vitro tensile testing up to failure. Knowledge of the mechanical response of human coronary arteries could be applied to optimize the election of vascular grafts or to prevent arterial damage during angioplasty

Comportamiento de las armaduras activas después de un fuego

Después de un fuego, aunque una estructura no haya colapsado y ni siquiera se hayan producido daños aparentes, resulta imprescindible evaluar si sigue siendo segura, porque tanto las propiedades mecánicas de los materiales como la distribución de cargas pueden haberse visto afectadas. En los últimos años, el comportamiento a altas temperaturas de los materiales de construcción se ha caracterizado exhaustivamente con objeto de aplicarlo en el diseño de estructuras capaces de resistir el fuego. Sin embargo, apenas se ha prestado atención a la situación post-incendio. En este trabajo se ha estudiado el comportamiento de las armaduras activas después de sufrir un incendio; Se muestra que el fuego puede provocar daños no-visibles tanto en el material (deteriorando sus propiedades mecánicas) como en la distribución de cargas de la estructura (reduciendo la fuerza de pretensado al aumentar las pérdidas por relajación de los tendones). Ambos efectos pueden perjudicar la capacidad resistente de la estructura. Se aportan datos experimentales para estimar estos daños y ayudar en la evaluación de la seguridad estructural después del fuego

Fire-induced damage in presstressing steels

After a fire, even If no collapse happens, there Is a possibility of fire-Induced damage in the structure. Correct knowledge of residual properties of wires after fire Is of major importance for the assessment of the residual load-bearing capacity of a presfressed structure. This paper studies the non-vlslble fire-Induced damages In presfressed wires, Including the reduction of the prestress bads and the strength of steel wires produced by the exposure to high temperatures

Improved cold-drawn eutectoid steel wires based on residual stress measurement and simulation: Part 2. optimization of mechanical properties

Cold-drawn eutectoid steel wires are used in prestressed concrete structures to provide compressive stresses to the concrete. For that purpose, they are loaded up to 60 to 70% of their tensile strength. Although the loading stress is lower than the elastic limit (around 85% of the tensile strength), failure may occur in service conditions due to stress corrosion. Wire failure reduces the load bearing capacity and may lead to catastrophic collapse of the prestressed structure. The risk of these failures can be increased by the presence of tensile residual stresses on the surface of the wires. Cold-drawing generates considerable residual stresses which, added to the service stresses, may seriously affect the mechanical properties and durability of the wires [1,2]. Until now, the measuring of residual stresses was considered more a scientific problem and even revealing their presence was a challenging task [3]. However, wire manufacturers were aware of the deleterious effect produced by the presence of tensile residual stresses at the surface of the wires after drawing. That is the reason why they consider residual stresses both dangerous and damaging, and hence attempt to reduce their influence by stress relieving treatments. But residual stresses may also have beneficial effects if we are able to obtain the desired profile. With the advent of powerful experimental techniques for measurement of residual stresses — such as neutron and X-ray diffractometers — and of faster computers to simulate numerically the wire drawing processes, this phenomenon is seen now in a new light. A significant research effort has been undertaken in recent years in order to understand, measure and control the residual stresses in cold-drawn wires [3-5]. In the first part of this paper [3], the advances on the measurement and simulation of residual stresses have been discussed. In this second part, the influence of residual stresses on the mechanical properties required by standards to this kind of wire (tensile, stress relaxation and stress corrosion tests) is reviewed. The control of residual stresses may play an important role in the design of new post-drawing treatments and the optimization of the performance of the wires

Control de las tensiones residuales como herramienta de mejora de los alambres de pretensado: 1. Caracterización de las tensiones residuales

En este artículo se resume el trabajo desarrollado por los autores durante estos últimos años para mejorar el comportamiento de las armaduras activas del hormigón pretensado mediante el control de sus tensiones residuales. En esta primera parte se examinan las técnicas de caracterización de dichas tensiones, sus dificultades y limitaciones, así como la interpretación de sus resultados. Se han realizado medidas de tensiones residuales con diferentes tratamientos, utilizando difracción de rayos X, de neutrones y de radiación sincrotrón. Asimismo se han realizado simulaciones numéricas. Las microestructura de los alambres de pretensado (finas láminas de ferrita y cementita muy deformadas y alineadas según la dirección de trefilado) complican de forma importante la obtención de un perfil de tensiones residuales en estos alambres. - This paper summarizes the work done by the authors during the last years in attempting to obtain accurate measurements and simulations of the residual stresses developed in prestressed concrete wires in order to improve their performance. In this first part of the study, the characterization of the residual stress distributions is examined: residual stresses in cold-drawn wires (subjected to different treatments) have been measured by neutron, synchrotron and X-ray diffraction and also, numerical simulations have been performed. Severe plastic deformation, anisotropy and the presence of cementite make experimental measurements and simulations in this kind of wires a difficult task. Experimental and numerical difficulties, limitations of different techniques and interpretation of the measurements have been discussed

Medida de tensiones residuales para el control y mejora de la durabilidad de los alambres de pretensado

En la última década, la Comisión 9 de la fib, encargada de todo lo relativo a los materiales y sistemas de pretensado, ha dedicado una gran atención a la mejora de la durabilidad de las estructuras pretensadas. Uno de los aspectos que ha considerado de especial interés es el control del estado de tensiones residuales que presentan las armaduras activas, ya que influye significativamente en sus propiedades mecánicas y en su susceptibilidad a la corrosión bajo tensión. Hasta ahora, el problema de las tensiones residuales había pertenecido al ámbito científico, quedando alejado de la práctica ingenieril, pero todo parece indicar que en los próximos años las diferentes normas internacionales recogerán, entre sus requerimientos para el material, la certificación del nivel de tensiones residuales en su superficie. El Depto de Ciencia de Materiales de la UPM, liderado por Manuel Elices ha dedicado un considerable esfuerzo a entender, medir y controlar las tensiones residuales en las armaduras activas. Este artículo resume la experiencia de los autores, con la esperanza de acercar el problema de las tensiones residuales, su importancia y sus dificultades, al ámbito ingenieril

The role of residual stresses in the performance and durability of prestressing steel wires

Residual stresses developed during wire drawing influence the mechanical behavior and durability of steel wires used for prestressed concrete structures, particularly the shape of the stress–strain curve, stress relaxation losses, fatigue life, and environmental cracking susceptibility. The availability of general purpose finite element analysis tools and powerful diffraction techniques (X-rays and neutrons) has made it possible to predict and measure accurately residual stress fields in cold-drawn steel wires. Work carried out in this field in the past decade, shows the prospects and limitations of residual stress measurement, how the stress relaxation losses and environmentally-assisted cracking are correlated with the profile of residual stresses and how the performance of steel wires can be improved by modifying such a stress profil

Control de las tensiones residuales como herramienta de mejora de los alambres de pretensado: 2. Optimización de las propiedades mecánicas

En este artículo se resume el trabajo desarrollado por los autores durante estos últimos años para mejorar el comportamiento de las armaduras activas del hormigón pretensado mediante el control de sus tensiones residuales. En esta segunda parte se analiza la influencia que tienen las tensiones residuales en las tres propiedades mecánicas básicas para las armaduras activas (ensayo de tracción, ensayo de relajación y ensayo de corrosión bajo tensión) y cómo modificando las mismas se pueden mejorar sus prestaciones. Adicionalmente, se propone un tratamiento que genera tensiones residuales de compresión en la superficie de los alambres, mejorando su comportamiento a corrosión bajo tensión, lo cual podría ser muy útil dados los problemas de durabilidad que están afectando a las estructuras pretensadas construidas en la proximidad de ambientes agresivos (por ejemplo, agua marina). - This paper summarizes the work done by the authors during the last years in attempting to obtain accurate measurements and simulations of the residual stresses developed in prestressed concrete wires. In this second part, the influence of residual stresses on the mechanical properties have been studied considering the three tests required by standards: tensile, stress relaxation and stress corrosion tests. Research shows that environmentally assisted cracking can be improved significantly by changing the surface residual stresses produced by wire drawing. In addition, in this study a post-drawing treatment to generate compressive residual stresses at the surface of the wires is proposed. Knowledge of residual stress profiles can be used to improve the performance of the wires by optimizing the processing

Behaviour of steel prestressing wires under extreme conditions of strain rate and temperature

The purpose of this paper is to provide information on the behaviour of steel prestressing wires under likely conditions that could be expected during a fire or impact loads. Four loadings were investigated: a) the influence of strain rate – from 10–3 to 600 s–1 – at room temperature, b) the influence of temperature – from 24 to 600 °C – at low strain rate, c) the influence of the joint effect of strain rate and temperature, and d) damage after three plausible fire scenarios. At room temperature it was found that using “static” values is a safe option. At high temperatures our results are in agreement with design codes. Regarding the joint effect of temperature and strain rate, mechanical properties decrease with increasing temperature, although for a given temperature, yield stress and tensile strength increase with strain rate. The data provided can be used profitably to model the mechanical behaviour of steel wires under different scenarios

Influencia de diferentes variables del Ensayo de Tracción en la Deformación de Rotura.

Entender hasta qué punto la deformación de rotura es una propiedad del material resulta fundamental para estudiar cómo rompen los materiales y, especialmente, para poder realizar simulaciones representativas de los procesos que se están produciendo durante la rotura y establecer criterios que nos permitan predecirla. En este trabajo se ha estudiado la deformación de rotura obtenida en el ensayo de tracción de probetas planas de diferentes espesores. Para ello se ha realizado una campaña experimental de ensayos de tracción extensamente instrumentados sobre acero perlítico. Mediante un sistema de extensometría óptica se han obtenido los mapas de deformación en la superficie de las probetas durante todo el ensayo. Paralelamente, se han realizado simulaciones numéricas encaminadas a reproducir los ensayos con la mayor fidelidad posible. Se ha estudiado la influencia de la sección inicial y la base de medida del extensómetro en la deformación y la forma de rotura y en la dispersión de los resultados. Las simulaciones numéricas han permitido, además, caracterizar la triaxialidad de las diferentes probetas en el momento de rotura