Simulación numérica de la interconexión de corte de vigas mixtas de acero de alta resistencia y hormigón UHPC Numerical simulation of the interconnection of high strength steel composite beams and UHPC concrete

Este artículo presenta análisis numéricos de vigas mixtas de acero de alta resistencia y hormigón de ultra alto desempe o UHPC. Debido a la alta resistencia a la compresión del hormigón UHPC, son posibles estructuras muy esbeltas con elementos de hormigón delgados. Sin embargo, tensiones locales aumentan considerablemente en las uniones entre estos dos materiales debido a la mayor capacidad de carga. Para ello, han sido desarrollados conectores de corte continuos. Simulaciones numéricas son explicadas para estudiar vigas mixtas con conectores de corte (resortes). También se presentan detalles de los hormigones UHPC. Se modela una viga mixta con propiedades no lineales de los materiales. Ensayos de flexión de vigas son simulados con ABAQUS para calibrar el modelo numérico. Los resultados numéricos concuerdan relativamente bien con los resultados experimentales incluso después de iniciada la primera grieta. Además se implementó un modelo tridimensional con elementos de volumen para las partes de acero y hormigón y elementos de resorte no lineales para la conexión de corte. Los resultados de ensayos push-out fueron usados en el modelo no lineal de los elementos de resorte. La aplicación de cargas puntuales en el modelo debido a los resortes explican las tensiones máximas y debido a esto la pérdida de rigidez más temprana comparada con los ensayos de la viga. La carga última y la ocurrencia de deslizamiento fueron estimadas satisfactoriamente. This article presents numerical analyses on composite beams made of high strength steel and Ultra High Performance Concrete (UHPC). Due to the high compressive strength of UHPC very slender structures with thin concrete elements are feasible. However, local stresses in the composite joints increase significantly due to the higher load capacity. For that, continuous shear connectors have been developed. Numerical simulations are explained to the study of composite beams related to the shear connection (springs). Details of UHPC are also presented. A composite beam with non-linear material properties was modelled. Beam-bending tests were simulated with ABAQUS to calibrate the numerical model. The numerical results agree relatively well with the test results, even after first crack initiation. In addition, a three dimensional model with volume elements for the steel and the concrete parts and non-linear spring elements for the shear connection were implemented. The results from performed push-out tests were used in the nonlinear model of the springs elements. The punctual application of the forces in the model due to the