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1 to 50 of 151 results
  • Experimental tests and numerical modeling to indentify the asymptotic shear-compression mode IIA of concrete fracture

     Montenegro, Oscar; Sfer, Domingo; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Fracture Mechanics of Concrete Structures
    Presentation's date: 2013-03
    Presentation of work at congresses

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  • Diffusion-reaction model for Alkali-Silica Reaction in concrete

     Liaudat, Joaquin; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    International Conference on Computational Plasticity Fundamentals and Applications
    Presentation's date: 2013-09
    Presentation of work at congresses

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    A new diffusion-reaction model for the potentially deleterious Alkali-Silica Reaction (ASR) process in concrete is presented. The model involves three coupled diffusion processes, two in-going and one out-going from the aggregate view point. Alkali (Na+and K2+)and Calcium (Ca2+)ions diffuse "inwards", from high molar concentration sites in the pores of the cement paste phase of the concrete specimen or at its boundaries,towards the aggregate-cement paste interfaces or the inner cracks of the aggregates. The OH-ions associated with alkali and calcium ions attack certain forms of silica in the aggregates (the "reactive silica"), dissolving it in the form of silicate ions which in turn diffuse back to the cement paste phase ("outwards"). The final potentially deleterious ASR precipitation process involves those silicate ions, plus calcium and alkalis. It takes place wherever the reactants are available by precipitating silicate hydrates of two kinds (Calcium-Silicate-Hydrates -CSH or Calcium-Alkali-Silicate-Hydrates -CASH) in a proportion depending on concentrations and temperature.The diffusion-reaction equations of this process are discretized in space and time using finite differences.An example of application in 1D is presented to illustrate the capabilities to reproduce realistically the ASR process, including some novel features not usuallywhich are not considered in the available literature, such as the role of calcium in the development of the reaction and the inherent relationship between the reaction product composition and its swelling capacity.

  • Recent developments in durability mesomechanics of concrete, including cracking via interface elements

     Liaudat, Joaquin; Rodriguez, Mariana; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    RILEM International Symposium on Creep and Shrinkage of Concrete
    Presentation's date: 2013-10
    Presentation of work at congresses

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    The mesomechanical model for concrete, previously developed for purely mechanical actions, is used as the basis for coupled durability mechanics calculations. Until now, the phenomena studied include drying shrinkage, external sulfate attack and mechanical effects of high temperatures. On-going work is focusing on alkali-silica reaction (ASR). From the chemical viewpoint, ASR is represented with a three-field, diffusion-reaction, chemical model which is shown to qualitatively and quantitatively reproduce some experimental measurements of sandwich-type specimens subject to standardized accelerated ASR tests. The model developed includes the recently identified role of calcium in this type of expansive reactions.

  • 3D-mesomechanical analysis of cracking and spalling of concrete subject to high temperatures

     Pérez, A.; Rodriguez, Mariana; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    International Conference on Computational Plasticity Fundamentals and Applications
    Presentation's date: 2013-09
    Presentation of work at congresses

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    In this paper, an existing meso-structural model for concrete which had been applied to the study of the mechanical effects of high temperatures in 2D, is extended to 3D, and to more complex coupled thermo-mechanical analysis. The material is idealized as a two-phase compositein which all mesh lines (or surfaces in 3D) are potential cracks equipped with fracture-based zero-thickness interface elements. Different thermal expansion laws are assumed for matrix and particles, whereby the deformation mismatch can generate cracking. Temperature distributions are obtained from a separate thermal diffusionanalysis.The thermal analysis is first assumed uncoupled, but then also coupled with the mechanical analysis, as the layers of material spalloff and the boundary conditionsare moved to the new domain boundaries. The new computational results in 3D are compared to basic experimental observations reported in the literature and to the previous computational results obtained in 2D.

  • 3D numerical model of a confined fracture tests in concrete

     Montenegro, Oscar Ivan; Sfer, Domingo; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    International Conference on Computational Plasticity Fundamentals and Applications
    Presentation's date: 2013-09
    Presentation of work at congresses

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    The paper deals with the numerical simulation of a confined fracture test in concrete. The test is part of the experimental work carried out at ETSECCPB-UPC in order to elucidate the existence of a second mode of fracture under shear and high compression, and evaluate the associated fracture energy. The specimen is a short cylinder with also cylindrical coaxial notches similar the one proposed by Luong (1990), which is introduced in a large-capacity triaxial cell, protected with membranes and subject to different levels of confining pressure prior to vertical loading. In the experiments, the main crack follows the pre-established cylindrical notch path, which is in itself a significant achievement. The load-displacement curves for various confining pressures also seem to follow the expected trend according to the underlying conceptual model. The FE model developed includes zero-thickness interface elements with fracture-based constitutive laws, which are pre-inserted along the cylindrical ligament and the potential radial crack plane. The results reproduce reasonably well the overall force-displacement curves of the test for various confinement levels, and make it possible to identify the fracture parameters including the fracture energies in modes I and IIa.

  • Mesomechanical study of high-temperature cracking in mortar and concrete specimens using fracture-based zerothickness interfaces

     Rodríguez, Mariana; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    International Conference Numerical Modeling Strategies for Sustainable Concrete Structures
    Presentation's date: 2012-06
    Presentation of work at congresses

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  • Análisis numérico de la influencia de la fisuración en el comportamiento de una presa de hormigón

     Campos, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Aguado De Cea, Antonio
    Encuentro del Grupo Español de Fractura
    Presentation's date: 2012-03
    Presentation of work at congresses

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    This paper introduces a 2D simulation of a cross section of the block 13-14 of Mequinenza Dam, which presents pronounced and uncommon remaining displacements. Joint elements have been included in to the model with a nonlinear constitutive law in order to represent the cracking of concrete. Potential cracking planes defined according with the crack pattern observed in the upstream face were incorporated. The numerical results show how the formation, evolution and opening of a series of horizontal cracks provide much of the observed displacements, thus helping to explain the uncommon behavior detected in the dam. In this study, the influence of fracture parameters such as tensile strength and fracture energy of the joints was considered. En este artículo se presenta una simulación 2D de una sección transversal del bloque 13-14 de la presa de Mequinenza que presenta unos movimientos remanentes acentuados en este bloque. Se ha incluido elementos junta con un comportamiento constitutivo no lineal para representar la fisuración. Se han incorporado en el modelo planos potenciales de fisuración, coincidiendo con algunas juntas de construcción, para lo cual se ha tenido en cuenta un levantamiento detallado de fisuras realizado en paramento aguas arriba de la presa. Los resultados numéricos obtenidos muestran cómo la formación, evolución y apertura de una serie de fisuras horizontales aportan gran parte de los desplazamientos observados en la estructura y permiten explicar de forma consistente el comportamiento diferenciado detectado en la presa. Los trabajos han incluido diversos análisis sobre la influencia de parámetros de fractura, como la resistencia a tracción y la energía de fractura de las juntas.

  • Numerical modeling of micro-indentation tests in Portland cemente paste, using finite elelments with fracture-based zero-thickness interfaces

     Liaudat, Joaquin; Garolera Vinent, Daniel; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    International Conference on Microstructure Related Durability of Cementitious Composites
    Presentation's date: 2012-04
    Presentation of work at congresses

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  • Numerical analysis of Mequinenza dam

     Buil, J.; Río, F.; Campos, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Aguado De Cea, Antonio
    Congres des Grands Barrages de la Commission International des Grands Barrages
    Presentation's date: 2012-06
    Presentation of work at congresses

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    Due to its historical and strategic significance, the Mequinenza dam has a vital importance within the Spanish hydrographic system. From its early stages in the 1960s, it is endowed with a complex and complete auscultation system which at one time detected some remanent displacements, the cause of which was attributed to the swelling (expansion induced by water absorption) of the dam concrete. The works carried out during the 1970s were efficient in controlling the movements, but the diagnosis given includes several questionable aspects. The diagnosis has been recently reformulated and a new proposal has been put forward, explaining the displacements produced more consistently [1]. This paper introduces a numerical analysis based on the 2D finite elements method (FEM), which includes joint elements with no thickness in order to represent the formation and growth of cracking, the results from which support the new proposal regarding the behavior of this dam.

  • Analisis numérico de la influencia de la fisuración en el comportamiento de una presa de hormigón

     Lopez Garello, Carlos Maria; Campos de Moura, Andre; Aguado De Cea, Antonio
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2012-03
    Journal article

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  • Análisis numérico de presas de hormigón bajo acciones expansivas  Open access

     Campos de Moura, Andre
    Defense's date: 2012-11-23
    Department of Construction Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    The main objective of this thesis is to study the mechanical behavior of a dam concrete under internal expansive phenomena in both the macro-structural and the meso-structural level. An important contribution of this work is the diffusion-reaction model proposed for the internal sulfate attack (ISA), which simulates the oxygen diffusion into the concrete and its consumption in the iron sulfides oxidation in the aggregates. This model allows obtaining the volume increments over time caused by the chemical reactions involved in the process. The mechanical analysis was conducted in the macro-structural and the meso-structural levels. The latter takes into account the expansions due to delayed ettringite formation in conventional concrete considering the explicit representation of the first level internal structure or meso-structure. The numerical results obtained were validated with experimental data from the literature. Then, the effects of the ISA in conventional concrete and in a dam concrete were analyzed, yielding a prediction of the young modulus and the tensile strength degradation depending on the degree of expansion of concrete. Furthermore, this dissertation shows the evolution of cracking and fracture energy dissipation, both of which were correlated with the degree of expansion and the variation of mechanical parameters. The results obtained illustrate the potential of the meso-structural model for analyzing different expansive processes in concrete. In the macro-structural level, real cases of dams affected by expansive problems were analyzed. The dams studied were Mequinenza, Paso Nuevo and Graus. The case of Mequinenza focused on the behavior of block 13-14 that presented pronounced non-recoverable displacements. A 2D model was used, including horizontal joints with non-linear behavior located where cracks had been observed. The numerical results show how the formation, evolution and opening of a series of horizontal cracks cause much of the displacements measured, thus realistically explaining the behavior of the dam. For the case of Paso Nuevo (an arch gravity dam affected by internal expansive problems), a 3D model was used to adjust the calculated displacement with the measured one. A hyperbolic strength criterion was used to assess the global behavior of the dam. Then, the left abutment zone was analyzed using a continuum non-linear damage model. Finally, the case of Graus was studied with linear models (2D and 3D). Then the analysis of block 5 was performed using a 2D model that included non-linear joints located where cracks and casting joints were present. The results obtained throughout this study reproduce satisfactorily the evolution of the expansive process in the macro-structural and meso-structural levels. They explain with good accuracy the anomalous behavior observed in the real cases studied and show the potential of the tools and methodology used in this work.

    El objetivo principal de esta tesis es el estudio del comportamiento mecánico del hormigón de presas bajo la acción de fenómenos expansivos de origen interno, tanto en el nivel mesoestructural como en el macroestructural. Un importante aporte de este trabajo es el modelo de difusión-reacción propuesto para el ataque sulfático interno (ASI), que permite simular la difusión de oxígeno hacia el interior del hormigón y su consumo en la oxidación de los sulfuros de hierro presentes en los áridos, y con ello obtener los incrementos de volumen a lo largo del tiempo que pueden producir las reacciones involucradas en el proceso. El análisis mecánico se ha abordado en dos niveles: el mesoestructural y el macroestructural. En el análisis mesoestructural (en que se representa explícitamente la estructura interna de primer nivel o meso-estructura) se analizan expansiones debidas a formación tardía de etringita en hormigón convencional contrastando los resultados numéricos obtenidos con experimentales existentes en la bibliografía. Luego, se analizan los efectos del ASI, en primer lugar, en un hormigón convencional y posteriormente, en un hormigón de presa. Se han obtenido curvas de la degradación del módulo de elasticidad y de la resistencia a tracción en función del grado de expansión. También se muestran aspectos de la fisuración y de la energía disipada, que se correlacionan con el nivel de expansión y la evolución de los parámetros mecánicos. En el análisis macroestructural, se estudian casos reales de presas afectadas por problemas expansivos. Las presas estudiadas son: Mequinenza, Paso Nuevo y Graus. En el caso de Mequinenza se analiza el comportamiento del bloque 13-14 que presenta unos elevados desplazamientos no recuperables. Para ello se utiliza una modelización 2D en el que se incluyen juntas horizontales (con un comportamiento no-lineal) donde se ubican fisuras observadas en la estructura. Los resultados numéricos obtenidos muestran cómo la formación, evolución y apertura de una serie de fisuras horizontales aportan gran parte de los desplazamientos observados en la estructura y permiten explicar de forma consistente el comportamiento diferenciado detectado en la presa. En el caso de la presa de Paso Nuevo (de tipo arco gravedad), afectada por problemas expansivos internos, se utiliza una modelización 3D con la que se ajustan los desplazamientos calculados con los medidos, y se evalúa el comportamiento global de la presa empleando un criterio hiperbólico de resistencia. Posteriormente, se realiza un análisis no-lineal de la zona cercana al estribo izquierdo utilizando para ello un modelo de daño no-lineal en el medio continuo. Finalmente, se estudia el comportamiento de la presa de Graus, inicialmente mediante modelos lineales (2D y 3D) y posteriormente se analiza la sección transversal del bloque 5 mediante una modelización 2D, en la que se incluyen juntas no-lineales donde se ubican las juntas de hormigonado y algunas fisuras observadas en la presa.

  • Meso-mechanical modeling of thermal spalling in concrete using fracture-based zero-thickness interface elements

     Rodríguez, M.; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio; Willam, K.
    International RILEM Workshop on Concrete Spalling due to Fire Exposure
    Presentation's date: 2011-10
    Presentation of work at congresses

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  • Micromechanical analysis of damage and fracture in sandstone rock specimens, using zero-thickness interface elements

     Garolera, Daniel; Carol Vilarasau, Ignacio; Lopez Garello, Carlos Maria
    International Conference on Computational Plasticity Fundamentals and Applications
    Presentation's date: 2011
    Presentation of work at congresses

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  • High temperature effects in mortar and concrete specimens using a meso-mechanical model with fracture based zero-thickness interface elements

     Rodríguez, Mariana; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio; Murcia Vela, Juan
    International Conference on Computational Plasticity Fundamentals and Applications
    Presentation's date: 2011
    Presentation of work at congresses

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  • Análisis mesoestructural de la fisuración en procesos expansivos del hormigón

     Campos, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Aguado De Cea, Antonio
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2011
    Journal article

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    Los procesos reactivos, tales como la reacción álcali-árido, las reacciones de oxidación de sulfuros, el ataque sulfático extemo e interno, etc., provocan en general cambios de volumen diferencial en la estructura interna del material, lo cual puede dar lugar a una considerable degradación de sus propiedades mecánicas. Esta problemática puede abordarse convenientemente mediante un modelo mesomecánico como el empleado en este trabajo, en el cual se representa explícitamente la estructura interna de primer nivel (meso-estructura). Dando continuidad a e studios iniciales presentados en un artículo del anterior Congreso del Grupo Español de Fractura del año 2010, en este trabajo se presentan simulaciones numéricas de un hormigón sometido a dos tipos diferentes de acciones expansivas internas. Se muestran resultados de la evolución de los parámetros mecánicos, módulo de elasticidad y resistencia a tracción, en función de distintos niveles de expansión, que se correlacionan también con aspectos de la fisuración y de la energía disipada. Reactive processes, such as the alkali-aggregate reaction, sulphides oxidation reactíon, internal and external sulphate attack, among others, may cause volume changes in the internal structure of the material leading to degradation of the mecharucal proprieties. This problem can be analyzed using a m eso-mechanical model tbat takes into account the explicit representation of the first level internal structure (meso-structure). Giving continuity to initial studies reported in an a rticle oft he last Congress of the Fracture Spanish Group 2010, this paper presents results of numerical simulations of the concrete subjected to two expansive internal actions. Curves relating the degradation of the elastic modulus and tensile strength with the degree of expansion were obtained and correlated with cracking patterns and energy dissipation.

  • Cracking and fracture of concrete at meso-level using zero-thickness interface elements

     Carol Vilarasau, Ignacio; Idiart, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Caballero, A.
    Date of publication: 2011
    Book chapter

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  • Informe de seguimiento anual BIA2009-10491

     Lopez Garello, Carlos Maria
    Date: 2011
    Report

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  • An analysis of the design and assembly of the AAR tri-axial machine

     Stokes, Jonathan; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Date: 2011-06
    Report

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  • Modeling of drying shrinkage of concrete specimens at the meso-level

     Idiart, Andrés E.; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Materials and structures
    Date of publication: 2011-03
    Journal article

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    In this paper, an existing mesomechanical model for cementitious materials is extended to the domain of diffusion-driven phenomena. The model is based on the Finite Element Method, and uses zerothickness interface elements equipped with a fracturebased constitutive formulation to represent cracks. The new developments presented in this paper consist of the application of the model to the hygro-mechanical coupled analysis of drying shrinkage in concrete specimens, explicitly taking into account the influence of (micro) cracks on the diffusion of moisture. In a first part of the paper, the model is presented in some detail, especially the new aspects regarding moisture diffusion including effects of cracks, and H-M coupling. The model predictions are then quantitatively compared with classical drying shrinkage experiments on concrete specimens. The consideration of different assumptions for the relation linking shrinkage strains and weight losses is discussed in some detail. Finally, the effect of size and volume fraction of the main heterogeneities of concrete on the drying process and drying-induced microcracking is also addressed.

  • Chemo-mechanical analysis of concrete cracking and degradation due to external sulfate attack: A meso-scale model

     Idiart, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Cement & concrete composites
    Date of publication: 2011
    Journal article

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  • Análisis meso-mecánico del hormigón bajo la acción de procesos expansivos internos.

     Campos, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Aguado De Cea, Antonio
    Encuentro del Grupo Español de Fractura
    Presentation's date: 2010-03
    Presentation of work at congresses

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    Es conocido que la existencia de procesos expansivos en el hormigón inducidos por reacciones químicas, puede provocar una considerable degradación de sus propiedades mecánicas. Este comportamiento puede ser la respuesta a diferentes causas como la reacción álcali-árido, las reacciones de oxidación de sulfuros, el ataque sulfático (externo o interno), etc. Los procesos reactivos, en general, provocan cambios de volumen diferencial en la estructura interna del material, aspecto que viene a acentuar la importancia de realizar análisis mediante modelos mesomecánicos, en los que se representa explícitamente la estructura interna de primer nivel (meso-estructura). En este trabajo se presentan resultados de simulaciones numéricas meso-mecánicas de un hormigón sometido a acciones expansivas internas. Se han obtenido curvas de la degradación del módulo de elasticidad y de la resistencia a tracción en función del grado de expansión, que se comparan con resultados experimentales [1]. También se muestran aspectos de la fisuración y de la energía disipada, que se correlacionan con el nivel de expansión y la evolución de los parámetros mecánicos. ABSTRACT It is known that the existence of expansive processes in concrete induced by chemical reactions can cause considerable degradation of its mechanical proprieties. This phenomenon may have several causes such as alkali-aggregate reaction, sulphides oxidation reaction, the sulfate attack (internal or external), among others. The reactive processes, in general, cause differential volume changes in the internal structure of the material, aspect that accentuates the importance of analysis by meso-mechanical models that take into account the explicit representation of the first level internal structure (meso-structure). This paper presents results of meso-mechanical simulations of a concrete subjected to internal expansion actions. Curves have been obtained for the degradation of the elastic modulus and tensile strength in function of the degree of expansion and compared with experimental results [1]. Furthermore, this work shows aspects of the evolution of cracking and energy dissipation, both of which can be correlated with the degree of expansion and the variation of the mechanical parameters

  • Expansion studies for the Paso Nuevo dam

     Espinós, Jaime; Aguado De Cea, Antonio; Lopez Garello, Carlos Maria; Campos de Moura, Andre; Chinchón, S.
    International Congress on Dam Maintenance and Rehabilitation
    Presentation's date: 2010-11
    Presentation of work at congresses

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  • Modelización y análisis del comportamiento estructural de la presa de Mequinenza

     Río, Felipe; Buil Sanz, Juan Manuel; Campos de Moura, Andre; Lopez Garello, Carlos Maria; Aguado De Cea, Antonio; Crusells Girona, Miquel
    International Congress on Dam Maintenance and Rehabilitation
    Presentation's date: 2010-11
    Presentation of work at congresses

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  • Access to the full text
    Problemática y actuaciones recientes en la presa de Mequinenza  Open access

     Buil Sanz, Juan Manuel; Río, F.; Campos, A.; Aguado De Cea, Antonio; Lopez Garello, Carlos Maria; Chinchón, S.
    Jornadas Españolas de Presas
    Presentation's date: 2010-06
    Presentation of work at congresses

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    La presa de Mequinenza dispone, desde sus primeras etapas en los años 60, de importantes medidas de auscultación que permitieron detectar en las primeras épocas un comportamiento anómalo del bloque 13-14, diagnosticado inicialmente como un hinchamiento de la masa del hormigón del citado bloque. Recientemente, dentro de los trabajos usuales desarrollados entre la UPC y ENDESA en el estudio de presas con expansiones, se ha reformulado el diagnóstico basado tanto, en estudios microscópicos sobre testigos de la propia presa, como numéricos, basada en el MEF en 2D haciéndose una nueva propuesta que explica de forma más consistente los movimientos producidos, y que en menor medida aún se producen. El objeto de esta comunicación es presentar los resultados del análisis realizado, en los cuales se puede ver los movimientos que se producen a medida que progresan las fisuras en dicho bloque, tanto en profundidad de la presa (longitud), como en anchura (apertura de fisura). Por otro lado, los estudios experimentales muestran la aparición de taumasita en algunas de las muestras obtenidas de hormigón de revestimiento, especialmente en galerías existentes en el terreno (cotas 22 m y 81 m). Con todos estos resultados se analiza la situación y se proponen medidas de actuación cara a futuro, para los técnicos que gestionan esta presa u otras con similares problemáticas.

  • Análisis mesoestructural de propiedades mecánicas de un hormigón expuesto a procesos expansivos

     Campos, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Aguado De Cea, Antonio
    Congreso Nacional de Materiales
    Presentation's date: 2010-06-24
    Presentation of work at congresses

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  • Análisis del hormigón en modo mixto de fractura utilizando un modelo meso-estructural con elementos junta.

     Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio; Rodríguez, Mariana
    Encuentro del Grupo Español de Fractura
    Presentation of work at congresses

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    En este trabajo se presentan resultados de la simulación numérica de algunos ensayos experimentales sobre muestras de hormigón sometidas a carga biaxial que combina tracción y corte [1]. Para ello se emplea una modelización en la que se representan explícitamente los principales componentes de la estructura interna del hormigón a nivel mesoescala. Los ensayos experimentales se realizaron mayoritariamente en muestras de 200 mm de lado, si bien en algunos casos de carga también se emplearon muestras de 100 y 50 mm. En un trabajo anterior presentado en el Congreso del Grupo Español de Fractura del año 2009 se ha estudiado una muestra de 200 mm con tamaño máximo de árido de 16 mm. En este artículo se analiza ahora la muestra de 50 mm de lado con un tamaño máximo de árido similar al de las probetas empleadas en los experimentos (2mm). Los resultados obtenidos en uno de los estados de carga han permitido reproducir satisfactoriamente el comportamiento carga-desplazamiento (tensión-desplazamiento), así como la formación y evolución de la tendencia de fisuración detectada en los ensayos llevados a cabo en [1] y similares en [2].-----------------------------------------ABSTRACT This paper presents the results of the numerical simulation of some of the experimental tests on concrete samples subjected to different biaxial loading paths combining tension and shear [1]. The study uses a meso-structural model which explicitly represents the main components of the internal structure of concrete at meso-scale level. The experimental tests were conducted mostly in samples of 200 mm side, although in some load cases were also used samples of 100 and 50mm side. In a previous work presented in the Congress of the Spanish Group of Fracture (2009) a sample of 200 mm side with maximum aggregate size 16mm has been studied. This paper now examines the sample of 50 mm side with a maximum aggregate size similar to the used in the experimental test (2mm). The numerical results obtained in one of the loading conditions have allowed satisfactorily reproduce the load-displacement behaviour (tension-displacements) and the cracking patterns detected in the experimental tests conducted in [1] and similarly in [2].

  • Hygro-mechanical model for concrete specimens at the meso-level: application to drying shrinkage

     Idiart, Andrés E.; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Computational Modelling of Concrete Structures
    Presentation's date: 2010-03
    Presentation of work at congresses

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  • Análisis meso-mecánico del hormigón bajo la acción de procesos expansivos internos

     Campos, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Aguado De Cea, Antonio
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2010
    Journal article

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    Es conocido que la existencia de procesos expansivos en el hormigón inducidos por reacciones químicas, puede provocar una considerable degradación de sus propiedades mecánicas. Este comportamiento puede ser la respuesta a diferentes causas como la reacción álcali-árido, las reacciones de oxidación de sulfuros, el ataque sulfático (externo o interno), etc. Los procesos reactivos, en general, provocan cambios de volumen diferencial en la estructura interna del material, aspecto que viene a acentuar la importancia de realizar análisis mediante modelos mesomecánicos, en los que se representa explícitamente la estructura interna de primer nivel (meso-estructura). En este trabajo se presentan resultados de simulaciones numéricas meso-mecánicas de un hormigón sometido a acciones expansivas internas. Se han obtenido curvas de la degradación del módulo de elasticidad y de la resistencia a tracción en función del grado de expansión, que se comparan con resultados experimentales [1]. También se muestran aspectos de la fisuración y de la energía disipada, que se correlacionan con el nivel de expansión y la evolución de los parámetros mecánicos. ABSTRACT It is known that the existence of expansive processes in concrete induced by chemical reactions can cause considerable degradation of its mechanical proprieties. This phenomenon may have several causes such as alkali-aggregate reaction, sulphides oxidation reaction, the sulfate attack (internal or external), among others. The reactive processes, in general, cause differential volume changes in the internal structure of the material, aspect that accentuates the importance of analysis by meso-mechanical models that take into account the explicit representation of the first level internal structure (meso-structure). This paper presents results of meso-mechanical simulations of a concrete subjected to internal expansion actions. Curves have been obtained for the degradation of the elastic modulus and tensile strength in function of the degree of expansion and compared with experimental results [1]. Furthermore, this work shows aspects of the evolution of cracking and energy dissipation, both of which can be correlated with the degree of expansion and the variation of the mechanical parameters

  • NUEVOS DESARROLLOS Y APLICACIONES DEL ANALISIS MULTIESCALA ACOPLADO THMC A PROBLEMAS DE DETERIORO EN

     Garolera Vinent, Daniel; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Participation in a competitive project

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  • Análisis del hormigón en modo mixto de fractura utilizando un modelo meso-estructural con elementos junta.

     Lopez Garello, Carlos Maria; Rodríguez, Mariana; Carol Vilarasau, Ignacio
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2010
    Journal article

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    En este trabajo se presentan resultados de la simulación numérica de algunos ensayos experimentales sobre muestras de hormigón sometidas a carga biaxial que combina tracción y corte [1]. Para ello se emplea una modelización en la que se representan explícitamente los principales componentes de la estructura interna del hormigón a nivel mesoescala. Los ensayos experimentales se realizaron mayoritariamente en muestras de 200 mm de lado, si bien en algunos casos de carga también se emplearon muestras de 100 y 50 mm. En un trabajo anterior presentado en el Congreso del Grupo Español de Fractura del año 2009 se ha estudiado una muestra de 200 mm con tamaño máximo de árido de 16 mm. En este artículo se analiza ahora la muestra de 50 mm de lado con un tamaño máximo de árido similar al de las probetas empleadas en los experimentos (2mm). Los resultados obtenidos en uno de los estados de carga han permitido reproducir satisfactoriamente el comportamiento carga-desplazamiento (tensión-desplazamiento), así como la formación y evolución de la tendencia de fisuración detectada en los ensayos llevados a cabo en [1] y similares en [2].-----------------------------------------ABSTRACT This paper presents the results of the numerical simulation of some of the experimental tests on concrete samples subjected to different biaxial loading paths combining tension and shear [1]. The study uses a meso-structural model which explicitly represents the main components of the internal structure of concrete at meso-scale level. The experimental tests were conducted mostly in samples of 200 mm side, although in some load cases were also used samples of 100 and 50mm side. In a previous work presented in the Congress of the Spanish Group of Fracture (2009) a sample of 200 mm side with maximum aggregate size 16mm has been studied. This paper now examines the sample of 50 mm side with a maximum aggregate size similar to the used in the experimental test (2mm). The numerical results obtained in one of the loading conditions have allowed satisfactorily reproduce the load-displacement behaviour (tension-displacements) and the cracking patterns detected in the experimental tests conducted in [1] and similarly in [2].

  • Meso-mechanical analysis of the fracture of concrete specimens in mixed mode

     Rodrígez, Mariana; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio; Caner, Ferhun Cem
    International Conference on Computational Plasticity Fundamentals and Applications
    Presentation's date: 2009-09
    Presentation of work at congresses

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    This paper describes recent numerical simulation results of some experiments carried out by Nooru-Mohamed to study mixed mode fracture of concrete. The numerical simulation is based on a meso-mechanical model developed in the group of Mechanics of Materials UPC, which represents the largest aggregate particles explicitly, and represent cracks in a discrete manner by inserting zero-tickness interface elements in all potential crack trajectories a priori of the analysis.

  • Computational modeling of external sulfate attack in concrete at the meso-level

     Idiart, Andrés; Carol Vilarasau, Ignacio; Lopez Garello, Carlos Maria; Murcia, Juan
    International Conference on Computational Plasticity Fundamentals and Applications
    Presentation's date: 2009-09
    Presentation of work at congresses

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  • Análisis meso-estructural de la fractura del hormigón en modo mixto

     Rodríguez, Mariana; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2009
    Journal article

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  • Análisis numérico mesomecánico del ataque sulfático externo en hormigón

     Idiart, Andrés; Carol Vilarasau, Ignacio; Lopez Garello, Carlos Maria
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2009
    Journal article

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  • Análisis numérico meso-estructural del hormigón en modo mixto de fractura

     Lopez Garello, Carlos Maria; Rodríguez, Mariana; Carol Vilarasau, Ignacio
    Mecánica computacional
    Date of publication: 2009
    Journal article

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  • Coupled analysis of degradation processes in concrete specimens at the meso-level  Open access

     Idiart Castellano, Andrés Enrique
    Defense's date: 2009-07-10
    Department of Geotechnical Engineering and Geo-Sciences, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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    En los últimos años, el análisis numérico de problemas acoplados, como los procesos de degradación de materiales y estructuras relacionados con los efectos medioambientales, ha cobrado especial importancia en la comunidad científica de la mecánica del hormigón. Problemas de este tipo son por ejemplo el ataque químico, el efecto de altas temperaturas o la retracción por secado.Tradicionalmente, los análisis acoplados existentes en la literatura se han realizado a nivel macroscópico, considerando el material como un medio continuo y homogéneo. Sin embargo, es bien conocido que el origen de la degradación observada a nivel macroscópico, a menudo es debida a la interacción entre los áridos y el mortero, sobre todo cuando se dan cambios de volumen diferenciales entre los dos componentes. Esta es la razón por la que el análisis mesomecánico está emergiendo como una herramienta potente para estudios de materiales heterogéneos, aunque actualmente existen escasos modelos numéricos capaces de simular un problema acoplado a esta escala de observación.En esta tesis, la aplicabilidad del modelo meso-mecánico de elementos finitos, desarrollado en el seno del grupo de investigación durante los últimos quince años, se extiende al análisis de problemas acoplados higro-mecánicos y químico-mecánicos, con el fin de estudiar la retracción por secado y el ataque sulfático externo en muestras de hormigón. La generación numérica de mesogeometrías y mallas de elementos finitos con los áridos de mayor tamaño rodeados de la fase mortero se consigue mediante la teoría de Voronoï/Delaunay Adicionalmente, con el fin de simular las principales trayectorias de fisuración, se insertan a priori elementos junta de espesor nulo, equipados con una ley constitutiva basada en la mecánica de fractura no lineal, a lo largo de todos los contactos entre árido y matriz, y también en algunas líneas matriz-matriz.La aportación principal de esta tesis es, conjuntamente con la realización de análisis acoplados sobre una representación mesoestructural del material, la simulación no solo de la formación y propagación de fisuras, sino también la consideración explícita de la influencia de éstas en el proceso de difusión.Los cálculos numéricos se realizan mediante el uso de los códigos de elementos finitos DRAC y DRACFLOW, previamente desarrollados en el seno del grupo de investigación, y acoplados mediante una estrategia staggered. Las simula-ciones realizadas abarcan, entre otros aspectos, la evaluación del compor-tamiento acoplado, el ajuste de parámetros del modelo con resultados experimentales disponibles en la bibliografía, diferentes estudios del efecto de los áridos en la microfisuración inducida por el secado y las expansiones debidas al ataque sulfático, así como el efecto simultáneo de los procesos gobernados por difusión y cargas de origen mecánico. Los resultados obtenidos concuerdan con observaciones experimentales de la fisuración, el fenómeno de spalling y la evolución de las deformaciones, y muestran la capacidad del modelo para ser utilizado en el estudio de problemas acoplados en los que la naturaleza heterogénea y cuasi-frágil del material tiene un papel predominante.

  • GT-051 Modelling of drying shrinkage of concrete specimens at the meso-level

     Idiart, A; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Date: 2009-09
    Report

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  • Meso-structural study of concrete fracture using interface elements. II: compression, biaxial and Brazilian test

     Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio; Aguado De Cea, Antonio
    Materials and structures
    Date of publication: 2008-04
    Journal article

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  • La reacción sulfática de origen interno en presas de hormigón. Propuesta metodológica de análisis

     SERAFIM ARAUJO, GERORGIA
    Defense's date: 2008-04-10
    Department of Construction Engineering, Universitat Politècnica de Catalunya
    Theses

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  • Meso-structural study of concrete fracture using interface elements. I: Numerical model and Tensile behavior.

     Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio; Aguado De Cea, Antonio
    Materials and structures
    Date of publication: 2007-11
    Journal article

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  • H-M Mesostructural analysis of the effect of aggregates on the drying shrinkage microcracking of concrete

     Idiart, A.; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    International Conference on Computational Plasticity
    Presentation of work at congresses

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  • Análisis meso-estructural de la fisuración del hormigón debido al efecto de los áridos en la retracción por secado

     Lopez Garello, Carlos Maria; Idiart, A.; Carol Vilarasau, Ignacio
    Congresso de Métodos Numéricos em Engenharia
    Presentation of work at congresses

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  • Estudio del efecto de tamaño en la modelización mesomecánica de la producción de arena en perforaciones

     Garolera, Daniel; Lopez Garello, Carlos Maria; Carol Vilarasau, Ignacio
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2007-03
    Journal article

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  • Desarrollo y aplicaciones mesomecánicas en hormigón de una ley constitutiva de junta con envejecimiento

     Lopez Garello, Carlos Maria; Idiart, A.; Carol Vilarasau, Ignacio
    Anales de mecánica de la fractura
    Date of publication: 2007-03
    Journal article

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  • 3D meso-mechanical analysis of concrete specimens under biaxial loading

     Caballero Jurado, Antonio; Carol Vilarasau, Ignacio; Lopez Garello, Carlos Maria
    Fatigue and fracture of engineering materials and structures
    Date of publication: 2007-09
    Journal article

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  • Multiaxial behavior of concrete, a mesomechanical approach

     Carol Vilarasau, Ignacio; Idiart, A; Lopez Garello, Carlos Maria; Caballero Jurado, Antonio
    Revue européenne de génie civil
    Date of publication: 2007-10
    Journal article

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  • Multiaxial behavior of concrete

     Carol Vilarasau, Ignacio; Lopez Garello, Carlos Maria
    Date of publication: 2007-10-31
    Book chapter

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