Modelamiento numérico de los esfuerzos térmicos en el concreto masivo

Abstract

Después de vaciar el concreto, es usual colocar mantas humedecidas para controlar la temperatura y prevenir la fisuración en elementos esbeltos. Sin embargo, para elementos masivos es conveniente evaluar la necesidad de metodologías más avanzadas. Localmente, existen pocas referencias recientes de análisis térmicos para concreto. Sólo se identificó una tesis, Gutiérrez (2017), la que presenta resultados obtenidos con ábacos del ACI207-2R y registros de campo para losas de gran espesor. En países industrializados, estos análisis usualmente se realizan con el método de elementos finitos (MEF) y están regulados por normativas específicas. En Perú las estructuras que se construyen son cada vez más complejas por lo que se requiere generar la capacidad de conducir análisis detallados, como los propios del concreto masivo. Este trabajo busca modelar numéricamente la generación de calor en estructuras de concreto masivo que podrían ser construidas en Perú. Para ello, fue necesario reunir los parámetros de análisis, construir modelos numéricos, y evaluar metodologías de control. El objetivo se logró con cuatro etapas secuenciales: Revisión del marco teórico, análisis de casos con el MEF, comparación con las referencias, y evaluación de metodologías de enfriamiento. Los resultados obtenidos fueron compatibles con los de campo y validaron los resultados obtenidos con ábacos para una estructura regular. También se evaluaron condiciones complejas como geometría, procedimiento constructivo y metodologías de control. Las tuberías de enfriamiento y el cemento de bajo calor de hidratación destacaron por su eficacia para el control térmico.

After pouring the concrete, it is common to place moistened blankets to control temperature and prevent cracking in slender elements. However, for massive elements, it is advisable to evaluate the need for more advanced methodologies. Locally, there are few recent references to thermal analysis for concrete. Only one thesis was identified, Gutiérrez (2017), which presents results obtained with ACI 207-2R charts and field records for thick slabs. In industrialized countries, these analyses are usually performed using the finite element method (FEM) and are regulated by specific standards. In Peru, the structures being built are increasingly complex, necessitating the development of the capacity to conduct detailed analyses, such as those for massive concrete. This work seeks to numerically model heat generation in mass concrete structures that could be built in Peru. To do so, it was necessary to gather analysis parameters, construct numerical models, and evaluate control methodologies. This objective was achieved through four sequential stages: review of the theoretical framework, case analysis using the FEM, comparison with references, and evaluation of cooling methodologies. The results obtained were compatible with field results and validated the results obtained with abacuses for a regular structure. Complex conditions such as geometry, construction procedures, and control methodologies were also evaluated. Cooling pipes and low-heat cement stood out for their effectiveness in thermal control.