Ingeniería Civil · 2026
Evaluación de la influencia de la rugosidad en mallas de acero con geometría auxética tipo óvalo sobre la resistencia a compresión del mortero
Esta investigación se evalúa, mediante ensayos de laboratorio, la resistencia a compresión axial de probetas cilíndricas de mortero reforzadas con mallas de acero con geometría auxética tipo óvalo, fabricadas por corte mecánico. Por lo tanto, se centra en determinar la influencia de la rugosidad superficial del acero en la adherencia al mortero y su comportamiento estructural. Así, el estudio se desarrolló en laboratorio a través de una única geometría auxética aplicada desde dos condiciones: con y sin rugosidad inducida. Lo que implicó el sometimiento de probetas de mortero reforzadas con mallas auxética a ensayos de compresión axial, midiendo resistencia, rigidez, ductilidad y adherencia. Lo cual se analiza comparativamente, para aportar soluciones a estructuras en zonas sísmicas, donde se requiere mayor absorción de energía y control de fallas frágiles. Con potencial utilidad como criterio de diseño para el desarrollo de materiales estructurales innovadores y eficientes en la ingeniería civil.
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Contenido
- Introducciónp. 17
- Capítulo 1: Formulación del Problema de Investigaciónp. 19
- Planteamiento del Problemap. 19
- Objetivosp. 20
- 1.2.1. Objetivo generalp. 20
- 1.2.2. Objetivos específicosp. 20
- Justificaciónp. 21
- Capítulo 2: Marco Teóricop. 23
- Geometría Auxéticap. 23
- Cilindro de acero estructuralp. 24
- Diseño en AutoCAD 2D y 3Dp. 25
- Concretop. 27
- 2.4.1. Concreto reforzadop. 29
- Esfuerzo y Deformaciónp. 30
- 2.5.1. Esfuerzo normal promediop. 30
- 2.5.2. Deformación unitaria normalp. 32
- 2.5.3. Ductilidadp. 33
- 2.5.4. Porcentaje de Expansión lateral del Áreap. 34
- 2.5.5. Porcentaje de acortamientop. 34
- 2.5.6. Coeficiente de Poissonp. 35
- 2.5.7. Módulo de elasticidadp. 15
- Tipos de Fallasp. 38
- Capítulo 3: Metodologíap. 41
- Elección de geometría ovalada para diseño auxéticap. 41
- Diseño en AutoCAD 2D de la plantilla de la malla auxéticap. 44
- 3.2.1. Definición de parámetros geométricos inicialesp. 44
- 3.2.2. Diseño de la celda unitaria auxéticap. 46
- 3.2.3. Distribución de las celdas en la plantilla desplegadap. 46
- 3.2.4. Alineación y ajuste de bordesp. 46
- 3.2.5. Diseño en AutoCAD 3D de la malla auxéticap. 47
- 3.2.6. Diseño de rugosidad superficial en el cilindro auxéticop. 48
- Montaje y Simulación del Modelo en ANSYS Mechanicalp. 48
- 3.3.1. Importación del Diseño geométricop. 48
- 3.3.2. Montaje en ANSYS Mechanical 2025p. 49
- 3.3.3. Modelado y Simulaciónp. 50
- 3.3.4. Selección de Diseñop. 52
- 3.3.5. Fabricación de Malla Auxética Corrugada y Lisap. 55
- 3.3.6. Elaboración de Probetas de Concreto Reforzadas con Malla Auxéticap. 56
- ZEISS INSPECT Correlatep. 60
- Importación y montaje del análisis en ZEISS INSPECT Correlatep. 62
- Capítulo 4: Análisis y Resultadosp. 67
- Comportamiento Mecánico de los Modelos Auxéticosp. 67
- 4.1.1. Esfuerzos equivalentesp. 67
- 4.1.2. Deformación Total (Acortamiento)p. 68
- 4.1.3. Deformación unitariap. 69
- 4.1.4. Relación Esfuerzo vs Deformación unitariap. 70
- 4.1.5. Relación Reacción de fuerza vs Deformación totalp. 71
- 4.1.6. Análisis comparativo de la ductilidad entre modelosp. 72
- 4.1.7. Análisis comparativo del coeficiente de Poisson en los modelosp. 74
- cilindros de mortero testigo y cilindros de mortero reforzados con mallas auxéticasp. 77
- 4.2.1. Ensayo experimental de compresión axial en mallas auxéticas de acerop. 78
- 4.2.2. Ensayo experimental de compresión axial en cilindros testigo de morterop. 83
- con malla auxética MAOL4p. 87
- con malla auxética MAOL4Rp. 90
- MAOL4 (PL)p. 87
- MAOL4R (PR)p. 90
- MAOL4 (PL) y MAOL4R (PR)p. 99
- comportamiento a compresión del mortero reforzadop. 102
- muestras MAOL4 (PL) y MAOL4R (PR)p. 105
- 5. Conclusiones y recomendacionesp. 109
- Conclusionesp. 109
- Recomendacionesp. 110
- Referencias bibliográficasp. 111
- esfuerzo de tracciónp. 24
- de acero, donde D corresponde al diámetro exterior y e al espesor de paredp. 25
- Figura 2-33: Representación de modelo en AutoCAD en 2D y 3Dp. 26
- resistencias a compresión (f′c)p. 28
- Figura 2-55: Esfuerzos normales compresión en barra circularp. 30
- Figura 2-6-6: Deformación de una barra sometida a carga axial de compresiónp. 32
- Figura 2-77: Efecto Poisson en un elemento sometido a carga de compresiónp. 36
- coeficiente de Poissonp. 35
- Figura 2-9: Esquema de los tipos de fractura típicos de concretop. 39
- vacíos (a/b) para estructuras metálicas periódicas de baja porosidadp. 41
- estructuras metálicas periódicas de baja porosidadp. 42
- circunferencia enlazadosp. 42
- de la plantilla auxéticap. 45
- Figura 3-5: Diseño en AutoCAD 3D de la malla auxéticap. 47
- Figura 3-6: Diseño en AutoCAD 3D de la malla auxética con rugosidad superficialp. 48
- enlace con la geometría en ANSYS Mechanicalp. 49
- Figura 3-8: Geometría del cilindro auxético importada en ANSYS DesignModelerp. 50
- Mechanicalp. 50
- MAOL3 y MAOL4p. 52
- MAOL4 y MAOL4Rp. 54
- de rebaba en los bordes antes del proceso de desbarbadop. 56
- Figura 3-14: Moldeo y compactación de probetas cilíndricas de morterop. 58
- díasp. 59
- dispositivo de captura de imágenes para el ensayo de compresión axialp. 60
- grises para el análisis por correlación digital de imágenesp. 61
- Figura 3-18: Importación de la secuencia de imágenes del ensayo de compresión axialp. 62
- Figura 3-19: Definición de la escala 2D a partir de una distancia conocidap. 63
- Figura 3-20: Definición del componente de superficie y configuración de parámetrosp. 63
- Figura 3-21:Creación del punto de inspección sobre el componente de superficiep. 64
- Figura 3-22: Inspección del desplazamiento vertical (dy) del cilindrop. 65
- Figura 3-23: Exportación de los datos en formato (.csv)p. 65
- Figura 4-1: Distribución de esfuerzos equivalentes en el modelo MAOL4 y MAOL4Rp. 68
- Figura 4-2: Deformación total obtenida para el modelo MAOL4 y MAOL4Rp. 69
- Figura 4-3: Distribución de deformación unitaria del modelo MAOL4 y MAOL4Rp. 70
- Figura 4-4: Gráfico comparativo Esfuerzo equivalente vsp. 71
- Figura 4-5: Gráfico comparativo Reacción de fuerza vsp. 72
- Figura 4-6: Gráfico esfuerzo vs deformación Malla MAOL4p. 79
- Figura 4-7: Gráfico esfuerzo vs deformación Malla MAOL4Rp. 80
- Figura 4-8: Gráfico comparativo esfuerzo vs deformación mallas MAOL4 y MAOL4Rp. 81
- Figura 4-9: Gráfico esfuerzo vs deformación testigos de morterop. 84
- (PL)p. 93
- (PR)p. 96
- (T) y cilindros reforzados con malla MAOL4 (PL)p. 93
- (T) y cilindros reforzados con malla MAOL4R (PR)p. 96
- (T), cilindros reforzados con malla MAOL4 (PL) y MAOL4R (PR)p. 99
- Expansión lateral del Áreap. 35
- Tabla 2- 2: Puntos de referencia del coeficiente de Poissonp. 37
- Tabla 3-1: Dosificaciones del mortero y resistencias que se obtienenp. 57
- para los modelos con geometría auxetica tipo ovalop. 76
- Tabla 4-4: Ensayo mallas resistencia maxima a la compresión axialp. 78
- MAOL4p. 16
- MAOL4Rp. 16
- Tabla 4-8: Ensayo testigos mortero (T), tipo de falla y resistencia a la compresiónp. 83
- Tabla 4-9: Comparación de las variables resultados – Ensayo Testigos de Morterop. 84
- Tabla 4-10: Ensayo MAOL4 (PL), tipo de falla y resistencia a la compresiónp. 87
- Tabla 4-11: Comparación de las variables resultados – Ensayo malla MAOL4 (PL)p. 88
- Tabla 4-12: Ensayo MAOL4R (PR), tipo de falla y resistencia a la compresiónp. 90
- Tabla 4-13: Comparación de las variables resultados – Ensayo malla MAOL4R (PR)p. 91
- (PL)p. 93
- (PR)p. 96
- (PL) y MAOL4R (PR)p. 99
- comportamiento a compresión del mortero reforzadop. 102
- Tabla 4-18: Variación del diámetro final e incremento porcentual ensayo MAOL4 (PL)p. 105
- Tabla 4-20: Incremento del diámetro exterior en mallas auxéticasp. 107