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Modelado de Dinámica de Fluidos Computacional de Flujos de Concreto en Pilas Perforadas

Autores: Jeyaraj, Jesudoss Aservitham; Perez, Anthony; Zayed, Abla; Mullins, Austin Gray; Tejada-Martinez, Andres E.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Modelado de Dinámica de Fluidos Computacional de Flujos de Concreto en Pilas Perforadas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Pilotes perforados
Flujo de concreto
Anomalías
Jaula de refuerzo
Pliegues
Modelo CFD

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los pilotes perforados son elementos de fundación profunda de concreto cilíndricos y colados en el lugar. Durante la construcción, pueden ocurrir anomalías en los pilotes perforados debido a la cinemática del concreto, que fluye radialmente desde el centro del pilote hacia la región de cobertura de concreto en el borde periférico. Este componente radial del flujo de concreto desarrolla venas o pliegues de material mal cementado o con una alta relación agua-cemento, a medida que el concreto fluye alrededor de la jaula de refuerzo de varillas y ataduras, poniendo en peligro la integridad del pilote. Este manuscrito presenta un modelo tridimensional de dinámica de fluidos computacional (CFD) del flujo de concreto no newtoniano en la construcción de pilotes perforados, desarrollado utilizando el método de volúmenes finitos con seguimiento de interfaces basado en el método del volumen de fluido (VOF). El comportamiento no newtoniano del concreto se representa a través del modelo constitutivo de Carreau. Los resultados del modelo son alentadores, ya que el flujo obtenido de las simulaciones muestra patrones de pliegues tanto horizontales como verticales en la región de cobertura de concreto, consistentes con experimentos de campo y de laboratorio reportados anteriormente. Además, el flujo exhibe la diferencia de presión del concreto desarrollada entre el interior y el exterior de la jaula de refuerzo, como se muestra en los experimentos físicos. Esta diferencia de presión induce el componente radial del flujo de concreto responsable de los pliegues que se desarrollan en la región de cobertura de concreto. Los resultados muestran que la diferencia de presión depende de la fluidez del concreto, consistente con las observaciones de campo. El concreto menos viscoso tiende a reducir la diferencia de presión y la formación de pliegues de material mal cementado. El modelo es único, utilizando técnicas numéricas de vanguardia y demostrando la capacidad de la CFD para modelar flujos de concreto relevantes para la industria.

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