Presentaron Trabajo Final de Grado denominado «Modelación Numérica y Validación Experimental del Comportamiento de Vigas de Hormigón bajo Cargas de Impacto»

«Modelación Numérica y Validación Experimental del Comportamiento de Vigas de Hormigón bajo Cargas de Impacto», se denomina el Trabajo Final de Grado (TFG) presentado por los ahora ingenieros Mauricio Moreira Correa y Juan Nicolás Villagra Esquivel, como prueba final para egresar de la carrera de Ingeniería Civil de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Asunción (FIUNA). La defensa del trabajo se realizó el miércoles 11 de Noviembre del 2026 en la Institución.

Las normativas y metodologías de diseño estructural vigentes se apoyan, en su gran mayoría, en la respuesta de los elementos de hormigón armado ante cargas aplicadas de forma lenta. Sin embargo, durante su vida útil una estructura puede verse sometida a acciones de corta duración y elevada intensidad, como colisiones vehiculares, caída de objetos, desprendimientos o impactos accidentales. En esas acciones la carga actúa durante unos pocos milisegundos, un intervalo muy breve frente a los períodos naturales de vibración de la estructura.

La evidencia experimental muestra que la respuesta bajo impacto no es una versión más rápida del comportamiento estático (Cotsovos, 2010; Madjlessi et al., 2021). En la fase inicial solo participa la porción de la viga próxima al punto de contacto, y entre la aparición de la fuerza de impacto y la de la reacción en los apoyos existe un retardo medible. Durante esa fase el equilibrio estático entre la fuerza aplicada y las reacciones no se cumple: la diferencia la absorben las fuerzas de inercia de la viga. A ello se suma la sensibilidad a la velocidad de deformación del hormigón (Bischoff y Pe rry, 1991; Malvar y Ross, 1998) y del acero (Hall-quist, 2006), que modifica sus resistencias aparentes.

Los ensayos de impacto requieren equipamiento especializado, instrumentación de alta velocidad y montajes complejos, lo que restringe la cantidad de configuraciones que pueden estudiarse experimentalmente. El análisis dinámico explícito por elementos finitos permite representar estos fenómenos de forma directa, resolviendo la ecuación de movimiento paso a paso con incrementos de tiempo del orden del microsegundo, y su utilidad depende de que los modelos reproduzcan resultados experimentales conocidos (Jiang et al., 2012).

En el Trabajo Final de Grado presentado se estudió la respuesta de vigas de hormigón armado sometidas a cargas de impacto mediante modelos tridimensionales de elementos finitos  desarrollados en LS-DYNA. Se analizaron cuatro modelos computacionales, todos ellos de la serie experimental de Fujikake et al. (2009), documentada también por Jiang et al. (2012). Los modelos representan las alturas de caída de 0,15; 0,30; 0,60 y 1,20 m y comparten geometría, malla y configuración de materiales. El hormigón se representó mediante el modelo de superficie continua con casquete (CSCM) y el acero de refuerzo mediante una formulación elastoplástica con sensibilidad a la velocidad de deformación. La evaluación considera las curvas de respuesta, los valores máximos de fuerza y flecha, las reacciones en los apoyos, la progresión del daño y el balance energético.

Los resultados del modelo concuerdan con los del ensayo dentro de márgenes razonables, con diferencias en el pico de fuerza de +5,5 % en la altura menor y entre +14,4 y +17,0 % en las tres mayores, en la flecha máxima entre −22,1 y +1,2 % y en la duración del contacto entre −27,0 y −9,1 %. La suma de las reacciones de apoyo permanece acotada entre 150,9 y 172,0 kN, mientras el pico de fuerza se multiplica por 2,9, de modo que la fracción de la carga que llega a los apoyos disminuye al crecer la energía de impacto. El retardo entre la aparición de la carga y la de la reacción desciende de 0,49 a 0,36 ms, y la progresión del daño calculada reproduce la secuencia observada en los ensayos.