Optimización del diseño de estructuras bidimensionales de hormigón armado

Abstract

El principal objetivo de la Tesis es presentar un método que considere adecuadamente el complejo comportamiento constitutivo del hormigón armado (HA) en el diseño, comprobación y dimensionamiento de estructuras 2-D sometidas a solicitaciones generales de losa. Para ello se estudiaron los estados de laja (extensión) y de losa, que incluye el conjunto de esfuerzos de extensión y de flexión (placa). El procedimiento presentado es capaz de considerar distintos casos de disposición de armaduras, malla oblicua y familias múltiple de armado, que suelen aparecer en la práctica profesional. El planteamiento de la tesis se lleva a cabo en dos líneas paralelas para tratar los casos de losas y lajas de HA. Inicialmente se presenta un breve resumen del estado del arte de los principales métodos propuestos para el cálculo de cada uno de estos tipos de elementos, así como de los modelos constitutivos desarrollados para simular el comportamiento 2D del HA. A continuación se describe un procedimiento que permite simular, a nivel de elemento diferencial 2-D, la relación esfuerzos-deformaciones, es decir, las matrices constitutivas de la laja y de losa de HA. Como aplicación de este procedimiento se propone un método de dimensionamiento basado en la minimización de la cuantía total de acero que es necesario disponer para resistir con seguridad un determinado conjunto de esfuerzos conocidos .a priori”. Finalmente, se implementa la matriz constitutiva, obtenida anteriormente, dentro de una programación de elementos finitos para llevar a cabo un cálculo coherente de esfuerzos considerando el comportamiento real del material. El modelo teórico ha sido íntegramente programado en lenguaje matemático MatLab. En el trabajo se presentan un conjunto de ejemplos prácticos que reflejan la potencia y capacidad del modelo para analizar los diferentes tipos de elementos bidimensionales, es decir, lajas, losas y membranas, y se valora la forma en que es tratado el calculó de este tipo de estructuras en la distintas normativas referentes a estructuras de HA. Para terminar se resumen las principales conclusiones alcanzadas en la tesis y se indican las líneas de investigación susceptibles de ser desarrolladas en futuros estudios.