Análisis y optimización de modelos de confinamiento con materiales compuestos sobre pilares de hormigón de sección cuadrada

Amo Martínez, Jessica (2017). Análisis y optimización de modelos de confinamiento con materiales compuestos sobre pilares de hormigón de sección cuadrada. Thesis (Master thesis), E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM).

Description

Title: Análisis y optimización de modelos de confinamiento con materiales compuestos sobre pilares de hormigón de sección cuadrada
Author/s:
  • Amo Martínez, Jessica
Contributor/s:
  • Fernández Gómez, Jaime
  • Villanueva Llauradó, Paula
Item Type: Thesis (Master thesis)
Masters title: Ingeniería de las Estructuras, Cimentaciones y Materiales
Date: 2017
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM)
Department: Ingeniería Civil: Construcción
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Actualmente está cobrando relevancia la reparación y rehabilitación de construcciones, bien por valor histórico, bien por motivos económicos o por otras razones. El hormigón armado, siendo uno de los principales materiales empleados en la construcción de estructuras, tanto en el ámbito civil como en el de las obras de edificación, es vulnerable al deterioro por el paso del tiempo o la actuación de agentes presentes en su entorno. Además, pueden aparecer errores en proyecto, materiales, de ejecución, y todos ellos pueden suponer una merma de las propiedades iniciales o expresadas en proyecto y que, en consecuencia, pongan en peligro la integridad y la capacidad de encontrarse en servicio. Con el objetivo de asegurar que se cumple la vida útil, que estaba proyectada, de las estructuras e, incluso, lograr que esta aumente, en conveniente someterlas a un mantenimiento periódico y en algún caso a intervenciones de mayor calado. Estas intervenciones engloban la rehabilitación y el refuerzo. Para este último destacaremos el empleo de materiales compuestos, que son en esencia polímeros que han sido reforzados con fibras (FRP) de carbono, vidrio o aramida, principalmente. Estas, embebidas en una matriz consistente generalmente en una resina (material polimérico), aportan importantes propiedades al hormigón como ductilidad, resistencia y rigidez. Teniendo varias aplicaciones, nos vamos a centrar en las enfocadas hacia elementos verticales, pilares, que por confinamiento son reforzados con estos polímeros, suponiendo una gran mejora de sus propiedades. El FRP se presenta en forma de laminados que, con la longitud deseada, envuelven el pilar, exigiendo un solape mínimo para su buen funcionamiento. Está demostrado que cuando el confinamiento se realiza sobre una sección circular tiene una mayor efectividad frente a uno llevado a cabo sobre una sección cuadrada o rectangular. Por esta razón, existen numerosos estudios sobre el primer tipo de secciones, sometidas a compresión simple y que se encuentran reforzadas con FRP, a diferencia de las secciones cuadradas, que han sido objetivo de estudio un muy limitado número de veces. Tras una revisión acerca de los estudios más relevantes realizados sobre el efecto del confinamiento, el efecto del radio de curvatura en esquinas de elementos de sección cuadrada y la manera en que se comporta el hormigón sometido a compresión simple cuando se encuentra confinado, se ha llevado a cabo una comprobación del funcionamiento de todos esos modelos tomando una base de datos originada a partir de diversos estudios de probetas de sección cuadrada de variadas dimensiones (aunque en su mayor parte de pequeñas dimensiones), diferentes radios de curvatura de las esquinas, valores de la resistencia inicial y cuantías del refuerzo (espesor). Con ellos, se han tomado los modelos que mejor coherencia aportaban, en cuanto a la resistencia prevista del hormigón confinado y la resistencia del hormigón confiado que se obtuvo de manera experimental, y se han optimizado de manera que se redujera el error que presentaban, y, en consecuencia, se ajustase más la nube de puntos a una recta de pendiente 1. Nowadays, it is getting relevant repairing and rehabilitating every kind of constructions, either by the historical value they may have, or by economic reasons, among others. Reinforced concrete, which is one of the main materials used in building structures, both in civil constructions or in building works, is vulnerable to degradation because of the age or some agents present in its background. Furthermore, mistakes done during the projecting phase, during the building phase or problems in the materials behaviour might appear. Each one of them are able to produce a significant decreasing on the initial characteristics or the ones specified in the project. In consequence, they can get the integrity and capacity of use compromised. If structures are conveniently and periodically maintained and, eventually, repaired, the service life will be achieved and even increased sometimes. These are the main objectives of maintenance. The interventions on existing structures include rehabilitation and reinforcing. For the last one, it is going to be pointed out the use of composite materials, which are essentially Fibre Reinforced Polymers (FRP). These fibres can be mainly of carbon, glass or aramid. They are embedded in a matrix generally consisting of a resin (polymeric material) and they provide important properties to the concrete such as ductility, strength, stiffness and protection against corrosion. Having several applications, this paper is going to focus on the vertical elements, pillars, which are retrofitted by confinement, ending with a great improvement of their properties. FRP appears in the form of laminates which, with the desired length, wrap the pillar. A minimum overlap is demanded in order to get the proper behaviour of the retrofitting. It is demonstrated that when the confinement is performed on a circular section, it has a greater effectiveness compared to one carried out on an element with square or rectangular section. For this reason, numerous studies about the first kind of sections exist. Unlike elements with square sections, which have been object of study a very limited number of times. After a review of the most relevant studies undertaken about the confinement effect, the effect of the radius of curvature on corners of square section elements and the way concrete behaves when it is under simple compression when it is confined, it has been carried out a testing of the performance on all these models. The basis of this test is a database originated from some studies made over test pillars with square section of a considerable range of dimensions (although most of them are little dimensions), different radius of curvature on corners, different values of the initial strength and amount of reinforcement (thickness). With that, focusing on the predicted strength of the confined concrete and the one previously and experimentally obtained, the models that provided with better coherence have been taken into consideration. These ones have been optimized in order to reduce the error presented by them. Consequently, the resulting dispersion diagrams got closer to a line with a slope equal to 1.

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Item ID: 48654
DC Identifier: http://oa.upm.es/48654/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:48654
Deposited by: Biblioteca ETSI Caminos
Deposited on: 01 Dec 2017 09:31
Last Modified: 01 Dec 2017 09:31
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