Control ambiental en la producción de R.C.D. mediante el reforzamiento de pilares con tejidos de fibra de carbono

Alcaraz Alvarez de Perea, Vicente (2013). Control ambiental en la producción de R.C.D. mediante el reforzamiento de pilares con tejidos de fibra de carbono. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Control ambiental en la producción de R.C.D. mediante el reforzamiento de pilares con tejidos de fibra de carbono
Author/s:
  • Alcaraz Alvarez de Perea, Vicente
Contributor/s:
  • Luizaga Patiño, Alfredo M.
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2013
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Mecánica y de Fabricación [hasta 2014]
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La producción de residuos de construcción y demolición (RCD) plantea un serio problema medioambiental, originado por el volumen creciente de producción en el sector, unido al alto porcentaje de los mismos cuyo destino final es su depósito en vertedero, se convierte en el principal impacto ambiental generado por el sector. Por lo que surge la necesidad en el ámbito de la construcción de incorporar nuevas tecnologías en la gestión de residuos que supongan mayor respeto al medio ambiente, optimizando recursos y materiales. El objetivo del presente trabajo es desarrollar técnicas que permitan evitar la demolición de estructuras deterioradas y susceptibles de ser demolidas, mediante el refuerzo de elementos estructurales. Los pilares son los elementos estructurales más sensibles de una estructura, por lo que definen la vida útil y seguridad estructural. En este contexto se plantea la elaboración de la presente tesis de un alto contenido experimental. Para ello se modelizaron pilares probeta que sean fáciles de manipular y sean representativos de una estructura de edificación. La construcción de los pilares probeta representó un reto constructivo, porque se carecía de los medios necesario y por supuesto personal cualificado para ello. El plan experimental contempla la construcción de seis lotes de pilares en dos formatos, el primero pilares de sección transversal circular (cilíndricos) y el segundo pilares de sección transversal cuadrada (prismáticos). En cada uno de los formatos, se conformaron tres lotes. El primer lote, pilares de hormigón armado sin refuerzo. El segundo lote, pilares de hormigón armado con una capa de refuerzo. Tercer lote, pilares de hormigón armado con dos capas de refuerzo. El material de refuerzo elegido fue el de tejido de fibra de carbono impregnado con resina epoxi, por carecer de datos mecánicos estructurales de este material compuesto. Se llevó cabo un amplio estudio experimental, innovando técnicas de ensayo, para llegar a determinar el comportamiento de este compuesto (elástico lineal hasta la rotura y una deformación última del seis por mil). Lo cual nos permitió el diseño del refuerzo con una y dos capas. El proceso de refuerzo fue una fase del trabajo sumamente laboriosa, que nos obligó a planificar, el tratamiento superficial e imprimación y posteriormente el pegado e impregnación del tejido. Para ello se zonificó la longitud del pilar en tres partes: Los dos tercios extremos y el tercio central. Los tercios extremos se reforzaron con material adicional con la idea de provocar el colapso del pilar en la zona central (zona de toma de datos en el ensayo). Cada probeta se instrumentalizó en el tercio central, pegando galgas extensométricas, una en sentido axial y la otra en sentido perpendicular. La primera, captó registros de deformación axial y por lo tanto tensiones de esta naturaleza. La segunda captó registros de deformación perimetral. Estos registros nos permitieron conocer el comportamiento simultáneo de la deformación axial y transversal del pilar en todo instante. Previo a la fase de experimentación, se determinó el comportamiento teórico de los pilares en los dos formatos. Durante el ensayo se pudieron advertir distintas zonas de rotura. El trabajo comprende un estudio teórico-experimental del comportamiento mecánico de pilares de hormigón armado reforzados por confinamiento mediante la técnica de adhesión de tejidos de fibra de carbono, sometidos a una carga axial. Se describen los modos de fallo de forma comparativa entre los distintos lotes, para plantear finalmente una serie de conclusiones y recomendaciones. ----------ABSTRACT---------- The production of Construction and Demolition Waste (CDW) poses a serious environmental problem. This is originated by the growing volume of waste production, as well as the fact that a high proportion of these waste materials end up in landfill facilities. This environmental impact motivates the need to incorporate new techniques and technologies in CDW management that are more respectful with the environment, optimizing resources and materials. The goal of this thesis is to develop new techniques that prevent the demolition of deteriorated concrete structures, through their reinforcement. Pillars are the most sensible elements of a structure, and thus define its lifetime and security. In this context this experimental work is undertaken. Several pillars were constructed for this thesis, scaled-down so they could be easily manipulated. The construction of the pillars presented a challenge, since the necessary resources were not available (including both materials and qualified personnel). The experimental plan designed for this work envisaged the construction of 6 batches of pillars, in two different formats depending on their section: circular and square. For each format there were three batches: 1. Without reinforcement. 2. With a single layer of structural reinforcement. 3. With two layers of structural reinforcement. The reinforcement material chosen was carbon fiber tissue impregnated with epoxy paste, since there is no data on the structural behavior of this composed material. An exhaustive experimental study was carried out, with innovative testing techniques, to establish the behavior of this material (linear elastic until failure and a final deformation of six per thousand). This in turn allowed designing the reinforcement with a single and double layer. The reinforcement process was a very labor intensive stage, which comprised several sub-stages: planning, surface treatment and primer, and the gluing and impregnation of the tissue. The length of the pillars was divided in three zones: the third located on the middle (were the measurements were taken) and the two thirds located near the ends. The thirds located near the ends were reinforced with additional material, to ensure the failure of the pillars would take place in the central part. Each pillar was instrumented in the central part, with extensometric gauges: one facing the pillar’s axis and one perpendicular. The first gauge registered axial stress, and the second gauge perimeter deformation. These records allowed us to know the simultaneous behavior of the axial and cross deformation at all times. Before the empirical tests were carried out, the theoretical behavior of the pillars (with both rectangular and circular section). During the tests we observed different failure zones. This work comprises a theoretical and experimental study on the mechanical behavior of reinforced concrete pillars, which were reinforced to axial stress. This additional reinforcement was done through confinement with the technique of gluing carbon fiber tissue. The failure mechanisms across batches are compared, in order to finally formulate some conclusions and recommendations.

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Item ID: 51102
DC Identifier: http://oa.upm.es/51102/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:51102
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 30 May 2018 06:49
Last Modified: 29 Nov 2018 23:30
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