Análisis experimental del confinamiento en pilares de hormigón armado

Mañero Sanz, Hugo (2019). Análisis experimental del confinamiento en pilares de hormigón armado. Thesis (Doctoral), E.T.S.I. Industriales (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.57389.

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Title: Análisis experimental del confinamiento en pilares de hormigón armado
Author/s:
  • Mañero Sanz, Hugo
Contributor/s:
  • Luizaga Patiño, Alfredo M.
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2019
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Urbanística y Ordenación del Territorio
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

Los pilares son los elementos estructurales más sensibles de una estructura, por lo que definen la vida útil y la seguridad estructural. Por esta razón, es el elemento que se repara y refuerza con mayor frecuencia debido a diferentes causas tales como; cambios de uso, defectos constructivos e incluso defectos de proyecto. A lo largo de la historia la reparación y refuerzo se realizaba empleando materiales y sistemas bastante complejos (presillas, recrecidos de hormigón etc.), alterando la sección transversal del pilar y repercutiendo en la distribución arquitectónica de espacios. Los materiales de refuerzo han ido evolucionando hasta la utilización de FRP (Fiber Reinforced Polymer) en forma de tejidos que se adecuan perfectamente para la utilización de la técnica denominada confinamiento mediante la incorporación camisas alrededor del pilar. En esta tesis utilizamos los tejidos de fibra de carbono (CFRP) básicamente por su comportamiento elástico lineal hasta la rotura y su gran deformación unitaria lo que repercute en la ductilidad de la pieza, y por su módulo de elasticidad equiparable al del acero. El estudio de confinamiento fue investigado por diversos autores llegando a la conclusión de que la capacidad portante de la pieza de hormigón mejora sustancialmente, lo mismo que la deformación axial, y que el comportamiento de la curva tensión-deformación (fc, ??") sigue aproximadamente dos ramas. Sin embargo, se aprecia que en la primera rama existe una primera zona perfectamente elástica definida por el módulo de elasticidad inicial del hormigón (Ec). El objetivo de la presente tesis es ampliar dicho comportamiento elástico mejorando el módulo de elasticidad del hormigón, y para ello, se introduce una tensión inicial. Se desarrolló una fase experimental que comprendió a la construcción de cuatro lotes de probetas de hormigón. El lote Nº1 probetas de hormigón sin refuerzo, lote Nº2 probetas de hormigón con una capa de refuerzo pasivo, lote Nº3 probetas de hormigón con dos capas de refuerzo pasivo, y el lote Nº4 probetas de hormigón con una capa de refuerzo activo. Para llevar a cabo el objetivo anteriormente planteado se ideó un sistema innovador en el lote Nº4, y poder introducir una tensión inicial (??i). Ese sistema innovador consistió en una estructura metálica de 1000 milímetros de alto incorporando un sistema de railes para poder realizar adecuadamente la envoltura tensional. Con éste método se introdujo una fuerza perimetral externa de 135 Newton a modo de confinamiento activo incorporando así mayor rigidez desde el primer instante en que el conjunto estuviese siendo sometido a compresión axial. Como el módulo de elasticidad representa el coeficiente angular (??"&) de la recta, al incorporar la tensión inicial (??i) se mejora el coeficiente angular prolongando de esa manera deformación axial hasta aproximadamente ??" = 0,0007. El modelo tensión-deformación (fc, ??") ampliamente aceptado es el de (L. Lam and J.G. Teng, 2009) en el que se distinguen dos ramas, pero en la presente tesis, a diferencia del planteado por (L. Lam and J.G. Teng, 2009), se plantea un nuevo modelo compuesto por tres ramas. ----------ABSTRACT---------- The pillars are the most sensitive structural elements of a structure, so they define the useful life and structural safety. For this reason, it is the element that is repaired and reinforced more frequently due to different causes such as; changes in use, construction defects and even project defects. Throughout history the repair and reinforcement was carried out using quite complex materials and systems (loops, concrete screeds, etc.), altering the cross section of the pillar and having an impact on the architectural distribution of spaces. Reinforcement materials have evolved to the use of FRP (Fiber Reinforced Polymer) in the form of fabrics that are perfectly suited for the use of the technique called confinement by incorporating shirts around the pillar. In this thesis we use carbon fiber fabrics (CFRP) basically for its linear elastic behavior until the break and its great unit deformation which affects the ductility of the piece, and its modulus of elasticity comparable to that of steel. The confinement study was investigated by several authors, concluding that the bearing capacity of the concrete piece improves substantially, as well as the axial deformation, and that the behavior of the tension-strain curve (fc, ec) follows approximately two branches. However, it can be seen that in the first branch there is a first perfectly elastic zone defined by the initial modulus of elasticity of the concrete (Ec). The objective of this thesis is to extend said elastic behavior by improving the modulus of elasticity of the concrete, and for this, an initial tension is introduced. An experimental phase was developed that included the construction of four batches of concrete specimens. The batch No. 1 concrete specimens without reinforcement, batch No. 2 concrete specimens with a passive reinforcement layer, batch No. 3 concrete specimens with two layers of passive reinforcement, and batch No. 4 specimens of concrete with an active reinforcement layer. In order to carry out the aforementioned objective, an innovative system was devised in batch No. 4, and to introduce an initial tension (si). This innovative system consisted of a metal structure of 1000 millimeters high incorporating a rail system to adequately perform the tensional wrapping. With this method, an external perimeter force of 135 Newton was introduced as an active confinement, thus incorporating greater rigidity from the first instant when the assembly was being subjected to axial compression. Since the modulus of elasticity represents the angular coefficient (Eci) of the line, by incorporating the initial tension (si) the angular coefficient is improved, thus prolonging axial deformation to approximately ec = 0.0007. The widely accepted stress-strain model (fc,ec) is that of (L. Lam and JG Teng, 2009) in which two branches are distinguished, but in the present thesis, unlike that proposed by (L. Lam and JG Teng, 2009), a new model is proposed, consisting of three branches.

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Item ID: 57389
DC Identifier: http://oa.upm.es/57389/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:57389
DOI: 10.20868/UPM.thesis.57389
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 25 Nov 2019 07:27
Last Modified: 25 May 2020 22:30
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