Influencia de la rigidez de la fibra en el comportamiento estructural de elementos de hormigón armado reforzados con FRP

Brizuela Valenzuela, Daniela (2021). Influencia de la rigidez de la fibra en el comportamiento estructural de elementos de hormigón armado reforzados con FRP. Thesis (Doctoral), E.T.S. de Edificación (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.67670.

Description

Title: Influencia de la rigidez de la fibra en el comportamiento estructural de elementos de hormigón armado reforzados con FRP
Author/s:
  • Brizuela Valenzuela, Daniela
Contributor/s:
  • González García, María de las Nieves
Item Type: Thesis (Doctoral)
Date: 2021
Subjects:
Faculty: E.T.S. de Edificación (UPM)
Department: Construcciones Arquitectónicas y su Control
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

La rehabilitación de estructuras de hormigón armado (EHA) es una actividad que internacionalmente va en aumento. En muchas ocasiones es necesario incrementar la resistencia de las EHA debido a cambios de uso que suponen mayores cargas, intervenciones estructurales para la apertura de nuevos huecos o por problemas patológicos. El empleo de materiales compuestos formados por polimeros reforzados con fibras (FRP) comenzó al finalizar la segunda guerra mundial en aplicaciones como la aeronáutica, y a finales de la década de 1980 su utilización llegó al sector de la construcción y las infraestructuras. En los últimos años esta técnica ha alcanzado una gran difusión tanto a nivel experimental como en aplicaciones prácticas. Entre las principales ventajas que justifican la importante difusión de este tipo de sistemas, se encuentra su durabilidad, altísima relación resistencia-peso, bajo coste de mantenimiento, facilidad y rapidez de ejecución, que permite su colocación interfiriendo relativamente poco el servicio de la estructura. El refuerzo de pilares y vigas de hormigón mediante FRP es una técnica consolidada tanto a nivel de realizaciones prácticas como a nivel de investigación. Son estas últimas las que han permitido el desarrollo de un importante cuerpo de normas y reglamentos, permitiendo diversos procedimientos para incrementar la resistencia y la ductilidad de pilares de hormigón armado y aumento de resistencia a flexión, corte y torsión pura en vigas de hormigón armado. Sin embargo un aspecto relativamente desconocido es el comportamiento de este tipo de refuerzo en vigas cortas, donde no es posible aplicar la teoría general de vigas para su análisis por estar todas las regiones de la viga en zonas de discontinuidad (regiones D). El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento mecánico y la influencia de la fibra de carbono de distintas rigideces y similares resistencias mecánicas, utilizada como refuerzo sobre estructuras de hormigón simple y armado, específicamente, en probetas cilíndricas, y pilares y vigas cortas, para obtener resistencias, ductilidades y la influencia de la rigidez en las estructuras antes señaladas bajo ciertas condiciones de diseño. El reforzamiento que se ha utilizado corresponde a dos tipos de tejido unidireccional de FRP, de marca comercial MAPEI: un tejido de fibra de carbono de un módulo de elasticidad normal y alta resistencia (HR) de nombre comercial C-UNI-AX y un tejido de alto módulo de elasticidad (HM) de nombre comercial C-UNI-AX-HM. Los resultados obtenidos muestran una enorme similitud entre los comportamientos de las probetas ensayadas a compresión y flexión cuando se refuerzan con ambos tipos de tejidos, lo que sugiere que la variable que condiciona la respuesta mecánica de los elementos reforzados y sometidos a estos tipos de solicitación es la capacidad mecánica del refuerzo y no su rigidez. Lo mismo ocurre con los pilares cortos. ----------ABSTRACT---------- The recovery of reinforced concrete (RC) is an activity that has increased at the international level. In many cases, it is necessary to increase the resistance of RC due to changes in the use, such as taking on bigger loads, structural interventions for the opening of new holes or for pathological problems. The use of compound materials made up of reinforced polymer with fibers (FRP) began at the end of World War II, utilized in such areas as aeronautics, and at the end of the 1980s, utilized in the construction and infrastructure sectors. In the last years, this technique has had a wide dissemination, not only at the experimental level, rather at practical levels as well. Some of the main advantages that explain the far reaching dissemination of this type of system is its durability, very high resistance-weight relationship, low maintenance cost, facility and rapidness of implementation, barely interfering with the structure’s operation. The reinforcement of RFP pillars and beams is a consolidated technique both at the practical performance level and at the research level. This technique has allowed for the development of an important body of norms and rules, allowing for diverse procedures to increase the resistance and ductility of the reinforced concrete and the increase of bending strength, pure shear and torsion in reinforced concrete beams. However, one relatively unknown aspect is the behavior of this type of reinforcement in short beams, where it is not possible to apply the general theory of beams to the analysis, as the beams are in areas of discontinuity. The objective of this paper is to analyze the mechanical behavior and influence of carbon fiber of different rigidities and similar mechanical resistances, utilizing the carbon fiber as reinforcement over simple and reinforced concrete, specifically in measuring cylinders, pillars, and short beams to obtain resistance, ductility and the influence of rigidity on the structures previously mentioned under certain design conditions. The reinforcement that has been used corresponds to two types of unidirectional tissue of FRP, from the commercial brand MAPEI: one carbon fiber tissue of a normal elasticity module and one high resistance module (HR) from the commercial brand C-UNI-AX and one tissue of high elasticity module (HM) from the commercial brand C-UNI-AX-HM. The results obtained show the great similarity between the behaviors in the tested specimens, and the compression and bend when they are reinforced with both types of tissues, which suggests that the variable that conditions the mechanical response of the reinforced elements and put through these types of solicitation is the mechanical capacity of the reinforcement and not its rigidity. The same happens with the short pillars.

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Item ID: 67670
DC Identifier: https://oa.upm.es/67670/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:67670
DOI: 10.20868/UPM.thesis.67670
Deposited by: Archivo Digital UPM 2
Deposited on: 09 Jul 2021 06:29
Last Modified: 09 Jul 2021 06:35
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