Influence of type of loading (tension or bending) and casting position on the cracking behaviour of reinforced concrete elements

Resumen

The aim of this work is to investigate the influence of casting position (top and bottom) and type of loading (tension or bending) on the cracking behavior of reinforced concrete elements. The effect of other parameters such as the concrete cover and the ratio between diameter and effective reinforcement ratio (/ρs,ef) is also studied. The experimental program is conceived in order to compare the results obtained for crack width and crack spacing for bending and tension and was inspired by the differences on this point between the formulations of Eurocode 2 EN1992-1-1:2010 and Model Code 2010. Additionally, it is also conceived to compare the results obtained for crack spacing and crack width for specimens with the main reinforcement cast in good (bottom position) and poor (top position) bond conditions. The results obtained for crack width and crack spacing are compared with previous tests carried out at the Technical University of Madrid in 2009, and theoretical values calculated according to Eurocode 2 EN1992-1-1:2004 and Model Code 2010. New revisions of EC2 and Model Code are currently being developed, and this study seeks to contribute by enhancing the crack spacing calculation methods currently recommended by these codes. Taking into account the results of the experimental program, several proposals are presented in order to improve the current models. Finally, a statistical analysis of the effect of proposed factors is performed comparing tests results with code models and with the latest proposal. Closely spaced (every 2 cm) Fiber Bragg Grating (FBG) sensors have been used to study rebar strains and measure tension stiffening effects. They provide interesting information about the bar strains and may be a good method for further investigations of the tension stiffening effect. ----------RESUMEN---------- El objetivo de este trabajo es investigar la influencia de la posición de la armadura durante el hormigonado (superior e inferior) y el tipo de solicitación (tracción o flexión) en el comportamiento a fisuración de los elementos de hormigón armado. También se estudia el efecto de otros parámetros como el recubrimiento del hormigón y la relación entre el diámetro y la cuantía efectiva de armadura (/ρs,ef). El programa experimental está concebido para comparar los resultados obtenidos para la abertura de fisura y la separación entre fisuras para flexión y tracción y se inspira en las diferencias en este punto entre las formulaciones del Eurocódigo 2 EN1992-1-1:2010 y el Código Modelo 2010. Por otra parte, también se ha concebido para comparar los resultados obtenidos para vigas con la armadura principal colocada en condiciones de buena (posición inferior) y mala (posición superior) adherencia. Los resultados obtenidos para la abertura de fisura y la separación entre fisuras se comparan con los ensayos previos realizados en la Universidad Politécnica de Madrid en 2009, y con los valores teóricos calculados según el Eurocódigo 2 EN1992-1-1 y el Código Modelo 2010. Actualmente se están llevando a cabo revisiones del EC2 y del Código Modelo, y este estudio pretende contribuir a mejorar los métodos de cálculo de la separación entre fisuras recomendados actualmente por estos códigos. Teniendo en cuenta los resultados del programa experimental, se presentan varias propuestas para mejorar los modelos actuales. Finalmente, se realiza un análisis estadístico del efecto de los factores propuestos comparando los resultados de los ensayos con los modelos de los códigos y la última propuesta. Se han utilizado sensores de red de Bragg (FBG) espaciados a 2 cm de distancia para estudiar las deformaciones en la armadura y medir los efectos de la contribución del hormigón entre fisuras (tension stiffening). Los resultados proporcionan información interesante sobre las deformaciones de las barras y pueden ser un buen método para seguir investigando el efecto de rigidización por la resistencia a tracción del hormigón.