Tesis doctoral de Denise Carina Santos Ferreira
Los modelos de vigas, debido a su simplicidad inherente y eficiencia computacional, pueden ser alternativas adecuadas a complejos modelos de elementos finitos planos y sólidos. Sin embargo, el comportamiento de elementos estructurales de hormigón sometidos a fuertes esfuerzos cortantes, no pueden ser correctamente simulado mediante estos modelos, ya que no consideran los efectos no lineales del cortante y la interacción cortante-flexión. A su vez, la presencia del cortante en el hormigón armado fisurado da lugar a un complejo mecanismo resistente cuya modelización no está aún claramente definida. en esta tesis si propone un modelo de vigas que considera la no linealidad y el comportamiento paso-a-paso en el tiempo de estructuras porticadas de hormigón construidas evolutivamente teniendo en cuenta los efectos del cortante. El modelo se basa en una formulación existente de flexión y está concebido para el análisis de estructuras planas porticadas de hormigón armado (ha) y pretensado sometido a la acción combinada del esfuerzo axil, flexión y cortante. La interacción cortante-flexión si consigue mediante una formulación seccional basada en suposiciones mixtas de cinemática y fuerza. Las características clave del modelo son: (i) a nivel del material el ha se simula mediante una aproximación de fisuración distribuida rotacional; (ii) a nivel de la fibra un procedimiento iterativo garantiza el equilibrio entre el hormigón y la armadura transversal, permitiendo calcular el estado biaxial de tensiones y deformaciones en cada fibra; (iii) a nivel de la sección un patrón de tensiones tangenciales constantes estima la distribución interna de tensiones y deformaciones de cortante y (iv) a nivel del elemento se aplicada la formulación del elemento de viga timoshenko. de este modo, los aspectos relevantes de la formulación propuesta se resumen en: (i) su capacidad para considerar los efectos del cortante en estados de servicio y últimos; (ii) el procedimiento paso-a-paso en el tiempo permite tener en cuenta la respuesta diferida debido a fluencia y retracción del hormigón, variaciones de temperatura y relajación del pretensado considerando el estado multiaxial de tensiones y deformaciones en las fibras y; (iii) el análisis secuencial permite evaluar los efectos del refuerzo teniendo en cuenta el estado de la estructura antes de la intervención. el modelo se valida mediante ensayos experimentales disponibles en la literatura, así como, a través de una campaña experimental realizada por la autora, demostrando su capacidad para reproducir la respuesta de vigas críticas a cortante. La importancia de incluir la interacción cortante-flexión en el análisis numérico es destacada por medio de la comparación de los resultados con los proporcionados por el modelo básico de flexión. con el modelo propuesto se estudia la influencia del cortante en la respuesta diferida de vigas dominadas por cortante y flexión. La consideración de los efectos del cortante es relevante en la modelación de la respuesta diferida de vigas de ha con fisuras diagonales y en vigas pretensadas. el modelo propuesto se compara con éxito con los resultados experimentales de una viga dañada a cortante y posteriormente reforzada mediante un recrecido de hormigón y armadura transversal. Adicionalmente, se analiza numéricamente otra solución alternativa de refuerzo basada en estribos pretensados. La importancia de considerar el daño previo de la viga reforzada queda demostrada en la evaluación numérica. finalmente, se simula la respuesta de un puente pretensado desmantelado con deficiente resistencia a cortante y sometido a ensayos de carga a larga-escala. Son también estudiadas diferentes propuestas de refuerzo basadas en soluciones de pos-tensado. De este modo, se demuestra la capacidad del modelo para determinar la seguridad de estructuras existentes y analizar la eficiencia de las medidas de refuerzo.
Datos académicos de la tesis doctoral «A model for the nonlinear, time-dependent and strengthening analysis of shear critical frame concrete structures«
- Título de la tesis: A model for the nonlinear, time-dependent and strengthening analysis of shear critical frame concrete structures
- Autor: Denise Carina Santos Ferreira
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 22/03/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Jesús Miguel Bairán García
- Tribunal
- Presidente del tribunal: gonzalo Ramos scheider
- jan g. Rots (vocal)
- fabio Biondini (vocal)
- mário Pimentel (vocal)