Tesis doctoral de Steffen Mohr
La respuesta de estructuras de hormigón armado bajo grandes tensiones tangenciales en combinación con tensiones normales es especialmente importante en situaciones de carga extraordinaria como por ejemplo en el caso de un terremoto. El fenómeno del fallo por cortante en estructuras de hormigón bajo cargas sísmicas es un problema bien conocido y observado. La modelización de la respuesta de estructuras de hormigón armado con una combinación de fuerzas normales y tangenciales requiere la consideración del comportamiento no-isótropo después de la fisuración y en el rango último. Los modelos numéricos, que utilizan elementos finitos sólidos (3d) y planos (2d), pueden reproducir el efecto del cortante pero su coste computacional es tan elevado, especialmente en análisis no lineales, que no son apropiados para la ingeniería civil diaria. una alternativa a los modelos sólidos es utilizar modelos de barras (1d) que tienen incorporado un modelo seccional con fibras. A nivel seccional, las fibras tradicionales sólo son capaces de reproducir los efectos de esfuerzos normales (axil y flexión). La presencia de grandes cortantes requiere una distribución realista de las deformaciones tangenciales y verticales sobre el canto de la sección. La definición a priori de patrones fijos para la deformación o tensión de cortante no refleja la respuesta real en muchos casos debido a la cinemática simplificada de la sección. en esta tesis se ha desarrollado una teoría de vigas (2d) generalizada. El modelo numérico obtenido combina una formulación seccional capaz de reproducir la interacción cortante ¿ flexión ¿ axil y elementos tipo barra que consideran el cortante. Este modelo se puede usar para análisis estructurales con cortantes grandes o pequeños. La clave para la teoría de vigas generalizada propuesta es un nuevo modelo seccional capaz de reproducir adecuadamente la interacción cortante ¿ flexión ¿ axil. El modelo seccional asume que el campo de desplazamiento de cada fibra en la sección se puede aproximar con la suma del desplazamiento de la sección plana, parecido a la hipótesis de navier ¿ bernoulli, y un nuevo campo de desplazamientos que permite la distorsion y el alabeo de la sección. se supone que la distribución de las deformaciones tangenciales y verticales, estimada con series de polinomios de orden creciente, se suma a las deformaciones de la sección plana. Cada polinomio está afectado por una constante, que se calcula con un equilibrio adicional en la sección, asegurando el equilibrio de las tensiones entre las fibras y la compatibilidad considerando el estado del material. La solución se obtiene al nivel de la sección sin grados de libertad adicionales al nivel elemento o estructura. El modelo seccional propuesto es versátil para obtener la respuesta no lineal acoplada de la sección, cuya geometría tiene que ser simétrica al eje vertical. la teoría de vigas (2d) generalizada y el modelo seccional propuesto se han verificado mediante varios estudios teóricos y experimentales. Se ha reproducido la respuesta no lineal acoplada de los tres esfuerzos, mostrando que el efecto del cortante está captado adecuadamente con la formulación propuesta. La capacidad del modelo de tener en cuenta el efecto de cortante es evidente reproduciendo desplazamientos, tensiones y deformaciones en el hormigón y la armadura, y diferentes modos de rotura con más precisión que modelos anteriores. el uso de distribuciones adecuadas para las deformaciones tangenciales y verticales junto con modelos constitutivos cíclicos permite la simulación de ensayos con columnas bajo varios ciclos de carga y tener en cuenta la redistribución de esfuerzos debido a grandes deformaciones por cortante en estructuras hiperestáticas. el modelo validado se ha usado en análisis estáticos (push-over) y dinámicos para una pórtico de dos plantas. Los resultados muestran la influencia de la distribución de deformaciones tangenciales y verticales, y la separación de los cercos.
Datos académicos de la tesis doctoral «Nonlinear static and dynamic model for the analysis of reinforced concrete frames under high shear forces.«
- Título de la tesis: Nonlinear static and dynamic model for the analysis of reinforced concrete frames under high shear forces.
- Autor: Steffen Mohr
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 16/06/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Jesús Miguel Bairán García
- Tribunal
- Presidente del tribunal: pere Roca fabregat
- fabio Biondini (vocal)
- rui Pinho (vocal)
- pedro Miguel sosa (vocal)