Comportamiento de pilares de hormigón armado confinados con materiales compuestos

250 Pages·2016·14.72 MB·Spanish

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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS
DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
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COMPORTAMIENTO DE PILARES DE HORMIGÓN ARMADO
CONFINADOS CON MATERIALES COMPUESTOS
SOMETIDOS A COMPRESIÓN CENTRADA
TESIS DOCTORAL
Ana de Diego Villalón
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Madrid, 2015

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DEPARTAMENTO DE INGENIRÍA CIVIL. CONSTRUCCIÓN
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS
DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
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COMPORTAMIENTO DE PILARES DE HORMIGÓN ARMADO
CONFINADOS CON MATERIALES COMPUESTOS
SOMETIDOS A COMPRESIÓN CENTRADA
TESIS DOCTORAL
Ana de Diego Villalón
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Directores:
Ángel Arteaga Iriarte
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Jaime Fernández Gómez
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Madrid, 2015

TESIS DOCTORAL
COMPORTAMIENTO DE PILARES DE HORMIGÓN ARMADO
CONFINADOS CON MATERIALES COMPUESTOS
SOMETIDOS A COMPRESIÓN CENTRADA
Autora:
Ana de Diego Villalón
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Tribunal nombrado por el Magnífico y Excelentísimo Sr. Rector de la
Universidad Politécnica de Madrid, el día ____ de _____________ de ____ para
juzgar la Tesis Doctoral arriba citada, compuesto de la siguiente manera:
Presidente:
Vocal:
Vocal:
Vocal:
Vocal Secretario:
Acuerda otorgarle la calificación de: __________________________
EL PRESIDENTE/A EL SECRETARIO/A LOS VOCALES
Madrid ____ de _________________ de ____

Agradecimientos
Quiero mostrar mi sincero agradecimiento a todas las personas que me han
ayudado, animado y acompañado durante este largo camino y a las instituciones
que han contribuido a la financiación de la investigación:
Al Dr. Ángel Arteaga Iriarte y al Dr. Jaime Fernández Gómez por haberme
dado la oportunidad de realizar esta tesis doctoral, y por su entera
disposición, apoyo y paciencia en la dirección de la misma.
A Cecilio López y a todo el personal de la nave de ensayos del Instituto
Eduardo Torroja que han hecho posible y ameno el desarrollo del trabajo
experimental: Gabriel Rentero, Javier Barroso, Rafa Soldado, Roberto, Javi,
Carlos… Agradezco también a José Pedro Gutiérrez su gran ayuda para
completar el programa de ensayos.
A mis compañeros durante estos años, con algunos he compartido muchas
horas de trabajo, preocupación por las tesis que no se terminan… y con todos
también buenos momentos: Daniel, Albert, Carlos, Miguel, Ramón, Rafa,
Sonia, Javi, Vanesa, Luis, Pedro, Carmelo, Marta, Marcos, Filipe, Duc,
Camille, los estudiantes de la École des Ponts, y Ricardo y Enrique en la
UPM.
Agradezco muchísimo la ayuda de Albert Alzate y Daniel Cisneros, que han
sido magníficos compañeros.
Al Gobierno de España y al Consejo Superior de Investigaciones Científicas,
por la financiación de los proyectos de investigación BIA2013-49103-C2-1-R,
FOM-738 y PIE 201460E049, al Colegio de Ingenieros de Caminos por la
concesión de una ayuda para la realización de la tesis y a las empresas SIKA
y NECSO por el suministro de material y colaboración en la investigación.
A Alberto y a toda mi familia, muy especialmente a mis padres.

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Resumen
En la actualidad muchas estructuras de hormigón armado necesitan ser
reforzadas debido a diversas razones: errores en el proyecto o construcción,
deterioro debido a efectos ambientales, cambios de uso o mayores
requerimientos en los códigos.
Los materiales compuestos, también conocidos como polímeros reforzados con
fibras (FRP), están constituidos por fibras continuas de gran resistencia y rigidez
embebidas en un material polimérico. Los FRP se utilizan cada vez más en
aplicaciones estructurales debido a sus excelentes propiedades (elevadas
resistencia y rigidez específicas y resistencia a la corrosión).
Una de las aplicaciones más atractivas es el refuerzo de pilares mediante
confinamiento para incrementar su resistencia y ductilidad. El confinamiento
puede conseguirse pegando capas de FRP envolviendo el pilar en la dirección
de los cercos (con las fibras orientadas en dirección perpendicular al eje del
elemento).
Se han realizado numerosos estudios experimentales en probetas cilíndricas
pequeñas confinadas con encamisados de FRP y sometidas a compresión
axial, y se han propuesto varios modelos sobre el hormigón confinado con FRP.
Es sabido que el confinamiento de pilares de sección no circular es menos
eficiente. En una sección circular, el FRP ejerce una presión de confinamiento
uniforme sobre todo el perímetro, mientras que en una sección rectangular la
acción de confinamiento se concentra en las esquinas.
Esta tesis presenta los resultados de una investigación experimental sobre el
comportamiento de probetas de hormigón de sección cuadrada confinadas con
FRP y sometidas a compresión centrada. Se realizaron un total de 42 ensayos
investigándose el comportamiento en las direcciones axial y transversal. Las
variables del estudio incluyen: la resistencia del hormigón, el tipo de fibras (vidrio
o carbono), la cuantía de refuerzo y el radio de curvatura de las esquinas.
iii
Los resultados de los ensayos realizados muestran que el confinamiento con
FRP puede mejorar considerablemente la resistencia y ductilidad de pilares de
hormigón armado de sección cuadrada con las esquinas redondeadas. La
mejora conseguida es mayor en los hormigones de baja resistencia que en los
de resistencia media. La deformación de rotura de la camisa de FRP es menor
que la que se obtiene en ensayos de tracción normalizados del laminado, y la
eficiencia del confinamiento depende en gran medida del radio de redondeo de
las esquinas.
Los resultados se han comparado con los obtenidos según los modelos teóricos
más aceptados. Hay dos parámetros críticos en el ajuste de los modelos: el
factor de eficiencia de la deformación y el efecto de confinamiento en secciones
no circulares.

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