Comportamiento a fatiga por cortante de elementos lineales de hormigón armado sin cercos

216 Pages·2014·8.87 MB·English

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE
CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
COMPORTAMIENTO A FATIGA POR CORTANTE DE ELEMENTOS
LINEALES DE HORMIGÓN ARMADO SIN CERCOS
TESIS DOCTORAL
JUAN MANUEL GALLEGO MARTÍN
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
2014
(cid:13)c JuanManuelGallegoMartín
ISBN:978-84-695-9871-9
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA DE MEDIOS
CONTINUOS Y TEORÍA DE ESTRUCTURAS
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE
CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
COMPORTAMIENTO A FATIGA POR CORTANTE DE ELEMENTOS
LINEALES DE HORMIGÓN ARMADO SIN CERCOS
JUAN MANUEL GALLEGO MARTÍN
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
DIRECTORES DE TESIS
LUIS ALBAJAR MOLERA
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
CARLOS ZANUY SÁNCHEZ
Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
2014

Tribunal nombrado por el Mgfco. y Excmo. Sr. Rector de la Universidad Politécnica de
Madrid,eldía de de20 .
Presidente:
Vocal:
Vocal:
Vocal:
Secretario:
Suplente:
Suplente:
Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día de de 20 en la
E.T.S.deIngenierosdeCaminos,CanalesyPuertosdelaU.P.M.
Calificación:
ELPRESIDENTE LOSVOCALES
ELSECRETARIO

Amihermanoyamispadres

Índice
Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII
Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX
Notación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . XI
Capítulo1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Motivación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 EstructuradelaTesisymetodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Capítulo2. Planteamientoyanálisisdelproblemaestudiado . . . . . . . . . . . . 7
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Resistencia estática a cortante en elementos de hormigón armado sin armadura
transversal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1 Mecanismosresistentesdelesfuerzocortante . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2 Factoresqueinfluyenenlaresistenciaacortante . . . . . . . . . . . . 11
2.2.3 Resistenciaacortanteenelementosdecantovariable . . . . . . . . . . 13
2.3 Modelos existentes para la estimación de la resistencia estática a cortante en
elementosdehormigónarmadosincercos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.1 Modelosmecánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.2 Modelosempíricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.3 Modelosnormativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.3.1 Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08) y
Eurocódigo-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.3.2 CódigoCanadiensedehormigónestructural(CSAA23.3) . . 27
2.3.3.3 CódigoSuizodehormigónestructural(SIA262) . . . . . . . 28
2.4 Fatigaporcortanteenelementosdehormigónarmadosincercos . . . . . . . . 29
2.4.1 Generalidades. Motivacióninicialdelestudio . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.2 Trabajosexperimetanlesenvigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.2.1 EnsayosdeChangyKesler(1958) . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.2.2 EnsayosdeStelsonyCernica(1958) . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.2.3 EnsayosdeTaylor(1959) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
I
2.4.2.4 EnsayosdeVernayStelson(1962) . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4.2.5 EnsayosdeHigai(1978) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.4.2.6 EnsayosdeFarghaly(1979) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.4.2.7 EnsayosdeUeda(1982) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.4.2.8 EnsayosdeFreyyThürlimann(1983) . . . . . . . . . . . . . 44
2.4.2.9 EnsayosdeMarkworth(1984) . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.4.2.10 EnsayosdeSchläfliyBrühwiler(1998) . . . . . . . . . . . . 47
2.4.2.11 EnsayosdeTeng(1998) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.4.2.12 EnsayosdeKae-HwanKwakyJong-GunPark(2001) . . . . 49
2.4.2.13 EnsayosdeJohansson(2004) . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.4.2.14 EnsayosdeKohl(2012) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.4.3 Análisisdeensayosdefatigaconroturasdecortante . . . . . . . . . . 51
2.5 Estimación de la resistencia a cortante en elementos de hormigón armado sin
cercossometidosafatiga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.5.1 Modelosnormativosexistentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.5.2 Análisisdelosmodelosnormativosexistentes . . . . . . . . . . . . . . 58
2.6 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Capítulo3. Resistencia estática a cortante de losas de tableros de puentes de
hormigón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.2 Generalidades. Tipologías habituales de secciones transversales en puentes de
carreteradehormigón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3 Accionesaconsiderareneldiseñodepuentesdecarretera. Cargasdefatiga . . 66
3.4 Comportamiento resistente de elementos bidireccionales sometidos a cargas
concentradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.5 Evaluacióndelanchoeficazenlosvoladizosdepuentesdecarreteraconsección
cajón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Capítulo4. Programaexperimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3 Descripcióndelosensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3.1 Conceptosgenerales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.3.2 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.3.3 Vigas. Geometría,armadurasyprocesodefabricación . . . . . . . . . 85
4.3.4 Formatodelosensayos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.3.5 Instrumentaciónyseguimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.4 Descripciónyanálisisdelosresultadosdelosensayosestáticos . . . . . . . . . 89
4.4.1 Ensayosdevigasdébilmentearmadas(ensayosST-2,ST-3yST-4) . . . 89
4.4.1.1 Descripcióndeldesarrollodelosensayos . . . . . . . . . . . 89
4.4.1.2 AnálisisdelosensayosST-2,ST-3yST-4 . . . . . . . . . . . 91
4.4.2 Ensayosobreunavigafuertementearmada(ensayoST-1) . . . . . . . . 95
4.4.2.1 Descripcióndeldesarrollodelensayo . . . . . . . . . . . . . 95
4.4.2.2 AnálisisdelensayoST-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
II