Punzonamiento de losas armadas con barras de polímeros reforzados con fibras
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Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2016-09-23
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Abstract
La vida útil de las estructuras de hormigón armado se ve fuertemente limitada por la
corrosión del acero que produce una degradación de las mismas con una posible disminución de
la capacidad portante que puede conducir a situaciones de refuerzo estructural. El uso frecuente
de cloruros para evitar las congelaciones continuas en climas invernales afecta los forjados de
los parkings y tableros de puentes, deteriorándolos a un ritmo más rápido que otros elementos
estructurales. Por esta razón, se han empezado a aplicar en ciertos ambientes armadura formada
por barras de polímeros reforzados con fibras (FRP) en lugar de armadura convencional de
acero. En ambientes agresivos, resultan una buena alternativa al acero al presentar una buena
durabilidad, ser más ligeras que el acero y magnéticamente inertes, pese a tener un coste mayor.
La capacidad de las losas de hormigón armado para resistir el esfuerzo de punzonamiento en
el perímetro crítico localizado en los capiteles afecta fuertemente el diseño de las mismas. Las
altas tensiones tangenciales presentes en las conexiones entre las losas y las columnas son las
que frecuentemente causan el fallo a punzonamiento que además es repentino y de naturaleza
frágil.
Generalmente se ha realizado un trabajo relativamente extenso en el estudio del
comportamiento a punzonamiento de losas armadas con acero. No obstante, al ser el FRP un
material de uso reciente en el ámbito de la construcción, todavía no se ha investigado y
comprendido en profundidad la resistencia a punzonamiento de losas de hormigón armadas con
polímeros reforzados con fibras de vidrio, carbono, basalto o aramida. Existen un número
limitado de estudios experimentales sobre esta materia. Además, no existen por el momento
modelos de diseño racionales basados en modelos mecánicos que consideren la contribución del
FRP como armado transversal (Hassan, 2013).
Por lo tanto, este estudio tiene por propósito investigar el comportamiento a punzonamiento
de losas armadas con barras de FRP. El empleo de este tipo de armaduras, ya sean
longitudinales o transversales influye en el comportamiento a punzonamiento de la losa
alterando su comportamiento resistente en relación al que tendría si el material de armado fuera
el acero, puesto que estos materiales son elásticos hasta rotura y suelen tener un menor límite
elástico.
El comportamiento a punzonamiento de losas armadas con FRP longitudinal con o sin
armadura transversal es un fenómeno complejo que depende de diversos parámetros.
Actualmente no existe un consenso en la formulación para evaluar la resistencia a
punzonamiento de elementos con este tipo de armadura. En este estudio se presentan las
principales formulaciones existentes que modelizan el comportamiento de losas armadas
longitudinalmente con FRP, introduciendo una propuesta basada en Marí et al. (2016). El
comportamiento de estas formulaciones se analiza con una base de datos elaborada a partir de
88 ensayos con armadura longitudinal sin transversal y 18 con armadura longitudinal y
transversal. The service life of the reinforced-concrete structures is strongly limited by the corrosion of
the steel reinforcement which produces the structure degradation with a possible loss of carrying
capacity that implies a strengthening need. The frequent use of chlorides to avoid continuous
freezing in winter climates affect the flat slabs of the car parks and bridge decks, deteriorating
faster than other structural elements. For this reason, fiber reinforced polymers (FRP) were
introduce in the construction field instead of conventional reinforcing steel in concrete
structures Providing a good alternative to steel and emerging as a effective alternative with a
good durability, being lighter than the steel and magnetically inert despite having a higher cost.
The capacity of reinforced concrete flat slabs to resist shear in the critical perimeter located
in the slab-column connections strongly affects its design. High shear stresses in the
connections between the slabs and columns often cause punching shear failure which is sudden
and has a brittle nature.
Generally, it has done extensive work in the study of punching shear behavior of
conventionally reinforced flat slabs. However, it has not been fully understood the punching
shear resistance of concrete slabs reinforced with polymers fiberglass, carbon or basalt at all.
This is due to the limited studies on the subject and the amount of parameters affecting the
behavior of punching shear. Moreover, the current FRP design codes and guidelines do not
provide rational design models addressing the contribution of the FRP as shear reinforcement
(stirrups) for FRP-RC flat slabs (Hassan, 2013).
Therefore, this study was aimed to investigate the punching shear behavior of flat slabs
reinforced with FRP bars. The use of this type of reinforcement, either longitudinal or
transverse influences the punching behavior of the slab altering its different resisting behavior
compared to steel reinforcement. The behavior of FRP bars is linear-elastic until the failure.
Punching shear behavior of reinforced slabs with longitudinal FRP with or without
transverse reinforcement is a complex phenomenon which depends on several parameters.
Currently there isn’t a consensus in the formulation that evaluates the punching resistance of
concrete slabs with this kind of reinforcement. This study presents the main existing
formulations which evaluate the punching ultimate strength of flat slab reinforced with
longitudinal FRP bars, introducing an adaption of the model proposed by Marí et al. (2016). The
behavior of these formulations is analyzed from 88 tests without transverse reinforcement but
with longitudinal reinforcement and 18 with longitudinal and transverse reinforcement.
MatèriesPolymeric composites, Reinforced concrete, Materials -- Testing, Compostos polimèrics, Formigó armat, Assaigs de materials
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA D'OBRES PÚBLIQUES (Pla 2010)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
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TFG.Punzonamien ... reforzados con fibras.pdf | 4,056Mb | Accés restringit |