Diagramas de interacción en flexocompresión recta para soportes de hormigón armado reforzados por recrecido de la sección

Abstract

Strengthening of a structure is any operation oriented to increase the performance of a structure in terms of functionality, safety, and durability. This study focuses on the technique of strengthening reinforced concrete columns subjected to eccentric axial load by concrete cross-section enlargement and additional reinforcement. The objectives are to understand their structural behavior, evaluate their resistance capacity considering the influence of the initial forces of the original support, the size of the enlargement, and the amount of additional reinforcement, as well as, to provide a useful tool for the design of the strengthening. For this purpose, a methodology is proposed to generate the interaction diagrams of strengthened supports by using nonlinear calculation programs of the initial section and spreadsheets to integrate the nonlinear stress distribution for each plane of the deformation domains. A parametric study of 27 interaction diagrams, corresponding to 9 reinforced sections subjected to three levels of initial solicitation, is developed to verify the results obtained by a validated nonlinear evolutive analysis program. From the analysis of the results, the influence of the initial forces on the ultimate resistance of the reinforced support is confirmed, as well as its effect on the size of enlargement and amount of additional reinforcement.

El reforç d'estructures és qualsevol operació orientada a l'increment de l'acompliment d'una estructura en termes de funcionalitat, seguretat i durabilitat. Aquest treball es centra en la tècnica de reforç de pilars de formigó armat de secció rectangular, sotmesos a flexo-compressió recta mitjançant recrescut de la secció de formigó i disposició d'armadures addicionals. Els objectius de són conèixer el seu comportament estructural, avaluar la seva capacitat resistent considerant la influència dels esforços inicials de el suport original, la mida de l'elevació i la quantia d'armadura de reforç addicional i, proporcionar una eina útil per al disseny del reforç. Per a això, es proposa una metodologia que permet obtenir els diagrames d'interacció de suports reforçats mitjançant l'ús programes de càlcul no lineal de la secció inicial i fulls de càlcul per integrar la distribució no lineal de tensions per a cada pla dels dominis de deformació. Mitjançant un estudi paramètric de 27 diagrames d'interacció, corresponents a 9 seccions reforçades sotmeses a tres nivells de sol·licitació inicial, els resultats de obtinguts es comproven mitjançant un programa validat d'anàlisi no lineal evolutiu, trobant diferències poc significatives en termes d'error relatiu . De l'anàlisi de resultats, s'evidencia la influència de la sol·licitació en els esforços últims de el suport reforçat, així com la seva relació amb la mida i quantia d'armadura addicional de el reforç.

El refuerzo de estructuras es cualquier operación orientada al incremento del desempeño de una estructura en términos de funcionalidad, seguridad y durabilidad. Este trabajo se centra en la técnica de refuerzo de pilares de hormigón armado de sección rectangular, sometidos a flexo-compresión recta mediante recrecido de la sección de hormigón y disposición de armaduras adicionales. Los objetivos del mismo son conocer su comportamiento estructural, evaluar su capacidad resistente considerando la influencia de los esfuerzos iniciales del soporte original, el tamaño del recrecido y la cuantía de armadura de refuerzo adicional y, proporcionar una herramienta útil para el diseño del refuerzo. Para ello, se propone una metodología que permite obtener los diagramas de interacción de soportes reforzados mediante el uso de programas de cálculo no lineal de la sección inicial y hojas de cálculo para integrar la distribución no lineal de tensiones para cada plano de los dominios de deformación. A través de un estudio paramétrico de 27 diagramas de interacción, correspondientes a 9 secciones reforzadas sometidas a tres niveles de solicitación inicial, los resultados de obtenidos se comprueban mediante un programa validado de análisis no lineal evolutivo, encontrándose diferencias poco significativas en términos de error relativo. Del análisis de resultados, se evidencia la influencia de la solicitación en los esfuerzos últimos del soporte reforzado, así como su relación con el tamaño y cuantía de armadura adicional del refuerzo.