Estado límite último de cortante en vigas de hormigón armado con sección en T

Abstract

[ANGLÈS] The reinforced concrete T-beams are commonly used in practice for its high compression head in addition to its good resistance to shear force. Additionally, experimental studies have shown that the T-beams have a shear ultimate capacity greater than the rectangular-beams. However, existing formulations in the various national and international codes to calculate the shear strength of beams, such as the EHE-08, the ACI Building Code and the Eurocode 2, do not take into account the effect of the wings, assuming that the shear force is supported only by the soul of the section. This has motivated the development of a database of experimental tests of reinforced concrete T-beams to see exactly how closely are the theoretical predictions of ultimate shear, given by different formulations, to the experimental results. In particular, we have obtained the relation Vu,exp/Vu,theoretical by four different theoretical formulations for, later, extract the best suited to this type of beams by classifying demerit points from Collins (2001). The theoretical formulations used are: the EHE-08, the American Concrete Institute (ACI 318S-08), the Eurocode 2 (EC2 2004) and the expression proposed by Zararis et al (2006). Then, taking advantage of the results from an experimental reinforced concrete T-beams carried out in the Structural Technology Laboratory of the Polytechnic University of Catalonia, developed in the framework of the doctoral thesis of Mireia Pujol led by Antonio Marí and Eva Oller, has made a comparison with analytical results provided by two nonlinear analysis programs of reinforced concrete elements, Response2000 and Vector2. Both programs has been developed by the University of Toronto and are based in the Modified Compression Field Theory(Vecchio and Collins, 1986). The idea of this section is to see which of this programs models better the break behaviour of the reinforced concrete T-beams and also establish a comparison with the predictions of Zararis et al (2006). Finally, most of the formulations do not consider this significant contribution of the wings to the shear strength of the element, in particular the Spanish instruction EHE-08 as discussed above. This increases the motivation to see how they fit their theoretical results with the reality and decide whether it is a good method or not.

[CASTELLÀ] Las vigas de hormigón armado de sección transversal en T son comúnmente empleadas en la práctica por su gran cabeza de compresión además de su buen comportamiento frente a cortante. Además, estudios experimentales existentes demuestran que tienen una capacidad última a cortante mayor que las vigas de sección rectangular. Sin embargo, las formulaciones existentes en los diversos códigos nacionales e internacionales para calcular la resistencia a cortante de vigas, como puede ser la Instrucción EHE-08, el ACI Building Code y el Eurocódigo 2, no tienen en cuenta el efecto de las alas, suponiendo que la fuerza de cortante es soportada únicamente por el alma de la sección. Todo esto ha motivado la elaboración de una base de datos de ensayos experimentales a cortante de vigas de hormigón armado con sección en T para ver exactamente cuánto se acercan las predicciones teóricas de cortante último, dadas por diferentes formulaciones, a los resultados experimentales. En particular, se ha obtenido la relación Vu,exp/Vu,teórico por cuatro distintas formulaciones para, posteriormente, extraer la que mejor se ajusta a este tipo de vigas mediante la clasificación de puntos de demérito de Collins (2001). Las formulaciones teóricas empleadas son: la Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08), el American Concrete Institute (ACI 318S-08), el Eurocódigo 2 (EC2 2004) y la expresión propuesta por Zararis et al (2006). Posteriormente, aprovechando los resultados de una campaña experimental de vigas de hormigón armado con sección en T llevada a cabo en el Laboratorio de Tecnología de Estructuras de la Universidad Politécnica de Cataluña, elaborada en el marco de la tesis doctoral de Mireia Pujol dirigida por Antonio Marí y Eva Oller, se ha realizado una comparación con los resultados analíticos proporcionados por dos programas de análisis no lineal de elementos de hormigón armado, Response2000 y Vector2. Ambos programas están desarrollados por la Universidad de Toronto y basados en la Teoría Modificada del Campo de Compresiones (Vecchio y Collins, 1986). La idea de este apartado es poder ver cuál de los dos programas modeliza mejor el comportamiento a rotura del tipo de viga que estamos tratando y, además establecer también una comparación con las predicciones de Zararis et al (2006). En definitiva, la mayoría de las formulaciones no tienen en cuenta esta contribución significativa de las alas a la resistencia a cortante del elemento, en particular la normativa española EHE-08 como se ha comentado anteriormente. Esto eleva el grado de motivación para ver cómo se ajustan sus resultados teóricos a la realidad y concluir si es un buen método o no.