Estudio experrimental de encepados de pilotes reforzados

Máster en Ingeniería Estructural y de la Construcción

Estudio experimental del comportamiento resistente y en servicio de encepados de pilotes reforzados

mediante recrecido de hormigón armado

Autor:

Jonathan A. Rincón Puigvert

28 de Febrero de 2014

TutoresJesús M. Bairan García

Raul Menduiña Montero

JuradosJuan Ramón Casas RiusJesús M. Bairan García

Luca Pela

1

Contenido

Objetivos

Análisis del Estado del Arte

Campaña Experimental

2

3

4

Resultados Experimentales

Simulación Numérica

Análisis del ensayo mediante «Bielas y Tirantes»

5

6

7

Conclusiones y futuras líneas de investigación8

Estudio experimental del comportamiento resistente y en servicio de encepados de pilotes reforzados mediante recrecido de hormigón armado Jonathan A. Rincón Puigvert

Introducción1

2

Introducción

Introducción ObjetivosEstado

ArteCampaña

ExperimentalResultado

ExperimentalSimulación Numérica

Bielas y Tirantes

Conclusión

¿Qué es un encepado?

¿Qué es una región «D»?

1

2

¿Por qué es necesario reforzar? 3

3

Distribución de tensiones no es lineal

Se diseñan con método bielas y tirantes

Estructuras reforzadas poseen comportamiento complejo

No existen muchos estudios

Transmitir cargas a los pilotesEs una región «D»

No se aplica la teoría de vigas

1-Deterioros2-Cambios de uso3-Ampliacion o ensanchamiento

Objetivos


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

4

• Recopilar información del estado del arte de regiones “D” yestudiar métodos de bielas y tirantes.

• Llevar a cabo una campaña experimental para el estudio deencepados con recrecido, donde se llegue a la roturas de estos.

• Analizar los resultados obtenidos de la campaña experimentaly compararlos con la simulación numérica.

• Hacer una explicación del ensayo mediante el método debielas y tirantes de los distintos encepados planteados.

• Obtener recomendaciones para la realización de análisis ytrabajos futuros.

Estado del Arte


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


5

Método de Bielas y Tirantes

Fuerza

Estado del Arte


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


6

Reparación y Rehabilitación Viaducto La Jarosa

Reparación Encepado Puente de las Pias

Hormigón baja resistenciaInyección de hormigón

Liberan flexión transversalRegión «D»

Ampliación del tablero

Deterioro en el dintel



7

Diferentes recrecidos


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

AB (Pieza Original) RA (Recrecido Ancho)

RC (Recrecido Canto) RAC (Recrecido Ancho y Canto)8

Armados


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Con Armadura Secundaria

Sin Armadura Secundaria

Armado I

Armado II

1

2

9

Totalidad de piezas


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

AB (Pieza Original) RA (Recrecido Ancho) RC (Recrecido Canto) RAC (Recrecido Ancho y Canto)

10

Armado I1

Armado II2

Armado I1

Armado II2

Armado I1

Armado II2

Armado I1

Armado II2

12

Instrumentación Embebida


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Galgas pegadas a barra de acero11

Instrumentación


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Galga pegada a barra de acero Célula de carga y Galgas embebidas en hormigón

Galgas embebidas en hormigónTemposonics y gatos12

Ensayos de caracterización de los materiales


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Probetas Rotura de probetas Ibertest

13

Fc’= 35 Mpa Fct= 3.5 Mpa E= 29 Mpa


14

Fases


Fase I

Tesado (Simulación

Servicio)

Fase II

Rotura

(Ensayo Control Desplazamiento)

Primera Fase

Fase

Hormigonado

Tesado

Hormigonado recrecidos

1

15


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Primera Fase

Fase

Gráfica Tesado

1

16


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Primera Fase

Fase

Fisuras bajo carga de servicio

1

17


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Resultado Experimental

Fase

Ubicación de galgas

1

18


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Fase 1RC

19


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Fase 1RAC

20

Segunda Fase

Fase

Ensayo a rotura de las piezas

2

21


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Segunda Fase

22

Gráfica Rotura


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Fase 2

Rotura AB (Sin Armadura Secundaria) Rotura AB (Con Armadura Secundaria)

23


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Fase

Ubicación de galgas AB

2

Ubicación de galgas RC

24


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Fase 2AB

25

`


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


RC

26


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


27

Programa creado en la UPC

Permite una aproximación razonable a la mayoría de las situaciones que sepueden dar en la práctica

Desarrollado en el MATLAB

Se trata de un modelo de fisuración distribuida y rotacional alrededor delelemento.

Es un modelo de elementos finitos tipo membrana con capacidad para el análisisde regiones D por etapas, siendo posible la inclusión o eliminación de elementosnuevos, cargas y apoyos

¿Qué es el SATlab?

1

2

3

4

5


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Pieza AB

Tensión en la barra de acero Compresiones en el hormigón

28


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Pieza RC

Tensión en la barra de acero29

Compresión en el hormigón


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Comparación de resultados SATlab con experimento

Comparación Experimento vs Satlab AB, línea continua Satlab, línea discontinua experimento

30


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión


Comparación de resultados SATlab con experimento

Comparación Experimento vs Satlab RC, línea continua Satlab, línea discontinua experimento 31


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Bielas y Tirantes

Idealización del ensayo mediante el uso del método de bielas y tirantes

32


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Bielas y Tirantes

Progresión bielas y tirantes de inicio a rotura

AB12

33

AB


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Bielas y Tirantes

Progresión bielas y tirantes de inicio a rotura

RC

34


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Bielas y Tirantes

35

Propuesta modelo más complejo

Describe mejor la fases del ensayo

-Servicio

-Rotura


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Conclusión

• El método de bielas y tirantes puede ser muy conservador para losesquemas más simples.

• La predicción del método de bielas y tirantes se puede mejorar conmodelos más complejos.

• A partir de un cierto nivel de carga, los tirantes de hormigón vanfisurando, por lo que su uso en modelos de diseño requieren la definiciónde las condiciones .

• Notamos que existe una gran contribución del hormigón a la resistencia atracción lo que ayuda a que las carga llegue al apoyo modificando elmodelo inicial usado en el dimensionamiento de lo encepado usado en elensayo.

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ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Conclusión

• La inclusión de armadura secundaria no aporta un aumento de significativo de la capacidad de carga de loselementos, representando, en las piezas ensayadas, un aumento de la carga de 3%.

• El modelo numérico de elementos finitos SATLAB reprodujo adecuadamente el comportamiento de loselementos en la fase de servicio, fisuración y rotura en la pieza de referencia, en cambio en la pieza conrecrecido solo reproduce correctamente la fase de rotura

• En la simulación numérica, el recrecido actúa desde el primer momento de su aplicación, lo cual indica lanecesidad de contemplar los movimientos relativos de la junta en el modelo, sobre todo para las primeretapas de carga posterior al recrecido. Para cargas altas, tras la plastificación del tirante, elcomportamiento del modelo es similar a la observación experimental.

• El elemento con recrecido de canto (RC) no puedo llevarse a la rotura por rotura del pilar superior yagotamiento de la capacidad del sistema de carga, habiendo resistido más de una 140% con respecto alencepado de referencia. Sin embargo, sí se alcanzó la plastificación del tirante principal a un nivel de cargadel orden de 1900 KN.

• La rotura no se produce en el instante de la plastificación de tirante inferior, sino que la fisura sube desdelos apoyos hasta el nudo superior, donde al momento de penetrarlo rompe.

37


ArteCampaña



Bielas y Tirantes

Conclusión

Futuras líneas de investigación

• Perfeccionar la metodología de retroanálisis de experimentos con esquemas de bielas ytirantes para proporcionar unas recomendaciones prácticas para la verificación enservicio de regiones D.

• Formular e implementar un modelo de junta para el modelo numérico SATLAB parasimular el comportamiento del recrecido en las fases más inmediatas tras la ejecucióndel mismo.

• Implementar efectos diferidos en el modelo SATLAB para poder considerar los posiblesfenómenos de retracción y fluencia en el comportamiento de la zona recrecida yexistente.

• Estudiar el refuerzo de otras regiones D típicas y el uso de otros materiales habitualespara operaciones de refuerzo, como puede ser, el uso de laminado compuestos de FRP.

• Estudiar la posibilidad de usar sistemas de análisis digital de imágenes para estudiarpatrones de fisuras y distribución de deformaciones que permitan comprender mejor elcomportamiento complejos como, por ejemplo, elementos fisurados a cortante y otrasregiones D.

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Futuras líneas de investigación

¡Muchas Gracias!


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