Peeling failure in beams strengthened by plate bonding. A design proposal
La necesidad de refuerzo estructural en una infraestructura existente puede venir motivada por la aparición de nuevos condicionantes de uso o por la degradación de los materiales. Desde finales de los años sesenta, la técnica del refuerzo mediante la adhesión de platabandas metálicas se ha llevado a...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2005 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/93476 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/93476 https://dx.doi.org/10.5821/dissertation-2117-93476 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | reforç bonding composites peeling fiber-reinforced polymers FRP reinforced concrete beam materials compostos reparació Bigues -- Fractures Estructures laminars Àrees temàtiques de la UPC::Edificació |
| Sumario: | La necesidad de refuerzo estructural en una infraestructura existente puede venir motivada por la aparición de nuevos condicionantes de uso o por la degradación de los materiales. Desde finales de los años sesenta, la técnica del refuerzo mediante la adhesión de platabandas metálicas se ha llevado a la práctica como alternativa a otros métodos de refuerzo tradicionales. Sin embargo, las platabandas metálicas presentan algunas desventajas, como son su peso y su posible corrosión por agentes atmosféricos, que pueden solventarse sustituyéndolas por laminados de polímeros reforzados con fibras (FRP). Estos materiales poseen relaciones resistencia/peso y rigidez/peso mayores que el acero, facilitando su colocación, reduciendo costes y plazos de ejecución.<br/><br/>En numerosos estudios empíricos se observa como la aplicación de laminados encolados puede resultar en una rotura frágil que conduce al desprendimiento prematuro del refuerzo antes de alcanzar la carga última.<br/><br/>El principal objetivo de este trabajo es el desarrollo de un método simple y efectivo para dimensionar y comprobar el refuerzo de estructuras existentes con laminados adheridos de tal forma que se eviten los modos prematuros de rotura que conducen al desprendimiento del laminado. Se ha dedicado especial atención a la transferencia de tensiones de laminado a hormigón que resulta el punto clave del correcto comportamiento de este tipo de refuerzo.<br/><br/>En el Capítulo 2, tras una revisión histórica de las líneas de investigación existentes, experimentales y teóricas, se ha evaluado mediante una base de datos experimental la fiabilidad de los modelos teóricos existentes para pronosticar y prevenir los modos de rotura prematuros antes mencionados. Esta base de datos experimental incluye resultados de la literatura existente y de una campaña experimental llevada a cabo por el autor en el Laboratorio de Tecnología de Estructuras de la Universidad Politécnica de Cataluña.<br/><br/>Para resolver las deficiencias de los modelos teóricos existentes, en el Capítulo 3, se ha aplicado la teoría de la Mecánica de Fractura No Lineal a un caso de corte puro para modelizar el comportamiento de la interfase y sus roturas prematuras. Se han obtenido las distribuciones de tensiones en la interfase y en el laminado junto a la fuerza máxima transferida en función de tres parámetros (energía de fractura, máxima tensión tangencial y deslizamiento asociado a dicha tensión).<br/><br/>La formulación de un caso de corte puro se ha extendido a un caso general de una viga bajo cargas transversales en el Capítulo 4. Se ha estudiado la evolución del desprendimiento del laminado en dos casos específicos: un elemento entre dos fisuras contiguas, y un elemento entre el extremo del laminado y la siguiente fisura. Se han obtenido las distribuciones de tensiones para las distintas fases del proceso. Cabe mencionar que la fuerza transferida entre dos fisuras alcanza su máximo valor cuando la tensión tangencial máxima llega a la fisura menos cargada. En este instante, ya se puede haber iniciado o no la formación de una macrofisura. El elemento entre el extremo del laminado y la siguiente fisura es similar al caso de corte puro.<br/><br/>Las distribuciones de tensiones presentadas en el Capítulo 4 nos ayudan a comprender el comportamiento de un elemento reforzado con laminados adheridos en su cara traccionada, sin embargo, resultan complejas en la práctica. En el Capítulo 5 se describe un nuevo método de dimensionamiento y verificación basado en la obtención de una relación entre el máximo cortante antes de que se produzca el desprendimiento prematuro del refuerzo y el momento aplicado. Esta relación está asociada a la fuerza máxima transferida entre fisuras. A partir de la predicción del valor máximo de cortante, se verifica el desprendimiento del extremo del laminado evaluando la fuerza transferida entre dicho punto y la siguiente fisura. Se ha verificado la fiabilidad de esta propuesta mediante la base de datos de ensayos a flexión.<br/><br/>Finalmente, en el Capítulo 6 se resumen las principales conclusiones del trabajo presentado en esta tesis y se sugieren futuras líneas de investigación. |
|---|