Análisis no lineal de la fisuración en puentes pórtico de hormigón armado utilizando el software OOFEM
RESUMEN: Tradicionalmente, los puentes pórtico o los marcos de hormigón armado, y en general las estructuras de este material, se han calculado a estado límite último (ULS) despreciando cualquier resistencia a tracción del hormigón, dimensionando las secciones del lado de la seguridad. De unos años...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2022 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Cantabria (UC) |
| Repositorio: | UCrea Repositorio Abierto de la Universidad de Cantabria |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:repositorio.unican.es:10902/25433 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10902/25433 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Tension stiffening Fisuración Hormigón armado Pórtico Análisis no lineal OOFEM Concrete cracking Reinforced concrete Rigid frame Portal frame Nonlinear analysis |
| Sumario: | RESUMEN: Tradicionalmente, los puentes pórtico o los marcos de hormigón armado, y en general las estructuras de este material, se han calculado a estado límite último (ULS) despreciando cualquier resistencia a tracción del hormigón, dimensionando las secciones del lado de la seguridad. De unos años a esta parte, han ido apareciendo numerosos estudios sobre el posible aprovechamiento de la resistencia a tracción del hormigón aun cuando está fisurado produciendo relevantes cambios en el cálculo a estado límite de servicio (SLS) y numerosas normativas incorporaron formulación acerca de ello. El objetivo de este estudio no es otro que evaluar y cuantificar ese margen que se está despreciando cuando no tenemos en cuenta la colaboración del hormigón tras la fisuración, comparando 4 secciones (con la misma geometría, solo modificando la ley tensión deformación del hormigón) por caso: sección bruta, sección donde se desprecia por completo la resistencia a tracción del hormigón, sección donde se tiene en cuenta la rama lineal hasta alcanzar la resistencia a tracción y por último, sección con la colaboración del hormigón a tracción teniendo en cuenta el fenómeno de estudio: el concepto de “tension stiffening” (TS). De este modo se podrían detectar posibles amenazas en estructuras existentes debido a un dimensionamiento inadecuado o conseguir ahorrar material en zonas sobredimensionadas para proyectos venideros. Para afrontarlo, se analizan una serie de casos y se revisa la amplia bibliografía en cuanto a la modelización de la fisuración en el hormigón, por ser éste altamente no lineal en su comportamiento a tracción. El análisis se lleva a cabo mediante un software de código libre de la Universidad Técnica Checa de Praga llamado OOFEM en el que se comprueba la influencia de distintos parámetros en la respuesta de la estructura frente a una carga puntual en centro de luz del dintel del pórtico. En los modelos de análisis se tiene en cuenta la colaboración del hormigón a tracción entre fisuras conocida como tension stiffening, fenómeno de estudio en este trabajo fin de máster. Como conclusiones, y a modo de resumen se obtiene que el no tener en cuenta la colaboración del hormigón a tracción en un cálculo en servicio, produce una sobreestimación de las flechas de hasta en un 300% y una rigidización del dintel de tal forma que los negativos aumentan en un 65% y el positivo se reduce en un 12%, por lo que la integridad de la estructura puede verse gravemente afectada debido a un mal armado en el nudo al tiempo que podría producirse un ahorro de material en la zona de centro de vano. Las longitudes de negativo y positivo también se ven alteradas, y pueden cambiar hasta en un 15 % (del total de la longitud del dintel), implicando ciertos cambios en la disposición de la armadura y su anclaje. Además, la colaboración del hormigón ayuda al acero, descargándolo, de tal forma que la tensión se reduce en más de un 50% para la cuantía del 2%. Acerca de la utilización del programa OOFEM, se puede concluir que la discretización de la sección en capas y el material que tiene en cuenta la no linealidad de la fisuración del hormigón devuelven resultados coherentes y competitivos pero deben ser contrastados con otro software comercial. Al ser un software de código libre, presenta algunos fallos de código que debe ser depurado al tiempo que su ausencia de interfaz gráfica en la entrada y salida de datos provoca una demora del tiempo de análisis que le resta atractivo. Como líneas futuras de investigación se propone el contrastar los resultados de OOFEM con una serie de campañas experimentales además de con otro software de elementos finitos más comercial. También una posible comparación con lo recogido en la norma española acerca del fenómeno de la colaboración a tracción sería interesante. |
|---|