El uso de barras de materiales compuestos (FRP) se propone como una alternativa efectiva para las tradicionales estructuras de hormigón armadas con acero que sufren corrosión en ambientes agresivos. La aceptación de estos materiales en el mundo de la construcción está condicionada a la compresión de su comportamiento estructural. Este trabajo estudia el comportamiento adherente entre barras de FRP y hormigón mediante dos programas experimentales. El primero incluye la caracterización de la adherencia entre barras de FRP y hormigón mediante ensayos de pull-out y el segundo estudia el proceso de fisuración de tirantes de hormigón reforzados con barras de GFRP mediante ensayo a tracción directa. El trabajo se concluye con el desarrollo de un modelo numérico para la simulación del comportamiento de elementos de hormigón reforzado bajo cargas de tracción. La flexibilidad del modelo lo convierte en una herramienta flexible para la realización de un estudio paramétrico sobre las variables que influyen en el proceso de fisuración. / The use of Fibre Reinforced Polymers (FRP) as reinforcement in concrete structures is considered to be a possible alternative to steel in those situations where corrosion is present. The full acceptance of FRP reinforcement in concrete construction is contingent on a complete study and comprehension of all aspects of their structural performance. This thesis investigates the bond behaviour between Fibre Reinforced Polymer (FRP) reinforcement and concrete. Two experimental programs were conducted. In the first program the role of the variables which affect the bond behaviour was studied through pull-out test. In the second program, GFRP RC members were tested in tension to study their cracking response. To conclude the thesis, a numerical model was developed to simulate the cracking behaviour of RC tensile members. Since the model was flexible enough to include any "user-defined" bond-slip law and variable materials' properties, a parametric study was conducted to analyze which are the variables that influence the cracking behaviour.

The study of pathological manifestations in concrete emerges as a valuable tool for understanding the processes involved, in it as long as it makes possible to optimize its use in all stages of the construction process. Under this circumstance it was considerate valid to make a survey about the major damages in Uruguay, for which 93 reports were labeled with 313 assessments on 147 bridges in the period 2004 / 2010. From their analyst’s it was verified of injury "Corrosion of reinforcement", located mainly in the coastal South. Makeover, it was found that "Board" is the most affected of the elements followed by “Side Shields" and "Sidewalks", where "Exposed reinforcement" and "Humidity stains" are the most prevalent problems. / El estudio de las manifestaciones patológicas en el hormigón armado surge como una valiosa herramienta para la comprensión de los procesos involucrados, en la medida que posibilita optimizar su uso en todas las etapas del proceso constructivo. En función de esta circunstancia entendió-se valedero realizar un levantamiento de sus principales daños en el Uruguay, para lo cual fueron catalogados 93 informes con 313 evaluaciones sobre 147 puentes en el periodo 2004 / 2010. De su análisis verifico-se la preeminencia de la lesión “Corrosión de armaduras”, la que se localiza principalmente en la zona costera Sur. A sí mismo, constata-se que “Tablero” es el elemento más afectado de estas estructuras seguido por “Protección lateral” y “Veredas”, donde “Armadura expuesta” y “Manchas de humedad” son las lesiones más relevantes.

The study of pathological manifestations in concrete emerges as a valuable tool for understanding the processes involved, in it as long as it makes possible to optimize its use in all stages of the construction process. Under this circumstance it was considerate valid to make a survey about the major damages in Uruguay, for which 93 reports were labeled with 313 assessments on 147 bridges in the period 2004 / 2010. From their analyst’s it was verified of injury "Corrosion of reinforcement", located mainly in the coastal South. Makeover, it was found that "Board" is the most affected of the elements followed by “Side Shields" and "Sidewalks", where "Exposed reinforcement" and "Humidity stains" are the most prevalent problems. / El estudio de las manifestaciones patológicas en el hormigón armado surge como una valiosa herramienta para la comprensión de los procesos involucrados, en la medida que posibilita optimizar su uso en todas las etapas del proceso constructivo. En función de esta circunstancia entendió-se valedero realizar un levantamiento de sus principales daños en el Uruguay, para lo cual fueron catalogados 93 informes con 313 evaluaciones sobre 147 puentes en el periodo 2004 / 2010. De su análisis verifico-se la preeminencia de la lesión “Corrosión de armaduras”, la que se localiza principalmente en la zona costera Sur. A sí mismo, constata-se que “Tablero” es el elemento más afectado de estas estructuras seguido por “Protección lateral” y “Veredas”, donde “Armadura expuesta” y “Manchas de humedad” son las lesiones más relevantes.

The study of pathological manifestations in concrete emerges as a valuable tool for understanding the processes involved, in it as long as it makes possible to optimize its use in all stages of the construction process. Under this circumstance it was considerate valid to make a survey about the major damages in Uruguay, for which 93 reports were labeled with 313 assessments on 147 bridges in the period 2004 / 2010. From their analyst’s it was verified of injury "Corrosion of reinforcement", located mainly in the coastal South. Makeover, it was found that "Board" is the most affected of the elements followed by “Side Shields" and "Sidewalks", where "Exposed reinforcement" and "Humidity stains" are the most prevalent problems. / El estudio de las manifestaciones patológicas en el hormigón armado surge como una valiosa herramienta para la comprensión de los procesos involucrados, en la medida que posibilita optimizar su uso en todas las etapas del proceso constructivo. En función de esta circunstancia entendió-se valedero realizar un levantamiento de sus principales daños en el Uruguay, para lo cual fueron catalogados 93 informes con 313 evaluaciones sobre 147 puentes en el periodo 2004 / 2010. De su análisis verifico-se la preeminencia de la lesión “Corrosión de armaduras”, la que se localiza principalmente en la zona costera Sur. A sí mismo, constata-se que “Tablero” es el elemento más afectado de estas estructuras seguido por “Protección lateral” y “Veredas”, donde “Armadura expuesta” y “Manchas de humedad” son las lesiones más relevantes.

Ingeniero Civil / El presente trabajo consiste en la modelación no lineal y tridimensional en el software comercial CSI Perform-3D, de un edificio habitacional de hormigón armado ubicado en Iquique, el cual fue instrumentado en junio del 2014. Se contaba para este edificio con un modelo 3D en desarrollo, que mostraba acoplamiento de muros mediante los diafragmas. Se realiza el refinamiento de dicho modelo, y con él se estudia el comportamiento sísmico de sistemas de muros acoplados frente a registros de aceleraciones con diferentes niveles de amplificación, con énfasis en la distribución de las cargas laterales sobre ellos. Posteriormente, se desarrolla un modelo bidimensional para el estudio de un muro particular del edificio, en una sola dirección. Utilizando los modelos 2D y 3D, se analiza el impacto de la modelación no lineal en los resultados, el efecto de las cargas de acople en la posición de la resultante de carga lateral en los muros, las diferencias entre los modelos tridimensional y bidimensional, y el efecto de amplificar la demanda sísmica en el análisis. En el modelo bidimensional se estudian además los límites elásticos del muro escogido, y se hace un análisis de esfuerzos y deformaciones post-fluencia. Se observa, entre otros resultados, que la posición de la resultante de carga lateral se ubica bajo el valor esperado de dos tercios de la altura del muro, y que las fuerzas axiales en los elementos de acople son las que más incidencia tienen en esa distribución. Al descontar su efecto, la posición de la resultante sube más de un 20\% en los casos estudiados. Por otra parte, el modelo 2D, si bien reproduce el fenómeno estudiado, también presenta un nivel de acoplamiento bajo y un nivel de daño considerablemente inferior al del modelo completo. Al amplificar la solicitación sísmica se observa una baja de la posición de la resultante de carga lateral, debido a la mayor incidencia de modos superiores y al incremento del nivel de acoplamiento. Finalmente, se observa que luego de la fluencia en la base del edificio, se produce también la fluencia de pisos superiores, donde usualmente ya no se encuentra detallamiento de bordes. En base a lo estudiado, se proponen algunas recomendaciones. No es aconsejable utilizar modelos de fibras que no consideren la altura completa de los muros. En cuanto a análisis bidimensional, un modelo 2D puede reproducir correctamente ciertos fenómenos, pero en algunos casos no es posible omitir el componente tridimensional pues determina el comportamiento del muro.

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La gran mayoría de estructuras de hormigón armado compuestas por elementos lineales desarrolla esfuerzos combinados que incluyen el esfuerzo cortante. Además, algunos colapsos estructurales han sido debidos a situaciones de acoplamiento de esfuerzos que han llevado a la estructura a un fallo frágil a cortante. Por ello, resulta necesario disponer de modelos de análisis de elementos lineales que incluyan al efecto del esfuerzo cortante correctamente. El análisis y el dimensionamiento de las estructuras de hormigón armado se ha realizado tradicionalmente tratando por separado los esfuerzos aplicasdos. En la actualidad, existen pocos elementos unidimensionales de análisis no lineal que capten adecuadamente el efecto queproduce el esfuerzo cortante. La fisura diagonal, la transmisión del cortante a través de la armadura transversal o la zona no fisurada, y el fallo final del elemento, son aspectos que un modelos de cortante debe incluir eficazmente. El objetivo de esta tesis doctoral es el de modelizar el comportamiento resistente de elementos lineales de hormigón armado incluyendo el efecto del esfuerzo cortante. Se presenta un modelo teórico que considera simultáneamente los esfuerzos axil, flector y cortante. Se propone una nueva hipótesis cinemática para el comportamiento seccional que permite estudiar el efecto de acoplamiento entre las tensiones normales y tangenciales. Esta nueva hipótesis recibe el nombre de hipótesis cinemática para el comportamiento seccional que permite estudiar el efecto de acoplamiento entre las tensiones normales y tanagenciales. Esta nueva hipótesis de correción de cortante por ser el término dependiente del esfuerzo cortante el que se corrige. La hipótesis de corrección de cortante incluye una función de interpolación general, que configura el denominado modelo general de corrección de cortante. Además, se plantea otra función de interpolación más sencilla. / Navarro Gregori, J. (2010). Modelización de elementos lineales de hormigón armado incluyendo el efecto del esfuerzo cortante [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/7342

[ES] Los encepados sobre pilotes son empleados en las cimentaciones profundas de edificios y puentes para transmitir las solicitaciones del pilar a los pilotes embe-bidos en el terreno. En el caso más habitual de los encepados rígidos, se gene-ran campos tensionales complejos, por lo que se consideran regiones D en su totalidad. Las solicitaciones que transmite el pilar a la cimentación incluyen generalmente combinaciones de esfuerzos axil, flector y cortante. A pesar de tratarse del esta-do de carga más común, no existen hasta la fecha ensayos de encepados de más de dos pilotes con carga vertical no centrada. Existe además cierta falta de consenso sobre la disposición de armado en ence-pados: la proporción entre el armado concentrado en bandas frente al distribui-do en la base, y la necesidad de disponer un armado vertical en cercos atando las bandas. Tampoco existen ensayos experimentales diseñados para estudiar la eficacia de la armadura secundaria vertical. Con objeto de estudiar la influencia del tipo de carga, la configuración de ar-mado, el número de pilotes y la esbeltez, se lleva a cabo una campaña experi-mental de 30 ensayos de encepados de tres y cuatro pilotes a escala real. Los ensayos se realizan bajo carga centrada y excéntrica, sobre especímenes con dis-tintas relaciones vuelo-canto (w/d = [0.56-1.68]). Se comparan además tres con-figuraciones de armado: armado en bandas, armado en banda y distribuido ho-rizontal y armado en bandas, distribuido horizontal y con armadura vertical. Se presenta un modelo de bielas y tirantes tridimensional, válido para cargas excéntricas, que explica la contribución resistente de las armaduras secundarias horizontales y verticales. El modelo forma parte de una propuesta unificada, que relaciona el ángulo de inclinación de las bielas con la comprobación de la capacidad resistente del hormigón en bielas y zonas nodales. Por otra parte, se realiza un estudio del tratamiento normativo (Eurocódigo 2, ACI 318-14) del punzonamiento y cortante en encepados, para evaluar su capa-cidad para predecir la resistencia y modo de fallo en condiciones de carga tanto centrada como excéntrica y con diferentes configuraciones de armado. Este estudio culmina con la aplicación a encepados de la Teoría de la Fisura Crítica, en la que se basa la formulación de punzonamiento del Código Modelo 2010, que ya ha sido extendida con éxito al caso de zapatas. / [CA] Els encepats sobre pilós són emprats en els fonaments profunds d'edificis i ponts per a transmetre les sol·licitacions del pilar als pilós embeguts en el ter-reny. En el cas més habitual dels encepats rígids, es generen camps tensionals complexos, per la qual cosa es consideren regions D íntegrament. Les sol·licitacions que transmet un pilar als fonaments a través de l'encepat inclouen generalment combinacions d'esforços axial, flector i tallant. Malgrat tractar-se de l'estat de càrrega més comuna, no existeixen fins hui assajos de encepats de més de dos pilotes amb càrrega vertical no centrada. Existeix a més certa falta de consens sobre la disposició d'armat en encepats: la proporció entre l'armat concentrat en bandes enfront del distribuït en la base, i la necessitat de disposar un armat vertical (estreps) lligant les bandes. Tampoc existeixen assajos experimentals dissenyats per a estudiar l'eficàcia de l'armadura secundària vertical. A fi d'estudiar la influència del tipus de càrrega, la configuració d'armat, el nú-mero de pilotes i l'esveltesa, es duu a terme una campanya experimental de 30 assajos de encepats de tres i quatre pilotes a escala real. Els assajos es realitzen sota càrrega centrada i excèntrica, sobre espècimens amb diferents relacions d'esveltesa (w/d = [0.56-1.68]). Es comparen a més tres configuracions d'armat: armat en bandes, armat en banda i distribuït horitzontal i armat en bandes, dis-tribuït horitzontal i amb armadura vertical. Es presenta un model de bieles i tirants tridimensional, vàlid per a càrregues excèntriques, que explica la contribució resistent de les armadures secundàries horitzontals i verticals. El model forma part d'una proposta unificada, que rela-ciona l'angle d'inclinació de les bieles amb la comprovació de la capacitat resis-tent del formigó en bieles i zones nodals. D'altra banda, es realitza un estudi del tractament normatiu (Eurocódigo 2, ACI 318-14) del punxonament i tallant en encepats, per a avaluar la seua capaci-tat per a predir la resistència i manera de fallada en condicions de càrrega tant centrada com excèntrica i amb diferents configuracions d'armat. Aquest estudi culmina amb l'aplicació a encepats de la Teoria de la Fissura Crítica, en la qual es basa la formulació de punxonament del Codi Model 2010, que ja ha sigut estesa amb èxit al cas de sabates. / [EN] Pile caps are used as deep foundations of buildings and bridges to transfer col-umn loads to the piles into the ground. Deep pile caps are commonly used in practice. These elements are usually considered as an entire D-region because complex stress fields develop inside them. Although these loads usually consist of a combination of an axial force and bending moments in one or two directions, all the experimental studies carried out to date that analysed pile cap behaviour have only considered centred loads. There is a lack of agreement regarding the proper reinforcement arrangement in pile caps: the proportion between bunched and distributed reinforcement at the pile cap base, and the convenience of a vertical secondary reinforcement in stir-rups. There are also no experimental tests on pile caps designed to study the effectiveness of vertical secondary reinforcement. With the aim of assessing the influence of non-centred loads, the reinforcement arrangement, the number of piles and the slenderness, an experimental cam-paign on 30 real scale pile caps has been conducted. The tests are carried out under centred and eccentric loads. The shear-span ratio ranges from 0.56 to 1.10 for the four-pile caps and from 0.84 to 1.68 for the three-pile caps. Moreover, three reinforcement layouts are compared: bunched reinforcement, bunched in addition with distributed reinforcement and finally, bunched in addition with distributed and vertical secondary reinforcement in stirrups. Two different approaches for the analysis of these results are considered. On the one hand, a unified STM formulation is presented, valid for eccentric loads, which considers the contribution of the horizontal and vertical secondary rein-forcement to the pile cap strength. This model links the strut inclination with the stress verification in struts and nodal zones. On the other hand, punching and shear formulations of Eurocode 2 and ACI 318-14 are studied to assess their ability to predict the strength and failure mode of pile caps, in both centred and eccentric load conditions and with dif-ferent reinforcement configurations. This study ends with the application of the Critical Shear Crack Theory to pile caps. The Model Code 2010 punching for-mulation is based on the CSCT and has already been successfully applied to squat footings. / Agradecer la financiación pública recibida a través del Ministerio de Economía y Competitividad, mediante las Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores (BES-2013-063409), que me ha permitido una dedicación completa durante cuatro años a esta investigación. Tanto dicha ayuda como la financiación de los ensayos experimentales realizados forman parte del proyecto Estudio experimental y numérico de regiones D tridimensionales de hormigón armado: encepados y cálices (BIA2012-323000). Deseo resaltar la maravillosa experiencia que tuve durante mi estancia de investigación en la University of Surrey. Esta estancia de tres meses fue subvencionada por las Ayudas a la movilidad predoctoral del Ministerio de Economía y Competitividad (EEBB-I-17-12364). / Miguel Tórtola, L. (2018). Estudio de encepados de tres y cuatro pilotes solicitados por cargas centradas y excéntricas: análisis experimental y de las formulaciones de diseño [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/116355

En este trabajo se presenta un estudio numérico de la vulnerabilidad sísmica de edificios de muros delgados construidos en Perú. Estos edificios se vienen construyendo desde hace unas décadas, especialmente para viviendas de bajo coste (por economía y rapidez de construcción).Este estudio se centra en los casos más comunes, los cuales no suelen exceder las cinco plantas; las luces son reducidas, habitualmente hasta 5 m, y no suelen haber sótanos; los muros tienen 10 cm de espesor y su armadura consiste en una única capa de malla electrosoldada, con algunas barras adicionales de 12 mm de diámetro en los extremos. Las losas tienen, en general, 12 cm de canto; la cimentación suele consistir en una losa de 20 a 25 cm de espesor apoyada sobre terreno mejorado. No existen pilares, siendo los muros los únicos elementos sustentantes; en las fachadas éstos se suelen conectar a la altura de cada planta mediante vigas de acoplamiento de unos 50 cm de altura, sin características sismorresistentes adecuadas. Las densidades de muros en cada dirección oscilan entre 2% y 5%, con algunas excepciones; los muros en direcciones perpendiculares suelen estar conectados entre sí. La resistencia característica del hormigón es 17,5 MPa y la calidad global de la construcción es, en general, aceptable. Estos edificios han sido proyectados de acuerdo con la normativa peruana, cuyos requerimientos, a pesar de contener prescripciones específicas para estos edificios, podrían resultar insuficientes para garantizar un nivel adecuado de seguridad frente a las acciones sísmicas esperadas. Por otra parte, otras circunstancias hacen que la vulnerabilidad de estos edificios parezca ser excesivamente elevada: (i) la ductilidad de los muros es limitada, (ii) los resultados experimentales disponibles son insuficientes y (iii) no existe experiencia acerca del comportamiento de estas construcciones para movimientos sísmicos de elevada severidad. Dada la preocupación que ha surgido en torno a este tipo de edificios, en Perú se han efectuado algunos ensayos, tanto sobre muros aislados como sobre conjuntos de muros y losas unidos; los resultados de estos ensayos se utilizan en este trabajo.Para llevar a cabo la investigación, se han seleccionado siete edificios representativos ubicados en su mayoría en la ciudad de Lima, que corresponde a la zona de mayor peligrosidad sísmica.Los períodos naturales han sido identificados a partir de trabajo de campo, determinándose también la resistencia del hormigón mediante pruebas esclerométricas. El estudio numérico de la vulnerabilidad de estas construcciones consiste en efectuar análisis estáticos no lineales ("push-over") y análisis dinámicos también no lineales, comparándose las conclusiones derivadas de ambos. Dada la elevada rigidez horizontal de los edificios, se ha tenido en cuenta la interacción entre el suelo y la estructura. El comportamiento estructural de los edificios se describe mediante modelos de fibras, éstos se implementan en el programa PERFORM-3D. Los estados límites de daño han sido definidos a partir de los resultados experimentales disponibles en Perú. Los acelerogramas considerados en los análisis dinámicos se pueden agrupar en tres categorías: (i) registros y acelerogramas sintéticos escalados al espectro de proyecto, (ii) registros impulsivos y (iii) dos movimientos sísmicos chilenos fuertes.Los resultados obtenidos indican que un alto porcentaje de los edificios existentes podrían experimentar graves daños ante los terremotos de proyecto, principalmente en las vigas de acoplamiento de las plantas superiores y en las partes bajas de los muros ubicados en la dirección débil. El ajuste entre las conclusiones de los análisis "push-over" y dinámicos es satisfactorio, resultando aquellos ligeramente más conservadores. A partir de los resultados de la investigación se concluye que un refuerzo ligero de las vigas de acoplamiento podría conducir a una notable mejora del comportamiento sismorresistente. Se proponen criterios preliminares de proyecto, como la recomendación de incluir una densidad mínima de muros en cada dirección.A partir del conocimiento proporcionado por este estudio sobre el comportamiento sismorresistente de este tipo de edificios, se identifican y analizan las necesidades futuras de investigación. Ésta se orienta a formular criterios finales de proyecto para estas construcciones.

El uso de materiales compuestos de matriz polimérica (FRP) emerge como alternativa al hormigón convencionalmente armado con acero debido a la mayor resistencia a la corrosión de dichos materiales. El presente estudio investiga el comportamiento en servicio de vigas de hormigón armadas con barras de FRP mediante un análisis teórico y experimental. Se presentan los resultados experimentales de veintiséis vigas de hormigón armadas con barras de material compuesto de fibra de vidrio (GFRP) y una armada con acero, todas ellas ensayadas a flexión de cuatro puntos. Los resultados experimentales son analizados y comparados con algunos de los modelos de predicción más significativos de flechas y fisuración, observándose, en general, una predicción adecuada del comportamiento experimental hasta cargas de servicio. El análisis de sección fisurada (CSA) estima la carga última con precisión, aunque se registra un incremento de la flecha experimental para cargas superiores a las de servicio. Esta diferencia se atribuye a la influencia de las deformaciones por esfuerzo cortante y se calcula experimentalmente.Se presentan los aspectos principales que influyen en los estados límites de servicio: tensiones de los materiales, ancho máximo de fisura y flecha máxima permitida. Se presenta una metodología para el diseño de dichos elementos bajo las condiciones de servicio. El procedimiento presentado permite optimizar las dimensiones de la sección respecto a metodologías más generales. / Fibre reinforced polymer (FRP) bars have emerged as an alternative to steel for reinforced concrete (RC) elements in aggressive environments due to their non-corrosive properties. This study investigates the short-term serviceability behaviour of FRP RC beams through theoretical and experimental analysis. Twenty-six RC beams reinforced with glass-FRP (GFRP) and one steel RC beam are tested under four-point loading. The experimental results are discussed and compared to some of the most representative prediction models of deflections and cracking for steel and FRP RC finding that prediction models generally provide adequate values up to the service load. Additionally, cracked section analysis (CSA) is used to analyse the flexural behaviour of the specimens until failure. CSA estimates the ultimate load with accuracy, but it underestimates the experimental deflection beyond the service load level. This increment is mainly attributed in this work to shear induced deflection and it is experimentally calculated.A discussion on the main aspects of the SLS of FRP RC is introduced: the stresses in materials, maximum crack width and the allowable deflection. A methodology for the design of FRP RC at the serviceability requirements is presented, which allows optimizing the overall depth of the element with respect to more generalised methodologies.