El estudio muestra la existencia de tres estados en el comportamiento en fatiga de la poliamida reforzada con fibra de vidrio corta su rotura.En el estado I se genera deformación por fluencia transitoria, lo que conlleva disipación de energía en el material que aumenta su temperatura. Si el incremento térmico se estabiliza el materialsoporta un número ilimitado de ciclos. Si aumenta la temperatura, la deformación del material alcanza un valor para el que se produce la transición al estado II.En el estado II el material se deforma a velocidad constante. Se inician fenómenos de crazing o pseudo-fisuración en el material, con cierta capacidad portante de carga. El proceso conduce a una inestabilidad final cuando la deformación del material alcanza el valor para el que sucede la transición al estado III.En el estado III se produce la inestabilidad local en el material que antecede a su rotura. Se debe a que el desarrollo de los crazes produce un crecimiento acelerado de la deformación del material y se obtiene su rotura tras un número de ciclos bajo. / The work shows the existence of three states in the fatigue behaviour of short fibre-glass reinforced polyamide up to the moment of failure. In the state I creep transient deformation processes are produced. If temperature, associated to the dynamic process, stabilises, the material is able to withstand an unlimited number of cycles. On the other hand, if temperature grows continuously the material takes a critical strain for which a transition to the state II is reached. This new state shows a constant material´s deformation rate and a homogeneous nucleation of crazing phenomena. The hysteresis energy per cycle grows in a constant way and the material´s temperature increases. These conditions lead to the final instability that starts when the material´s deformation reaches a new critical value for which a second transition to the state III takes place. Under these circumstances local instabilities precede material´s final fracture. This is due to the quantity of crazes and their sizes, which are important enough to origin high concentration of mechanical effects to produce a material´s accelerated growth deformation to obtain its fracture.

La presente tesis contempla el diseño de una gama de concretos de baja contracción, empleando cementos con adición de puzolanas, fibras de polipropileno y fibras metálicas para mitigar la fisuración, mejorando la durabilidad de las edificaciones. Para proponer los diseños se investigó cuáles de las contracciones son la que tienen mayor incidencia en la fisuración del concreto, siendo la contracción plástica y la contracción por secado las más importantes. Asimismo, se estudiaron qué variables son las que provocan la contracción y posterior fisuramiento, afirmando que son producidos por factores ambientales, los componentes del concreto y malas prácticas constructivas. En la primera etapa, se realizó la caracterización de los agregados (fino y grueso), realizándose ensayos como granulometría, absorción, peso específico, contenido de humedad y %pasante de la malla #200. En la segunda etapa se realizaron los ensayos en concreto fresco, siendo el de mayor importancia el ensayo de simulación de contracción plástica, para el cual empleamos la ASTM C1579. Para realizar este ensayo se fabricaron los paneles que simulan restricciones y se construyó una cámara en la que se controla la velocidad del aire, temperatura y humedad relativa. En la tercera etapa se realizaron los ensayos en concreto endurecido, siendo el más importante el ensayo de contracción por secado, para lo cual empleamos la ASTM C490. Para ello, se realizaron probetas rectangulares para la medición de la variación del cambio de longitud durante 31 días. Finalmente, se realizará el análisis costo – beneficio para demostrar la viabilidad de la propuesta. / This thesis contemplates the design of a range of low-shrinkage concretes, using cements with the addition of pozzolans, polypropylene fibers and metallic fibers to mitigate cracking, improving the durability of buildings. In order to propose the designs, it was investigated which of the contractions have the greatest incidence in the cracking of the concrete, being the plastic contraction and the drying contraction the most important. Likewise, the variables that cause contraction and subsequent cracking were studied, stating that they are produced by environmental factors, concrete components and poor construction practices. In the first stage, the characterization of the aggregates (fine and coarse) was carried out, performing tests such as granulometry, absorption, specific weight, moisture content and% passing through of the # 200 mesh. In the second stage, tests were carried out on fresh concrete, the most important being the plastic shrinkage simulation test, for which we used ASTM C1579. To carry out this test, the panels that simulate restrictions were manufactured and a chamber was built in which the air speed, temperature and relative humidity were controlled. In the third stage, tests were carried out on hardened concrete, the most important being the drying shrinkage test, for which we used ASTM C490. For this, rectangular test tubes were made to measure the variation of the change in length during 31 days. Finally, a cost-benefit analysis will be carried out to demonstrate the viability of the proposal. / Tesis

La durabilidad de los materiales de infraestructura como el hormigón tiene impactos directos en la economía, no solo por los costes de mantenimiento y reparación de la infraestructura, sino también en la productividad de las industrias que dependen directa o indirectamente de las condiciones de la infraestructura. Por tanto, la mejora de la durabilidad del hormigón es una preocupación importante en muchos países. Las construcciones de hormigón deben ser diseñadas para perdurar en el tiempo manteniendo su integridad mecánica y sus condiciones de servicio durante la vida útil para la que han sido proyectadas. A este respecto, además de una mano de obra cualificada, la evaluación de las características, estado y calidad del hormigón y sus constituyentes tanto en laboratorio como en ensayos in situ es, por tanto, esencial para garantizar las condiciones de servicio requeridas al hormigón y uno de los principales pilares para garantizar el rendimiento de la infraestructura durante su vida útil. La corrosión de las barras de acero en las estructuras de hormigón armado es un problema de gran preocupación en la industria de la ingeniería civil. Con frecuencia, cuando las estructuras están expuestas a agentes ambientales a lo largo del tiempo, se generan productos de corrosión del acero que provocan expansiones de volumen y, por lo tanto, fisuración del recubrimiento de hormigón. Como resultado, la capacidad de carga de la estructura se ve socavada y puede producirse una falla repentina que limite su vida útil. El desarrollo de técnicas de ensayos no destructivos (END) para detectar daños en estructuras en las primeras etapas es de suma importancia para prevenir posibles pérdidas de vidas humanas y propiedades. Hoy en día, se encuentran disponibles métodos de ensayo no destructivos estandarizados para determinar la actividad de corrosión en estructuras. Por ejemplo, las técnicas electroquímicas permiten determinar la velocidad de corrosión de las barras de acero y luego utilizarla como entrada en modelos teóricos que se dedican a estimar la vida útil restante de la estructura. Sin embargo, las técnicas de ensayo no destructivas de base electroquímica no son capaces de identificar el daño mecánico generado en el recubrimiento del hormigón (generalmente en forma de fisuras, delaminación o desunión de la interfaz acero-hormigón) debido a la corrosión de las barras de refuerzo. Alternativamente, las técnicas de ensayo no destructivas más extendidas para la evaluación de las propiedades mecánicas y la detección de fisuras en el hormigón son las basadas en la propagación de ondas mecánicas. En la actualidad, existe un interés creciente en la aplicación de técnicas acústicas no lineales, debido a su capacidad para detectar daños en las primeras etapas en comparación con las mediciones de atenuación o velocidad de onda lineal estándar. El comportamiento mecánico del hormigón es intrínsecamente no lineal y presenta histéresis. Como resultado de un comportamiento tensión- deformación con histéresis, el módulo elástico depende de la deformación. Por tanto, en materiales de base cemento, la presencia de microfisuras y las interfaces entre sus constituyentes juegan un rol importante en la no linealidad mecánica del material. En el contexto de evaluación de la durabilidad del hormigón, la evolución del daño está basada en el incremento de histéresis, como resultado de cualquier proceso de fisuración. El objetivo principal del presente trabajo es estudiar la posibilidad de utilizar diferentes técnicas ultrasónicas no lineales (UNL) para la evaluación no destructiva de daños y la microfisuración del recubrimiento en etapas tempranas debido a la corrosión del acero de la barra de refuerzo en probetas de mortero. Es decir, este trabajo se centró en comprobar si la aparición de microfisuras superficiales visibles estaba precedida y acompañada de la observación de fuertes características no lineales en las señales ultrasónicas recibidas, principalmente la aparición o aumento de armónicos de orden superior y/o productos de modulación. En este trabajo se han realizado mediciones de UNL en probetas modelo de mortero armado que fueron sometidas a corrosión acelerada del acero mediante la aplicación de un campo eléctrico. Para ello, se prepararon varias probetas de mortero de cemento reforzado prismáticas y se sometieron a ensayos de corrosión acelerada, mientras se realizaban mediciones de UNL. Los ensayos de corrosión se realizaron en condiciones típicas de experimentos destinados a estudiar la evolución de la fisuración superficial debida a la corrosión del acero. En condiciones ambientales el proceso de corrosión de armaduras es muy lento, pudiendo tardar en aparecer la primera fisura visible en la superficie del elemento de hormigón bastantes años. Por ello, en los ensayos de corrosión de armaduras, para potenciar la degradación por corrosión, se utilizó la técnica electroquímica de ensayo de corrosión acelerada sobre el acero que se encontraba embebido en las probetas de mortero de cemento. De esta forma, se alcanzó una cantidad de corrosión significativa en un período de tiempo razonable. En esta técnica, el proceso de corrosión se acelera por polarización eléctrica de la armadura. Se aplica un campo eléctrico entre la armadura que actúa de ánodo (provocando la formación de iones Fe2+) y un cátodo (en nuestro caso una rejilla metálica) manteniéndose continuamente húmedo el sistema para facilitar la conducción de corriente. La velocidad de corrosión se controló mediante la intensidad de corriente impuesta por la fuente de alimentación, imponiendo una densidad de corriente anódica (μA/cm2), que es el cociente entre la intensidad de corriente que pasa y el área expuesta de las barras de acero que se están ensayando. Además, para activar el proceso de disolución del hierro, se añadieron a la mezcla en el momento del amasado, sales conteniendo cloruros (NaCl). La metodología del ensayo galvanostático permite simular una velocidad de corrosión constante, controlar la corriente aplicada y obtener diferentes niveles de corrosión en cortos períodos de tiempo. Simultáneamente se utilizaron técnicas ultrasónicas no lineales para monitorizar la degradación de las probetas de mortero sometidas a estas condiciones de corrosión acelerada. Se prefirió una matriz de mortero en lugar de hormigón para asegurar una mejor unión en la interfaz acero-mortero y para reducir en general las heterogeneidades del material. Por lo tanto, se esperaba que el comportamiento no lineal promovido por el daño por fisuración se pudiera distinguir mejor del inherente al propio material. La monitorización se llevó a cabo mediante mediciones de UNL basadas en los fenómenos de distorsión armónica e intermodulación y se comprobó si la aparición de microfisuras superficiales visibles estaba precedida y acompañada de la observación de fuertes características no lineales en las señales ultrasónicas recibidas. La técnica UNL implica la generación de una señal, que se amplifica y se envía al emisor. En este estudio, la frecuencia o frecuencias fundamentales de la señal se seleccionaron en función de los transductores empleados, priorizando su funcionamiento en su frecuencia propia de resonancia. Después de la propagación a través de la probeta, la onda ultrasónica fue recibida por los transductores receptores; la señal recibida fue acondicionada y post-procesada para obtener su espectro de frecuencia y, a partir de él, se obtuvieron los parámetros no lineales. Durante los ensayos de corrosión acelerada se realizó una inspección visual de la superficie de las probetas para observar durante la etapa de propagación el crecimiento del ancho de las fisuras en función del tiempo. También se calcularon los valores de la penetración de la corrosión para cada tiempo a partir de la ley de Faraday, considerando que el proceso de corrosión acelerada era uniforme. A partir de los valores correspondientes de tiempo y penetración con las respectivas medidas de ancho de fisura se pudo comprobar que, las evoluciones del ancho de fisura en función de la penetración de la corrosión (y por tanto también en función del tiempo) podían asimilarse a representaciones lineales. Se pudo concluir que los resultados de esta investigación son compatibles con el cuerpo de conocimiento previo recogido en las publicaciones del grupo de la Prof. Carmen Andrade. En todo caso las pequeñas diferencias encontradas pueden ser explicadas teniendo en cuenta algunas diferencias metodológicas. Las mediciones de UNL fueron realizadas periódicamente durante los ensayos de corrosión acelerada, con el fin de determinar la capacidad de la técnica UNL para la detección de la fisuración debida a la corrosión del acero en edades tempranas. Las características no elásticas se pueden detectar de manera eficiente mediante experimentos de distorsión armónica (parámetros β y β’) o de distorsión de intermodulación (parámetros R y DIFA). Dado que los parámetros no lineales son sensibles a la variación de microescala del medio de propagación, estos pueden servir no solo como un indicador de los fenómenos de microfisuración que ocurren, debido a la corrosión forzada, sino también para la evaluación de daños en etapas tempranas en el hormigón armado. Los resultados obtenidos en este estudio indican que las ondas ultrasónicas que viajan a través de las probetas de mortero de cemento reforzado aumentan claramente su carácter no lineal en el transcurso de ensayos de corrosión acelerada del acero. La aparición de microfisuras conduce a un aumento de la no linealidad de la señal. Por tanto, el uso de mediciones ultrasónicas no lineales permite obtener tiempos de fisuración y condiciones de daño similares a los que proporcionan las observaciones visuales o microscópicas de la superficie del mortero. En conclusión, los resultados indican que las técnicas ultrasónicas no lineales (UNL) y, en concreto, los parámetros de no linealidad pueden ser de gran utilidad para la detección de daños y fisuras en hormigón armado, debido a la corrosión de las armaduras de acero.

[EN] Dapped-end beams (DEB), also known as Gerber joints or half joints, are frequently used at supports in reinforced and prestressed concrete structures, particularly in precast concrete manufacturing. DEB is a popular detail for expansion joints. Their shape facilitates the connection of precast structural elements and allows for reducing the structure's height. DEBs are considered as discontinuity regions (D). Strut-and-tie models and stress field models are widely used for the design of D-regions. However, these approaches are limited to the ultimate limit state design and serviceability requirements for D-regions usually remain unexplored. This lack of knowledge is especially important for DEBs since a crack in the re-entrant corner of DEBs appears for low loads. Such cracks become a potential issue of corrosion in reinforcing bars. Existing experimental information of cracking under serviceability conditions is scarce. Hence, it is difficult to verify crack width calculation methodologies. This thesis describes a set of 60 tests on dapped-ends, corresponding to 30 different configurations. Digital image correlation was used for continuous measurement of crack widths. The main parameters studied in this research were: the amount and layout of reinforcement, and some constructive variations (the disposition of a bevel in the re-entrant corner, the use of unbonded post-tensioned rebars for the horizontal tie, the use of steel fibre reinforced concrete and the disposition of secondary reinforcement over the support). A simplified procedure is proposed for defining the geometry of strut-and-tie models for DEBs. The strengths of these strut-and-tie models are compared with the experimental results of the tests carried out in this study and other 29 tests found in the literature. For the main tested configurations adapted strut-and-tie models based on the experimental results are also presented. The applicability of elasto-plastic stress field models for the analysis of DEBs is also investigated. Existing concrete constitutive laws have been adjusted to consider spalling failures and steel fibre reinforced concrete behaviour. This approach is used to analyse the tests of this study, 44 DEBs tests from the literature and 9 steel fibre reinforced concrete beams from the literature without transversal reinforcement failing in shear. Two different models for the calculation of crack widths in the re-entrant corner under service loads are proposed: a rational and an empirical model. The rational model uses the integration of reinforcement strains near the crack to calculate the crack width. In this study reinforcement strains have been obtained by using elasto-plastic stress fields and a proposed simplified procedure based on strut-and-tie models. In the empirical model the crack width depends on the ratio between the applied load and the ultimate load of the DEB. Predictions of the empirical model, the rational model and two other models of the literature are compared. This comparison is carried out for the experimental data of this and other 4 studies from the literature. / [ES] Los apoyos a media madera (AMM), también conocidos como dapped-end beams, Gerber joints o half joints, son un tipo de apoyos muy comunes en la práctica constructiva actual del hormigón armado y pretensado, sobre todo en el ámbito de la prefabricación. Se emplean por su facilidad de ensamblaje y porque permiten mantener constante el canto del forjado o tablero en el que se ejecute. Los AMM se consideran regiones de discontinuidad (D). Los métodos de cálculo más extendidos en las regiones D son el método de bielas y tirantes y el método de los campos de tensiones. Ambos procedimientos están limitados al diseño de regiones D en rotura. El comportamiento en condiciones de servicio en estos elementos no está suficientemente explorado. Este aspecto resulta de especial relevancia en los AMM, ya que en condiciones de servicio se genera una fisura en la esquina para solicitaciones relativamente bajas. Estas fisuras pueden ser una posible fuente de corrosión de las armaduras comprometiendo la durabilidad del apoyo. La información relativa a la fisuración en servicio de AMM en estudios experimentales previos es reducida, lo cual dificulta el contraste de metodologías para el cálculo de la abertura en AMM. Esta tesis describe un programa experimental con registro continuo de la abertura de fisura mediante técnica fotogramétrica que comprende un total de 60 ensayos de AMM correspondientes a un total de 30 configuraciones. Se estudia la influencia en el comportamiento de los AMM de las siguientes variables: cuantía de armadura, disposición de armado y variantes constructivas como son el biselado de la esquina, el pretensado de la armadura horizontal, el empleo de hormigón reforzado con fibras de acero y la disposición de armaduras secundarias sobre el apoyo. Se presenta un procedimiento simplificado para determinar la geometría de modelos de bielas y tirantes para AMM. Se comparan los resultados de carga máxima de estos modelos con los resultados de los ensayos propios y de otros 29 ensayos de otros autores. Se muestran además modelos de bielas y tirantes ajustados a los resultados experimentales para las principales configuraciones ensayadas. Se aplican además modelos de campos de tensiones elasto-plásticos a los ensayos de AMM de la campaña experimental, a otros 44 ensayos de AMM de otros autores, así como a 9 ensayos de vigas sin armadura transversal ejecutadas con hormigón reforzado con fibras de acero. Se han desarrollado en el modelo nuevas hipótesis constitutivas para captar fenómenos de spalling y el comportamiento del hormigón reforzado con fibras de acero. Se desarrollan dos modelos para el cálculo de la abertura de fisura en servicio: un modelo racional en el cual la abertura se calcula mediante la integración de las deformaciones de las armaduras en el entorno de la fisura, y un modelo empírico en el que se hace intervenir la carga actuante en relación a la carga última del AMM. El modelo racional se aplica a partir de resultados de deformaciones de campos de tensiones elasto-plásticos y a partir de un procedimiento desarrollado para el cálculo simplificado de las deformaciones a partir de modelos de bielas y tirantes. El modelo racional y el empírico se comparan entre sí y con otras dos metodologías previas mediante los resultados de la campaña experimental realizada y los ensayos de otros 4 autores. / [CA] Els suports a mitja fusta (AMM), també coneguts en anglès com a dapped-end beams, Gerber joints o half joints, són un tipus de suports molt habituals en la pràctica constructiva actual del formigó armat i pretensat, especialment a l'àmbit de la prefabricació. Aquests suports es fan servir per la seua facilitat d'assemblatge , i perquè permeten mantindre constant el cantell de la estructura. Els AMM son considerats zones de discontinuïtat (D). Els mètodes de càlcul més estesos en les zones D son el mètode de bieles i tirants i el mètode dels camps de tensions. Les dues metodologies estan limitades al disseny de zones D en ruptura. El comportament en condicions de servei en aquests elements no esta suficientment explorat. Aquest aspecte és d'especial importància als AMM, ja que en condicions de servei es produeix una fissura al cantó per a sol·licitacions relativament baixes. Aquestes fissures poden ser una possible font de corrosió de les armadures, comprometent la durabilitat del suport. La informació relativa a la fissuració en servei de AMM en estudis experimentals previs es reduïda, dificultant el contrast de metodologies per a el càlcul de l'obertura en AMM. Aquesta tesi descriu un programa experimental amb registre continu de l'obertura de fissura mitjançant tècnica fotogramètrica que compren un total de 60 assajos de AMM, corresponent a un total de 30 configuracions. S'estudia l'influencia en el comportament del AMM de les següents variables: quantia d'armadura, disposició de armat i variants constructives com el bisellat del cantó, el pretensat de l'armadura horitzontal, la utilització del formigó reforçat amb fibres d'acer i la disposició de armadures secundaries sobre el suport. Es presenta un procediment simplificat per a determinar la geometria de models de bieles i tirants adaptats als AMM. Es comparen els resultats de càrrega màxima d'aquests models amb els resultats dels assajos propis y de altres 29 assajos corresponent a altres autors. Es mostres, a més, models de bieles i tirants ajustats als resultats experimentals per a les principals configuracions assajades. S'apliquen, a més, models de camps de tensions elasto-plàstics als assajos de AMM de la campanya experimental, a altres 44 assajos de AMM d'altres autors, així com a 9 assajos de bigues sense armadura transversal executades amb formigó reforçat amb fibres d'acer. S'han desenvolupat noves hipòtesis constitutives al model per a captar fenòmens de spalling i el comportament del formigó reforçat amb fibres metàl·liques. Es desenvolupen dos models per al càlcul de l'obertura de fissura en servei: un model racional al qual l'obertura es calcula mitjançant la integració de les deformacions de les armadures al voltant de la fissura, i un model empíric al qual es fa intervenir la càrrega existent en relació a la càrrega última del AMM. El model racional s'aplica a partir de resultats de deformacions de camps de tensions elasto-plàstics i a partir d'un procediment desenvolupat per al càlcul simplificat de les deformacions a partir de models de bieles i tirants. Es comparen entre sí, el model racional i el model empíric, i a més amb altres dos metodologies prèvies mitjançant els resultats de la campanya experimental realitzada i assajos de altres 4 autors. / Mata Falcón, J. (2015). Estudio del comportamiento en servicio y rotura de los apoyos a media madera [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53451

El hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) es un material que recientemente ha venido desempeñando un papel de importancia en la industria de la construcción; es el resultado de adicionar fibras cortas distribuidas aleatoriamente al hormigón convencional. Presenta ventajas estructurales que se manifiestan principalmente en estado fisurado, aportando mayor resistencia residual y una rotura más dúctil. Diferentes autores y normativas europeas han estudiado el comportamiento del HRFA, determinando las propiedades mecánicas y proponiendo diferentes modelos de comportamiento. Sin embargo, son pocas las investigaciones cuyo enfoque principal es la simulación o reproducción del comportamiento de este material a través de programas computacionales; atribuido probablemente a la geometría poco convencional de las estructuras fabricadas con HRFA. El principal objetivo de la presente teis doctoral es definir un modelo numérico que permita simular el comportamiento pre y post fisuración de elementos de HRFA empeleando un programa comercial. Para lo cual, se ha realizado una revisión de la literatura científica referente a los modelos de comportamiento del HRFA, y su simulación, se ha planteado un estudio experimental y numérico, y se han extrapolado los resultados a otras calidades de hormigón. En el estudio experimental se analiza el comportamiento de elementos que presentan diferentes estados tensionales, como lo son probetas prismáticas, paneles circualres y placas delgadas. Los dos primeros elementos son propuestos por normativas europeas y americanas; mientras que, los ensayos de las placas delgadas no son normalizados. Para el desarrollo del estudio numérico, se utiliza el programa comercial de elementos finitos ANSYS V11, en el que se simulan los elementos ensayados experimentalmente usando un elemento finito específico para materiales frágiles y, modificando los parámetros que tiene el programa por defecto para considerar el efecto de las fibras. / Núñez López, AM. (2011). Análisis numérico-experimental de elementos de hormigón reforzado con fibras de acero [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/10360