Comportamiento del hormigón armado a tempranas edades. Efectos estructurales de las deformaciones impuestas impedidas

• Autores: María Delia Crespo Garibay
• Directores de la Tesis: Antonio R. Marí Bernat (dir. tes.), Climent Molins Borrell (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2011
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio Aguado de Cea (presid.), Daniel Di Capua (secret.), Javier León González (voc.), Antoni Cladera Bohigas (voc.), Fernando Martínez-Abella (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de la construcción
      • Ingeniería civil
      • Ingeniería de estructuras
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• Resumen

  • Esta tesis pretende contribuir a la mejora de la comprensión del comportamiento y la modelización de elementos de hormigón armado a tempranas edades y en particular los efectos estructurales de las deformaciones impuestas impedidas, analizando el problema desde diferentes puntos de vista. Se describen los diferentes fenómenos intervinientes y los modelos existentes para modelarlos a partir de los conceptos de grado de hidratación y edad equivalente. Se describe además el fenómeno de la fisuración del hormigón armado, diferenciando el efecto de los diferentes tipos de restricción sobre el patrón de fisuras. Se reseñan los ensayos realizados sobre elementos de hormigón armado sometidos a deformaciones impuestas, los diferentes métodos para estirmar el riesgo de fisuración y los criterios que proponen diferentes normas para controlar la fisuración por medio de armaduras. En base a los resultados de ensayos propios, se realiza la caracterización térmica y mecánica de una hormigón autocompactable de 60 MPa de resistencia media, y del hormigón de 105 MPa utilizando en las dovelas para revestimiento de un tramo del túnel para el ferrocarril León-Asturias en Pajares. Se desarrolla un método numérico basado en el método de los elementos finitos que permite realizarel análisis térmico y mecánico de los elementos lineales de hormigón, teniendo en cuenta el desarrollo del calor de hidratación, las temperaturas ambiente e inicial, el efecto del encofrado, la evolución en cada fibra de la sección transversal de las propiedades mecánicas del hormigón, de la retracción autógena y de la fluencia, todas ellas de acuerdo a los conceptos de grado de hidratación y edad equivalente. Se valida el programa simulando el desarrollo de temperaturas en una probeta y en una dovela curada térmicamente y comparando los resultados numéricos con los ensayos. Posteriormente se simula el comportamiento de una barra sometida al calor de hidratación del cemento y se comparan los resultados con los obtenidos por otros autores. Por último se simulan ensayos realizados sobre elementos de hormigón armado con restricción de las deformaciones. Se presentan dos ejemplos de aplicación de la herramienta computacional desarrollada. Primero se estudia el efecto del curado térmico sobre el comportamiento de dovelas prefabriacadas para revestimiento de túneles a fin de determinar el ciclo de curado óptimo numéricamente en lugar de experimentalmente. El otro caso de aplicación es un estudio paramétrico sobre la influencia del tipo de hormigón, canto de la sección, temperatura ambiente, tipo de encofrado y edad de desencofrado sobre el riesgo de fisuración y la distribución de tensiones dentro de la sección de elementos con restricción total de las deformaciones, a fin de determinar la validez de la hipótesis con las que algunas normas determinan los esfuerzos para calcular las armaduras mínimas. Finalmente, tratando de cubrir una laguna encontrada en el estudio del estado del conocimiento, se desarrollla un modelo conceptual que permite explicar el fenómeno de fisuración de tirantes de hormigón armado sometidos a deformaciones impuestas, constituido por muelles de diferentes rigideces que representan al hormigón, al acero y a la adherencia entre ambos materiales. El modelo permite identificar las similitudes y diferencias en los esfuerzos normales y tensiones en el hormigón y en la armadura para deformaciones impuestas de tipo intrínseco y extrínseco y relacionar las deformaciones impuestas con los esfuerzos normales, las tensiones en el hormigón y en el acero y los anchos de fisura.