Estudio del comportamiento a flexocompresión de paneles esbeltos de hormigón débilmente armados

Resumen

Durante el proceso de carga de un panel o pilar de hormigón armado a compresión excéntrica, se desarrollan diversos procesos de fisuración que producen cambios en la rigidez del elemento. Esta `pérdida de rigidez va a tener una gran influencia en el fallo por pandeo del panel o pilar debido al aumento de los efectos de segundo orden (desplazamientos horizontales, excentricidad adicional o flecha). El pandeo de elementos de hormigón armado ha sido en los últimos años objeto de diferentes investigaciones que nos han ayudado a comprender mejor las variables que en él intervienen. No obstante, dada la dificultad para realizar ensayos en paneles con esbelteces grandes y de encontrar dispositivos experimentales aptos para reproducir de forma precisa y adecuada el comportamiento de los paneles, vimos necesaria la realización de una campaña experimental que sirviera para estudiar las diferentes variables que pueden afectar a la carga de fallo. El problema que analizaremos a lo largo de esta tesis consiste en estudiar el comportamiento de los paneles y piares esbeltos de hormigón cuando son sometidos a solicitaciones de comprensión, aplicadas de forma excéntrica respecto de su eje longitudinal, centrándonos en el análisis de tres parámetros, fundamentalmente: esbeltez del elemento, excentricidad inicial de aplicación de la carga y cuantía de armado. Así, este estudio se presenta mediante la realización de un programa experimental y dos modelos numéricos. El programa experimental se ha llevado a cabo mediante la realización de ensayos a escala reducida, lo que facilita su ejecución y minimiza la dispersión de los resultados experimentales, al poder controlarse de forma precisa la ejecución de los ensayos y las características de los materiales. Los modelos numéricos se han planteado en 2 y 3 dimensiones respectivamente, y en ellos se reproduce la pérdida de rigidez del elemento durante el proceso de carga mediante la iniciación y progreso de fisuras en el hormigón, implementandose en ambos casos se una única fisura cohesiva. Los modelos se plantean en grandes deformaciones, para que de esta forma, en cada iteración se tenga en cuenta el cambio en la geometría quedando así el fallo por pandeo implícitamente resuelto. Hemos dado una metodología práctica y sencilla de implementar en programas de elementos finitos comerciales, en este caso ANSYS. Por último, mediante el análisis de los resultados obtenidos en la investigación experimental se establecen recomendaciones para el cálculo de estos elementos estructurales.