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2.11 Tensión de adherencia deslizamiento en el hormigón armado

2.11.6 Posible implementación del modelo en el CONS

Como se ha indicado en la introducción, no es el objeto de este trabajo la implementación y desarrollo de este modelo, siendo que solo se esbozan una serie de posibilidades para seguir con un desarrollo futuro.

El CONS es un modelo para cálculo no lineal paso a paso en el tiempo, pero considera como hipótesis básica para el análisis de estructuras, que la adherencia entre el acero y el hormigón es perfecta. Esto, quiere decir que las deformaciones en el acero y el hormigón circundante son las mismas, por lo que hay compatibilidad de deformaciones o deformación plana.

La implementación del modelo bond-slip en el CONS se realizará mediante la modificación de la ley constitutiva del acero. Como fue descrito en apartados anteriores, la pérdida de adherencia se puede entender como una deformación diferente entre ambos materiales, acero y hormigón. Considerando que el hormigón no varía su deformación por ese desplazamiento relativo entre ambos materiales, se puede suponer que el acero es lo que se deforma más en la mezcla. En este supuesto, se podría considerar dicha deformación como una nueva deformación de carácter no mecánico que actúa sobre el acero y que está implícitamente relacionado con la tensión de adherencia desarrollada.

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Si se considera la tensión sobre la armadura como:

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Y esta deformación no mecánica es la que se obtiene mediante la siguiente expresión:

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El CONS es un modelo de barras que aplica la teoría de Euler-Bernulli de deformación plana por lo que prescinde del cortante en el análisis. Esto a priori resulta en un problema ya que la evaluación de las tensiones de adherencia se presenta complicada sin el valor de cortante dentro de cada elemento. El motivo de esto es que si se evalúan las tensiones de adherencia dentro del mismo elemento, en los puntos de Gauss del mismo, se obtendría que la deformación εt dentro del elemento es nula, cuando en realidad no lo es y si se produce deslizamiento relativo. Esto sucede porque 𝑏 en cada uno de los puntos de Gauss toma el mismo valor. A pesar de ello, ese valor varía en cada uno de los elementos.

Así que si se evalúa dicha deformación εt entre elementos podremos obtener un valor para la deformación debida al deslizamiento relativo. Para tal efecto será necesario evaluar los deslizamientos relativos a partir de cada una de las tensiones de adherencia, 𝑏, obtenida para cada elemento. Una vez obtenida dicha tensión mediante las curvas bond-slip, se podría obtener el corrimiento relativo 𝑢𝑠, y así trazar una curva mediante los diferentes valores 𝑢𝑠 de cada uno de los elementos que conforman la barra, y así poder evaluar una función de 𝑢𝑠( ) para la misma. La derivada de dicha función resultará con el valor deseado de deformación por deslizamiento que ya podremos introducir en la siguiente iteración para corregir la tensión del acero y obtener los nuevos esfuerzos equilibrados y así tener en cuenta el deslizamiento relativo.

Este modelo bond-slip propuesto, tiene un inconveniente. Como se ha visto, este modelo depende totalmente de las curvas bond-slip. Estas curvas tienen tres tramos perfectamente definidos:

 Bond

 Bond “plastification”

 Bond “failure”

En la primera etapa no existe ningún inconveniente en aplicar dicho modelo, ya que será suficiente evaluar la tensión de adherencia en cada iteración para convertirla en deslizamiento relativo y en deformación no mecánica. El inconveniente se presenta en la zona de

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plastificación de la adherencia. En esta zona como se ve en las curvas la tensión de adherencia no varía para una variación de deslizamiento relativo. Al entrar en la curva por la tensión de adherencia, hay el inconveniente de no se poder evaluar el deslizamiento relativo una vez alcanzada la zona de plastificación.

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3 CAMPAÑA EXPERIMENTAL

3.1 Introducción

En el marco del proyecto BIA 2009-11764 titulado de Evaluación de los efectos del deterioro,

reparación y refuerzo en estructuras. Modelo teórico y verificación experimental” cuyo

investigador principal es el Profesor Antonio Marí Bernat, la campaña descrita en este apartado está dentro de la investigación realizada por Ignasi Fernandez Perez para la realización de su Tesis Doctoral.

En la campaña experimental desarrollada para la realización de la referida tesis, se fabricaron vigas continuas de hormigón armado donde sus armaduras son sometidas a corrosión forzada, con el fin de ayudar a conocer y a estudiar mejor el comportamiento y los efectos de la corrosión en estructuras reales. Con los conocimientos adquiridos en este tipo de ataques, se pretende la proyección de estructuras de mayor calidad y más resistentes, y en actuaciones más eficaces en reparaciones de estructuras reales.

Con la realización de estos experimentos se pretende observar el comportamiento general de la estructura debido a la corrosión de las armaduras, donde se destacan los incrementos de flechas, la abertura de las fisuras y aparición de nueva fisuración por la pérdida de adherencia. Además, se espera cuantificar la pérdida de capacidad última de la estructura debido a la pérdida de sección de acero, analizando los posibles efectos de redistribución de esfuerzos que se producirán y, en ese caso, las modificaciones introducidas en la estructura. Se espera aún poder evaluar los posibles efectos que tendrá la pérdida de adherencia sobre la estructura y las consecuencias que ello conlleva.

Antes de la realización de los ensayos, se procedió a la simulación numérica de los mismos. Esta simulación que se realizó con el modelo CONS, permite evaluar mediante las aportaciones realizadas en cuanto a deterioro de armaduras, el comportamiento que cabe esperar de las vigas durante el proceso de corrosión. Sin embargo, con los resultados obtenidos en los experimentos se pretende calibrar el modelo ya existente en el CONS e introducir nuevos parámetros que aún no son contemplados en ello, como por ejemplo una adherencia imperfecta entre el hormigón y el acero, para que se pueda describir mejor y más realísticamente el comportamiento de estructuras durante toda su vida útil (construcción, manutención y reparación).

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En los siguientes apartados es descrita con pormenor la campaña experimental realizada, siendo considerados los planos, procesos y esquemas realizados antes de realización de la referida campaña, pero también los factores que ocurrieron durante su práctica en el laboratorio. Se refiere que el autor del presente trabajo no participó en la simulación numérica previa a la referida campaña, siendo su colaboración sobre todo en la fase laboratorial. Es inevitable no se hablar de ese período ya todo el trabajo aquí presentado está basado en ello, pero interesa aquí referir que todas las descripciones presentadas en seguida están realizadas de acuerdo con la experiencia de laboratorio adquirida a lo largo de estos meses.

Primeramente, en el 3.2 se describe genéricamente la campaña experimental y las fases que contempla, y en 3.3 se presenta un resumen de la dicha campaña, describiendo los parámetros utilizados en cada grupo de vigas. Como fue dicho en la fase introductoria de este trabajo, la referida campaña experimental se encuentra en la fase de desarrollo por lo que los ensayos enmarcados en la fase principal experimental del proyecto están en marcha. En los Capítulos 4 y 5 se exponen con más detalle los ensayos complementares a la fase experimental, esos sí de la responsabilidad del autor, a saber, los ensayos de caracterización del hormigón y del acero, y los ensayos de adherencia tipo pull – out, respectivamente, y ahí son presentados los valores y resultados posibles, obtenidos durante la campaña.