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Abstract:
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Esta tesis presenta una extensa investigación sobre diferentes tipos de fisuras que pueden iniciarse y propagarse en elementos de hormigón armado. El problema en su conjunto es analizado tanto experimentalmente como con ayuda de modelos numéricos y analíticos. En todo caso la investigación ha sido realizada dentro del marco teórico marcado por teorías dentro del campo de la mecánica de la fractura. Con esta tesis hemos pretendido ayudar a comprender mejor los mecanismos de iniciación y propagación de fisuras en elementos de hormigón armado y como esta propagación de las fisuras se relaciona con el fallo del elemento.La tesis ha sido estructurada en cinco capítulos:En el primer capítulo realizamos una breve introducción al tema objeto de estudio, explicando la motivación del trabajo y sus antecedentes. Posteriormente se presenta un resumen detallado de todo el trabajo, incluyendo las conclusiones más relevantes y el trabajo planteado para el futuro. En los siguientes capítulos tanto las campañas experimentales como los modelos propuestos son descritos en detalle. Cada uno de estos capítulos puede ser considerado como un trabajo independiente, aunque una visión común impregna todo el trabajo produciéndose una interacción entre los diversos modelos teóricos y la experimentación realizada.En el segundo capítulo son presentados los resultados de una campaña experimental, que tenía el objetivo de estudiar la influencia de la forma de la sección y de la disposición del armado en la fractura de vigas débilmente armadas. Los resultados mostraron una mayor liberación de energía tras alcanzarse la carga de fisuración en el caso de disponer la armadura en varias capas. La forma de la sección también influye en esta carga de fisuracion mostrándose un efecto de la forma de origen similar al denominado efecto de escala.Las fisuras en modo mixto o fisuras de cortante son analizadas en el capitulo numero tres. Una extensa campaña experimental fue planteada para observar la influencia de la cuantía y de la localización del armado en la propagación de estas fisuras. Los resultados muestran como tanto el comportamiento mecanico de elemento como la trayectoria de esta fisura es sensible a la localización y cuantía de armado. Es reseñable como captamos un cambio en la naturaleza de la propagación de la fisura en vigas únicamente armadas longitudinalmente. Este cambio ha sido identificado con el denominado fallo por tracción diagonal. Finalmente presentamos un pequeño modelo que nos permite cuantificar el efecto de escala y la influencia de los diferentes parámetros en el denominado fallo por tracción diagonal. Toda esta investigación puede ayudar a comprender mejor la tipología de este fallo y servir de punto de inicio en un estudio para cuantificar la influencia de los diferentes mecanismos resistentes, en la resistencia a cortante en vigas de hormigón armado.En el capitulo cuatro se plantea un modelo numérico para analizar el caso de propagación a través de armado de fisuras en modo i (fisuras de flexión). El modelo permite introducir la forma de sección y la disposición de armado que deseemos. Para modelar las características del hormigón en fractura hemos utilizado un modelo cohesivo. La implementación del modelo se ha realizado utilizando un código de ef comercial. De esta forma mostramos como utilizando herramientas disponibles en el mercado podemos llegar a realizar análisis complejos de procesos de fractura, ahorrando tiempo al no tener que desarrollar códigos propios.En el ultimo capitulo planteamos un modelo, basado en mecánica de fractura elástica lineal, para estudiar las tendencias observadas experimentalmente en la propagación de fisuras en modo-mixto (fisuras de cortante). El modelo está basado en el denominado "bridge crack model" planteado por el prof. Carpinteri y sus colaboradores (politécnico de turin). Con este modelo se analiza la propagación de una fisura aislada del resto. Superponiendo el comportamiento de diferentes familias de fisuras, el proceso de propagación y fallo puede ser fácilmente descrito. De igual forma al reproducir tanto el fallo por flexión como el fallo por tracción diagonal, el modelo permite el estudio de las transiciones entre estos tipos de fallo de forma sencilla, analizando que parámetros influyen en dicha transición. |