Estudio teórico mediante modelos numéricos del efecto tamaño en la cabeza de compresión de vigas de hormigón armado solicitadas a cortante

Abstract

El diseño de elementos sometidos a esfuerzos cortantes ha generado numerosos debates ya que las formulaciones actuales, incluidas las propuestas en las normativas actuales como EHE-08, EC-2 y ACI 318-011, no acaban de obtener buenos resultados cuando se comparan con resultados experimentales. Un aspecto concreto muy relevante, asociado a la forma de rotura de los materiales cuasi-frágiles como el hormigón, es el fenómeno conocido como efecto tamaño, que da lugar a que la tensión tangencial media resistida por una viga sea menor a medida que aumenta su tamaño. A pesar de las numerosas investigaciones experimentales, no existe consenso sobre cómo abordarlo ni cómo plasmarlo en una formulación simple para diseño. En esta Tesis se aborda el estudio del efecto tamaño en vigas de hormigón armado, mediante modelización numérica por el Método de los Elementos Finitos, incluyendo el comportamiento no lineal de los materiales y fractura el hormigón a tracción. En primer lugar se han reproducido los ensayos a mayor escala realizados en el mundo (Universidad de Toronto) y se han calibrado los parámetros del modelo numérico. A partir de ahí se han simulado ensayos sobre vigas con distinto tamaño, esbeltez a cortante, y cuantías de armadura longitudinal y transversal. Los resultados permiten detectar el efecto tamaño y la influencia de las citadas variables en la resistencia a cortante de las vigas estudiadas. El presente trabajo se ha enmarcado en un proyecto de investigación sobre evaluación de la resistencia a esfuerzo cortante de estructuras existentes de hormigón armado y pretensado, actualmente en desarrollo en el Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UPC.