Análisis experimental del confinamiento en pilares de hormigón armado

Resumen

Los pilares son los elementos estructurales más sensibles de una estructura, por lo que definen la vida útil y la seguridad estructural. Por esta razón, es el elemento que se repara y refuerza con mayor frecuencia debido a diferentes causas tales como; cambios de uso, defectos constructivos e incluso defectos de proyecto. A lo largo de la historia la reparación y refuerzo se realizaba empleando materiales y sistemas bastante complejos (presillas, recrecidos de hormigón etc.), alterando la sección transversal del pilar y repercutiendo en la distribución arquitectónica de espacios. Los materiales de refuerzo han ido evolucionando hasta la utilización de FRP (Fiber Reinforced Polymer) en forma de tejidos que se adecuan perfectamente para la utilización de la técnica denominada confinamiento mediante la incorporación camisas alrededor del pilar. En esta tesis utilizamos los tejidos de fibra de carbono (CFRP) básicamente por su comportamiento elástico lineal hasta la rotura y su gran deformación unitaria lo que repercute en la ductilidad de la pieza, y por su módulo de elasticidad equiparable al del acero. El estudio de confinamiento fue investigado por diversos autores llegando a la conclusión de que la capacidad portante de la pieza de hormigón mejora sustancialmente, lo mismo que la deformación axial, y que el comportamiento de la curva tensión-deformación (fc, ) sigue aproximadamente dos ramas. Sin embargo, se aprecia que en la primera rama existe una primera zona perfectamente elástica definida por el módulo de elasticidad inicial del hormigón (Ec). El objetivo de la presente tesis es ampliar dicho comportamiento elástico mejorando el módulo de elasticidad del hormigón, y para ello, se introduce una tensión inicial. Se desarrolló una fase experimental que comprendió a la construcción de cuatro lotes de probetas de hormigón. El lote Nº1 probetas de hormigón sin refuerzo, lote Nº2 probetas de hormigón con una capa de refuerzo pasivo, lote Nº3 probetas de hormigón con dos capas de refuerzo pasivo, y el lote Nº4 probetas de hormigón con una capa de refuerzo activo. Para llevar a cabo el objetivo anteriormente planteado se ideó un sistema innovador en el lote Nº4, y poder introducir una tensión inicial (i). Ese sistema innovador consistió en una estructura metálica de 1000 milímetros de alto incorporando un sistema de railes para poder realizar adecuadamente la envoltura tensional. Con éste método se introdujo una fuerza perimetral externa de 135 Newton a modo de confinamiento activo incorporando así mayor rigidez desde el primer instante en que el conjunto estuviese siendo sometido a compresión axial. Como el módulo de elasticidad representa el coeficiente angular de la recta, al incorporar la tensión inicial (i) se mejora el coeficiente angular prolongando de esa manera deformación axial hasta aproximadamente . El modelo tensión-deformación (fc, ) ampliamente aceptado es el de (L. Lam and J.G. Teng, 2009) en el que se distinguen dos ramas, pero en la presente tesis, a diferencia del planteado por (L. Lam and J.G. Teng, 2009), se plantea un nuevo modelo compuesto por tres ramas.