Upload
alejandro-garcia-santibanez
View
708
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
Alejandro García Santibáñez
Burgos, 4 de Junio de 2013
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN FIN DE DOCTORADO CURSO ACADÉMICO 2012-2013
UNIVERSIDAD DE BURGOS PROGRAMA DE DOCTORADO «INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA»
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia
durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
CONTENIDO
1. Introducción 2. Objetivos 3. Justificación del tema elegido 4. Revisión bibliográfica 5. Metodología 6. Resultados, análisis y discusión 7. Conclusiones 8. Bibliografía
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
2.OBJETIVOS
• Conocer en profundidad el comportamiento de los hormigones de alta resistencia sometidos a cargas cíclicas uniaxiales sin llegar a rotura: – Módulo elástico – Deformación – Resistencia
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
2.1.TAREAS • Revisar el estado del arte del material. • Comparar en las distintas normativas
internacionales los requisitos que deben cumplir los hormigones sometidos a cargas cíclicas.
• Desarrollar un programa de ensayos. • Aplicar los resultados para conocer la influencia
que ejercen las cargas cíclicas sobre las características del hormigón.
• Estudiar las diferencias en los resultados de los tres tipos de hormigón.
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
3.JUSTIFICACIÓN DEL TEMA ELEGIDO
• Mismo tema que la tesis. • De gran interés por las ventajas que
presentan los hormigones de alta resistencia y los hormigones reforzados con fibras.
• Aplicación: – Puentes de ferrocarril – Aerogeneradores
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
4.1.HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA
• Hormigón con resistencia característica a compresión superior a 50 MPa (500 kg/cm2).
• Ventajas: – Mayor resistencia a compresión y flexocompresión – Reducción de las secciones de la estructura – Menores deformaciones – Mayor compacidad y baja permeabilidad
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.1.1.EJEMPLOS
Lake Point Tower (1968) Two Union Square (1989)
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.1.1.EJEMPLOS
Torre Espacio (2007) Presa Tala (2007)
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.1.2.MATERIALES • Cemento
– CEM I 42,5 o superior – Entre 400 y 500 kg/m3
• Áridos – Tamaño máximo 12,5 mm – Muy buena calidad
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.1.2.MATERIALES
• Relación agua-cemento – Inferior a 0,40.
• Fluidificantes – Permiten obtener un hormigón más fluido sin
aumentar el volumen de agua. • Microsílice
– Polvo esferoidal de sílice procedente de hornos eléctricos.
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.1.3.PROPIEDADES
• Resistencia a compresión superior • Módulo de elasticidad superior • Coeficiente de Poisson
– Puede adoptarse n=0,20.
• Retracción – Similar a partir de un año
• Fluencia menor (60%) • Resistencia al fuego menor
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.2.HORMIGÓN DE ALTA RESISTENCIA REFORZADO CON FIBRAS
• Ventajas – Mayor capacidad de deformación – Resistencia al impacto – Control de la fisuración – Mayor resistencia a tracción
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.2.1.EJEMPLOS
Pista de aterrizaje Túnel de Peña Rayada (2011)
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.2.2.MATERIALES
• Fibras de acero – Puntas en gancho – Reducen apertura de fisuras – Comportamiento dúctil del hormigón
• Fibras de polipropileno – Rizadas – Inertes – Reducen densidad del hormigón
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.2.3.PROPIEDADES • Resistencia a compresión
– Acero: aumenta entre 0 y 15% – Polipropileno: no mejora
• Resistencia a tracción – Acero: aumenta entre 30 y 40% – Polipropileno: no mejora
• Resistencia a flexotracción – Acero: aumenta entre 50 y 70% – Polipropileno: entre 0,7 y 2,6%
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.2.3.PROPIEDADES
• Módulo de elasticidad: no cambia • Coeficiente de Poisson: no cambia • Retracción y fluencia
– Valores similares – Menor fisuración por retracción
• Resistencia al fuego – Acero: no mejora – Polipropileno: mejora tras fundirse
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.3.FATIGA DEL HORMIGÓN
• Fatiga: rotura de un material debido a la actuación de una carga repetida, de valor menor a la resistencia estática del material.
• Depende de: – Niveles de tensión máximo (σmáx/fc) y mínimo (σmín/fc) – Amplitud de cargas (Δσ) – Frecuencia de las cargas
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.3.1.PROCESO DE FATIGA DEL HORMIGÓN SIN FIBRAS
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
4.3.2.VENTAJAS A FATIGA DEL HORMIGÓN CON FIBRAS
• Acero – Ensayos con incrementos de 134% de resistencia a
fatiga. – Resistencia a fatiga entre 65 y 90% de fc para 2·106
ciclos. • Polipropileno: mejoras muy variables
– De 0,1 a 0,3% de volumen, mejoras del 15 al 18%. – Entre 0,5 al 1% de volumen, sin mejoras.
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.METODOLOGÍA
5.1.MATERIALES • Arena silícea
– Densidad: 2,62 g/cm3
– Equivalente de arena: 89
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.1.MATERIALES
• Nanosílice MEYCO MS 685 (BASF) • Superplastificante Viscocrete 5920 (Sika) • Cemento Portland CEM I 52,5 R (Alfa) • Árido grueso calizo de machaqueo
– Tamaño máximo 12,5 mm
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.1.MATERIALES
• Fibras de acero Dramix (Bekaert) – Densidad 78,6 kN/m3 – Longitud 50 mm – Resistencia a tracción
• 1.270 MPa – Módulo de elasticidad
• 210.000 MPa
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.1.MATERIALES
• Fibras de polipropileno Enduro (Fibermesh) – Densidad 910 kg/m3 – Longitud 45 mm – Diámetro 0,95 mm – Resistencia a tracción
• 400 MPa – Módulo de elasticidad
• 9 MPa
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.2.DOSIFICACIÓN
• Cinco probetas con árido silíceo (20 Mayo) – Cuatro 300x150 mm – Una 200x100 mm
Dosificación kg/m3 Cemento 52,5R 400 Grava 1080 Arena caliza 800 Agua 125 Superfluidificante (25%) 14 Microsílice 6
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.2.DOSIFICACIÓN • Rotura a compresión de tres probetas de
300x150 mm (28 Mayo)
fc= 59,8 MPa fc= 64,3 MPa fc= 64,6 MPa
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.3.NUMERACIÓN DE LAS PROBETAS
• Tres amasadas de 44 probetas – HAR (grupo C) – HARRFA (grupo S) – HARRFP (grupo P)
• Una amasada de 60 l – 10 probetas de 200x100 mm (grupo A) – 8 probetas de 300x150 mm (grupo B)
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.3.NUMERACIÓN DE LAS PROBETAS
• Probetas sometidas a compresión hasta rotura a 28 días (cuatro por grupo): – Grupo R X
• Probetas sometidas a cargas cíclicas de compresión a 180 días: – Grupo Y Z
• Probetas de reserva (cuatro por grupo): – Grupo J W
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.4.LUGAR DE ENSAYO • Laboratorio de Grandes Estructuras de
Obra Civil Nueva mesa de ensayo Flecha = 7,5·10-5 m
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
5.5.PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
1. Pulido de ambas caras a 15 días 2. Rotura a compresión de probetas R a 28
días 3. Rango de cargas 25-40% fc para
20.000.000 ciclos
4. Ensayos de cargas cíclicas a 180 días – Medida de deformaciones
5. Rotura a compresión tras fatiga
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
6.RESULTADOS
• Valores en cada ensayo: – Resistencia a compresión – Módulo de elasticidad – Deformación
• Estudio de los datos: – Evolución antes y después de fatiga – Comparación de hormigones sin fibras – Comparación de hormigones con fibras – Comparación de HAR y HARRF
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
7.CONSIDERACIONES FINALES
• Tema muy amplio • Tratamiento de datos
– Ensayo de 4 días, medido a 50 Hz, almacena 17.280.000 valores.
– Pruebas de capacidad de transferencia de datos.
• Estudio de resultados – Comparar varios tipos de hormigón – Comparar con valores del Dr. Mínguez
Alejandro García Santibáñez
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
Alejandro García Santibáñez
Burgos, 4 de Junio de 2013
TRABAJO DE INVESTIGACIÓN FIN DE DOCTORADO CURSO ACADÉMICO 2012-2013
UNIVERSIDAD DE BURGOS PROGRAMA DE DOCTORADO «INVESTIGACIÓN EN INGENIERÍA»
ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR
Variación de parámetros mecánicos del hormigón de alta resistencia
durante y después de ser sometido a cargas cíclicas de compresión