Structural Performance of FRP-concrete Hybrid Beams with Flexible Shear Connection

Download or read book Structural Performance of FRP-concrete Hybrid Beams with Flexible Shear Connection written by Catalin Andrei Neagoe and published by . This book was released on 2016 with total page 282 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La sostenibilidad de los edificios y de las infraestructuras públicas es un tema de importancia reciente puesto en discusión por la comunidad de ingeniería. La necesidad de diseñar estructuras con bajos requerimientos de mantenimiento y durabilidad a largo plazo puede ser resuelta mediante la introducción de nuevos materiales de construcción o la implementación de sistemas estructurales innovadores. En este sentido, los polímeros reforzados con fibras (FRP) representan una de las soluciones en el campo de la ingeniería civil que ofrecen resultados prometedores. Para optimizar el uso de secciones de FRP los investigadores han propuesto la creación de sistemas híbridos donde se combinan materiales compuestos con materiales convencionales, tales como el hormigón. Las soluciones híbridas mejoran la rigidez, la ductilidad y la resistencia a pandeo de los elementos aislados de material compuesto. Debido a la novedad y a la variedad de soluciones híbridas, la tecnología requiere de la realización de más ensayos experimentales para valorar su viabilidad. Además, en la actualidad hay una falta de códigos prescriptores y normas que ayuden al diseño de estructuras construidas con perfiles compuestos y, por consiguiente, los elementos mixtos requieren del desarrollo de modelos predictivos fiables. Por lo tanto, la presente investigación tiene como objetivo estudiar el comportamiento estructural de vigas híbridas hechas de perfiles pultrusionados de FRP unidos a losas de hormigón, mediante la realización de una investigación experimental, analítica y numérica. Puesto que los efectos de deslizamiento en la interfaz han sido mayoritariamente ignorados en el pasado, la tesis se centra también en la influencia de la flexibilidad de la conexión sobre el comportamiento de flexión. Con respecto a la campaña experimental, se han fabricado y ensayado a flexión ocho vigas de perfiles de FRP de fibra de vidrio (GFRP) y hormigón, con conectores mecánicos en el rasante. También se ha comparado su comportamiento con respecto a vigas de hormigón armado equivalentes y perfiles estructurales individuales de GFRP. Previamente a dichos ensayos, se propuso un procedimiento eficaz de caracterización no destructiva para la obtención de las propiedades elásticas de los materiales que componían los especímenes, mediante el uso de un análisis de la respuesta a la vibración libre. En general, los ensayos de flexión han demostrado la alta eficiencia estructural de la solución de viga híbrida y han subrayado la importancia de tener en cuenta la flexibilidad de conexión del rasante. También se ha desarrollado un procedimiento analítico para el diseño de vigas mixtas de FRP-hormigón bajo cargas a corto plazo. Se han propuesto ecuaciones de diseño para los estados límite de servicio y último en función de la interacción completa o parcial del rasante. Además, se ha analizado la viabilidad de utilizar fórmulas aproximadas para cuantificar los efectos del deslizamiento entre capas y su repercusión en la evaluación de los desplazamientos, la rigidez a flexión, la capacidad de flexión y las distribuciones de tensiones. Debido a la mejora de la precisión de las expresiones que representan la flexibilidad de la conexión del rasante, el procedimiento analítico propuesto ha sido capaz de capturar de manera adecuada el comportamiento estructural. Por último, en referencia a los análisis numéricos, se han desarrollado modelos de elementos finitos capaces de simular el comportamiento fundamental de vigas híbridas con conectores tipo perno. El modelo que representó las no linealidades en el material, en los contactos y en la geometría fue el que ofreció los mejores resultados en comparación con los datos experimentales y las estimaciones analíticas. El aplastamiento del hormigón en la losa y su fisuración, los efectos de rigidización post fisuración, la fricción de la interfaz y el comportamiento elasto-plástico de los conectores fueron tomados en consideración.