Comportamiento de columnas de concreto armado reforzadas mediante el incremento de su sección transversal

Abstract

Este trabajo de doctorado trata sobre el comportamiento a flexo-compresión de columnas de concreto armado reforzadas por el incremento de su sección transversal y la creación de un método que permita de manera simplificada determinar su resistencia a este tipo de solicitaciones, denominado Modelo Simplificado. La justificación de la realización de este trabajo viene del hecho de ser esta una de las técnicas más utilizadas en el refuerzo de columnas de concreto armado debido a sus ventajas comparativas en relación a otros métodos de aumento de la capacidad resistente. Sin embargo, su aplicación se basa principalmente en la experiencia del ingeniero por la ausencia de un método de proyecto que tome en consideración todas las variables envueltas, por lo que se creó un modelo numérico llamado Modelo Simplificado, el cual toma en cuenta las acciones de segundo orden debidas a la esbeltez de la columna y la fluencia del concreto, así como también la carga actuante sobre la columna original en el momento del refuerzo y su influencia sobre la resistencia final de la columna. El Modelo Simplificado fue validado con ensayos experimentales y ejemplos generados con el Método de los Elementos Finitos(MEF). Se realizó un ejemplo de aplicación donde se generan los diagramas de interacción para una columna reforzada mediante recrecido de su sección transversal, tomando en cuenta la influencia de la carga sobre la columna original en el momento del refuerzo. Finalmente, se concluye que la resistencia final de las columnas reforzadas no se afecta por el hecho de que la columna original este sometida a una carga de compresión al momento de realizar el recrecido de la sección, simplemente aumentan los efectos de segundo orden en el caso de que la carga aplicada sea excéntrica.

Este trabalho de doutorado trata do comportamento à flexo compressão de pilares de concreto armado reforçados pelo aumento de sua seção transversal e a criação de um método que permita uma determinação simplificada de sua resistência a este tipo de solicitações, chamado de Modelo Simplificado. A justificativa para a realização deste trabalho decorre do fato de ser uma das técnicas mais utilizadas no reforço de pilares de concreto armado, devido às suas vantagens comparativas em relação a outros métodos de aumento da capacidade resistente. No entanto, sua aplicação é baseada principalmente na experiência do engenheiro, devido à ausência de um método de projeto que leve em consideração todas as variáveis envolvidas, pelo que foi criado um modelo numérico chamado de Modelo Simplificado, que leva em conta as ações de segunda ordem, devido à esbeltez do pilar e ao fluxo plástico do concreto, bem como a carga no pilar original no momento do reforço e sua influência na resistência final do pilar. O Modelo Simplificado foi validado com testes experimentais e exemplos gerados com o Método dos Elementos Finitos (MEF). Um exemplo de aplicação foi feito onde os diagramas de interação foram gerados, para um pilar reforçado pelo aumento de sua seção transversal, levando em consideração a influência da carga no pilar original no momento do reforço. Por fim, conclui-se que a resistência final dos pilares reforçados não é afetada pelo fato de o pilar original ser submetido a uma carga de compressão em quanto é reforçado, só que os efeitos de segunda ordem aumentam se a carga aplicada for excêntrica.

This doctoral work is about the combined bending and compression behavior of reinforced concrete columns strengthened by the increase in their cross-section and the creation of a method that allows a simplified determination of their resistance to this type of loads, which we will call Simplified Model. The reason for carrying out this work is due to the fact that this is one of the most used techniques to strengthening reinforced concrete columns due to its comparative advantages in relation to other methods to increase the resistance capacity. However, its application is based mainly on the engineer's experience due to the absence of a design method that takes into account all the variables involved. The simplified model was created, which takes into account second-order effects due to the slenderness of the column and the creep of the concrete, as well as the load on the original column at the time of strengthening and its influence on the final resistance of the column. The Simplified Model was calibrated with experimental tests and examples generated with ANSYS, obtaining an excellent correlation. An application example was made where the interaction diagrams of a strengthened column by jacketing of its cross section are generated, taking into account the influence of the load on the original column at the time of jacketing. Finally, it is concluded that the final strength of the reinforced columns is not affected by the fact that the original column is subjected to a compressive load when reinforced, but the second order effects increase if the applied load is eccentric.