Curvas esfuerzo-deformación para concreto confinado. Introducción

PF-3921 3 setiembre 12 Curvas esfuerzo-deformación para concreto confinado PF-3921 Concreto Estructural Avanzado 3 setiembre 12 Posgrado en Ingeni

1 downloads 169 Views 2MB Size

Recommend Stories


CONCRETO PREMEZCLADO. Para todos
CONCRETO PREMEZCLADO Para todos. CONCRETO PREMEZCLADO Para todos. ÍNDICE 01» ¿QUÉ ES EL CONCRETO PREMEZCLADO? 02» ¿POR QUÉ SE UTILIZA EL CONCRETO PR

ADITIVOS PARA CONCRETO
CONCRETO ADITIVOS PARA CONCRETO CONCRETO Aditivos para Concreto 1 2 CONCRETO Aditivos para Concreto CONTENIDO 4 Antecedentes 6 Plastificante

Los aditivos para el concreto
Los aditivos para el concreto Los aditivos son modificadores y mejoradores de las mezclas de concreto. Son productos solubles en agua, que se adicion

Story Transcript

PF-3921

3 setiembre 12

Curvas esfuerzo-deformación para concreto confinado PF-3921 Concreto Estructural Avanzado

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

1

Introducción • En el diseño sísmico de columnas de concreto reforzado en edificios y puentes las regiones de posible formación de rótula plástica deben ser detalladas cuidadosamente para garantizar ductilidad para asegurar: – que no ocurra colapso durante sismos fuertes, – que sea posible la redistribución de momentos

• La consideración de diseño más importante para ductilidad en regiones de rótula plástica de columnas de concreto reforzado es proveer suficiente refuerzo de acero transversal en forma de espirales, aros o estribos cerrados que garantize confinamiento del concreto en compresión, para prevenir pandeo del refuerzo longitudinal y prevenir la falla por cortante • También se debe prevenir la falla por anclaje de todo el refuerzo

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

2

1

PF-3921

3 setiembre 12

Introducción • Pruebas experimentales demuestran que el confinamiento del núcleo de concreto resulta en incremento tanto de la resistencia como de la ductilidad del concreto en compresión • La mejora de la resistencia a partir del confinamiento y de la pendiente de la porción descendiente de la curva de esfuerzodeformación tienen una influencia considerable en la resistencia a la flexión y en la ductilidad de las columnas de concreto reforzado • Contar con buen confinamiento es esencial si se quiere que las columnas de concreto reforzado cuenten con una capacidad de rotación razonable para mantener la resistencia a la flexión para curvaturas grandes • En general, a mayor carga axial de compresión en la columna, mayor es la cantidad de refuerzo de confinamiento necesario para alcanzar desempeño dúctil

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

3

Introducción • Se debe contar con información confiable sobre la curva de esfuerzo-deformación del concreto confinado para poder llevar a cabo análisis de momento-curvatura confiables que permitan estimar la ductilidad disponible en las columnas para diferentes emplazamientos del refuerzo transversal • En este trabajo se presenta un modelo unificado de esfuerzo-deformación para concreto confinado en elementos tanto de sección circular como rectangular, bajo cargas estáticas y dinámicas, aplicadas monotónica o cíclicamente.

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

4

2

PF-3921

3 setiembre 12

Investigaciones previas f cc  f co  k1 f  

 cc   co  1  k2 

f   f co 

• Richart et al. 1928: k1 = 4.1 y k2 = 5k1 • Balmer 1949: 4.5 < k1 < 7.0, k1prom = 5.6 • Richart et al. 1929: confinamiento activo hidráulico y pasivo con refuerzo de acero dan igual resultado 3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

5

Más recientemente, • Pruebas llevadas a cabo por Mander (1984), Scott (1982), Sheikh & Uzumeri (1980) y Vellenas (1977) han mostrado que el confinamiento aumenta si: – El refuerzo transversal está espaciado a distancias pequeñas – Se colocan aros adicionales traslapados o ganchos con varios brazos cruzando la sección – Hay buena distribución del refuerzo longitudinal en el perímetro de la sección – Hay mayor volumen de refuerzo transversal vs. volumen de núcleo de concreto – Se incrementa el esfuerzo de cendencia del acero transversal

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

6

3

PF-3921

3 setiembre 12

Esas pruebas son para: • • • •

Confinamiento rectangular Confinamiento circular Dan valores diferentes Mander (1988) propone enfoque unificado

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

7

Enfoque unificado - carga monotónica (tasa de deformación baja)

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

8

4

PF-3921

3 setiembre 12

Ecuación básica para carga monotónica de compresión (Popovics-1973) Mander et al. (1984) propone un enfoque unificado para el concreto confinado, válido tanto para refuerzo transversal rectangular como circular. El esfuerzo de compresión en el concreto para carga monotónica lenta es:

f cc xr r  1  x2 f cc  Resistencia a la compresión del concreto confinado fc 

x

c ,  c  deformación unitaria longitudinal del concreto  cc 

 f cc   1   f  co 

 cc   co 1  5  

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

9

Además, f co y  co  resistencia y deformación unitaria para concreto no confinado r

Ec Ec  Esec

Ec  5000 f co MPa Esec 

f cc

 cc

Línea recta después de 2co hasta alcanzar sp, la deformación unitaria de descascaramiento 3 setiembre 12 Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

10

5

PF-3921

3 setiembre 12

Presión lateral efectiva de confinamiento y coeficiente de efectividad de confinamiento • Siguiendo lo propuesto por Sheikh y Uzumeri (1980), la presión máxima transversal provista por el acero de confinamiento solo puede ser aplicada efectivamente sobre aquella parte del núcleo de concreto en donde el esfuerzo de confinamiento se ha desarrollado completamente gracias a la acción de arco.

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

11

Núcleo confinado efectivamente

Ae = Area del núcleo de concreto confinado efectivamente. Posgrado Civil de concreto dentroendeIngeniería línea de centro de aros. cc

3 setiembre A 12= Area

Posgrado en Ingeniería Civil

12

6

PF-3921

3 setiembre 12

Refuerzo transversal de aros

Como Ae < Acc, se considera que la presión efectiva de confinamiento lateral es:

f   f ke f = presión lateral del refuerzo transversal, distribuida uniformemente sobre la superficie del núcleo de concreto coeficiente de efectividad de confinamiento

3 setiembre 12

ke 

Ae Acc

área de refuerzo longitudinal/área del núcleo

Acc  Ac 1   cc 

Posgrado en Ingeniería Civil

13

Ac = Area de concreto dentro de línea de centro de aros.

Efectividad de confinamiento para secciones confinadas con aros o espirales • Para una acción de arco en forma de parábola:  s   2  s    d s    d s 1  4 2 4 2d 2

Ae 







s

2



• Y el área del núcleo de concreto es Acc 

 4

d s2 1   cc 

• Por lo tanto el coeficiente de efectividad de confinamiento para aros es 2

 s  s 1 1   d 2 2d s s  ke   para aros y ke  para espirales   1 1   cc 3 setiembre 12 Posgrado en Ingeniería Civil cc

Posgrado en Ingeniería Civil

14

7

PF-3921

3 setiembre 12

Presión lateral de confinamiento • se puede calcular considerando medio núcleo confinado por un aro o una espiral. Por equilibrio: 2 f yh Asp  f  sd s

• con volumen de acero de confinamiento/volumen de núcleo confinado s como s 

Asp d s



4

d s2 s



4 Asp dss

y por lo tanto f   ½  s f yh

• De esta forma, el esfuerzo lateral de confinamiento efectivo es

f   ½ke  s f yh

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

15

Refuerzo transversal de estribos con y sin ganchos El efecto de arco ocurre verticalmente entre capas de estribos y horizontalmente entre barras longitudinales. El área de concreto confinado efectivamente al nivel del estribo se obtiene substrayendo el área de las parábolas con concreto sin confinamiento efectivo. Para una parábola el área es:

 wi 

2

6

Y el total es: n

Ai   i 1

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

 wi 

2

6 16

8

PF-3921

3 setiembre 12

Area del núcleo de concreto confinado efectivamente y coeficiente de confinamiento efectivo •

Incorporando la contribución de las áreas sin confinamiento efectivo en elevación se obtiene el área de concreto confinado efectivamente a mitad de distancia entre niveles de estribos: 2 n  wi     s   s  1 Ae   bc d c    1      6   2bc   2d c  i 1 



Y el coeficiente de confinamiento efectivo para estribos es: 2 n  wi     s   s  1 1    1       2bc   2d c  i 1 6bc d c    ke  1   cc

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

17

Cantidades de refuerzo transversal de confinamiento x y y • Es posible tener diferentes cantidades de acero de confinamiento en las direcciones x y y: x 

A Asx y  y  sy sd c sbc

• El esfuerzo lateral de confinamiento en el concreto en x y en y son:

f x 

A Asx f yh   x f yh y f y  sy f yh   y f yh sd c sbc

• Y los esfuerzos de confinamiento lateral efectivos son:

f x  ke  x f yh y f y  ke  y f yh 3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

18

9

PF-3921

3 setiembre 12

Resistencia a la compresión en el concreto confinado • Para determinar la resistencia a la compresión en el concreto confinado se utiliza una relación constitutiva que consta de una superficie de resistencia última para esfuerzos de compresión multiaxial. • Se utiliza la superficie de “5 parámetros” propuesta por William y Warnke (1975) porque se ajusta muy bien a los datos experimentales. • En este trabajo se adopta la superficie de resistencia última calculada basada en las pruebas triaxiales de Schickert & Winkler (1977). • Detalles de los cálculos se pueden encontrar en Elwi & Murray (1979)

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

19

Resistencia a la compresión en el concreto confinado - solución general •

Cuando el núcleo de concreto confinado es sometido a compresión triaxial con esfuerzos laterales iguales (confinamiento efectivo debido a aros o espiral) se puede ver que la resistencia a la compresion esta dada por:  7.94 f  f f cc  f co  1.254  2.254 1  2     f f co co  

Ejemplo numérico: f co  30 MPa, f y  2.7 MPa, f x  5.1 MPa, se tiene f cc  1.65  30  49.5 MPa 3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

20

10

PF-3921

3 setiembre 12

Carga traccional monotónica • Se supone una relación constitutiva de esfuerzo-deformación lineal hasta alcanzar la resistencia a la tracción

f c  Ec c con f c  f t o bien f c  0

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

21

Relación constitutiva para carga cíclica a baja tasa de deformación • Se supone que la curva de esfuerzo – deformación para carga monotónica es la envolvente de la respuesta cíclica. • Revisar Sinha et al. (1964), Karsan & Jirsa (1969) y Mander et al. (1984) quienes validan experimentalmente esta suposición

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

22

11

PF-3921

3 setiembre 12

Compresión en descarga • Para establecer la curva de descarga se necesita determinar la deformacion plastica pl dependiente de las coordenadas del punto de descarga. Se utiliza una válida para concreto confinado y no confinado. 3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

23

Descarga traccional

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

24

12

PF-3921

3 setiembre 12

Ciclos de recarga

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

25

Factor de amplificación dinámica Df para considerar efecto de tasa de deformación sobre la resistencia

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

26

13

PF-3921

3 setiembre 12

Factor de amplificación dinámica DE para considerar efecto de tasa de deformación sobre la rigidez

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

27

Efecto de la tasa de deformación sobre esfuerzodeformación monotónica para concreto

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

28

14

PF-3921

3 setiembre 12

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

29

Comportamiento observado Mander et al. 1988

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

Posgrado en Ingeniería Civil

30

15

PF-3921

3 setiembre 12

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

31

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

32

Posgrado en Ingeniería Civil

16

PF-3921

3 setiembre 12

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

33

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

34

Posgrado en Ingeniería Civil

17

PF-3921

3 setiembre 12

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

35

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

36

Posgrado en Ingeniería Civil

18

PF-3921

3 setiembre 12

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

37

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

38

Posgrado en Ingeniería Civil

19

PF-3921

3 setiembre 12

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

39

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

40

Posgrado en Ingeniería Civil

20

PF-3921

3 setiembre 12

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

41

3 setiembre 12

Posgrado en Ingeniería Civil

42

Posgrado en Ingeniería Civil

21

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2024 MYDOKUMENT.COM - All rights reserved.