Estudio teórico-experimental de la sustitución parcial del refuerzo transversal por fibras de acero a cortante por tensión diagonal en vigas.

Castruita Velázquez, Gregorio (2018) Estudio teórico-experimental de la sustitución parcial del refuerzo transversal por fibras de acero a cortante por tensión diagonal en vigas. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

En la actualidad el uso de fibras de acero se ha convertido en parte importante del refuerzo en elementos estructurales de concreto, lo cual incrementa el desarrollo de la investigación de los comportamientos mecánicos, tales comportamientos requieren aportación experimental como teórica, por lo que se requiere de modelos matemáticos que evalúen la aportación de la fibras en los elementos estructurales. El uso de fibras de acero en combinación con los estribos como refuerzo transversal se presenta como una alternativa más para contrarrestar los esfuerzos de cortante por tensión diagonal. La presente investigación pretende aportar una alternativa más para solucionar el problema de la falla de cortante por tensión diagonal, mejorando las propiedades mecánicas con la combinación de estribos y fibras de acero, como refuerzo transversal, esperando un incremento en la resistencia a la primera grieta por cortante, incremento en la resistencia ultima, ductilidad y tenacidad. El desarrollo del presente trabajo se llevó a cabo con la comparación analítica- experimental del comportamiento a cortante por tensión diagonal de 20 vigas de concreto reforzado, con dimensiones; 200 cm de largo, 25 cm de altura y 15 cm de ancho . Se utilizaron dos relaciones (a/c)= 0.55 y 0.35, además se varió la separación de estribos ( 0 cm, 15 cm, 25 cm, 30 cm, 35 cm) y el porcentaje de fibras de acero (a/c =0.55; 0.0, 0.3, 0.5, 0.7 y a/c =0.35; 0.0, 0.2, 0.4, 0.6). Las vigas se fabricaron por duplicado por cada relación (a/c), ocho pares de vigas con estribos y dos pares de vigas sin estribos. Se ensayaron las 20 vigas bajo carga estática produciendo altos valores de esfuerzo cortante en la zona de claro a cortante. Los resultados obtenidos de forma experimental mostraron que la resistencia a cortante diagonal de las vigas fibroreforzadas, con estribos y sin estribos, es considerablemente mayor que la fuerza teórica estimada por el código del ACI-318. Adicionalmente, se evaluaron procedimientos teóricos de predicción de resistencia a cortante en vigas de concreto fibroreforzado, mediante la comparación de dos modelos matemáticos obtenidos de la literatura ( Swamy y Narayanan) y los datos experimentales de las 20 vigas ensayadas a cortante por tensión diagonal. Se encontró que los dos modelos predicen adecuadamente el efecto de la relación a/c, el volumen de fibra (Vf), la aportación del acero longitudinal y la presencia de estribos en la resistencia ultima a cortante. Los modelos de Swamy y Narayanan predijeron valores conservadores con respecto a la resistencia ultima a cortante, acercándose al valor alcanzado por la resistencia a cortante experimental.

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