PROYECTO DE INVESTIGACIÓN (WILLY...

TEMA: ESTUDIO DE UNIONES VIGA COLUMNA REFORZADAS CON CFRP EN ESTRUCTURAS DE HASTA CUATRO PISOS DE ALTO,

MODELACIÓN DE UNA UNIÓN EN MATLAB, Y ENSAYO PRÁCTICO DE UNA UNIÓN.

AUTOR: TAPIA MAZÓN WILLY RICARDODIRECTOR: ING. CAIZA SANCHEZ PABLO ENRIQUE PhD.

2016

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN. Estudio del Arte.

ESTUDIO UNIÓN VIGA-COLUMNA. Ensayo Practico. Características de los materiales que serán utilizados en la elaboración del

Ensayo. Proceso constructivo. Análisis de la probeta antes del reforzamiento. Preparación de la probeta para el reforzamiento. Etapas de reforzamiento. Problemas potenciales en una junta. Comportamiento de elementos viga y columna que llegan al nudo. Problemas potenciales en la conexión antes y después del refuerzo Análisis de la probeta después del reforzamiento.

EJEMPLO. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

Introducción.

Historia sísmica del Ecuador:

11.INTRODUCCIÓN 2.ESTUDIO UNIÓN VIGA COLUMNA 3.EJEMPLO 4.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

49 4837

0

10

20

30

40

Grado VI GradoVII Grado VIII omayor

134 Sismos de gran Intensidad

Historia 458 años

Ecuador

Estudió del Arte

Estructuras vulnerables.


Ensayo Práctico

Modelo matemático


Escala Real Modelo bidimensional

Ensayo Práctico

Geometría y Armadura


GEOMETRÍA ARMADURA

VIGA FUERTE-COLUMNA DÉBIL

Características de los materiales que serán utilizados en la elaboración del Ensayo.

Resistencia del hormigón a compresión.

Fluencia del Acero de Refuerzo.

Ensayo de Tracción de la fibra de carbono.


Granulometría

Masa Unitaria

Densidad Humedad superficial

Porcentaje de huecos

Absorción de agua f´c=210 kg/cm2

f´c=180.28 kg/cm2

a/c=0.59

4EØ10mm fy=4893,68kg/cm2

4EØ12mm fy=4758,43kg/cm2

Fabricante: fy=4200 kg/cm2.Ensayos: fy=4826.06 kg/cm2.

0

5000

10000

15000

20000

0 10 20 30

Car

ga [N

]

Desplazamiento [mm]

Carga-desplazamiento FRP

E.FRP 1

E.FRP 2

E.FRP 3

E.FRP 4

Fabricante:Ef=69,6 GPa

Ensayos:Ef=75,95 GPa

Proceso constructivo


1 2

3

4

Análisis de la probeta antes del reforzamiento

4,48

4,88

4,20

4,40

4,60

4,80

5,00

Teórico Practico

RÓTULA PLÁSTICA

MODELO ETABS VS ENSAYO PRÁCTICO CURVA DE CAPACIDAD


0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

0,00 50,00 100,00

CO

RT

AN

TE

BA

SAL

[T]

Desplazamiento [mm]

Análisis no lineal

Practico

Teórico

Preparación de la probeta para el reforzamiento


1 2 3

4 5 6

Etapas de reforzamientoGRAPAS FLEXIÓN COLUMNA

FLEXIÓN VIGA CONFINAMIENTO COLUMNA


CORTE VIGA Y COLUMNA


Problemas potenciales en una junta

aaaa Nudo interiorɣ=5.3

Nudo exteriorɣ=4

Nudo esquineroɣ=3.2


Control del cortante horizontalResistencia al Cortante horizontal aplicado al nudo

Antes del refuerzo

Después del refuerzo


Control del cortante horizontalResistencia al Cortante horizontal resistido por el nudo

Área efectiva


Menor entre

Control del cortante VerticalResistencia al Cortante vertical aplicado al nudo

Antes del refuerzo


Resistencia al Cortante vertical resistido por el nudo Antes del refuerzo


Pn

Mn

Curvas de Interacción

Control de deterioro de adherencia

Antes del refuerzo.

Después del refuerzo.

Antes del refuerzo


Refuerzo de confinamiento Después del refuerzo.

Longitud de anclaje

Antes del refuerzo



Comportamiento de elementos viga y columna que llegan al nudo.

Comportamiento de vigas



Comportamiento en columnas.



Resultados Ensayo.


VIGA

COLUMNA

Problemas potenciales en la conexión antes y después del refuerzo.


PROBLEMAS POTENCIALES EN CONEXIONES (NUDO ESQUINERO ENSAYO)

Control Antes del

refuerzo

Después del refuerzo Observaciones

Resistencia al

contante

horizontal

Ø Vn [T] Vj [T] Vj [T] Esfuerzo equivalente

22,826 17,241 17,103

Resistencia al

contante

vertical

Vjv [T] Vj [T] Vj [T] Esfuerzo equivalente

20,689 17,241

17,018 17,103

Vnv (simetría)

N.-Var [u]

N.-Var [u] N.-Var [u] Equivalente Esfuerzo equivalente

8 6 8

Control de

confinamiento

Ash [cm2] Ast [cm2] Asf [cm2] Refuerzo en caras

retrasa falla por falta

de acero en el núcleo

(Refuerzo de columna

superior diferente a

refuerzo inferior)

0,614 0,000 4,500

2,900

Espaciamiento

[cm]

Espaciamiento

[cm]

Espaciamiento [cm] El espaciamiento del

refuerzo será

equivalente a la altura

de la viga

6,25 0,00 30,00

bv [cm] 0,75bc [cm] No existe control Importante que la

condición cumpla25 18,75

Longitud de

anclaje

l dh disp. [cm] l dh req. [cm] l dh req. [cm] Refuerzo retrasa que

el acero fluya

21 25,077 23,805 Acero Inferior

23,516 Acero Superior

Análisis de la probeta después del reforzamiento.

MODELO ETABS VS ENSAYO PRÁCTICO RÓTULA PLÁSTICA


y = -2,35E-04x3 + 1,16E-02x2 + 1,33E-01x + 2,13E-01

y = 2,07E-01x + 3,47E-01

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00

Car

ga [

T]

Desplazamiento [mm]

Análisis no lineal

Practico

Teórico

Polinómica(Practico)Lineal (Practico)

CURVA DE CAPACIDAD

7,80

9,12

7,00

8,00

9,00

10,00

Teórico Practico

Sensores antes y después del reforzamiento

Galgas extensiometricas (Strain gauges).


Punto de

control

Ensayo Practico Antes

del refuerzo [mm]

Ensayo Practico después

del refuerzo [mm]

1 8.25 45.97

2 0.68 9.41

02000400060008000

10000120001400016000

‐10000 0 10000 20000 30000 40000

FUERZA

LAT

ERAL

kg

DEFORMACIÓN um/m

Varilla transversal D=10mm

STRAIN GAUGE 3 (Antes del refuerzo)

STRAIN GAUGE 3 (Despues del refuerzo)

2 per. media móvil (STRAIN GAUGE 3 (Antes del refuerzo))

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 0,01 0,02 0,03 0,04

ESFU

ERZO

kg/cm

2

DEFORMACIÓN UNITARIA

Esfuerzo vs deformación unitaria

STRAIN GAUGE 3 (Antes del refuerzo)

STRAIN GAUGE 3 (Despues del refuerzo)

Sensores LVDT

Conclusiones y recomendaciones (ENSAYO)


y = -2,35E-04x3 + 1,16E-02x2 + 1,33E-01x + 2,13E-01

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

0,00 20,00 40,00 60,00 80,00

Car

ga [

T]

Desplazamiento [mm]

Análisis no lineal

ANTES DELREFUERZO

DESPUES DELREFUERZO

Polinómica (DESPUESDEL REFUERZO)

RESISTENCIA INICIALCARGA MAX= 4,88 T

PUNTOS DISPERSOS

CARGA MAX= 13,40 TINCREMENTO %= 174,71 %

LÍNEA DE TENDENCIACARGA MAX= 9,12 T

INCREMENTO %= 87,07 %

Hormigón+ acero interno

Hormigón + CFRPPerdida de adherencia CFRP

Ejemplo

Características de los materiales y características de sitio.


Características de la Estructura

f´c= 210 kg/cm2

fy= 4200 kg/cm2

Suelo: Tipo C

Ubicación: Sierra Ecuatoriana

Importancia: 1

M- M+ M- M+

CARGAS PERMANENTES

Losa

Altura equivalente losa maciza 0,14 m

Carga permanente total 0,37 T/m2

SOBRE CARGAS DE USO

Carga Viva 0,20 T/m2

Estructura antes del refuerzo

Análisis no lineal.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300

CO

RT

AN

TE

BA

SAL

[T]

DESPLAZAMIENTO [mm]

PUSH X-X

PUSH Y-Y

ESPECTRAL X-X

ESPECTRAL Y-Y

Estructura después del refuerzo

Nudos Reforzados con CFRP


0102030405060708090

0 100 200 300CO

RT

AN

TE

BA

SAL

[T]

DESPLAZAMIENTO [mm]

PUSH X-X

PUSH Y-Y

ESPECTRAL X-X

ESPECTRAL Y-Y


Nudos y columnas de la primera planta reforzados con CFRP.


0

50

100

150

200

0 100 200 300

CO

RT

AN

TE

BA

SAL

[T]

DESPLAZAMIENTO [mm]

PUSH X-X

PUSH Y-Y

ESPECTRAL X-X

ESPECTRAL Y-Y


Encamisado de columnas y Nudos reforzados con CFRP.


0

50

100

150

200

250

0 100 200 300

CO

RT

AN

TE

BA

SAL

[T]

DESPLAZAMIENTO [mm]

PUSH X-X

PUSH Y-Y

ESPECTRAL X-X

ESPECTRAL Y-Y

Conclusiones y recomendaciones (EJEMPLO)


0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100 150 200 250CA

RG

A [

T]

(Cor

tant

e en

bas

e)

DESPLAZAMIENTO [mm]

PUSH X-X ANTES DEL REFUERZO

NUDOS REFORZADOS

NUDOS Y BASES DECOLUMNASREFORZADOS

NUDOS REFORZADOSY ENCAMISADO DEHORMIGÓN ENCOLUMNAS

Conclusiones y recomendaciones (MATERIAL)


CFRP

• >Resistanciamecanica.

• >Durabilidad.• <espesor

Adaptable Liviana

Refuerzo CFRP Nudos• Curación detallada.• Fiscalizción.• Envolturas

completas (Corte).

(Palazzo, s.f.)

Gracias!!!

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