Evaluación de acciones explosivas sobre estructuras de hormigón armado mediante elementos finitos.

El fenómeno de explosión sobre estructuras de hormigón tiene efectos en muchos casos catastróficos a pesar de su reducida frecuencia. Las edificaciones civiles no suelen estar diseñadas para resistir este tipo de solicitación dinámica, por lo que conviene disponer de una metodología que permita analizar los efectos de las explosiones sobre las mismas. Este trabajo estudia el comportamiento de las estructuras reticuladas de hormigón armado frente a estas acciones, mediante métodos numéricos de elementos finitos lagrangianos con integración explícita en el tiempo. Se analizan de forma realista partes de la estructura como columnas y forjados usando modelos con hormigón y armaduras de forma segregada, pero las limitaciones computacionales los hacen inviables para estructuras completas. Se proponen modelos de elementos lámina y viga debidamente calibrados para obtener una respuesta similar. Se obtienen conclusiones para el uso y calibración de modelos y simulaciones realistas de edificios completos para estudios de seguridad.

La introducción del hormigón armado en España: razón constructiva de su evolución

España se incorporó a la técnica del hormigón armado con más de dos décadas de retraso respecto a Francia o Alemania. En 1890, en Europa se construían ya estructuras de hormigón armado de cierta envergadura y complejidad. En España hubo que esperar hasta 1893 para la primera obra en hormigón armado, que fue un sencillo depósito descubierto en Puigverd (Lérida), ejecutado por el ingeniero militar Francesc Macià con patente Monier. En 1898, de la mano de Hennebique, se empezó la construcción de los dos primeros edificios con estructura de hormigón armado en España. Fueron dos obras puntuales, con proyectos importados de Francia, pero necesarias para introducir de manera definitiva el material. En paralelo, en París, se estaban edificando en hormigón armado la mayoría de los pabellones de la Exposición Universal de 1900. En el cambio de siglo, las construcciones de hormigón armado habían alcanzado ya la madurez proyectual y técnica en Europa. A pesar de la incorporación tardía, se puede constatar por las obras ejecutadas que en un periodo corto de tiempo, entre 1901 y 1906, se alcanzó en España prácticamente el mismo nivel técnico y constructivo que tenían el resto de los países que fueron pioneros en el empleo del hormigón armado. El desarrollo e implantación de una técnica constructiva no es un proceso lineal, y son muchos los factores que intervienen. Las patentes tuvieron una gran importancia en el desarrollo inicial del hormigón armado. Estas ofrecían un producto que funcionaba. Las primeras estructuras de hormigón armado no se calculaban y se construían siguiendo una reglamentación, se compraban. Y el resultado de esa “compra” solía ser, en la mayoría de los casos, satisfactorio. Las patentes vendían sistemas estructurales cuyo funcionamiento estaba corroborado por la experiencia y la pericia de su inventor. Esta investigación parte de la hipótesis de que las patentes sobre cemento y hormigón armado depositadas en España entre 1884 y 1906 fueron uno de los factores que proporcionaron a los técnicos y a las empresas españolas una pericia constructiva sólida en el empleo del hormigón armado. En este trabajo se aborda el estudio del proceso de introducción del hormigón armado en España desde una perspectiva fundamentalmente técnica, incorporando las patentes como una de las razones constructivas que explican su rápida evolución y generalización en un periodo de tiempo breve: 1901-1906. En este proceso se contextualiza y analiza una de las figuras que se considera fundamental en los primeros años del hormigón armado en España, la del ingeniero Juan Manuel de Zafra y Estevan. Esta tesis analiza las patentes de hormigón armado desde el punto de vista estadístico y constructivo. Desde ambas perspectivas se verifica la hipótesis de partida de esta investigación, concluyendo que las patentes fueron una de las razones constructivas de la evolución del hormigón armado en España y de su rápida implantación. ABSTRACT Spain incorporated the reinforced concrete technique more than two decades after France and Germany. In central Europe reinforced concrete structures of considerable size and complexity were being built in 1890, while in Spain it was not until 1893 that the first work, a simple open air water tank, was implemented in Puigverd (Lleida) by the military engineer Francesc Macià with a Monier patent. In 1898 the construction of the first two buildings with reinforced concrete structure in Spain started, with the guidance by Hennebique. They were two isolated cases with projects imported from France, but playing a key role to definitively introduce the material in Spain. In parallel, in Paris, most of the pavilions of the 1900 World Expo were being built in reinforced concrete. At the turn of the century reinforced concrete buildings had reached maturity both as a technology and as a design practice. Despite the late assumption of the material, the works carried out in the very short period between 1901 and 1906 clearly show that Spain reached practically the same technical and constructive level as the other pioneering countries in the use of reinforced concrete. The development and implementation of a constructive technique is never a linear process, there are many factors involved. The patents offered a successful product. Initial reinforced concrete structures were not calculated and built according to regulations, they were bought. And this purchase in most cases was satisfactory for the required use. Patents sold structural systems whose performance was supported by the experience and expertise of its inventor. The hypothesis of this research is based upon the assumption that the cement and concrete patents registered in Spain between 1884 and 1906 were one of the factors that provided Spanish technicians and companies with a solid constructive expertise in the use of reinforced concrete. This investigation studies the introduction of reinforced concrete to Spain from a predominantly technical perspective, incorporating patents as the constructive reason for the rapid evolution and spread in such a short period of time: 1901-1906. Along the way, the role of engineer J. M. de Zafra, generally considered a key agent in the initial years of reinforced concrete in Spain, is contextualized and analyzed. This dissertation analyzes the patents of reinforced concrete from a statistical and constructive point of view. From both perspectives the hypothesis of this research is verified, concluding that patents were one of the constructive reasons for the development of reinforced concrete in Spain.

70 problemas de Hormigón Armado

La presente publicación es una ampliación de la colección 50 de problemas de hormigón armado que fue publicada en el RUA de la Universidad de Alicante en abril de 2011. Además de ampliar el número de ejercicios se han corregido las erratas detectadas. Esta colección recopila ejercicios y problemas de hormigón armado que han venido proponiéndose en las clases de prácticas, o bien han ido apareciendo en los exámenes de las asignaturas de 3º de Ing. Técnica de Obras Públicas y 4º de Arquitectura en la Universidad de Alicante.

Apuntes de Hormigón Armado. Adaptados a la Instrucción EHE-08

Este libro de "Apuntes de Hormigón Armado" desarrolla los contenidos relacionados con el cálculo y comprobación de estructuras de edificación convencionales construidas en hormigón armado. Incluye los Estados Límite Últimos (piezas flectadas y flexo-comprimidas, cortante y punzonamiento, inestabilidad en pilares, redistribución limitada de momentos), Estados Límite de Servicio (fisuración y deformaciones instantáneas y diferidas), disposiciones constructivas de armaduras longitudinales y tangenciales y cálculo de elementos de cimentación y contención. La norma de referencia es la Instrucción Española de Hormigón Estructural, EHE-08, aunque también se reseña puntualmente el Eurocódigo 2.

Hormigón Armado y Pretensado. Presentaciones (curso 2011-2012)

Presentaciones de los temas que integran los contenidos de la asignatura "Hormigón Armado y Pretensado", impartida en las titulaciones de Ingeniería Técnica de Obras Públicas, Ingeniería Geológica y Grado en Ing. Civil.

Estructuras de Hormigón Armado y Pretensado. Prácticas de autoevaluación (curso 2011-2012)

Supuestos prácticos de autoevaluación de la asignatura "Estructuras de Hormigón Armado y Pretensado".

Red docente para el seguimiento del proceso de enseñanza-aprendizaje en Estructuras Metálicas y Estructuras de Hormigón Armado en Ingeniería Civil

Para adaptar al nuevo contexto del Espacio Europeo de Educación Superior los contenidos y metodologías de las asignaturas “Estructuras Metálicas” y “Estructuras de Hormigón Armado y Pretensado” del Grado en Ingeniería Civil, durante el curso 2012-13 se constituyó la red “Tecnología de Estructuras en el EEES: Estructuras Metálicas y de Hormigón Armado en Ingeniería Civil”. En el curso 2013-14, para plantear mejoras del trabajo iniciado en la red anterior, el mismo grupo de investigadores constituyó la red “Mejoras en el proceso enseñanza-aprendizaje de Estructuras Metálicas y de Hormigón Armado en Ingeniería Civil”. En vista de los buenos resultados y de la gran utilidad de las redes de investigación en docencia de los cursos anteriores, previamente mencionadas, con esta nueva red creada en este curso 2014-15 se pretende realizar el seguimiento de los trabajos anteriores, así como continuar con la mejora continua del proceso de enseñanza-aprendizaje de estas asignaturas. En general, las metodologías empleadas continúan siendo adecuadas, aunque pueden y deben ser mejoradas. Entre los resultados obtenidos de esta red, destaca la necesidad de realizar cambios en las prácticas con ordenador en futuros cursos y el diseño de unas nuevas prácticas de laboratorio.

Implementación de una fábrica de postes de hormigón armado basada en la creación de valores

Se considera a los postes de hormigón armado un elemento indispensable para la distribución de energía eléctrica, también son parte de nuestro ornamento. Como breve reseñapuedo indicar que la idea del negocio nació, para satisfacer la necesidad de encontrar una fábrica de postes de hormigón que cuente con stock y con entrega oportuna a los clientes ubicados en la zona Austral.Al existir una sola fábrica se generó una escasez del producto, para cubrir la demanda se debe buscar en otras ciudades, lo que encarece el precio del producto debido al incremento del costo del transporte, además seproduce retraso en la construcción de las obras eléctricas. Con este proyecto se analizó la factibilidad de instalaruna fábrica de postes de hormigón armado, se cuantificó la inversión que demandaráempezar la producción y venta de los productos. Se comercializará postes de 10 y 12 metros de longitud, debido a que son los más utilizados en las empresas eléctricas, telefonía, internet y tv cable.

Las Nuevas metodologías de enseñanza aplicadas al hormigón estructural

Los planes de estudios actuales (al menos los de la Universidad Politécnica de Cartagena) se elaboraron sin una formulación previa de los perfiles profesionales a considerar, de las competencias profesionales y transversales a desarrollar y de los objetivos formativos generales (propios de cada titulación) o específicos (de cada materia o asignatura). Los intentos posteriores de coordinar programas y actividades formativas, a través de Comisiones de Docencia o de otro tipo, han chocado con las limitaciones propias de los descriptores de las materias, de la rigidez del plan y su organización temporal y de la dificultad de introducir cambios que debían aparecer en el BOE. Para evitar que la situación se repita en la elaboración de los nuevos planes de estudio conviene establecer de antemano cuál es la metodología apropiada y aplicarla desde los máximos órganos de la Universidad para impedir que intereses particulares puedan distorsionar el resultado imponiéndose al interés común. El problema es que se carece de experiencia en el desarrollo de planes de estudios estructurados bajo la perspectiva de lo que se ha dado en llamar Espacio Europeo de Enseñanza Superior (EEES). Los proyectos de innovación educativa deben servir, por tanto, para proporcionarnos los criterios necesarios y “entrenarnos”, a partir de experiencias desarrolladas con los planes actuales, para el desarrollo de los nuevos. Dentro del proyecto de innovación educativa desarrollado por la Escuela de Ingeniería Técnica Civil y para entrenar nuevas metodologías de enseñanza en el ámbito del hormigón estructural, se ha llevado a cabo un programa de docencia diferenciado entre dos grupos de un mismo curso de la titulación de Ingeniero Técnico de Obras Públicas. Así en un grupo se impartió docencia convencional de clase magistral, problemas y prácticas. En el otro se otro se introdujeron nuevas metodologías docentes adaptadas al EEES, tales como la realización de programas informáticos que permitan la verificación de secciones de hormigón armado. El objetivo era desarrollar las competencias específicas de la asignatura de Tecnología de Obras Hidráulicas y potenciar otras competencias transversales como son el trabajo en equipo y la capacidad de síntesis. En este artículo exponemos las conclusiones del proyecto de innovación educativa llevado a cabo en la Escuela de Ingeniería Técnica Civil en lo relativo a la metodología a seguir a la hora de estructurar la enseñanza del hormigón estructural en el marco del EEES

Estudio del comportamiento de secciones mixtas de hormigón-mortero de reparación bajo solicitaciones normales.

Cada día son más frecuentes en la edificación las situaciones en que resulta necesario intervenir sobre una estructura existente. El hormigón ha demostrado tener prestaciones mecánicas muy amplias y una durabilidad adecuada para los usos a los que se destina. La durabilidad se puede ver afectada ya que el hormigón es permeable a líquidos y gases. Un problema habitual en nuestro entorno geográfico, y en general en las zonas costeras, es el deterioro prematuro que presentan las estructuras de hormigón armado debido principalmente a la corrosión de las armaduras, ya sea por carbonatación del hormigón o, sobre todo, por penetración de cloruros. En este trabajo se han sometido a compresión probetas mixtas de hormigón y morteros tradicionales o de reparación variando las proporciones de mortero. Los ensayos se han realizado colocando los materiales en serie y en paralelo. En trabajos previos se han ensayado a flexión hasta rotura 4 vigas de hormigón armadas con distintas cuantías y distintos tipos de acero. Las 4 vigas se han reparado con dos materiales distintos: un mortero de cemento tradicional y un mortero de reparación de base orgánica. De nuevo las vigas se han ensayado hasta rotura mediante ensayos de flexión controlando la carrera. Los resultados de los ensayos muestran que las vigas reparadas son capaces de alcanzar las cargas de rotura de las vigas iniciales, e incluso mayores. Además, la ductilidad de las vigas reparadas con mortero de reparación es superior a la de las vigas reparadas con mortero de cemento y a la de las vigas en su estado inicial. Las fisuras que aparecen tras el ensayo a flexión son un 80% superiores a las originales tanto en las vigas armadas inicialmente con 2 Ø 18 como en las del 16. Por lo que respecta a las probetas, los resultados muestran que las de hormigón y mortero de cemento no llegan a alcanzar las cargas del mortero o del hormigón y sin embargo son más dúctiles. Las probetas con hormigón y mortero de reparación son generalmente más dúctiles que las de hormigón o mortero de reparación y alcanzan cargas de rotura que se encuentran entre las del hormigón y el mortero de reparación. Estos resultados permiten identificar que las probetas de mortero de reparación alcanzan un 23% más de resistencia que las de mortero de cemento Portland.

Calibración de Modelos Constitutivos de Hormigón

En este artículo se describen diversos modelos constitutivos del comportamiento dilatante del hormigón. Se describe una metodología para caracterizar el comportamiento mecánico del hormigón. En particular se calibra el modelo de plasticidad y daño para hormigón de Abaqus/Standard y Abaqus/Explicit a partir de ensayos uniaxiales y tria xiales en probetas cilíndricas. El modelo se enriquece con una subrutina de usuario para capturar mejor la ductilidad del material sometido a moderadas presiones de confinamiento. Además se define una variable de estado para controlar la eliminación de elementos. Finalmente se muestran algunos ejemplos de aplicación de impactos de proyectiles deformables y rígidos sobre muros de hormigón armado, incluyendo técnicas especiales como la conversión de elementos sólidos a partículas (SPH).

Análisis de experiencias de laboratorio como herramienta docente: aplicación al estudio de pilares de hormigón reforzados mediante encamisados

El Grupo de Innovación Educativa de la Universidad Politécnica de Madrid Enseñanza del Hormigón Estructural (EHE) está desarrollando un Proyecto de Innovación Educativa (PIE)basado en la elaboracióde casos prácticos. En este trabajo se estudia un caso práctico relativo al análisis de refuerzos de pilares de hormigón armado mediante encamisados metálicos y de hormigón. El estudio se ha desarrollado tomando como base los datos experimentales publicados acerca del refuerzo de pilares con encamisados metálicos y de hormigón frente al comportamiento de pilares patrón.

Modelización tridimensional de ensayos de adherencia tipo viga del refuerzo NSM-FRP en hormigón

El uso de refuerzos NSM‐FRP en estructuras de hormigón armado se ha incrementado considerablemente en los últimos años como método de refuerzo estructural. Los ensayos de arrancamiento en viga de los refuerzos NSM‐FRP permiten el estudio del comportamiento de la unión pegada. El principal objetivo del presente trabajo aborda la simulación numérica de este tipo de ensayos, con el propósito de caracterizar correctamente la adherencia entre las barras de NSM‐FRP y el hormigón. En una fase inicial se simuló un modelo bidimensional para conseguir evaluar y verificar el comportamiento de los elementos cohesivos y ver su comportamiento primero ante diferentes modelos de material y segundo ante un modo mixto de fallo, debido a la aplicación simultanea de carga axial y carga cortante. En una segunda fase se creó un modelo tridimensional para estudiar el arrancamiento de una barra de material compuesto insertada en hormigón, creando un modelo de material de hormigón y viendo el comportamiento cualitativo del sistema ante variaciones en los parámetros de los diferentes materiales. En la tercera fase, la más importante del presente trabajo, se abordó la simulación numérica del ensayo de arrancamiento en viga. Se simularon todos los componentes del ensayo y se evaluaron diferentes alternativas para representar la interfase NSM‐FRP ‐ hormigón, usando elementos cohesivos y diferentes distribuciones de los mismos en la interfase. Para conseguir representar lo más fielmente posible las condiciones del ensayo, se diseñó también un controlador PID que permite realizar las simulaciones numéricas mediante un control en desplazamientos, lo cual permite capturar más correctamente el comportamiento de reblandecimiento de la unión pegada. El controlador PID aplica técnicas de ingeniería de control para conseguir calcular a priori la amplitud necesaria del desplazamiento impuesto que provoque una evolución establecida en una variable interna del sistema. La variable usada para correlacionar los ensayos es la diferencia en desplazamientos entre dos puntos y se escoge una evolución lineal de la misma, pero en la tesis también se exponen los resultados de escoger otras posibles variables internas con diferentes evoluciones. Se compararon las simulaciones numéricas con resultados de mediciones experimentales previamente publicadas. Los resultados carga‐deslizamiento obtenidos encajan bien con los datos experimentales. El modelo propuesto es también capaz de predecir el modo de fallo en la interfase NSM‐FRP ‐ hormigón. Finalmente, también se han llevado a cabo estudios paramétricos, para evaluar la influencia de cada parámetro en los resultados. También se realizó un estudio cualitativo de cómo se comporta la unión pegada en cada momento de la simulación, mediante el uso macros y gráficas tridimensionales, para conseguir una mejor visualización y facilitar el análisis de los resultados. ABSTRACT The use of near‐surface mounted FRP reinforcement in reinforced concrete structures has seen a considerable increase in recent years as a strengthening method. Beam pull‐out tests for near‐surface reinforcement allow obtaining the local bond‐slip behavior of a bonded joint. The main objective of the current work deals with the three‐dimensional modeling of this kind of test with the purpose of characterizing suitably the mechanics of bond between FRP rods and concrete. In an initial stage, a two bidimensional in order to evaluate and to verify the behavior of the cohesive elements. Its behavior was evaluated first testing different material models and second testing the behavior when mixed mode failure appears, due to simultaneous axial and shear load. In a second stage a tridimensional model was created in order to study the pull‐out of an inserted beam of composite material in concrete. A concrete material model was created and the influence of each material parameter was studied qualitatively. The third part, the most relevant of the present work, the numerical simulation of the Beam Pull‐Out test was faced. All the parts of the Beam Pull‐Out test were included inthe simulation and different alternatives to represent the FRP bar – concrete interface have been evaluated, using cohesive elements and different distributions of them. In order to reproduce the test conditions more reliably, a PID controller has also been designed to conduct suitably the numerical tests in order to properly capture the softening branch of the load‐slip behaviour. The PID controller applies control techniques to calculate a priori the necessary amplitude of the load in order to achieve a given evolution through the simulation of an internal variable previously chosen. The variable used in order to correlate the simulation with the test results is the difference in displacements between two points and a linear evolution was chosen, but in the thesis the results of choosing other possible internal variables with different evolutions are also shown. The numerical FE simulations were compared with experimental measurements previously published. Load‐slip predictions compare well with the corresponding experimental data. The proposed model is also able to predict the failure mode at the FRP‐concrete interface. Some parametric studies have also been carried out, in order to evaluate the influence of each material parameter in the results. A qualitative study of the behaviour of the joint was also performed, using the results of the numeric simulations and through the use of macros and 3D graphs, the tensional state of each point of the joint can be visualized in each moment of the simulation.

Modelos de cálculo del hormigón confinado con FRP. Estudio comparativo

Investigación experimental sobre pilares de hormigón reforzados con FRP. El confinamiento con un encamisado de FRP se ha convertido en un método habitual de refuerzo de pilares de hormigón armado en estructuras existentes como puentes o edificios. Numerosos estudios experimentales han demostrado que se trata de un modo eficaz de incrementar considerablemente la resistencia del hormigón. En los últimos años se están proponiendo también diferentes modelos teóricos y se han publicado en diversos países guías y recomendaciones con diversas ecuaciones para el cálculo. En este trabajo se revisan las formulaciones propuestas en las principales recomendaciones publicadas incidiendo en los dos aspectos que se han identificado como claves en el comportamiento del hormigón confinado con FRP: la deformación última efectiva del FRP y la influencia de la forma de la sección del pilar en la eficacia del confinamiento

Estudio de la fisuración en muestras de hormigón debido a la corrosión de las armaduras

La corrosión del acero en estructuras de hormigón armado puede causar fisuración debido a la expansión volumétrica del óxido respecto al acero inicial. Para estudiar esta fisuración, se realizaron ensayos de corrosión acelerada en primas de hormigón con un tubo liso de acero como armadura. Después de corrosión, se estudió el patrón de fisuración resultante en secciones transversales de los prismas y se realizó un análisis cuantitativo para comparar el patrón entre muestras. Complementariamente, los ensayos se simularon utilizando un modelo que reproduce la expansión del óxido y que trabaja con elementos finitos con fisura embebida adaptable para reproducir la fractura del hormigón según el modelo de fisura cohesiva estándar. Los resultados numéricos coincidieron con los experimentales, aunque en secciones con tubo se observó mayor sensibilidad a los parámetros del óxido que en secciones con barra maciza, que se investigará en el futuro para obtener información sobre el óxido