COMPORTAMENT DE NUSOS RÍGIDS DE FORMIGO CONFINAT EN LES ESTRUCTURES D’EDIFICACIÓ DE FORMIGÓ ARMAT

LA RESOLUCIO DEL CONFINAMENT D’UN NUS RIGID DE COLUMNA INTERIOR (I PER EXTENSIÓ A COLUMNA EXTERIOR) POT FER-SE AMB EL FORMIGO QUE ENVOLTA EL NUS O BE AMB L’ARMADURA TRANSVERSAL DEL NUS. L’ANÀL·LISI POT FER-SE DE DUES FORMES COMPLEMENTARIES: AMB L’EXPERIMENTACIÓ I AMB L’ÚS DE METODES NUMERICS. ES TRACTA DE BUSCAR L’EFECTE DEL CONFINAMENT PRODUIT PEL FORMIGÓ (fcu), L’EFECTE DE L’ARMAT TRANSVERSAL HELICOIDAL (fsu) I LA INTERACCIÓ ENTRE ELLS. L’INTERÉS DE CONEIXER EL COMPORTAMENT DEL NUS ES DE GRAN IMPORTANCIA QUAN LA QUALITAT DELS FORMIGONS DE PILARS I FORJATS D’UNA ESTRUCTURA DE F.A. SON DIFERENTS. L’ESTUDI ES REALITZA AMB FORMIGÓ HA-60 EN PILARS I HA-25 EN FORJATS.R

ES

UM

1. OBJECTIUS I METODOLOGIA1. OBJECTIUS I METODOLOGIA1. OBJECTIUS I METODOLOGIA1. OBJECTIUS I METODOLOGIA

TESINA D’ESPECIALITAT Eng.Camins, C.i P.: Autor: Eduard Bonmatí i Lladó / Tutor: Antonio R. Marí Bernat

2. MODELITZACIO NUMERICA NUS SENSE ARMAR (MÉTODE ELEMENTS FINITS): 2. MODELITZACIO NUMERICA NUS SENSE ARMAR (MÉTODE ELEMENTS FINITS): ESTUDI PARAMETRIC ESTUDI PARAMETRIC AMB 35 ASSAIGSAMB 35 ASSAIGS2. MODELITZACIO NUMERICA NUS SENSE ARMAR (MÉTODE ELEMENTS FINITS): 2. MODELITZACIO NUMERICA NUS SENSE ARMAR (MÉTODE ELEMENTS FINITS): ESTUDI PARAMETRIC ESTUDI PARAMETRIC AMB 35 ASSAIGSAMB 35 ASSAIGS

3. CAMPANYA EXPERIMENTAL DE FORMIGÓ AMB ARMADURA DE CONFINAMENT: 3. CAMPANYA EXPERIMENTAL DE FORMIGÓ AMB ARMADURA DE CONFINAMENT: 16 PROBETES16 PROBETES3. CAMPANYA EXPERIMENTAL DE FORMIGÓ AMB ARMADURA DE CONFINAMENT: 3. CAMPANYA EXPERIMENTAL DE FORMIGÓ AMB ARMADURA DE CONFINAMENT: 16 PROBETES16 PROBETES

4. CAMPANYA EXPERIMENTAL NUS A ESCALA REAL: 4. CAMPANYA EXPERIMENTAL NUS A ESCALA REAL: 2 ESPECIMENS DE F.A. SIMULAND UN NUS DE COLUMNA 2 ESPECIMENS DE F.A. SIMULAND UN NUS DE COLUMNA INTERIORINTERIOR4. CAMPANYA EXPERIMENTAL NUS A ESCALA REAL: 4. CAMPANYA EXPERIMENTAL NUS A ESCALA REAL: 2 ESPECIMENS DE F.A. SIMULAND UN NUS DE COLUMNA 2 ESPECIMENS DE F.A. SIMULAND UN NUS DE COLUMNA INTERIORINTERIOR

ROTURA LABORATORI UPC, MAIG-2009Nu,exp = -4286 KN; uz,exp = -8.8mm

INSTRUMENTACIO AMB BANDES EXTENSOMETRIQUES

Nu,exp = β · (fcu,num + fsu,exp) · Ac + fy · As -4286000 N = β · (-73.5 N/mm2 - 25.15 N/mm2) · 49087.34 mm2 – 271430 N β = 0.84

β és el factor d’acoblament entre els dos tipus de confinament d’un nus de columna interior, pel cas estudiat

CARGA - DEFORMACION EN BANDAS EXTENSOMETRICAS EN ARMADURA

HELICOIDAL INFERIOR DEL NUDO

0500

10001500200025003000

0.0

0

-67.6

6

-173.0

6

-30.5

5

-371.7

6

-784.5

1

-1194.9

9

-1592.6

4

-1580.5

1

-2132.5

2

-3322.1

5

CARGA (KN)

MIC

RO

DE

FO

RM

AC

ION

UN

ITA

RIA BANDA nº7

(Tr=595.7 Mpa)

BANDA nº8(Tr=560.3 Mpa)

BANDA nº9(Tr=101.0 Mpa)

CARGA - DEFORMACION EN BANDAS EXTENSOMETRICAS EN ARMADURA HELICOIDAL SUPERIOR DEL NUDO

0500

100015002000250030003500

0.0

0

-65.7

2

-169.0

8

-35.6

4

-342.2

2

-755.0

5

-1148.9

3

-1545.0

9

-1588.7

7

-1882.0

3

-3077.7

4

CARGA (KN)

MIC

RO

DE

FO

RM

AC

ION

UN

ITA

RIA

BANDA nº10(Tr=624.1 Mpa)

BANDA nº11(Tr=223.8 Mpa)

BANDA nº12(Tr=209.5 Mpa)

CARGA - DEFORMACION EN BANDAS EXTENSOMETRICAS, EN ESTRIBO DEL

PILAR INFERIOR

0100200300400500600700

0

-81.5

-205

-121

-602

-1052

-1514

-1583

-2111

-3464

CARGA (KN)

MIC

RO

DE

FO

RM

AC

ION

UN

ITA

RIA

BANDA nº4(Tr=121.0 Mpa)

BANDA nº5(Tr=69.0 Mpa)

BANDA nº6(Tr=136.4 Mpa)

CARGA - DEFORMACION EN BANDAS EXTENSOMETRICAS, EN ESTRIBO DEL

PILAR SUPERIOR

0250500750

1000125015001750

0

-69.5

-177

-38.2

-401

-817

-1230

-1637

-1576

-2235

-3498

CARGA (KN)

MIC

RO

DE

FO

RM

AC

ION

UN

ITA

RIA

BANDA nº13(Tr=261.4 Mpa)

BANDA nº14(Tr=317.5 Mpa)

BANDA nº15(Tr=264.4 Mpa)

CARGA - DEFORMACION EN BANDAS EXTENSOMETRICAS EN ARMADURA LONGITUDINAL DEL PILAR INFERIOR

-3000-2500-2000-1500-1000-500

0

0.0

0

-76.5

9

-192.9

4

-72.7

8

-520.0

8

-953.9

4

-1393.4

8

-1597.3

1

-1543.4

1

-2838.8

2

CARGA (KN)

MIC

RO

DE

FO

RM

AC

ION

UN

ITA

RIA

BANDA nº1(Tr=-515.4 Mpa)

BANDA nª2(Tr=-344.5 Mpa)

BANDA nº3(Tr=-567.2 Mpa)

CARGA - DEFORMACION EN BANDAS EXTENSOMETRICAS EN ARMADURA

LONGITUDINAL DEL PILAR SUPERIOR

-6000-5000-4000-3000-2000-1000

0

0.0

0

-78.1

1

-196.5

0

-86.1

4

-544.4

5

-979.5

2

-1430.0

3

-1595.8

8

-1702.5

0

-3269.2

2

CARGA (KN)MIC

RO

DE

FO

RM

AC

ION

UN

ITA

RIA

BANDA nº16(Tr=-608.5 Mpa)

BANDA nº17(Tr=-459.6 Mpa)

BANDA nº18(Tr=-1088.6 Mpa)

CARGA - DESPLAZAMIENTO ENSAYO A ROTURA CON CONTROL DE

DESPLAZAMIENTO, ESPECIMEN "B"

-4750-4500-4250-4000-3750-3500-3250-3000-2750-2500-2250-2000-1750-1500-1250-1000-750-500-2500

DESPLAZAMIENTO (mm)

CA

RG

A (K

N)

5. RESULTATS DE LA COMPARATIVA: ACOBLAMENT DELS DOS TIPUS DE CONFINAMENT5. RESULTATS DE LA COMPARATIVA: ACOBLAMENT DELS DOS TIPUS DE CONFINAMENT5. RESULTATS DE LA COMPARATIVA: ACOBLAMENT DELS DOS TIPUS DE CONFINAMENT5. RESULTATS DE LA COMPARATIVA: ACOBLAMENT DELS DOS TIPUS DE CONFINAMENT

TENSION AXIAL EFECTIVA DE ROTURA DEL HORMIGON, EN NUDOS RIGIDOS CONFINADOS,

DEBIDO AL HORMIGON CIRCUNFERENCIAL EN EL NUDO

HA-25 forjado / HA-60 pilares

020406080

0 0.25 0.5 0.75 1.5 2

v/c

fcu

(N

/mm

2)

h/c = 0,5

h/c = 1

h/c = 2

h/c = 4

h/c = 8

TENSION A COMPRESION TRIAXIAL EN NUDOS RIGIDOS CONFINADOS, DEBIDO AL HORMIGON

CIRCUNFERENCIAL EN EL NUDOHA-25 forjado / HA-60 pilares

0

20

40

60

80

100

0 0.25 0.5 0.75 1.5 2

v/c

fc1 (

N/m

m2)

h/c = 0,5

h/c = 1

h/c = 2

h/c = 4

h/c = 8

fc1 = fco + k1 * f1

k1 = 4,1 – 5,3 (confinament baix)k1 = 2,2 – 2,9 (confinament alt)

r min

50mm

r min

50mm r min

r min

r min

r min

50mm r min

r min

70mm

Nus en columna exterior( fcu = fco = -25 MPa )

Nus en columna interior( /fcu/ > /fco/ )

- OBTENIR AMB MODELITZACIÓ NUMÉRICA EL VALOR DE fcu fcu,num

- OBTENIR AMB MODELS EXPERIMENTALS EL VALOR DE fsu fsu,exp

(campanya d’assaigs de formigó amb armadura de confinament)

- OBTENIR LA CONJUNCIÓ DE fcu i fsu AMB NOUS MODELS EXPERIMENTALS

(campanya d’assaigs de nus a escala real)

CARGA DE ROTURA DEL ENSAYO (P) EN FUNCIÓN DE LA CUANTIA VOLUMETRICA (ww)

y = 724,36x + 326,73

R2 = 0,9479

0

200

400

600

800

1000

1200

0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000

ww

P K

N

C=250mmV=400mmH=250mm

fco = -30 N/mm2

fcu,num = -73.5 N/mm2fc1,num = -82.4 N/mm2f1,num = -13.1 N/mm2

k1,num = 4.01f1/fco = 0.436 (conf.mig)

0<(f1/fco)≤0.33: confinament baix 0.33<(f1/fco)≤0.6 confinament mig

0.66<(f1/fco)≤1: confinament alt

fcu,numfsu,exp

(Nu,exp – fy·As) / Ac

=+

f1c=fco+fsufsu=fco·C·ww

c/2v

h/2

Brandzaeg: C=1.75EHE-08: C=1.2 a 1.38Assaigs: C=1.66 a 2.56