Resumen de Modelo de comportamiento en rotura de elementos membrana de hormigón armado

Pedro F. Miguel Sosa, Juan Navarro Gregori, José Luis Bonet Senach, Miguel Angel Fernández Prada

• español

  En este trabajo se estudia el comportamiento en rotura de elementos de hormigón armado sometidos a tensiones en su plano. Para ello, se presenta un modelo simplificado capaz de representar el estado de agotamiento de elementos membrana de hormigón armado. El modelo sólo tiene en cuenta armaduras en direcciones ortogonales e incluye explícitamente los siguientes modos de fallo: rotura del hormigón con fisuración diagonal previa y rotura del hormigón en un estado biaxial de compresiones. En el caso del modo de fallo de rotura del hormigón previa fisuración diagonal se tienen en cuenta el efecto del debilitamiento de las bielas de compresión, se asume la condición de coaxialidad entre el tensor de tensiones y de deformaciones, y se desprecian las tensiones del hormigón en tracción. Todo ello con el propósito de conseguir una formulación simple y directa del modelo. Además, el modelo propuesto tiene en cuenta la posible plastificación de las armaduras tanto en compresión como en tracción permitiendo de este modo captar tanto roturas de tipo dúctil como frágil La principal novedad del modelo que se presenta respecto a otras propuestas realizadas por otros investigadores radica en la inclusión de expresiones analíticas directas para la evaluación de las tensiones normales y tangenciales. Para una determinada situación de agotamiento, estas expresiones se establecen tanto para el hormigón como para las dos familias de armaduras y expresadas siempre en términos medios.

  Otra de las novedades que presenta el modelo propuesto es su formulación totalmente general y se incluyen todas las posibles situaciones de rotura citadas anteriormente. Esta generalidad posibilita conocer para un determinado elemento membrana de hormigón armado su diagrama de interacción de tensiones y desglosarlo en la componente debida exclusivamente al hormigón y la correspondiente a cada una de las dos familias de armaduras ortogonales.

  El objetivo final que se persigue con el modelo propuesto es su utilización como base para establecer métodos directos sin iteraciones numéricas para la verificación y dimensionado de elementos membrana de hormigón armado en situación de rotura y cubriendo con generalidad todo el rango de tensiones de membrana.

• English

  In this paper the behavior at failure of reinforced concrete membrane elements is studied. To this end, it is presented a simplified model that can take into account the stress state of reinforced concrete membrane elements at failure. The model considers only reinforcement in orthogonal directions and explicitly includes the following modes of failure: concrete crushing with diagonal cracking and concrete crushing in a biaxial compression normal stress state. For the first failure mode corresponding to concrete crushing with diagonal cracking the following assumptions are considered: the effect of softening in the compression struts, it is assumed the condition of coaxiality between the stress and strain tensors, and the concrete stresses in tension are neglected. All these assumptions have been considered with the aim of obtaining a simple and straightforward formulation of the model. Furthermore, the proposed model takes into account the possible yielding of the reinforcement in compression and in tension, and thus allowing ductile and fragile modes of failure.

  The main new feature of the model presented regarding other research proposals lies in the inclusion of direct analytical expressions for the evaluation of normal and shear stresses. For a given state at failure, these expressions are established for both the concrete and for the two reinforcement directions, and all of them always expressed in average terms.

  Another feature of the proposed model lies in its formulation, which is general and include all possible failure situations mentioned above. This generality makes possible to know for a given membrane element its stress interaction diagram. Moreover, with the model it is possible to obtain the component due exclusively to the concrete material and the component corresponding to each of the two families of orthogonal reinforcement.

  The ultimate goal pursued by the proposed model is its use as a basis for direct methods without numerical iterations. The model as it is can be used in methods of verification and design covering the entire range of membrane normal and shear stresses.