Método directo de diseño en rotura de elementos membrana de hormigón armado

• Autores: Pedro F. Miguel Sosa, Juan Navarro Gregori, José Luis Bonet Senach, Miguel Angel Fernández Prada
• Localización: Resúmenes de comunicaciones, 2014, ISBN 978-84-89670-80-8, págs. 147-148
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • A direct method to design at failure reinforced concrete membranes
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• Resumen
  • español

    En este artículo se presenta un método directo para el diseño de elementos membrana de hormigón armado con armaduras ortogonales. El método está formulado de una manera general y permite la consideración de cualquier combinación de tensiones de cálculo. La metodología de diseño es directa dado que no requiere de iteraciones numéricas, además de ser simple y fácil de utilizar en la práctica.

    El método propuesto está basado en un modelo de comportamiento en rotura desarrollado por los propios autores en el que se tienen en cuenta los modos de fallo más comunes que se desarrollan en elementos membrana de hormigón armado.

    Concretamente se consideran los siguientes dos modos: rotura del hormigón por excesivas compresiones con fisuración diagonal previa y rotura del hormigón en un estado biaxial de compresiones. Además, es posible conocer en cualquier situación de rotura las tensiones medias del hormigón y de las armaduras.

    Se delimitan una serie de zonas de dimensionamiento en función del nivel de tensiones aplicado en el elemento membrana. En cada una de estas zonas se intenta diseñar para que en situación de rotura al menos alguna de las armaduras se encuentre plastificada y proporcionar ductilidad al elemento en la rotura y, además, diseñar con la mínima cantidad de armadura posible. El procedimiento de diseño para cada zona en particular se presenta de manera detallada y se indica de una manera clara la delimitación de cada zona de dimensionamiento, el criterio de dimensionamiento empleado en cada zona, y la manera de evaluar las armaduras necesarias por cálculo.

    El método de diseño propuesto ha sido validado numéricamente por medio de la ecuación constitutiva bidimensional del Modified Compression Field Theroy a partir del programa informática Membrane-2000.

    Finalmente, con el fin de demostrar la simplicidad del método propuesto se presentan unos casos prácticos de diseño que comprenden diferentes zonas de dimensionamiento.

    Es por ello, que el método de diseño propuesto puede ser una herramienta útil para el proyectista tanto para cálculos simples hechos a mano como para su implementación en las subrutinas de diseño de elementos membrana de los paquetes de software estructural.

  • English

    In this paper a direct method for the design at failure of reinforced concrete membrane elements with orthogonal reinforcement is presented. The method is formulated in a general way and takes into account any combination of normal and shear stresses. The design methodology is straightforward since it does not require numerical iterations.

    Moreover, this method is simple and easy to use in practice.

    The proposed method is based on a previous model developed by the authors, which takes into account the most common failure modes that are developed in concrete membrane elements. This model considers the following two modes of failure: concrete crushing with diagonal cracking, and concrete crushing in a biaxial compression state.

    Furthermore, it is possible to know in any failure situation the average concrete and steel stresses.

    A number of design regions are set depending on the design stresses applied in the membrane element. In each of these regions it is intended to design at failure with at least the reinforcement yielded in one direction, and thus providing ductility. Moreover, it is intended to design with the minimum amount of reinforcement possible. The design procedure for each particular region is presented in detail. It is shown how to select the region given the design stresses, how to take the design criterion in each region, and how to evaluate the required amount of reinforcement.

    The proposed design method has been numerically validated by means of the Modified Compression Field Theory 2D material model thorough the use of Membrane-2000 computer program.

    Finally, in order to demonstrate the simplicity of the proposed method several examples corresponding to different design region are presented. Therefore, the proposed design method can be a useful tool for handmade simple calculations as for its implementation in structural software packages dealing with the design of reinforced concrete membrane elements.