Estudio de los efectos estructurales del deterioro por corrosión de armaduras en estructuras hiperestáticas

• Autores: Ignacio Fernández Pérez de Unzueta, Manuel Herrador Barrios, Jesús Miguel Bairán García, Antonio R. Marí Bernat
• Localización: Resúmenes de comunicaciones, 2014, ISBN 978-84-89670-80-8, págs. 105-106
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Study of the structural effects of deterioration of hyperstatic beams due to reinforcement corrosion
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• Resumen
  • español

    La corrosión de armaduras es uno de los procesos de deterioro más frecuentes, que da lugar a pérdida de sección resistente de las armaduras y a un aumento de su volumen.

    Ello genera un empuje al vacío que provoca fisuración, salto del recubrimiento de hormigón y acelera el proceso de deterioro. Además, la corrosión de la armadura puede llevar asociados otros fenómenos más locales como la modificación de las propiedades del hormigón y del acero y de la adherencia entre ambos.

    Si bien el proceso de corrosión, en sus fases de iniciación y de propagación han sido estudiados mediante diversos modelos de durabilidad, sus efectos en la seguridad y funcionalidad estructural, no lo han sido tanto. En el caso de estructuras hiperestáticas, la pérdida de sección de armadura genera, además de una pérdida directa de resistencia y rigidez, redistribuciones de esfuerzos entre las zonas más dañadas y menos dañadas, que pueden jugar un papel relevante retrasando el colapso estructural. Estos efectos redundantes e interactivos son difíciles de evaluar, siendo, necesario disponer, de modelos teóricos y de resultados de ensayos sobre estructuras con armaduras corroídas, que permitan evaluarlos.

    Campaña Experimental. A tal fin, se llevaron a cabo ensayos sobre vigas continuas de dos vanos iguales de 2.4 m de luz, sometidas a distintos niveles de carga permanente y de grados de corrosión. Las vigas, de sección rectangular, de 0,12m de canto y 0,25m de ancho, estaban armadas en toda su longitud con 2Ф12 inferiormente y 2Ф10 superiormente, disponiendo un refuerzo superior de 2Ф10, de 2 metros de longitud, sobre el apoyo central.

    Se indujo un proceso de corrosión forzada, aplicando una corriente constante durante un plazo de tiempo concreto, a las armaduras inferiores. No se dispusieron estribos para evitar la corrosión de las armaduras superiores. Dentro de cada grupo caracterizado por el nivel de corrosión aplicado, se ensayaron 3 vigas, cada una con un nivel de carga distinto, tratando de evaluar así el efecto de la carga sobre la evolución del deterioro.

    Uno de los grupos no se sometió a corrosión siendo utilizado como referencia.

    Una vez finalizado el proceso de corrosión de los elementos se llevaron cada uno de ellos hasta rotura, evaluando la reducción de capacidad de la estructura. Los ensayos fueron simulados mediante un modelo numérico de análisis no lineal, utilizado para el diseño de los modelos.

  • English

    Reinforcement corrosion is one of the most frequent deterioration processes in reinforced concrete structures; it produces a reduction of the net area of structural steel and an increase of its overall volume which induces concrete cracking and further loss of cover, accelerating the steel corrosion process. Moreover, steel corrosion is also related to other local structural phenomena such as deterioration of the mechanical properties of concrete, steel and bond.

    Although initiation and propagation of steel corrosion processes have been studied by means of different durability models, studies about the direct evaluation of its effects in the overall structural security and functionality are analyzed. In the case of continuous structures, loss of reinforcement area produces, in addition to the reduction of strength and stiffness, redistribution of internal forces between the more damaged zones and the less damaged, this may play an important role in structural safety, delaying the overall structural failure. As internal forces redistribution implies stiffness reduction and, possibly, local yielding, interactions between the two processes can be expected which makes very difficult to assess the process. Therefore, theoretical models and experimental results on continuous structures with corroded reinforcement are needed to evaluate the phenomena, calibrate models and provide practical guidelines.

    Experimental campaign With the above objective, an experimental campaign was carried out on two-span continuous beams with span length of 2.4 m subjected to different degrees of corrosion.

    The beams had rectangular cross section of 0.12 m depth and 0.25 m width. A constant reinforcement of 2Ф12 in the bottom and 2Ф10 on top, in addition a 2 m top reinforcement of 2Ф10 was provided above inner support.

    Corrosion in bottom reinforcement was artificially generated by means of the impressed current method in which the time of exposure to the current is proportional to the desired degree of corrosion. In order to investigate the effects of an applied load during the corrosion process, three specimens with different loading were made for each degree of corrosion. A reference set of specimens with no corrosion was also tested. Once the desired degree of corrosion was reached, the specimens were tested to failure and reduction of structural performance and bearing capacity was evaluated and numerically studied.