Resumen de Análisis numérico de vigas de hormigón armado reforzadas externamente a cortante mediante laminados de polímeros reforzados con fibras
Denise Ferreira, Eva Oller Ibars, Antonio R. Marí Bernat, Jesús Miguel Bairán García
En este artículo se presenta la extensión de un modelo de barras que discretiza la sección en filamentos para el análisis no lineal de elementos reforzados externamente a cortante con laminado de polímeros reforzados con fibras (PRF). Este modelo se ha extendido no sólo para el caso de configuraciones que envuelven de forma completa a la sección con el PRF sino también para los casos en los que se puede producir el desprendimiento prematuro del laminado, permitiendo su aplicación para vigas reforzadas en U o con laminados adheridos en las almas.
La figura 1 presenta las características generales del modelo para los diferentes niveles de análisis: elemento, sección, fibra y material. A nivel elemento, el modelo se basa en la teoría de vigas de Timoshenko con una sección transversal discretizada en fibras, la armadura longitudinal simulada mediante filamentos y la armadura transversal distribuida en el hormigón. A nivel seccional, el modelo considera la interacción no lineal de esfuerzos (N-V-M). La teoría de sección plana, que permite determinar la deformación longitudinal de cada fibra en función de las deformaciones generalizadas de la sección, está acoplada con la restricción de tensión tangencial constante a lo largo de la sección transversal.
Los filamentos de la armadura longitudinal están únicamente sometidos a deformaciones y tensiones axiles. La armadura transversal (estribos y laminados PRF) se tiene en cuenta mediante su cuantía volumétrica y está únicamente solicitadas a tensiones axiles.
Se han simulado numéricamente ensayos experimentales existentes de vigas de hormigón armado reforzadas a cortante mediante laminados PRF con configuraciones completamente envueltas y en U. El modelo reproduce, con exactitud razonable, las cargas de rotura experimentales, el comportamiento carga-desplazamiento (fig. 2) y las deformaciones en la armadura transversal con carga monótona creciente.
El modelo también refleja el reparto de esfuerzos entre la armadura transversal interna y el PRF externo antes y después del desprendimiento prematuro del PRF. El modelo captura la completa respuesta de la armadura transversal detectando el desprendimiento prematuro del PRF y el fallo de las vigas. Cuando se produce el desprendimiento del PRF cesa su contribución a la resistencia a cortante, si los cercos están plastificados, y no son capaces de absorber la redistribución de esfuerzos, se produce la rotura inmediatamente.
Las ventajas de esta propuesta están relacionadas con la simplicidad y velocidad computacional para el análisis estructural a escala real, haciendo que sea una herramienta atractiva para la ingeniería práctica.
