Modelos de análisis del comportamiento en fractura de las juntas secas postensadas de estructuras construidas por dovelas
- Autores: María Alcalde Rico
- Directores de la Tesis: Fernando Medina Encina (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2015
- Idioma: español
- Número de páginas: 220
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Domínguez Abascal (presid.), Héctor Cifuentes Bulté (secret.), Giorgia Giardina (voc.), Rafael Gallego Sevilla (voc.), Francisco de Paula Montero Chacón (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
- español
Las juntas secas en estructuras construidas por dovelas son comúnmente utilizadas por la rapidez que permiten en la construcción y por el ahorro económico que esto supone. La resistencia a cortante de dichas juntas afecta significativamente al comportamiento global de la estructura. Sin embargo, las fórmulas propuestas por distintas normativas y autores para el cálculo de la resistencia a cortante de las juntas secas postensadas con llaves múltiples dan lugar a valores muy dispares. En la presente tesis se han desarrollado tres modelos de elementos finitos para analizar el comportamiento en fractura de las juntas secas con llaves postensadas sometidas a cortante. En el primer modelo, implementado en Abaqus, se ha aplicado el modelo de material de grieta fija Brittle Cracking, mientras que en el segundo modelo se ha utilizado el modelo de grieta rotante Total Strain Rotating Crack de Diana. La principal ventaja del modelo de grieta rotante es que no es necesario incluir un factor de retención de cortante, que afecta significativamente a los resultados y del que se tiene poca información. Finalmente, se ha realizado un análisis secuencial lineal (SLA) que no presenta problemas de convergencia típicos de estructuras frágiles y que ha permitido estudiar el comportamiento post-pico incluyendo snap-backs, que no era posible con los programas anteriores. Los modelos desarrollados con diferente número de llaves y la aplicación de varios niveles de pretensado han permitido la obtención de una fórmula de ajuste de los resultados numéricos para la estimación de la resistencia a cortante de las juntas secas con llaves postensadas en función del número de llaves y de la presión de pretensado (hasta 3 MPa) para una resistencia compresión del hormigón de 50 MPa. Los valores obtenidos se comparan con la formulación existente, destacando que los resultados según la ATEP quedan muy del lado de la seguridad mientras que por el contrario los valores obtenidos con la fórmula de la AASTHO subestiman la resistencia a cortante de las juntas para más de una llave y bajo nivel de pretensado. Los resultados muestran que la tensión tangencial media en la junta es menor para un mayor número de llaves, pero este efecto disminuye al aumentar la compresión en la junta siendo prácticamente inapreciable para el caso de 3 MPa. Se concluye por tanto que a partir de dicho nivel de pretensado el comportamiento es independiente frente al número de llaves y no es necesario introducir un coeficiente que considere dicha dependencia. Finalmente, en el capítulo anexo se presenta la investigación llevada a cabo que ha permitido diseñar la configuración de los ensayos para obtener experimentalmente la resistencia a cortante de las juntas secas postensadas con llaves múltiples.
- English
Dry joint are generally used in the construction of prestressed segmental bridges due to its advantages such as time and cost saving. The shear capacity of the joints plays an important role in the behavior of the whole structure. However, the formulations of the diverse design codes lead to very different values of the shear strength of multiple-keyed joints. In this thesis three different finite element models have been developed to analyze the fracture behavior of post-tensioned dry keyed joints under shear loading. In the first model, the Brittle Cracking model implemented in Abaqus has been used for the material. Secondly, the joint has been modeled with the Total Strain Rotating Crack model of Diana. The principal advantage of this model is that it does not require the definition of a shear retention factor, which needs still further investigation while the influence on the results is not negligible. Finally, the Sequentially Linear Analysis is applied to model the joint. This supposes a significant advance because the results include the post-peak behavior with snapbacks, avoiding convergence problems, typical in brittle structures. It has been developed a numerical model of a joint with different number of keys and prestressing stress, and a regression equation of the obtained results has been presented. This equation estimates the shear capacity of the joint depending on the number of keys and the prestressing stress (until 3 MPa) for a characteristic concrete compressive strength of 50 MPa. The results have been compared with the existing formulas proposed by different design codes and authors, turning out that the ATEP formula underestimates the shear capacity of the joint, and the AASHTO formula overestimates it in the case of multiple keys and low prestressing force. The results show that the average shear stress transferred across the joint decreases as the number of keys increases, but this effect declines with higher prestressing stress in the joint, becoming negligible for 3 MPa. It can be concluded that for higher prestressing stress the behavior is independent of the number of keys. Consequently, if the existing formulation to estimate the shear capacity of dry keyed joints is applied for prestressing stress superior to 3 MPa, it would not be necessary to include any factor taking into account the dependence on the number of keys. In the appendix chapter is presented the research carried out in order to design the test set-up to obtain experimentally the shear strength of dry keyed joints.
- español
