Deformación de barras de refuerzo en elementos de hormigón armado con estribos inclinados, sometidos a solicitaciones sísmicas

Abstract

La presente memoria forma parte de un programa de estudios realizados en el laboratorio LEMCO del Departamento de Obras Civiles de la UTFSM con respecto al comportamiento de elementos estructurales de hormigón armado con armadura transversal inclinada. Se ha comprobado que este tipo de armadura garantiza un menor deterioro de los elementos en comparación con la armadura ortogonal tradicional cuando son sometidos a una solicitación sísmica. No obstante, en los ensayos de elementos con armadura transversal inclinada se ha visto una tendencia general a la fractura del refuerzo longitudinal, lo cual lleva a un tipo de falla muy indeseable. Esto tiene relación con el pandeo de las barras durante los ciclos de carga y con las grandes deformaciones implicadas. Así, durante los últimos años la investigación se ha enfocado en evitar o disminuir la tendencia al pandeo obteniéndose hasta ahora un éxito parcial, como lo indican los resultados de los ensayos realizados dentro de esta memoria. Sin embargo, aun cuando se logre evitar completamente el pandeo de las barras, estas podrían romperse por fatiga con el hormigón todavía sano, lo cual produciría otro tipo de falla indeseable de la estructura. Entonces, para estudiar esta posibilidad, es imperativo conocer el nivel e historia de las deformaciones de las barras de refuerzo en estos elementos con armadura transversal inclinada, lo cual es difícil de lograr porque, en la situación que interesa, las barras ya han fluido en tracción y compresión, y sufrido fuertes incursiones en el rango de comportamiento inelástico. En esta memoria entonces se ha investigado cómo obtener datos sobre la deformación unitaria que se alcanza en las barras realmente durante los ensayos por medio de su visualización directa con cámaras endoscópicas. Para esto, se construyeron y ensayaron seis vigas en voladizo que representan la zona de la viga contigua a una columna exterior de un marco dúctil, las cuales fueron sometidas a una carga cíclica equivalente a la solicitación sísmica. Las vigas se pueden considerar a escala 1:3 del tamaño real, y tienen geometría similar a las ensayadas en memorias anteriores, siendo cuatro con estribos inclinados en dos planos y dos con armadura tradicional(...).

This report is part of a program of studies carried out at the LEMCO laboratory of the Civil Works Department of the UTFSM, regarding the behavior of reinforced concrete structural elements with inclined transverse reinforcement. It has been proved that this type of reinforcement guarantees a lower deterioration of the elements in comparison with the traditional orthogonal reinforcement when they are subjected to seismic solicitation. However, in tests of elements with inclined transverse reinforcement, a general tendency to fracture of the longitudinal reinforcement has been observed, which leads to a very undesirable type of failure. This is related to the buckling of the bars during loading cycles and to the large deformations involved. Thus, during the last few years, research has focused on avoiding or decreasing the tendency to buckling, with partial success so far, as indicated by the results of the tests carried out in this report. However, even if buckling of the bars is completely avoided, they could still break due to fatigue while the concrete is still sound, which would produce another type of undesirable failure of the structure. Then, to study this possibility, it is imperative to know the level and history of deformations of the reinforcing bars in these elements with inclined transverse reinforcement, which is difficult to achieve because, in the situation of interest, the bars have already yielded in tension and compression, and suffered strong incursions in the range of inelastic behavior. In this report, it has been investigated how to obtain data off the unit deformation actually reached in the bars during the tests by means of direct visualization with endoscopic cameras. For this purpose, six cantilever beams representing the beam area adjacent to an external column of a ductile frame were constructed and tested, which were subjected to a cyclic loading equivalent to the seismic loading. The beams can be considered at 1:3 scale of the real size, and have similar geometry to those tested in previous reports, being four with inclined stirrups in two planes and two with traditional reinforcement(...).