Thesis Comportamiento cíclico de barras de acero para hormigón armado sometidas a fatiga de bajo ciclaje con pandeo restringido
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Date
2022-10
Authors
Rojas Hernández, Sergio Sebastián
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Abstract
Se implementó un programa experimental con el objetivo de determinar la resistencia a la
fatiga de bajo ciclaje de barras de acero de refuerzo para hormigón armado y recopilar datos sobre
el comportamiento frente a este tipo de solicitación de las barras disponibles en el mercado local,
tanto en su forma original como sometidas a la soldadura de armaduras transversales. Este tipo de
ensayo no está normalizado, y fue desarrollado como parte del trabajo realizado para esta memoria,
sobre muestras representativas de barras de refuerzo sometidos a ciclos de tracción-compresión
dentro de una camisa de acero que restringió su pandeo.
El interés del estudio provino de las fracturas inesperadas observadas en las barras de
refuerzo longitudinal de elementos de hormigón armado que representaban un segmento de viga
adyacente a una columna exterior de un marco dúctil, y que fueron sometidos a cargas cíclicas
simulando solicitación sísmica en laboratorios de la UTFSM. Las fracturas provocaban el colapso
catastrófico del elemento y aparecían sólo cuando la armadura transversal de la viga consistía en
estribos inclinados, pero no cuando lo estribos se disponían de manera tradicional a 90 grados,
contrarrestando las ventajas que tienen los estribos inclinados para el comportamiento sísmico de
los elementos de hormigón armado.
Con el objetivo de evitar estas fracturas en futuros diseños y debido a la falta de datos
experimentales sobre la resistencia a fatiga de bajo ciclaje de este tipo de barras, se decidió
emprender un programa de ensayos desarrollado para esta memoria en donde la fatiga de bajo
ciclaje se estudia para el caso en que el pandeo de la barra está restringido, recreando la situación
en que una barra trabaja cuando se encuentra en condiciones ideales, perfectamente confinada, y
no sujeta a pandeo. Una memoria desarrollada en forma paralela, (S. A. Rojas, 2022) estudió el caso
en que la barra está libre de pandear.
En el programa experimental se consideraron barras de tres distintos fabricantes, ACMA,
AZA y CAP. El estudio se limitó a barras con un diámetro de 8 mm, como las usadas en la fabricación
de los elementos de hormigón armado en que se observaron las fracturas. Se aprovechó el uso de
la camisa de acero para explorar también otros casos interesantes, como el efecto de la soldadura
de elementos transversales en barras de aceros soldables, ejecutada con y sin precalentamiento.
La camisa de acero que impidió el pandeo fue diseñada para sujetarse en la mordaza
superior de la máquina de ensayos a través de tarugos. El diseño inicial de la camisa de acero mostró
fallas en deformaciones superiores a 2% y fue necesario un rediseño, con el que se obtuvieron
resultados satisfactorios.
A partir de los resultados experimentales, se obtuvieron las constantes de los aceros
nacionales según el modelo de Coffin-Manson y se compararon con los resultados presentes en la
literatura. Se confirmó que las barras ensayadas de los fabricantes AZA y CAP responden a la fatiga
igual o mejor que lo usual en otros países, mientras que las barras ACMA tienen una resistencia
menor.
Los ensayos de fatiga se vieron afectados por la aplicación de soldadura con
precalentamiento y en mayor medida por la aplicación de soldadura sin precalentamiento.
Description
Keywords
FATIGA DE BAJO CICLAJE , HORMIGON ARMADO , BARRAS DE ACERO