Diseño, construcción, ensayo y análisis de modelos reducidos de estructuras de hormigón armado: pórtico de un solo vano biarticulado. Análisis experimental

Abstract

[EN] The reinforced concrete structures constitute a classic typology. They are composed of different materials that work together to as a whole to support the loads which they are submitted, and present a satisfactory behaviour. These structures are very widespread today. For this reason, in recent years, it has been produce a great progress and development in this area. However, this material, is at the same time, a material with a heterogeneous and difficult behaviour, which depends on a lot of external factors difficult to control. This Final Project, considers the study about a reduced model of a reinforced concrete gantry structure. It is a reinforced concrete frame structure with one only span, a structural element that although it seems a simple typology, later you can realize the great variety of phenomena that can develop. To study the behaviour of this gantry structure of one only span, it is necessary some previous phases. These different phases are the design of this element, its construction and finally, the test that will permit the analysis of the structure so it is possible to observe which its behaviour is. With this, it is made a brief tour of each one of the stages that are included in a construction project. The first phase is the one that is done by de designer. It is the phase in which it is permitted a great liberty in decisions, and set the basis that will influence in the next tasks. In this case, is has been defined the geometry, conventional materials with their characteristics' The part of the construction of the structure has followed the guidelines established. It highlights the importance of a good temporal program and also it is important to meet the deadline set. Once the structure has been physically constructed, it has been tested in a laboratory. To do this, it has been applied a punctual load off-centre, and then, the objective is to study how it behaves as a whole. In first place, analyse has been done by observing directly the element. Then, it has been studied and described other phenomena with more details. Finally, the structural element has been taken to break, in other words, it has been carried out a destructive engineering test, and so it can be shown how the materials work and how they develop throughout all the experiment. Each of these phases that have been described have been done practically entirely by the authors of this document.

[ES] Las estructuras de hormigón armado constituyen una tipología clásica. Están compuestas por diferentes materiales que trabajan en conjunto frente a la acción de las cargas a las que están sometidas, presentando un comportamiento satisfactorio. Dichas estructuras están muy extendidas en la actualidad. Es por este motivo, que en los últimos años se ha producido un gran avance y desarrollo en este ámbito. No obstante, es a su vez un material con un comportamiento muy heterogéneo y complejo, que depende de muchos factores difíciles de controlar. En este Trabajo Final de Grado, se plantea el estudio de un modelo reducido de una estructura tipo pórtico de hormigón armado. Se trata de un pórtico biarticulado de un solo vano, un elemento estructural que aunque aparentemente pueda resultar una tipología sencilla, posteriormente se podrá observar la gran variedad de fenómenos que puede desarrollar. Para poder estudiar el comportamiento del pórtico biarticulado de un solo vano, son necesarias unas fases previas hasta llegar a su análisis. Dichas fases comprenden el diseño, construcción y ensayo para finalmente poder analizar la pieza y observar cómo se comporta. Con ello se realiza un breve recorrido por cada una de las etapas que puede incluir un proyecto de construcción. La fase inicial es la asumida por el proyectista. Es aquella en la cual se dispone de mayor libertad de decisión y marca las bases que influirán en las tareas posteriores. En este caso, se ha definido la geometría, materiales convencionales y sus características. La construcción de la estructura ha seguido las pautas marcadas por el diseño. En esta fase destaca la importancia de una buena programación de tiempos y cumplimiento de plazos. Una vez se ha materializado la estructura, se ha ensayado. Para ello se le ha aplicado una carga puntual descentrada y se ha observado cómo trabaja la estructura en su conjunto. En primer lugar, se ha analizado mediante observación directa e inmediata y posteriormente, se han estudiado y descrito otros fenómenos con más detalle. Se ha llevado el pórtico hasta la rotura, es decir se ha realizado un ensayo destructivo, con el fin de mostrar de manera proporcional cómo los materiales se desempeñan a lo largo del ensayo. Todas las fases descritas con anterioridad se han llevado a cabo prácticamente en su totalidad por las autoras de este trabajo final de grado.

[CA] Les estructures de formigó armat constitueixen una tipologia clàssica. Estan compostes per diferents materials que treballen en conjunt enfront a l'acció de les càrregues a les quals estan sotmeses, presentant un comportament satisfactori. Aquestes estructures estan molt esteses en l'actualitat. És per aquest motiu, que en els últims anys s'ha produït un gran avanç i desenvolupament en aquest àmbit. No obstant això, és al mateix temps un material amb un comportament molt heterogeni i complex, que depèn de molts factors que són difícils de controlar. En aquest Treball Final de Grau, es planteja l'estudi d'un model reduït d'una estructura tipus pòrtic de formigó armat. Es tracta d'un pòrtic biarticulat d'una sola obertura, un element estructural que encara que aparentment puga resultar una tipologia senzilla, posteriorment es podrà observar la gran varietat de fenòmens que por desenvolupar. Per poder estudiar el comportament del pòrtic biarticulat d'una sola obertura, són necessàries unes fases prèvies per a arribar al seu anàlisi. Aquestes fases comprenen el disseny, construcció i assaig per finalment poder analitzar la peça i observar com es comporta. Amb això es realitza un breu recorregut per cadascuna de les etapes que por incloure un projecte de construcció. La fase inicial és l'assumida pel projectista. És aquella en la qual es disposa de major llibertat de decisió i marca les bases que influiran en les tasques posteriors. En aquest cas, s'ha definit la geometria, materials convencionals i les seues característiques. La construcció de l'estructura ha seguit les pautes marcades pel disseny. En aquesta fase destaca la importància d'una bona programació de temps i compliment de terminis. Una vegada s'ha materialitzat l'estructura, s'ha assajat. Per a això se li ha aplicat una càrrega puntual descentrada i s'ha observat com treballa l'estructura en el seu conjunt. En primer lloc, s'ha analitzat mitjançant observació directa i immediata, i posteriorment, s'han estudiat i descrit altres fenòmens amb més detall. S'ha portat el pòrtic fins al trencament, és a dir, s'ha realitzat un assaig destructiu, amb la finalitat de mostrar de manera proporcional com els materials s'exerceixen al llarg de l'assaig. Totes les fases descrites amb anterioritat s'han dut a terme pràcticament en la seua integritat per les autores d'aquest treball final de grau.