Elemento estructural mixto de hormigón y madera. Análisis estructural y criterios de diseño

El interés por las estructuras mixtas de hormigón y madera está plenamente justificado por su aplicación técnica en rehabilitación de forjados antiguos de madera, en nuevos forjados o en cualquier otra tipología estructural al amparo, entre otros, de criterios ambientales y de sostenibilidad, al ser la madera un material de menor coste energético que los clásicos hormigón o acero. En éste tipo de estructuras la conexión entre materiales es la que hace posible el trabajo conjunto de todos ellos. En la presente tesis se ha realizado una revisión pormenorizada de las características mecánicas de los conectores utilizados para este tipo de estructuras, en términos de resistencia a esfuerzo rasante, rigidez y modo de rotura, encontrando que estas propiedades mecánicas son manifiestamente mejorables. A partir de una idea preconcebida, se realizan ensayos con el material necesario y se desarrolla el diseño de un nuevo conector que, colocado inclinado respecto del plano de contacto entre materiales, trabaja a flexotracción y supera los inconvenientes de los precedentes. Se analiza con detalle cuáles han de ser sus características geométricas y cuáles son las propiedades mecánicas de la conexión resultante. Se comparan estas propiedades con las de algunas de las conexiones precedentes encontrando que su resistencia por unidad de área es superior a la de cualquier conexión anterior. Además con dicha disposición se moviliza un rozamiento en el plano de contacto que es en parte responsable de esas altas propiedades mecánicas conjuntas Mediante otra serie de ensayos se evalúa experimentalmente la magnitud del coeficiente de rozamiento para distintos acabados superficiales y sucesivos ciclos de carga. Se obtiene que la resistencia a rasante aportada por el rozamiento potencial puede llegar a ser del mismo orden que la propia resistencia del elemento en la dirección del deslizamiento. Se han fabricado dos prototipos de forjado mixto a escala real unidos con las conexiones diseñadas y se ensayan a flexión simple analizando su comportamiento, registrando en ambos casos las flechas resultantes en centro de vano. A partir de la teoría clásica de estructuras mixtas, se ha desarrollado un modelo matemático para el comportamiento a flexión del forjado con conexiones cuyo comportamiento rasante-deslizamiento se encuentra en rango elástico lineal, elastoplástico o plástico. Se ha aplicado a la conexión diseñada y, a pesar de las hipótesis realizadas para su desarrollo, el modelo predice con suficiente aproximación las flechas observadas y es, por tanto, una buena herramienta de diseño de los forjados de hormigón-madera