Establiment de bases de càlcul d'elements estructurals de formigó d'alta resistència sotmesos a tallant

En els darrers anys ha crescut notablement l’interès en els formigons d’alta resistència, amb resistències característiques per sobre els 50 MPa. Aquest tipus de formigons poden aconseguir-se usant una relació aigua-ciment molt baixa i amb un acurat control durant l’execució. La treballabilitat necessària s’aconsegueix mitjançant additius superfluidificants. Una extensa investigació ha millorat notablement el coneixement de les propietats bàsiques d’aquest material. Però mentre la majoria de les propietats del formigó milloren a l’augmentar la resistència característica d’aquest, n’hi ha d’altres que no. Per a poder garantir la seguretat del formigó estructural, cal revisar alguns mètodes de disseny empírics, basats en formigons de resistències característiques molt més baixes. El mètode de disseny de la normativa espanyola de formigó estructural (EHE) es basa en equacions derivades experimentalment. Els assaigs que van proporcionar les dades per aquestes equacions van realitzar-se majoritàriament sobre elements de formigó amb fck menor a 50 MPa. Extrapolar aquestes equacions per al cas de formigons d’alta resistència podria no ser segur en alguns casos. Una característica d’aquest material és que es trenca bruscament i forma superfícies de trencament llises, travessant els àrids. Això contrasta amb les típiques superfícies de les fissures de formigons amb resistències característiques menors, on les fissures segueixen el contorn dels àrids. L’objectiu d’aquesta tesina és comprovar la eficàcia de la formulació de la EHE per a la resistència a tallant, per a bigues amb i sense armadura de reforç a tallant, i suggerir possibles millores a aquesta formulació, per tal de que s’adapti millor al comportament del formigó d’alta resistència. Es comparen els resultats obtinguts en 243 assaigs sobre bigues amb formigons de resistències entre 20 i 100 MPa amb les prediccions de la normativa espanyola EHE, amb els de la normativa nord-americana AASHTO i amb els obtinguts amb un programa que implementa la teoria del camp de compressions modificada, MCFT, que es la teoria en que es basa la normativa AASHTO. A més, s’utilitza com a eina un model de xarxa neuronal per a intentar reproduir amb més exactitud el comportament de les bigues davant l’esforç tallant, i comparant les prediccions de la EHE amb les d’aquest model ajustar els paràmetres d’aquesta normativa. En aquest estudi s’arriba a la conclusió en el cas de bigues sense armadura de reforç transversal que, tot i que la EHE demostra ser una eina eficaç per al disseny d’aquests elements estructurals, els mètodes de disseny basats en la teoria modificada del camp de compressions proporcionen millors resultats, ja que les seves prediccions s’acosten més a les tensions reals de trencament de les bigues analitzades. A partir d’un estudi paramètric dels resultats provenint de la xarxa neuronal es proposa una nova formula basada en la instrucció EHE i el Codi Model, que correlaciona millor els resultats experimentals. En el cas de bigues amb armadura de reforç a tallant, la Instrucció EHE dona resultats extremadament conservadors, i més en el cas de formigons d’alta resistència. La normativa AASHTO (basada en la MCFT) proporciona en aquest cas unes previsions molt més acurades que no pas la EHE. La EHE considera el tallant màxim d’una biga amb armadura de tallant com la suma de la contribució de l’acer dels estreps Vs i del formigó Vc. El valor de Vc és el que tindria la mateixa biga però sense armadura de tallant. En aquest cas, es difícil de determinar quins paràmetres caldria modificar, ja que la xarxa neuronal tracta la resistència a tallant com a un únic valor, i la EHE treballa amb la suma de dos. Si es vol aconseguir que la EHE proporcioni millors resultats per a bigues amb armadura de reforç a tallant, caldria modificar-la i basar-la en la teoria modificada del camp de compressions