Comportamiento confinado de hormigones de resistencia normal y alta. Base de datos experimental y calibración de modelo analítico

Castellà: En las últimas décadas se han realizado diversas investigaciones sobre el comportamiento del hormigón sometido a tensión triaxial, las cuales han tenido como objetivo principal predecir las relaciones entre las tensiones y deformaciones que sufre dicho material al ser sometido a presiones laterales. Estas investigaciones han revelado que el confinamiento mejora notablemente las propiedades mecánicas del hormigón, otorgándole mayor resistencia y ductilidad. El mejoramiento de las propiedades del hormigón debido al confinamiento ha permitido obtener elementos estructurales más óptimos y de mejor comportamiento estructural, especialmente en la rehabilitación de estructuras antiguas. Por esta razón tiene una gran importancia entender el comportamiento del hormigón sometido a tensión multiaxial. Entre los diversos métodos para generar confinamiento en el hormigón que han sido investigados se encuentra el de presión hidrostática. Este consiste en introducir una pieza de hormigón en una celda triaxial la cual se rellena de un fluido incompresible y por medio de mecanismos hidráulicos ejercer presión en dicho fluido la cual se transfiere al hormigón generando presión multiaxial en el mismo. A pesar de que se han hecho múltiples investigaciones sobre el hormigón sometido a tensión multiaxial hidrostática no existe una base de datos que agrupe la totalidad de los datos experimentales obtenidos y recorra completamente el espectro de resistencias del hormigón ensayadas, incluyendo tanto normales como altas, así como los distintos niveles de presión de confinamiento que se pueden ejercer. El objetivo principal de esta tesina es recopilar las principales investigaciones que se han hecho sobre el tema en las últimas dos décadas con el fin de conformar una base de datos que incluya toda la información expuesta en dichas investigaciones de manera conjunta. Una base de datos como esta resulta de gran importancia pues sirve como referencia para predecir el comportamiento del hormigón bajo tensión multiaxial para cualquier rango de resistencia o presión de confinamiento. Otro de los objetivos es evaluar modelos matemáticos que han sido concebidos para describir las superficies de falla del hormigón, que son regiones geométricas definidas por las combinaciones de tensiones que provocan la falla de este material. El proyecto consiste en extraer todos los datos disponibles sobre comportamiento de hormigón confinado por presión hidrostática de diversas investigaciones realizadas desde 1990 a la fecha, y organizarlos de forma clasificada en base a criterios que son comunes a todos los programas de ensayo, tales como las condiciones preliminares de los mismos, los aparatos de prueba utilizados, la elaboración de las muestras, además de los resultados de las pruebas realizadas. Una vez obtenida esta base de datos se procede a calibrar la superficie de falla propuesta por William y Warnke para comprobar que tan adecuada resulta al modelar el comportamiento del hormigón confinado y se plantean mejoras que pueden redundar en una mejor aproximación a los datos obtenidos en los ensayos. Se plantean también otras opciones de modelos matemáticos para obtener la superficie de falla que mejor se ajusten a los resultados experimentales. Finalmente se recogen las conclusiones más relevantes del trabajo y se proponen líneas de investigación futuras.English: In recent decades there have been several studies on the behavior of concrete subjected to triaxial stress, which have been intended primarily to predict the relationship between the stresses and strains suffered by the material when subjected to lateral pressures. These investigations have shown that confinement significantly improves the mechanical properties of concrete, giving it greater strength and ductility. Improving concrete properties by confinement has led to more optimal structural elements and with better performance, especially in the rehabilitation of old structures. For this reason is very important to understand the behavior of concrete under multiaxial tension. Among the various methods to generate concrete confinement that has been investigated is the one of hydrostatic pressure. This involves inserting a concrete specimen in a triaxial cell which is filled with incompressible fluid and through hydraulic mechanisms to make pressure on the fluid which is transferred to the concrete generating multiaxial pressure on it. Although multiple investigations have been made about concrete under multiaxial hydrostatic stress, there is no database that brings together all the experimental data and fully explores the range of concrete strengths tested, including both normal and high strength, so as the different levels of confining pressure that can be exercised. The main objective of this thesis is to collect the most relevant research has been done on the subject in the last two decades to create a database that includes all the information presented in this research jointly. A database like this is very important because it serves as a reference for predicting the behavior of concrete under multiaxial stress for any range of resistance or confining pressure. Another objective is to evaluate how accurate are some mathematical models that have been conceived to describe the failure surface of concrete, which are geometric regions defined by combinations of strains that cause the failure of this material. The project consists of extracting all available data on behavior of concrete confined by hydrostatic pressure of several investigations since 1990 to date, classify it and organize it based on common criteria to all test programs such as preliminary conditions, test devices used, preparation of samples, as well as the tests results. Once this database is obtained it is used to calibrate the failure surface proposed by William and Warnke to see how appropriate it is to model the behavior of confined concrete and improvements are established that may lead to a better approximation to the data obtained in the trials. Other mathematical model options are proposed to obtain the failure surface that best fit the experimental results. Finally, the most relevant conclusions of the work are gathered and future research lines are suggested