Estudio experimental del comportamiento de vigas de hormigón armado descimbradas a tempranas edades

Abstract

El presente trabajo constituye un estudio experimental sobre el comportamiento de vigas de hormigón armado descimbradas a tempranas edades y su contrastación con predicciones analíticas. <br/>El objetivo final de la investigación es el establecimiento de criterios prácticos para determinar plazos de desencofrado que garanticen la seguridad y funcionalidad de las estructuras en todo momento de su vida útil. A tal fin, se ha planteado como objetivo previo determinar la influencia de la edad del hormigón en el momento del descimbrado y puesta en carga de las vigas sobre su capacidad resistente y deformabilidad, tanto a corto como a largo plazo.<br/>Se han ensayado dos series de 8 vigas biapoyadas, de 3.60 m de luz y sección rectangular de 20x30 cm, dimensionadas para resistir una carga total de servicio de 20kN/m, utilizando como valores de proyecto hormigón H 200 y acero AEH-500N. En cada serie se han realizado dos tipos de ensayo: Fluencia y Rotura. <br/>Los ensayos de fluencia estaban orientados al estudio de la deformabilidad diferida de las vigas en función de la edad del hormigón en el momento de carga, Se ha detectado un nivel de deformación diferida muy elevado, especialmente a tempranas edades. Asimismo, se han calibrado diversos métodos de cálculo de flechas, concluyendo la necesidad de utilizar expresiones en las que aparezcan de forma explícita los parámetros más importantes que afectan a la retracción y a la fluencia del hormigón.<br/>Los ensayos de rotura estaban orientados al estudio de la capacidad resistente de las vigas en función de la edad del hormigón en el instante de puesta en carga. A su vez, estos ensayos han servido para estudiar la deformabilidad instantánea bajo carga creciente. Se ha concluido que a partir de los dos días, que es la edad mínima ensayada, la edad del hormigón apenas influye en la capacidad resistente a flexión pero si, de forma moderada, en la capacidad resistente a cortante. Se ha observado, como era de esperar, una mayor deformabilidad instantánea en las vigas de menor edad. No se han detectado cambios de forma de rotura en función de la edad del hormigón ni roturas frágiles por flexión, así como tampoco agotamiento de la adherencia o del anclaje. <br/>Las vigas ensayadas a fluencia han sido llevadas a rotura con el fin de determinar la influencia de una carga prematura, de carácter permanente, en la capacidad portante a largo plazo. La cartga prematura no ha mostrado influencia alguna en la capacidad portante a flexión a largo plazo, perosí en la resistencia a cortante. El nivel de prefisuración y sobre todo la fluencia producida por la precarga mantenida, contribuyen a aumentar la deformabilidad instantánea a largo plazo. <br/>Mediante la comparación de los resultados experimentales con predicciones analíticas se ha verificado la validez de las formulaciones de dimensionado frente a estados límite últimos, propuestas en la normativa vigente, para predecir el comportamiento de hormigones jóvenes. Este hecho ha permitido establecer criterios de descimbrado que garantizan la satisfacción de dichos estados límite. Igualmente, se ha detectado la importancia de la deformabilidad diferida a la hora de plantear descimbrados prematuros.

The present work is an experimental study on the behaviour of reinforced concrete beams loaded at early ages and their contrast with analytical predictions. <br/>The final aim of the research Is to establish practical criteria for determining times for removal of shores than ensure the safety and serviceability of the structures throughout their service life. This objective was achieved trhough the study of the influence of the concrete age at the time of demolding and loading the beams on their short -and long- term strength and deformability.<br/>Two series of 8 simply supported reinforced concrete beams of 3.6 m span length have been tested. All the beams had a rectangular cross section of 20x30 cm, and were dimensioned to resist a total service load of 20 kN/m, using as design values H-200 concrete and AEH-500N steel. In each series two types of tests were carried out: Creep and Failure. <br/>Crrep test were oriented to study the time dependent deflections in function of the age of loading. A very high level of time dependent deflection was detected, especially at early ages. Different methods for calculating deflection were also calibrated, and the conclusion was reached that it was necessary to use expressions in which the most important parameters affecting the creep and the shrinkage are expressly stated.<br/>Failure test were oriented to study the strength of the beams as a function of the concrete age at loading. These test also served to study the instantaneous deformability under increasing load. It was concluded that after two days, wich is the minimum age tested, the age of the concrete has hardly any influence on flexural strength, but it does have a moderate influence on the shear strength. As was expected, a greater instantaneous deformability was observed in the beams of less age. The age of concrete did not change the failure mode for any of the two series. The tests did not show brittle flexural failure, bond failure or failure of the anchorage.<br/>The beams tested for creep were taken to failure test in order to determine the influence of a permanent load on the long-term strength capacity. The premature load showed no influence on the long-term flexural strength, but did show an influence on the shear strength. The pre cracking and above all the creep produced by the permanent preload, contribute to increasing the instantaneous deformability. <br/>The experimental results have been compared with analytical predictions based on current design codes. It has been found that the design formulae developed for mature concrete can be used with a reasonable accuracy to predict the flexural and shear strength at early ages when using the concrete strength at the age of loading. This has allowed us to establish criteria for unshoring to ensure the satisfaction of serviceability and ultimate limit states at any moment of the structural life. The importance of the time dependent deflections with regard to premature unshoring was also detected.