PROCEDIMIENTO DE ENSAYO PARA LA DETERMINACIÓN DE LA ADHERENCIA ENTRE ACERO Y HORMIGÓN CON CONFINAMIENTO TRANSVERSAL.

La invención consiste en un nuevo procedimiento y dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón,

en probetas de hormigón cuando se aplica una fuerza de tracción y una fuerza de compresión lateral simultáneamente a la barra o alambre de acero embebida en ella, permitiendo así adecuar la medición al esquema de fuerzas presentes en la realidad estructural.Para conseguir estos objetivos se define geométricamente, en primer lugar, la probeta de hormigón donde se alojará, en posición definida, la barra o alambre objeto de ensayo y en segundo lugar, se desarrolla un dispositivo específico para este procedimiento de ensayo, que presenta la propiedad de generar, en el interior de la probeta de hormigón, un estado tensional de compresiones horizontales y oblicuas, las cuales son equilibradas con tracciones en el elemento objeto de ensayo

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200800604.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE BURGOS.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: BURGOS.

Inventor/es: VICENTE CABRERA,MIGUEL ANGEL, GONZALEZ CABRERA,DORYS CARMEN.

Fecha de Solicitud: 3 de Marzo de 2008.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 14 de Diciembre de 2011.

Clasificación PCT:

  • G01N3/08 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 3/00 Investigación de las propiedades mecánicas de los materiales sólidos por aplicación de una incitación mecánica. › por aplicación de esfuerzos permanentes de tracción o de compresión (G01N 3/28 tiene prioridad).

PDF original: ES-2356962_A1.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal.

Sector

La presente invención se encuadra en el sector de la investigación o análisis de materiales por determinación de sus propiedades químicas o físicas, en concreto dentro del campo de los métodos de investigación de las propiedades mecánicas de los materiales sólidos por aplicación de una incitación mecánica (G01N 3/00), en especial por aplicación de esfuerzos permanentes de tracción o de compresión (G01N 3/08).

Estado de la técnica

La capacidad de adherencia entre el acero y el hormigón está en la base del principio de funcionamiento del hormigón estructural y, sin embargo, sigue siendo un fenómeno no suficientemente estudiado y no suficientemente entendido.

Los métodos clásicos de ensayo de adherencia actualmente en vigor fueron desarrollados hace ya más de 30 años, cuando las barras corrugadas eran relativamente nuevas en Europa. El conocimiento acerca de los fenómenos que gobiernan la adherencia se ha ampliado enormemente en todo este tiempo.

De un estudio en detalle del fenómeno se llega a la conclusión de que la capacidad de adherencia entre el acero y el hormigón depende de multitud de parámetros. De hecho, el Código Modelo CEB-FIP (publicado en 1990) indica que la capacidad de adherencia acero-hormigón depende de, al menos, 10 parámetros, entre los que destacan los parámetros geométricos de la barra (diámetro, tipo de corruga, etc), posición dentro de la masa de hormigón, recubrimiento, número de barras en las proximidades, presión transversal, etc.

En términos generales, los ensayos actuales se pueden clasificar en dos grandes categorías, a saber, los de tipo Pull-Out y de flexión. En ambos casos, el organismo internacional RILEM dispone de procedimientos de ensayo de este tipo (figuras 1 y 2).

En la figura 1, que representa un Ensayo RILEM Pull-Out se muestra: el sensor de desplazamiento de la barra (1), un manguito plástico (2) dispuesto para eliminar la adherencia en este tramo y la barra de acero (3) objeto del ensayo.

En la figura 2, que representa un Ensayo RILEM de Flexión se muestra: el sensor de desplazamiento de la barra (1), un manguito plástico (2) dispuesto para eliminar la adherencia en este tramo y la barra de acero (3) objeto del ensayo.

El primero de los procedimientos de ensayo presentado es el más habitual, puesto que es más fácil de desarrollar. Sin embargo, la barra es sometida a una tracción pura, sin tener en cuenta efecto transversal alguno.

El segundo de ellos es menos utilizado, en la medida en que es más costoso de desarrollar. Se aproxima algo más al comportamiento de una barra de acero embebida en una viga de hormigón, puesto que la tracción de la barra llega a través de mecanismos de flexión. Sin embargo, dadas sus dimensiones, no se consideran adecuadamente los efectos de confinamiento transversal.

Aunque existen diferencias sustanciales entre ellos, sí poseen algo en común y es el hecho de que no se introduce, de forma controlada, la influencia de las compresiones transversales en la determinación de la adherencia entre acero y hormigón.

Es conocido que las compresiones transversales favorecen un incremento en la adherencia entre acero y hormigón, condición que está presente en los elementos estructurales tipo viga donde los efectos de flexión dominan sobre los de tracción.

Tal y como se puede apreciar en las figuras 3.1 y 3.2, que representan la justificación de la necesidad de considerar los efectos transversales en el anclaje de una barra de acero dentro de una masa de hormigón, el anclaje de los elementos en tracción situados en la cara inferior de la viga (dibujados en trazo continuo), se producen en una zona con importantes esfuerzos de compresión transversal.

Descripción de la invención

La invención se refiere a un nuevo procedimiento y dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia de una barra o alambre de acero embebida en una masa de hormigón cuando aquella es sometida a una tracción, que además introduce esfuerzos de compresión transversales.

El procedimiento consiste en embeber una barra o alambre de acero en el interior de una probeta de hormigón de 20x30x40 cm, la cual dispone de un chaflán de 10x10 cm en una de sus aristas (figuras 4.1, 4.2 y 4.3).

La barra o alambre de acero se embebe una distancia igual a la longitud que se desee ensayar más 10 cm. La citada longitud es definida en la figura 4 como "long". En los primeros 10 cm la barra se rodea de un manguito plástico (2) con objeto de evitar que se produzca adherencia entre el acero y el hormigón. La barra o alambre de acero (3) sobresale una distancia de 30 cm.

El procedimiento que aquí se describe permite ensayar longitudes de anclaje de hasta 25 cm. Es decir: long. ≤ 25 cm.

La novedad de la invención que aquí se presenta radica en dos aspectos:

1. La geometría de la probeta (figuras 4.1, 4.2 y 4.3), que es totalmente novedosa y diferente de las utilizadas en los procedimientos de ensayos actualmente existentes.

2. El sistema de sujeción de la probeta (figura 5), denominado en esta invención como "camisa de sujeción", que es totalmente novedoso y diferente de los utilizados en los procedimientos de ensayos actualmente existentes.

La combinación de estas dos novedades (geometría de la probeta y camisa de sujeción) dota a este procedimiento de ensayo de la facultad, no existente en ninguna otra invención, de poder aplicar, de forma simultanea, tracción de arrancamiento a la barra o alambre y compresión transversal.

El dispositivo de ensayo es una camisa de sujeción de la probeta de hormigón que está compuesta por una primera (4) y una segunda chapa (5), seis varillas de acero o barras roscadas (6, 7 y 8), seis arandelas secundarias (9), seis tuercas (10), seis contratuercas (11), dos arandelas principales (12), un perfil metálico cuya sección transversal tiene forma de doble "T", tipo HEB, de altura 120 mm (13), dos perfiles metálicos cuya sección transversal tiene forma de "U", tipo UPN, de altura 80 mm (14) y una barra de acero corrugada φ25 (15) soldada al perfil tipo HEB (13).

La primera chapa (4) es de acero convencional tipo S-275-JR o similar, presenta unas dimensiones de 150x330x10 mm y dispone de dos orificios de 13,5 mm de diámetro y 280 mm de separación entre centros (figura 6).

La segunda chapa (5) es de acero convencional tipo S-275-JR o similar, presenta unas dimensiones de 200x330x10 mm y dispone de dos orificios de 13,5 mm de diámetro y 280 mm de separación entre centros (figura 7).

Las primeras barras roscadas (6) son de alto límite elástico (fyk ≥q 980 MPa), métrica M-12, 200 mm de longitud y hay dos en cada camisa de sujeción.

Las segundas barras roscadas (7) son de alto límite elástico (fyk ≥q 980 MPa), métrica M-12, 250 mm de longitud y hay dos en cada camisa de sujeción.

Las terceras barras roscadas (8) de alto límite elástico (fyk ≥q 980 MPa), métrica M-12, 90 mm de longitud y hay dos en cada camisa de sujeción.

Las arandelas secundarias (9), en número de seis en cada camisa de sujeción, son de acero convencional tipo S-275-JR o similar. Geométricamente se trata de un toroide, de 27 mm de diámetro interior, 77 mm de diámetro exterior y 25 mm de diámetro de la sección del toroide (figuras 8.1 y 8.2).

Unas tuercas (10) tipo M-12 en número de seis en cada camisa de sujeción.

Unas contratuercas (11), tuercas tipo M-12 que actúan a modo de contratuercas, en número de seis en cada camisa de sujeción.

Unas arandelas principales (12) de acero convencional tipo S-275-JR o similar, en número de dos en cada camisa de sujeción. Geométricamente se trata de un toroide, de 75 mm de diámetro interior, 125 mm de diámetro exterior y 25 mm de diámetro de la sección del toroide (figuras 9.1 y 9.2).

Un perfil metálico tipo HEB (13) de altura 120 mm, de 330 mm de longitud y dispuesto según se recoge en la figura 5. En el alma presenta dos orificios de 13,5 mm de diámetro y 280 mm de separación (figuras 10.1, 10.2 y 10.3).

Un perfil metálico tipo UPN (14) de altura 80 mm, en número de dos en cada camisa... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, caracterizado porque se aplica simultáneamente una fuerza de tracción y una fuerza de compresión transverso - lateral a una barra o alambre de acero (3) embebida en una probeta de hormigón en los pasos siguientes:

- Embeber una barra o alambre de acero (3), en el que previamente se ha introducido un manguito de plástico (2) de 10 cm de longitud, en una probeta de hormigón de 20x30x40 cm. La barra o alambre de acero (3) embebido puede tener una longitud de anclaje de hasta 25 cm.

- Colocación de la probeta dentro de un sistema de sujeción, denominado "camisa de sujeción" (fig 5), que permite no solo equilibrar la fuerza de tracción aplicada a la barra o alambre (3) sino también aplicar una fuerza transverso - lateral sobre la probeta.

- Colocación del conjunto camisa de sujeción y probeta en una máquina universal de ensayo a tracción.

- Aplicación de una fuerza para realizar el ensayo.

2. Procedimiento de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, según reivindicación 1, caracterizado porque la probeta de hormigón está dotada de un chaflán de 10x10 cm.

3. Dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, según el procedimiento de la reivindicación 1, caracterizado porque consiste en una primera chapa (4) de acero convencional de dimensiones 150x330x10 mm, una segunda chapa (5) de acero convencional de dimensiones 200x330x10 mm, seis barras roscadas (6, 7 y 8), seis arandelas secundarias (9), seis tuercas (10), seis contratuercas (11), dos arandelas principales (12), un perfil metálico cuya sección transversal tiene forma de doble "T", tipo HEB, de altura 120 mm (13), dos perfiles metálicos cuya sección transversal tiene forma de "U", tipo UPN, de altura 80 mm (14) y una barra de acero corrugada (15) de 25 diámetro soldada al perfil metálico tipo HEB de altura 120 mm (13) de manera que sobre el chaflán de la probeta se dispone la primera chapa (4) y centrada en la cara opuesta, se dispone la segunda chapa (5), sobre la primera chapa (4) y segunda chapa (5) se disponen sendos perfiles metálicos tipo UPN (14) de tal modo que coincidan los orificios de ambos elementos, tanto sobre la cara frontal como sobre la cara dorsal de la probeta se disponen tres arandelas secundarias (9) que se encuentran dentro de la arandela principal (12), a cada una de las tres arandelas secundarias (9) se roscan una primera barra. roscada (6), una segunda barra roscada (7) y una tercera barra roscada (8) respectivamente, las dos primeras barras roscadas (6), tanto la que se encuentra sobre la cara frontal como la que se encuentra sobre la cara dorsal, se introducen por los orificios de conjunto formado por la primera chapa (4) y el perfil metálico tipo UPN (14), y se aprietan, utilizando para ello dos tuercas (10) y dos contratuercas (11), las dos segundas barras roscadas (7), tanto la que se encuentra sobre la cara frontal como la que se encuentra sobre la cara dorsal, se introducen por los orificios del perfil metálico tipo HEB (13), y se aprietan, utilizando para ello dos tuercas (10) y dos contratuercas (11), las dos terceras barras roscadas (8), tanto la que se encuentra sobre la cara frontal como la que se encuentra sobre la cara dorsal, se introducen por los orificios de conjunto formado por la segunda chapa (5) y el perfil metálico tipo UPN (14), y se aprietan, utilizando para ello dos tuercas (10) y dos contratuercas (11), y el perfil metálico tipo HEB (13) se sitúa en la cara inferior de la probeta de hormigón.

4. Dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, según reivindicación 3, caracterizado porque las primeras (6), segundas (7) y terceras barras roscadas (8) son unidades de barras roscadas de alto límite elástico (fyk ≥q 960 MPa), métrica M-12 y de 200 mm, 250 mm y 90 mm de longitud respectivamente.

5. Dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, según reivindicación 3, caracterizado porque las arandelas secundarias (9) tienen una disposición geométrica de toroide de 27 mm de diámetro interior, 77 mm de diámetro exterior y 25 mm de diámetro de la sección del toroide.

6. Dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, según reivindicación 3, caracterizado porque las arandelas principales (12) tienen una geometría de toroide de 75 mm de diámetro interior, 125 mm de diámetro exterior y 280 mm de la sección del toroide.

7. Dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, según reivindicación 3, caracterizado porque los perfiles metálicos cuya sección transversal tiene forma de doble "T", tipo HEB, de altura 120 mm (13) y cuya sección transversal tiene forma de "U", tipo UPN, de altura 80 mm, presentan orificios de 13.5 mm de diámetro y 280 mm de separación.

8. Dispositivo de ensayo para la determinación de la adherencia entre acero y hormigón con confinamiento transversal, según reivindicación 3, caracterizada porque la barra de acero corrugado (15) es de tipo B-500-S, de 25 mm de diámetro nominal y 200 mm de longitud.


 

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