Aprèn - Juan Murcia Delso

El presente trabajo desarrolla un modelo analítico sobre la adherencia de armaduras de acero en hormigón sometidas a corrosión y carga cíclica. El modelo simula el comportamiento esfuerzo de adherencia-deslizamiento considerando una degradación por corrosión frente a solicitaciones cíclicas representativas de una acción sísmica. Se formula tomando en cuenta expresiones empíricas y bases teóricas que permiten que represente al comportamiento de una manera más realista, pero manteniendo ciertas simplificaciones para que su implementación y uso sean sencillos. Se consideran parámetros de daño diferenciados debido a la corrosión que afecta de manera distinta a la resistencia que brinda el apoyo mecánico de las corrugas y la resistencia que brinda la componente friccional de la adherencia. Al igual que para la corrosión, el modelo considera parámetros de daño diferenciados debido al historial de carga cíclico. La validación del modelo se realiza mediante datos existentes correspondientes a ensayos de arrancamiento obtenidos de la literatura científica. Se contrastan los datos de los ensayos experimentales para resistencia pico y resistencia residual con los obtenidos por el modelo asumiendo el mismo protocolo de carga e introduciendo parámetros de resistencia de materiales y geométricos correspondientes a los ensayos realizados. Se lleva a cabo un análisis estadístico para evaluar la validez del modelo al igual que la precisión con la que representa el comportamiento real. Se concluye que el modelo propuesto refleja de manera cercana el comportamiento de los valores experimentales analizados. El modelo desarrollado constituye una herramienta útil y eficiente para evaluar los efectos combinados de la degradación por corrosión y carga cíclica en la adherencia local. Este modelo puede ser fácilmente implementado en un programa de elementos finitos para estudiar cómo afecta el nivel de corrosión al comportamiento sísmico de las zonas de anclaje y solape de armaduras

Caracterización de morteros ecoeficientes reforzados con varios tipos de fibras para el refuerzo de estructuras de hormigón

Projecte Final de Màster Oficial

Arones Villavicencio, Marisol Gabriela

Tutor/a - Director/a: Oller Ibars, Eva; Murcia Delso, Juan; Escobar, Kevin Isaac

Data de publicació: 2025

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Aquest Treball de Fi de Màster se centra en la caracterització experimental de sistemes de reforç basats en morters reforçats amb tèxtils (TRM), emprant matrius formulades amb materials de baix impacte ambiental, cosa que permet considerar configuracions ecoeficients com a alternativa sostenible i eficaç per a la rehabilitació d'estructures de formigó deteriorades. La recerca s'emmarca en la necessitat creixent de reduir l'impacte ambiental del sector de la construcció, promovent l'ús de materials alternatius amb una petjada de carboni més baixa i bon comportament mecànic. Per això s'utilitzaren matrius inorgàniques basades en ciment de sulfoaluminat de calci (CSA), tant en forma pura com amb l'addició de cendres volants (FA), avaluant el seu potencial com a substitut més sostenible dels ciments Portland. Com a reforç, es van utilitzar tres tipus de tèxtils: fibres de basalt i carboni (sintètiques) i fibres de cànem (naturals), seleccionades per les seves propietats mecàniques i possibles avantatges ambientals. La investigació inclogué assaigs de tracció i adherència sobre sistemes TRM, juntament amb la caracterització prèvia de les matrius i els tèxtils. Es van utilitzar tècniques de mesura convencionals i digitals, destacant l'aplicació de la Correlació Digital d'Imatges (DIC), que permeté analitzar de manera no invasiva les deformacions, fissures i lliscaments. També es van comparar diferents configuracions de matriu i reforç per tal d'avaluar-ne la influència en el comportament mecànic del sistema. Els resultats obtinguts permeteren identificar el comportament de cada configuració tèxtil-morter, establir criteris de selecció de materials en funció de l'eficiència estructural i la sostenibilitat, i proposar recomanacions per a futures aplicacions de reforç en estructures existents. En general, aquest treball proporciona una base experimental sòlida per avançar cap a solucions constructives més equilibrades tècnica i ambientalment.

El presente Trabajo de Fin de Máster se centra en la caracterización experimental de sistemas de refuerzo a base de morteros reforzados con textiles (TRM), empleando matrices formuladas con materiales de bajo impacto ambiental, lo que permite considerar configuraciones ecoeficientes como alternativa sostenible y eficaz para la rehabilitación de estructuras de hormigón deterioradas. La investigación se enmarca en la necesidad creciente de reducir el impacto ambiental del sector de la construcción, promoviendo el uso de materiales alternativos con menor huella de carbono y buen desempeño mecánico. Para ello se utilizaron matrices inorgánicas basadas en cemento de sulfoaluminato de calcio (CSA), tanto en su forma pura como con adición de cenizas volantes (FA), evaluando su potencial como sustituto más sostenible frente a cementos Portland. Como refuerzo se emplearon tres tipos de textiles: fibras de basalto y carbono (sintéticas) y de cáñamo (natural), seleccionadas por sus propiedades mecánicas y posibles ventajas ambientales. La investigación incluyó ensayos de tracción y adherencia sobre sistemas TRM, junto con la caracterización previa de las matrices y los textiles. Se utilizaron técnicas de medición convencionales y digitales, destacando la aplicación de Correlación Digital de Imágenes (DIC), que permitió analizar de forma no invasiva las deformaciones, fisuras y deslizamientos. También se compararon distintas configuraciones de matriz y refuerzo para evaluar su influencia en el comportamiento mecánico del sistema. Los resultados permitieron identificar el desempeño de cada configuración textil-mortero, establecer criterios de selección de materiales en función de su eficacia estructural y sostenibilidad, y proponer recomendaciones para futuras aplicaciones de refuerzo en estructuras existentes. En general, este trabajo proporciona una base experimental sólida hacia soluciones constructivas más equilibradas técnica y ambientalmente.

The present Master's Thesis focuses on the experimental characterization of textile-reinforced mortar (TRM) strengthening systems, using matrices formulated with low environmental impact materials. This approach allows the consideration of eco-efficient configurations as a sustainable and effective alternative for the rehabilitation of deteriorated concrete structures. The research is framed within the growing need to reduce the environmental impact of the construction sector, promoting the use of alternative materials with a lower carbon footprint and good mechanical performance. To this end, inorganic matrices based on calcium sulfoaluminate cement (CSA) were used, both in their pure form and with the addition of fly ash (FA), evaluating their potential as a more sustainable substitute for Portland cements. Three types of textiles were used as reinforcement: basalt and carbon fibers (synthetic) and hemp fibers (natural), selected for their mechanical properties and potential environmental advantages. The research included tensile and bond tests on TRM systems, along with the preliminary characterization of matrices and textiles. Both conventional and digital measurement techniques were used, notably the application of Digital Image Correlation (DIC), which allowed a non-invasive analysis of deformations, cracking, and slippage. Different matrix and reinforcement configurations were also compared to evaluate their influence on the mechanical behavior of the system. The results made it possible to identify the performance of each textile–mortar configuration, establish material selection criteria based on structural efficiency and sustainability, and propose recommendations for future strengthening applications in existing structures. Overall, this work provides a solid experimental foundation for moving towards more technically and environmentally balanced construction solutions.

Numerical modeling of reinforced concrete beam-column and beam-wall joints subjected to cyclic loading

Projecte Final de Màster Oficial

García Aceves, Juan Pablo

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan; Bairán García, Jesús Miguel

Data de publicació: 2025

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Les estructures de formigó armat són una solució molt atractiva per a la construcció en zones sísmicas. Un dels elements clau d'aquestes estructures són les unions entre els elements horitzontals i verticals, que durant un esdeveniment sísmic estaran sotmeses a grans forces i deformacions. El seu fallament pot provocar el col·lapse total de l'estructura; per tant, és fonamental conèixer el seu comportament sota càrregues cícliques. Aquest estudi es centra en el comportament de les unions viga-columnes i viga-murs sota càrregues cícliques. Per a això, es desenvolupen i validen models tridimensionals d'elements finits utilitzant el programari DIANA 10, tenint en compte la no linealitat dels materials constituents (formigó i acer) i la interacció entre ells. El procés de validació implica tres proves experimentals d'unions viga-columnes i dues proves experimentals d'unions viga-murs, comparant les corbes força-deformació i els danys observats en les mostres. A més, es desenvolupa el model d'un programa experimental en curs per a la resposta d'una unió viga-lloseta-mur com a part del projecte ERIES-NOBLE.

Las estructuras de concreto reforzado son una solución muy atractiva para la construcción en zonas sísmicas. Uno de los elementos clave en estas estructuras son las uniones entre los elementos horizontales y verticales, que durante un evento sísmico estarán sometidas a grandes fuerzas y deformaciones. Su fallo puede llevar al colapso total de la estructura; por lo tanto, es fundamental conocer su comportamiento bajo cargas cíclicas. Este estudio se centra en el comportamiento de las uniones viga-columna y viga-muro bajo cargas cíclicas. Para ello, se desarrollan y validan modelos tridimensionales de elementos finitos utilizando el software DIANA 10, considerando la no linealidad de los materiales constituyentes (concreto y acero) y la interfaz entre ellos. El proceso de validación involucra tres pruebas experimentales de uniones viga-columna y dos pruebas experimentales de uniones viga-muro, comparando las curvas fuerza-deformación y los daños observados en los especímenes. Además, se desarrolla el modelo de un programa experimental en curso para la respuesta de una unión viga-loseta-muro como parte del proyecto ERIES-NOBLE.

Reinforced concrete structures offer an attractive solution for construction in seismic zones. One of the key elements in these structures are the joints between horizontal and vertical elements, which during a seismic event are subjected to significant forces and deformations. Their failure can lead to a total collapse of the structure; thus, it is crucial to understand their behavior under cyclic loads. This study focuses on the behavior of beam-column and beam-wall connections under cyclic loads. To achieve this, three-dimensional finite element models are developed and validated using DIANA 10 software, considering the nonlinearity of the constituent materials (concrete and steel) and the interaction between them. The validation process involves three experimental tests of beam-column connections and two experimental tests of beam-wall connections, comparing the force-deformation curves and the damage observed in the specimens. Additionally, the model of an ongoing experimental program for the response of a beam-slab-wall connection is developed as part of the ERIES-NOBLE project.

Projecte constructiu d'una passarel·la de vianants sobre la carretera N-II, en el terme municipal de Sant Pol de Mar (Barcelona)

Treball Final de Grau

Roura Ginesta, Martí

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Anàlisi comparativa sobre les equacions d'ancoratge d'armadures d'acer en les noves normatives internacionals

Projecte Final de Màster Oficial

Rosell i Cabrelles, Guillem

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

La longitud d'ancoratge de les armadures és un aspecte important del dimensionament de les estructures de formigó. Els requisits sobre longitud d'ancoratge varien segons la normativa utilitzada a cada país i també han anat evolucionant en el temps. Aquest treball planteja una anàlisi comparativa de les longituds d'ancoratge especificades a normatives internacionals actuals de referència, com l'Eurocodi 2 (versions vigent i futura), el nou fib Model Code 2020 i la normativa ACI 318-19 dels Estats Units. En la primera part del treball es realitza un revisió de l'estat de l'art, en la que s'estudien els factors que influeixen en la longitud d'ancoratge requerida, posant especial èmfasis en el concepte d'adherència, per tal d'entendre com s'originen les formulacions. En la segona part, s'analitzen les diferents normatives de forma conceptual a través dels paràmetres que hi tenen en compte, comparant les diferents formulacions i estudiant les semblances i diferències. Es realitza també una anàlisi paramètrica on s'estudia i compara per cada normativa l'evolució que presenta la longitud d'ancoratge depenent de la variació de cadascun dels paràmetres: diàmetre de barra, resistència del formigó, tensió de l'acer, recobriment de formigó, confinament per armadura transversal i pressió transversal, tant per a barres rectes com per a barres acabades en ganxo. Finalment, es duen a terme uns exemples de dimensionament, on es calcula la longitud d'ancoratge en exemples pràctics de disseny, per tal de veure la viabilitat i eficàcia de les diferents disposicions de disseny.

La longitud de anclaje de las armaduras es un aspecto importante del dimensionado de las estructuras de hormigón. Los requisitos sobre longitud de anclaje varían según la normativa utilizada en cada país y también han ido evolucionando en el tiempo. Este trabajo plantea un análisis comparativo de las longitudes de anclaje especificadas en normativas internacionales actuales de referencia, como el Eurocódigo 2 (versiones vigente y futura), el nuevo fib Model Code 2020 y la normativa ACI 318-19 de Estados Unidos. En la primera parte del trabajo se realiza una revisión del estado del arte, en la que se estudian los factores que influyen en la longitud de anclaje requerida, poniendo especial énfasis en el concepto de adherencia, con el fin de entender cómo se originan las formulaciones. En la segunda parte, se analizan las diferentes normativas de forma conceptual a través de los parámetros que tienen en cuenta, comparando las diferentes formulaciones y estudiando las semejanzas y diferencias. Se realiza también un análisis paramétrico donde se estudia y compara por cada normativa la evolución que presenta la longitud de anclaje dependiendo de la variación de cada uno de los parámetros: diámetro de barra, resistencia del hormigón, tensión del acero, recubrimiento de hormigón, confinamiento por armadura transversal y presión transversal, tanto para barras rectas como para barras terminadas en gancho. Por último, se llevan a cabo unos ejemplos de dimensionado, donde se calcula la longitud de anclaje en ejemplos prácticos de diseño, con el fin de ver la viabilidad y eficacia de las distintas disposiciones de diseño.

The anchorage length of the reinforcements is an important aspect of the dimensioning of concrete structures. The requirements on anchorage length vary according to the regulations used in each country and have also evolved over time. This TFM presents a comparative analysis of the anchorage lengths specified in current international design codes of reference, such as Eurocode 2 (current and future versions), the new fib Model Code 2020 and the ACI 318-19 regulation of the United States. In the first part of the thesis, a literature review is done and the factors that influence the required anchorage length are studied, with a special focus on the concept of bond, in order to understand how the formulations originate. In the second part, the different regulations are analyzed conceptually through the parameters they take into account, comparing the different formulations and studying the similarities and differences. A parametric analysis is done for each code to study and compare the evolution of the anchorage length depending on the variation of each of the parameters: bar diameter, concrete strength, steel stress, concrete cover, confinement by transverse reinforcement and transverse pressure, both for straight bars and for bars with hooked ends. Finally, design examples are carried out, where the anchorage length is calculated in practical design situations, in order to see the feasibility and effectiveness of the different design provisions.

Modelo analítico sobre el anclaje de armaduras con cabeza

Projecte Final de Màster Oficial

Balda Fuentes, José Francisco

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Aquest treball té com a objectiu desenvolupar un model analític per predir la capacitat d'ancoratge de barres corrugades amb cap. Després d'una revisió de la literatura i les normes (ACI 318-19 i Eurocodi 2), el model integra tant la resistència d'adhesió com el contacte del cap amb el formigó, utilitzant equacions d'equilibri i lleis constitutives. Es van avaluar diferents modes de fallada: fallada elàstica, plàstica i fractura de la barra. El model es va validar amb 128 dades experimentals, mostrant una bona precisió, amb una ràtio mitjana d'1,32 entre resistència experimental i calculada. El codi ACI 318-19 va mostrar un millor rendiment estadístic en comparació amb l'Eurocodi 2. El model proposat ofereix una alternativa sòlida i eficient enfront d'altres models existents.

Este trabajo tiene como objetivo desarrollar un modelo analítico que permita predecir la capacidad de anclaje de varillas corrugadas con cabeza. Tras una revisión de la literatura y las normas (ACI 318-19 y Eurocódigo 2), el modelo integra la resistencia por adherencia y el contacto de la cabeza con el hormigón, utilizando ecuaciones de equilibrio y leyes constitutivas. Se evaluaron diferentes fallas: elásticas, plásticas y por fractura de la varilla. El modelo fue validado con 128 datos experimentales, mostrando una buena precisión, con una ratio media de 1.32 entre resistencia experimental y calculada . El código ACI 318-19 mostró mejor desempeño estadístico en comparación con el Eurocódigo 2. El modelo propuesto ofrece una alternativa sólida y eficiente frente a otros existentes.

This work aims to develop an analytical model to predict the anchorage capacity of headed deformed bars. After reviewing the literature and standards (ACI 318-19 and Eurocode 2), the model integrates both bond strength and the contact of the head with the concrete, using equilibrium equations and constitutive laws. Different failure modes were evaluated: elastic, plastic, and bar fracture failures. The model was validated with 128 experimental data points, showing good accuracy, with an average ratio of 1.32 between experimental and calculated strength. The ACI 318-19 code showed better statistical performance compared to Eurocode 2. The proposed model offers a solid and efficient alternative compared to existing ones.

Proyecto constructivo del nuevo paseo marítimo en la Zona Norte del Puerto de Sagunto

Treball Final de Grau

Pérez Piqueras, Daniel

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan; Martín Cabezón, Begoña

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Caracterización del refuerzo con TRM (Textile Reinforced Mortar) para estructuras de hormigón pretensadas sometidas a corrosión

Projecte Final de Màster Oficial

Cieza Vásquez, Jhiner Ander

Tutor/a - Director/a: Oller Ibars, Eva; Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

La present investigació consta de la caracterització del reforç amb TRM (Morter Reforçat amb Tèxtil) per a estructures de formigó sotmeses a corrosió. S'analitzen les propietats fisicomècaniques i el comportament del sistema de reforç compost per morters i tèxtils que s'utilitzen per millorar la resistència i durabilitat de les estructures de formigó pretesat que han estat afectades per agents externs o davant condicions adverses com la corrosió. S'avalua el comportament dels espècimens de TRM sota càrregues axials i la seva adhesió a superfícies de formigó, determinant els patrons de deformació i esforç en cada fase d'aplicació de la càrrega. A més, es verifica la correlació entre els resultats i el grau de dispersió dels mateixos.

La presente investigación consta de la caracterización del refuerzo con TRM (Textile Reinforced Mortar) para estructuras de hormigón sometidas a corrosión, en el cual se analizan las propiedades físico-mecánicas y el comportamiento del sistema de refuerzo compuesto por morteros y textiles que se utilizan para mejorar la resistencia y durabilidad de las estructuras de hormigón pretensado que se han visto afectadas por agentes externos o frente a las condiciones adversas como la corrosión. Se evalúa el comportamiento de los especímenes de TRM bajo cargas axiales y su adherencia a superficies de hormigón, determinando los patrones de deformación y esfuerzo en cada fase de aplicación de la carga. Además, se verifica la correlación entre los resultados y el grado de dispersión de los mismos.

The present research consists of the characterization of TRM (Textile Reinforced Mortar) reinforcement for concrete structures subjected to corrosion. It analyzes the physical-mechanical properties and behavior of the reinforcement system, composed of mortars and textiles, used to enhance the strength and durability of prestressed concrete structures affected by external agents or adverse conditions such as corrosion. The behavior of TRM specimens under axial loads and their adhesion to concrete surfaces is evaluated, determining the deformation and stress patterns at each phase of load application. Additionally, the correlation between the results and the degree of dispersion is verified.

Estudio de la caracterización de las propiedades mecánicas del refuerzo externo de estructuras de hormigón con mortero reforzado con fibras naturales de cáñamo

Projecte Final de Màster Oficial

Soto Londoño, Mateo

Tutor/a - Director/a: Oller Ibars, Eva; Murcia Delso, Juan; Escobar, Kevin Isaac

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Aquest treball de recerca se centra en la caracterització de les propietats mecàniques del reforç extern d'estructures de formigó mitjançant l'ús de morter reforçat amb malles tèxtils. Més específicament, s'avalua el comportament d'un sistema de reforç amb fibres naturals de cànem en comparació amb sistemes que utilitzen fibres convencionals com el carboni i el basalt. Es van dur a terme assajos experimentals utilitzant morter reforçat amb tèxtil (TRM) de carboni, basalt i cànem (9 i 6 filaments) amb l'objectiu de determinar el seu comportament en termes de resistència a la tracció i adherència. Primer, es va avaluar la resistència a la tracció de les diferents malles. Els resultats van indicar que la malla de carboni presenta la major resistència a tracció, seguida per la malla de basalt i la malla de cànem. A més, es va analitzar l'adherència del tèxtil al morter. Els resultats van mostrar que la millor adherència la té el tèxtil de basalt, amb desplaçaments menors. Es va utilitzar la correlació digital d'imatge (DIC) per analitzar patrons de fissuració i correlacionar deformacions amb altres mètodes de mesurament analògic. En aquest context, la malla de cànem amb 9 filaments va mostrar un bon rendiment en la transferència de càrregues i en la representació de les fases de tensió-deformació. Finalment, es conclou que el morter reforçat amb tèxtil de cànem amb 9 filaments pot ser competitiu amb tèxtils comercials com el basalt, especialment en termes de força màxima resistida. Això suggereix que el cànem ofereix una possible alternativa sostenible i efectiva per a aplicacions específiques.

Este trabajo de investigación se centra en la caracterización de las propiedades mecánicas del refuerzo externo de estructuras de hormigón mediante el uso de mortero reforzado con mallas textiles. Más específicamente se evalúa el comportamiento de un sistema de refuerzo con fibras naturales de cáñamo en comparación con sistemas que usan fibras convencionales como el carbono y basalto, se llevaron a cabo ensayos experimentales utilizando mortero reforzado con textil (TRM) de carbono, basalto y cáñamo (9 y 6 filamentos) con el objetivo de determinar su comportamiento en términos de resistencia a la tracción y adherencia. Primero, se evaluó la resistencia a la tracción de las diferentes mallas. Los resultados indicaron que la malla de carbono presenta la mayor resistencia a tracción, seguida por la malla de basalto y la malla de cáñamo. Además, se analizó la adherencia del textil al mortero. Los resultados mostraron que la mejor adherencia la tiene el textil de basalto, con deslizamientos menores. Se utilizó la correlación digital de imagen (DIC) para analizar patrones de fisuración y correlacionar deformaciones con otros métodos de medición analógica. En este contexto, la malla de cáñamo con 9 filamentos mostró un buen desempeño en la transferencia de cargas y en la representación de las fases de tensión-deformación. Finalmente, se concluye que el mortero reforzado con textil de cáñamo con 9 filamentos puede ser competitivo con textiles comerciales como el basalto, especialmente en términos de fuerza máxima resistida. Esto sugiere que el cáñamo ofrece una posible alternativa sostenible y efectiva para aplicaciones específicas.

This research work focuses on the characterization of the mechanical properties of externally reinforced concrete structures using mortar reinforced with textile meshes. More specifically, it evaluates the performance of a reinforcement system with natural hemp fibers in comparison with systems using conventional fibers such as carbon and basalt. Experimental tests were conducted using textile-reinforced mortar (TRM) with carbon, basalt, and hemp (9 and 6 filaments) to determine their behavior in terms of tensile strength and adhesion. First, the tensile strength of the different meshes was evaluated. The results indicated that the carbon mesh has the highest tensile strength, followed by the basalt mesh and the hemp mesh. Additionally, the adhesion of the textile to the mortar was analyzed. The results showed that the basalt textile has the best adhesion, with minor slippages. Digital image correlation (DIC) was used to analyze cracking patterns and correlate deformations with other analog measurement methods. In this context, the hemp mesh with 9 filaments showed good performance in load transfer and in representing the stress-strain phases. Finally, it is concluded that the mortar reinforced with hemp textile with 9 filaments can be competitive with commercial textiles such as basalt, especially in terms of maximum resisted force. This suggests that hemp offers a possible sustainable and effective alternative for specific applications.

Avaluació de la formulació de l'Eurocodi 2 sobre ample de fissura en estructures de formigó armat

Projecte Final de Màster Oficial

Jimenez Ferreres, Xavier

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan; Marí Bernat, Antonio Ricardo

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Aquest treball investiga la durabilitat del formigó, centrant-se en l'ample de fissura causat per càrregues externes. Els objectius principals són fer una recerca sobre el fenomen de la fissuració i aportar una fórmula nova de l'ample de fissura la qual sigui simple i directa, amb una precisió acceptable. Mitjançant dades experimentals existents, es comparen les formulacions d'ample de fissura de diferents codis: l'actual Eurocodi 2 i la seva versió futura, la fórmula de Frosch emprada en l'ACI 318 nord-americà, l'antiga normativa espanyola de formigó estructural EHE-08 i el codi model de la fib MC2020. Les dades experimentals, les quals han sigut obtingudes de la tesi doctoral d'Enrique Calderón, inclouen mesures de fissura de 14 bigues de formigó armat de diferent tipus de quantia mecànica. Aquestes dades es faran servir per identificar els punts forts i dèbils de cada codi i per poder fer una proposta d'una nova fórmula simplificada. La metodologia feta servir ha sigut en primera instància, introduir les diverses formulacions dels codis i posteriorment comparar-les amb els experiments de Calderón mitjançant els ràtios de prediccions analítiques, coeficients de variació i valors experimentals de l'ample de fissura. Seguidament, es fa una anàlisi de la fórmula clàssica de l'ample de fissura per a presentar una proposta de fórmula de càlcul de l'ample de fissura i comparar-la de la mateixa forma que abans amb els experiments de Calderón i les altres fórmules. Els resultats obtinguts han sigut que l'Eurocodi 2 actual s'adapta millor a les bigues d'alta, mitjana i baixa quantia mecànica, mentre que quan s'augmenta l'armadura de la part comprimida a compressió, és recomanable fer servir la futura versió de l'Eurocodi 2. S'ha trobat que la fórmula proposta pot fer-se servir com a primera iteració per a calcular l'ample de fissura característic. Les conclusions d'aquest treball remarquen la importància del control de l'ample de fissura en la durabilitat del formigó i

Este trabajo investiga la durabilidad del hormigón, enfocándose en el ancho de fisura causado por cargas externas. Los objetivos principales son investigar el fenómeno de la fisuración y proporcionar una nueva fórmula del ancho de fisura que sea simple y directa, con una precisión aceptable. Utilizando datos experimentales existentes, se comparan las formulaciones de ancho de fisura de diferentes códigos: el actual Eurocódigo 2 y su versión futura, la fórmula de Frosch usada en el ACI 318 estadounidense, la antigua normativa española de hormigón estructural EHE-08 y el código modelo de la fib MC2020. Los datos experimentales, que han sido obtenidos de la tesis doctoral de Enrique Calderón, incluyen medidas de fisura de 14 vigas de hormigón armado de diferentes tipos de cuantía mecánica. Estos datos se utilizarán para identificar los puntos fuertes y débiles de cada código y para proponer una nueva fórmula simplificada. La metodología utilizada fue en primera instancia, introducir las diversas formulaciones de los códigos y posteriormente compararlas con los experimentos de Calderón mediante los ratios de predicciones analíticas, coeficientes de variación y valores experimentales del ancho de fisura. A continuación, se realiza un análisis de la fórmula clásica del ancho de fisura para presentar una propuesta de fórmula de cálculo del ancho de fisura y compararla de la misma manera que antes con los experimentos de Calderón y las otras fórmulas. Los resultados obtenidos muestran que el Eurocódigo 2 actual se adapta mejor a las vigas de alta, media y baja cuantía mecánica, mientras que cuando se incrementa la armadura en la parte comprimida, es recomendable utilizar la versión futura del Eurocódigo 2. Se ha encontrado que la fórmula propuesta puede utilizarse como una primera iteración para calcular el ancho de fisura característico. Las conclusiones de este trabajo resaltan la importancia del control del ancho de fisura en la durabilidad del hormigón y han detalla

This work investigates the durability of concrete, focusing on the crack width caused by external loads. The main objectives are to research the phenomenon of cracking and to provide a new crack width formula that is simple and direct, with acceptable accuracy. Using existing experimental data, the crack width formulations of different codes are compared: the current Eurocode 2 and its future version, the Frosch formula used in the American ACI 318 code, the old Spanish structural concrete standard EHE-08, and the fib MC2020 model code. The experimental data, which have been obtained from Enrique Calderón's doctoral thesis, include crack measurements of 14 reinforced concrete beams of different mechanical quantities. These data will be used to identify the strengths and weaknesses of each code and to propose a new simplified formula. The methodology used was first to introduce the various code formulations and then compare them with Calderón's experiments through analytical prediction ratios, coefficients of variation, and experimental crack width values. Next, an analysis of the classical crack width formula is conducted to present a proposed calculation formula for crack width and compare it in the same way as before with Calderón's experiments and other formulas. The results obtained show that the current Eurocode 2 adapts better to beams with high, medium, and low mechanical quantities, while when the reinforcement in the compressed part is increased, it is advisable to use the future version of Eurocode 2. It has been found that the proposed formula can be used as a first iteration to calculate the characteristic crack width. The conclusions of this work highlight the importance of crack width control in the durability of concrete and have detailed what the durability of concrete depends on, recommending a formula to make a first approximation of the concrete crack width. This work investigates the durability of concrete, focusing on the crack width caused

Dimensionamiento de encepados rígidos de 4 pilotes según modelos de bielas y tirantes 3D

Projecte Final de Màster Oficial

Hinojosa Gil, Massiel

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan; Marí Bernat, Antonio Ricardo

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Els encepats són elements estructurals que es recolzen sobre fonaments profunds amb la finalitat de transmetre de manera segura les càrregues externes que provenen de la pila o mur al terreny competent. Usualment, el comportament dels encepats és rígid, es generen camps de tensions complexos, per la qual cosa són considerats com a regions D. En l'actualitat, el mètode de bieles i tirants és l'eina que cal utilitzar per analitzar i dimensionar les regions D. En l'actualitat, el mètode de bieles i tirants és l'eina que cal utilitzar per analitzar i dimensionar les regions D. Encara que és un mètode relativament senzill, sorgeixen certes complicacions amb l'assemblatge de la gelosia, per la qual cosa cal molta intuïció per posicionar els nusos, per exemple. En aquest treball de tesi es proposa un mètode de disseny basat en l'Eurocodi 2, amb recomanacions específiques per definir la geometria dels nusos, resistències de bieles interiors tridimensionals i ancoratges d'armadures, basant-se en conclusions d'assajos i mostres a gran escala. De la mateixa manera, es complementa amb certes recomanacions donades per l'EHE-08, com ho és la disposició d'armadura secundària. Com a exemple, es desenvolupen quatre exemples de ceps de quatre i sis pilons sota l'aplicació de diverses combinacions de càrregues (càrrega vertical, moment flector uniaxial i moment flector biaxial) per posar en pràctica les recomanacions elaborades.

Los encepados son elementos estructurales que se apoyan sobre cimentaciones profundas con la finalidad de transmitir de manera segura las cargas externas que provienen de la pila o muro al terreno competente. Usualmente, el comportamiento de los encepados es rígido, se generan campos de tensiones complejos, por lo que son considerados como regiones D. En la actualidad, el método de bielas y tirantes es la herramienta que se debe utilizar para analizar y dimensionar las regiones D. Aunque es un método relativamente sencillo, surgen ciertas complicaciones con el ensamblaje de la celosía, por lo que se requiere mucha intuición para posicionar los nudos, por ejemplo. En este trabajo de tesis se propone un método de diseño basado en el Eurocódigo 2, con recomendaciones específicas para definir la geometría de los nudos, resistencias de bielas interiores tridimensionales y anclajes de armaduras, basándose en conclusiones de ensayos de muestras a gran escala. De igual forma, se complementa con ciertas recomendaciones dadas por el EHE-08, como lo es la disposición de armadura secundaria. Como ejemplo, se desarrollan cuatro ejemplos de encepados de cuatro y seis pilotes bajo la aplicación de diversas combinaciones de cargas (carga vertical, momento flector uniaxial y momento flector biaxial) para poner en práctica las recomendaciones elaboradas.

Pile caps are structural elements supported by deep foundations with the purpose of safely transmitting the external loads that come from the pile or wall to the competent ground. Usually, the behavior of the pile caps is rigid, complex stress fields are generated, which is why they are considered as D regions. Currently, the strut and tie method is the tool that should be used to analyze and size D regions. Although it is a relatively simple method, certain complications arise with the assembly of the truss, so a lot of intuition is required to position the nodes, for example. In this thesis work, a design method based on Eurocode 2 is proposed, with specific recommendations to define the geometry of the nodes, resistances of three dimensional internal struts and reinforcement anchors, based on conclusions from large scale tests and samples. Likewise, it is complemented with certain recommendations given by the EHE-08, such as the provision of secondary reinforcement. As an example, four examples of four and six pile caps are developed under the application of various combinations of loads (vertical load, uniaxial bending moment and biaxial bending moment) to put into practice the recommendations made.

Curvas de fragilidad basadas en deriva y fuerza para la evaluación sísmica de muros de hormigón armado de baja altura

Projecte Final de Màster Oficial

Pilicita Larco, Ivan Mauricio

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Mechanical Characterization of Carbon Fiber Textile-Reinforced Mortar as Strengthening System for Concrete Structures

Projecte Final de Màster Oficial

Izadi, Farbod

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan; Oller Ibars, Eva; Escobar, Kevin Isaac

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Aquest estudi proporciona un examen exhaustiu del morter reforçat amb tela de fibra de carboni (TRM) com un sistema robust per a reforçar estructures de formigó. La investigació abarca tres aspectes clau: anàlisi del comportament a la tracció, avaluació de la resistència d'adherència amb el formigó, i efectivitat en la confinació del formigó. L'estudi investiga la influència de paràmetres com el recobriment de la tela, la configuració de les proves i la longitud de la unió per proporcionar informació sobre el comportament del TRM sota diverses condicions. Es realitzen proves de tracció en fibra de carboni utilitzant diversos muntatges, incloent mètodes de fixació i agarre de forquilla, i dos tipus de resines epoxi, per avaluar l'estrès, la deformació i el mòdul d'elasticitat. També es realitzen proves de tracció en TRM utilitzant tres tipus diferents de morter de ciment (amb i sense fibres), cadascun impregnat amb tèxtils de carboni infosos amb dues resines epoxi diferents, per determinar l'estrès, la deformació i el mòdul d'elasticitat sota diverses configuracions de proves i materials. Les proves de tall per solapament exploren la unió entre TRM i formigó, investigant diferents longituds de unió per identificar la longitud d'unió efectiva, l'impacte de la longitud d'unió en la resistència al tall i l'efecte de la longitud de la biga en els resultats. A més, les proves de compressió en cilindres de formigó embolicats amb TRM diluciden l'impacte de diferents capes de fibra de carboni sota càrregues de compressió i investiguen l'efecte del confinament en diferents resistències a la compressió del formigó. Aquesta investigació aporta dades i coneixements valuosos relacionats amb el rendiment del TRM, amb l'objectiu de facilitar l'optimització i aplicació d'aquest material com una solució efectiva per al reforçament de la infraestructura de formigó.

Este estudio ofrece un análisis exhaustivo del mortero reforzado con tela de fibra de carbono (TRM) como un sistema robusto para fortalecer estructuras de concreto. La investigación aborda tres aspectos clave: análisis del comportamiento a la tracción, evaluación de la resistencia de adherencia con el concreto, y efectividad en la confinación del concreto. Se investiga la influencia de parámetros como el recubrimiento de la tela, la configuración de las pruebas y la longitud de la unión para proporcionar información sobre el comportamiento del TRM en diversas condiciones. Se llevan a cabo pruebas de tracción en fibra de carbono utilizando varios montajes, incluyendo métodos de sujeción y agarre de horquilla, y dos tipos de resinas epoxi, para evaluar el estrés, la deformación y el módulo de elasticidad. También se realizan pruebas de tracción en TRM utilizando tres tipos diferentes de mortero de cemento (con y sin fibras), cada uno impregnado con textiles de carbono infusionados con dos resinas epoxi diferentes, para determinar el estrés, la deformación y el módulo de elasticidad bajo diversas configuraciones de pruebas y materiales. Las pruebas de corte por solapamiento exploran la unión entre TRM y concreto, investigando diferentes longitudes de unión para identificar la longitud de unión efectiva, el impacto de la longitud de unión en la resistencia al corte y el efecto de la longitud de la viga en los resultados. Además, las pruebas de compresión en cilindros de concreto envueltos con TRM dilucidan el impacto de diferentes capas de fibra de carbono bajo cargas de compresión e investigan el efecto del confinamiento en diferentes resistencias a la compresión del concreto. Esta investigación aporta datos y conocimientos valiosos relacionados con el rendimiento del TRM, con el objetivo de facilitar la optimización y aplicación de este material como una solución efectiva para el fortalecimiento de la infraestructura de concreto.

This study provides a thorough examination of carbon fiber textile-reinforced mortar (TRM) as a robust system for strengthening concrete structures. The investigation encompasses three key aspects: tensile behavior analysis, bond strength assessment with concrete, and effectiveness in concrete confinement. The study investigates the influence of parameters such as textile coating, test set-up, and bonding length to provide insights into TRM behavior under diverse conditions. Tensile tests are conducted on carbon fiber using various setups, including clamping and clevis grip methods, and two types of epoxy resins, to evaluate stress, strain, and modulus elasticity. Tensile tests on TRM are also conducted using three different types of cement mortar (with and without fibers), each impregnated with carbon textiles infused with two different epoxy resins, to determine stress, strain, and modulus of elasticity under various set-ups and material configurations. Lap shear tests explore the bond between TRM and concrete, investigating different bond lengths to identify effective bond length, the impact of bond length on shear strength, and the effect of the beam length on the results. Furthermore, compression tests on concrete cylinders wrapped with TRM elucidate the impact of varying layers of carbon fiber under compression loads and investigate the effect of confining on different compressive resistances of the concrete. This research contributes valuable data and knowledge related to the performance of TRM, aiming to facilitate the optimization and application of this material as an effective solution for strengthening concrete infrastructure.

Efectos de la corrosión en la resistencia de vigas pretensadas con armaduras pretesas mediante análisis no lineal y diferido

Projecte Final de Màster Oficial

Guillen Tenorio, Juan Carlos

Tutor/a - Director/a: Marí Bernat, Antonio Ricardo; Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2024

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

La corrosión de las armaduras en el hormigón es un problema común en estructuras de hormigón armado y pretensado, ya que puede debilitar la integridad estructural y provocar fallos catastróficos si no se aborda adecuadamente. Los elementos pretensados con armaduras pretesas, que son aquellos en los que las armaduras se tesan antes del hormigonado, son especialmente vulnerables a la corrosión, ya que la tensión inicial puede acelerar el proceso de corrosión si el recubrimiento de hormigón se daña o se ve comprometido de alguna manera. Además, la corrosión de los cables puede afectar gravemente a su capacidad de anclaje por adherencia y afectar a la seguridad estructural. Por lo tanto, se destaca la importancia de predecir con precisión cómo responderán estos elementos estructurales a lo largo del tiempo frente a la corrosión y otros factores ambientales para garantizar su seguridad y durabilidad. La predicción rigurosa de la respuesta estructural puede ayudar a planificar y llevar a cabo medidas de mantenimiento preventivo o correctivo para evitar daños graves a las estructuras. Aunque los códigos estructurales contienen expresiones que permiten predecir la res-puesta estructural en función a las solicitaciones, así como recomendaciones para garantizar su durabilidad, aún no presentan expresiones generalizadas que consideren el comportamiento a lo largo del tiempo incluyendo el deterioro de los materiales. En este trabajo, se presentará el estado del arte respecto al análisis necesario para cuantificar los efectos de la corrosión de las armaduras activas en elementos pretensados, donde se incluye la pérdida de sección y los procesos de deterioro de los materiales. Así mismo incluye la adaptación de un software de análisis no lineal y diferido (CONS) desarrollado por el Dr. Antonio Mari, donde se consideran adicionalmente modelos de deterioro de la armadura, los cuales serán validados a través de ejemplos numéricos que representan casos reales.

Corrosion of reinforcement in concrete is a common problem in reinforced and pre-stressed concrete structures, as it can weaken structural integrity and lead to cata-strophic failures if not properly addressed. Prestressed elements with pre-tensioned reinforcements, which are those in which the reinforcements are tensioned prior to concreting, are especially vulnerable to corrosion, as the initial stress can accelerate the corrosion process if the concrete coating is damaged or compromised in any way. In addition, corrosion of strands can seriously affect their anchoring capacity by bond with concrete and affect structural safety. Therefore, the importance of accurately predicting how these structural elements will respond over time to corrosion and other environmental factors to ensure their safety and durability is highlighted. Rigorous prediction of structural response can help plan and carry out preventive or corrective maintenance measures to prevent serious dam-age to structures. Although structural codes contain expressions that predict the structural response to force demands, as well as recommendations to ensure durability, they do not yet have generalized expressions that consider behavior over time, including the deterioration of materials. In this work, the state of the art regarding the analysis necessary to quan-tify the effects of corrosion of active reinforcements on prestressed elements will be presented, including the loss of section and the processes of deterioration of the mate-rials and the bond between them. It also includes the adaptation of a nonlinear and time-dependent analysis (CONS) software developed by Dr. Antonio Mari, where models of reinforcement deterioration are additionally considered, which will be vali-dated through numerical examples that represent some real cases.

La corrosió de les armadures en el formigó és un problema comú en estructures de formigó armat i pretesats, ja que pot debilitar la integritat estructural i provocar fallades catastròfiques si no s'aborda adequadament. Els elements pretesats amb armadures preteses, que són aquells en què les armadures es tesen abans del formigonat, són especialment vulnerables a la corrosió, ja que la tensió inicial pot accelerar el procés de corrosió si el recobriment de formigó es danya o es veu compromès d'alguna manera. A més, la corrosió dels cables pot afectar greument la seva capacitat d'ancoratge per adherència i afectar la seguretat estructural. Per tant, es destaca la importància de predir amb precisió com respondran aquests elements estructurals al llarg del temps enfront de la corrosió i altres factors ambientals per garantir la seva seguretat i durabilitat. La predicció rigorosa de la resposta estructural pot ajudar a planificar i dur a terme mesures de manteniment preventiu o correctiu per evitar danys greus a les estructures. Tot i que els codis estructurals contenen expressions que permeten predir la resposta estructural en funció a les sol·licitacions, així com recomanacions per garantir la seva durabilitat, encara no presenten expressions generalitzades que considerin el comportament al llarg del temps incloent-hi el deteriorament dels materials. En aquest treball, es presentarà l'estat de l'art respecte a l'anàlisi necessària per quantificar els efectes de la corrosió de les armadures actives en elements pretesats, on s' inclou la pèrdua de secció i els processos de deteriorament dels materials i de l'adherència entre ells. Així mateix inclou l'adaptació d'un programari d'anàlisi no lineal i diferit (CONS) desenvolupat pel Dr. Antonio Mari, on es consideren addicionalment models de deteriorament de l'armadura, els quals seran validats a través d'exemples numèrics que representen alguns casos reals.

Estudio analítico sobre la influencia de la corrosión de armaduras en la resistencia, ductilidad y fallo de vigas de hormigón armado

Projecte Final de Màster Oficial

Pacheco Tarazona, Abel André

Tutor/a - Director/a: Marí Bernat, Antonio Ricardo; Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

La principal causa de deterioració d'estructures de formigó armat és la corrosió de l'acer. Un model basat en el diagrama moment curvatura ha estat utilitzat per a analitzar la influència de la corrosió en la flexió i ductilitat. Indiferent del tipus de corrosió la resistència a flexió decreix amb l'augment de la corrosió. A més, la corrosió per clorurs resulta ser més perjudicial perquè els graus de corrosió tolerables sempre van ser menors que en considerar corrosió per carbonatació. En aquesta línia s'ha analitzat 3 tipus de bigues en funció de la quantia d'acer: molt subreforzada, subreforzada i sobre reforçada, dels quals és important notar, que, en el camp de la resistència a flexió, les bigues molt subreforzadas van permetre anàlisis fins a nivells de corrosió baixos (15%) mentre que la secció sobrereforzada va permetre arribar a anàlisi fins al 50% de corrosió. Aquest nivell de corrosió tolerable està directament lligat a la quantia de reforç i la ductilitat de la biga de formigó armat. Per a la ductilitat s'ha estudiat la influència de la separació d'estreps i es va trobar, compatible amb l'indicat en la literatura, que ha major separació d'estreps la ductilitat és major per a un mateix grau de corrosió. Això doncs a major separació d'estreps el despreniment del recobriment no es traslapa i no pot desencadenar un despreniment total. Quant a la influència de la corrosió en la resistència a tallant es va utilitzar un model basat en el CCCM afectat per la corrosió que disminueixen la resistència a tallant. S'ha trobat una marcada influència de l'àrea romanent d'estreps, diàmetre d'estrep i separació d'aquests en la resistència resultant. S'ha estudiat la manera de falla de bigues de formigó amb el que es conclou que la corrosió per a seccions molt subreforzadas resulta potencialment perjudicial perquè possibilita el canvi de falla dúctil a fràgil.

La principal causa de deterioro de estructuras de hormigón armado es la corrosión del acero. Un modelo basado en el diagrama momento curvatura ha sido utilizado para analizar la influencia de la corrosión en la flexión y ductilidad. Indiferente del tipo de corrosión la resistencia a flexión decrece con el aumento de la corrosión. Además, la corrosión por cloruros resulta ser más perjudicial pues los grados de corrosión tolerables siempre fueron menores que al considerar corrosión por carbonatación. En esta línea se ha analizado 3 tipos de vigas en función de la cuantía de acero: muy subreforzada, subreforzada y sobre reforzada, de los cuales es importante notar, que, en el campo de la resistencia a flexión, las vigas muy subreforzadas permitieron análisis hasta niveles de corrosión bajos (15%) mientras que la sección sobrereforzada permitió llegar a análisis hasta el 50% de corrosión. Este nivel de corrosión tolerable está directamente ligado a la cuantía de refuerzo y la ductilidad de la viga de hormigón armado. Para la ductilidad se ha estudiado la influencia de la separación de estribos y se encontró, compatible con lo indicado en la literatura, que ha mayor separación de estribos la ductilidad es mayor para un mismo grado de corrosión. Esto pues a mayor separación de estribos el desprendimiento del recubrimiento no se traslapa y no puede desencadenar un desprendimiento total. En cuanto a la influencia de la corrosión en la resistencia a cortante se utilizó un modelo basado en el CCCM afectado por la corrosión que disminuyen la resistencia a cortante. Se ha encontrado una marcada influencia del área remanente de estribos, diámetro de estribo y separación de estos en la resistencia resultante. Se ha estudiado el modo de falla de vigas de hormigón con lo que se concluye que la corrosión para secciones muy subreforzadas resulta potencialmente perjudicial pues posibilita el cambio de falla dúctil a frágil.

The main cause of deterioration of reinforced concrete structures is steel corrosion. A model based on the moment - curvature diagram has been used to analyze the influence of corrosion on bending and ductility. Regardless of the type of corrosion, the flexural strength decreases with increasing corrosion. Moreover, chloride corrosion is more detrimental as the tolerable corrosion rates were always lower than when considering carbonation corrosion. In this line, 3 types of beams have been analyzed according to the amount of steel: very under-reinforced, under-reinforced and over-reinforced, of which it is important to note that, in the field of flexural strength, the very under-reinforced beams allowed analyses up to low corrosion levels (15%) while the over-reinforced section allowed analyses up to 50% corrosion. This tolerable corrosion level is directly linked to the amount of reinforcement and the ductility of the reinforced concrete beam. For ductility, the influence of stirrup spacing has been studied and it was found, compatible with what is indicated in the literature, that the greater the stirrup spacing, the greater the ductility for the same degree of corrosion. This is because the greater the stirrup spacing, the detachment of the coating does not overlap and cannot trigger a total detachment. Regarding the influence of corrosion on shear strength, a model based on the CCCM affected by corrosion that decreases shear strength was used. A marked influence of the remaining stirrup area, stirrup diameter and stirrup spacing on the resulting strength has been found. The failure mode of concrete beams has been studied, leading to the conclusion that corrosion for highly under-reinforced sections is potentially detrimental as it enables the change from ductile to brittle failure.

Experimental study of the flexural and shear performance of prestressed elements with carbon fibre tendons CFCC

Projecte Final de Màster Oficial

Sun, Weiqiang

Tutor/a - Director/a: Oller Ibars, Eva; Murcia Delso, Juan; Ortiz Bernal, Galo Fabian

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

La recerca sobre polímers reforçats amb fibres (PRF) va començar a la dècada de 1950 i el seu ús ha anat expandint-se gràcies a la seva alta resistència a la corrosió, alta resistència a la tracció, lleugeresa, propietats no magnètiques i no conductores. No obstant això, les estructures de formigó que utilitzen PRF com a reforç actiu han estat mínimes fins ara, principalment a causa de la manca de directrius oficials sobre el seu disseny. A més, el cost elevat i el comportament elàstic lineal fins a la fallida limiten el desenvolupament de solucions amb PRF. Per tant, la majoria de les seves aplicacions estan limitades a situacions on la corrosió del reforç es produeix intensament, com en entorns marins i zones fredes on s'utilitzen salts desglaç a les carreteres. L'objectiu principal d'aquesta tesi és determinar el comportament a flexió i tallant a curt termini de cinc bigues simplement recolzades amb armadura activa i passiva de PRF. Amb aquesta finalitat, es va dur a terme un programa experimental en el marc del projecte de recerca Straduravius, finançat pel Ministeri de Ciència i Innovació Espanyola i el Fons Europeu de Desenvolupament Regional i ERDF. Per caracteritzar les propietats mecàniques del cable compost de fibra de carboni (CFCC) utilitzat per a la pretesa, es van realitzar assaigs de tracció. També es van dur a terme assaigs de adherència utilitzant la metodologia ECADA per estudiar la longitud de transmissió i ancoratge del CFCC i els tendons d'acer. El programa de proves de les bigues va comprendre 5 mostres amb CFCC o tendons d'acer i diferents nivells de pretesa. Es presenten i es discuteixen els resultats dels assaigs de les bigues en termes de càrregues últimes, mode de fallida, tensions i deformacions de l'armadura activa i deformacions del formigó. També es presenten resultats d'assaigs de tracció i adherència realitzats per comprendre les propietats mecàniques del carboni.

La investigación sobre polímeros reforzados con fibras (PRF) comenzó en la década de 1950 y su uso se ha expandido gracias a su alta resistencia a la corrosión, alta resis-tencia a la tracción, ligereza y propiedades no magnéticas y no conductoras. Sin em-bargo, las estructuras de hormigón que utilizan PRF como refuerzo activo han sido mínimas hasta ahora, principalmente debido a la falta de pautas oficiales sobre su diseño. Además, el alto costo y el comportamiento elástico lineal hasta el límite de falla limitan el desarrollo de soluciones con PRF. Por lo tanto, la mayoría de sus apli-caciones se limitan a situaciones donde la corrosión del refuerzo ocurre intensiva-mente, como en entornos marinos y regiones frías donde se utilizan sales de deshielo para las carreteras. El objetivo principal de esta tesis es determinar el comportamiento a corto plazo a flexión y cortante de cinco vigas simplemente apoyadas con refuerzo activo y pasivo de PRF. Para ello, se llevó a cabo un programa experimental en el marco del proyecto de investigación Straduravius, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional y ERDF. Para caracterizar las propiedades mecánicas del cable compuesto de fibra de carbono (CFCC) utilizado para el pretensado, se realizaron ensayos de tracción. Se llevaron a cabo ensayos de adherencia utilizando la metodología ECADA para estudiar la longitud de trasmisión y anclaje del CFCC y los tendones de acero. El programa de ensayo de vigas incluyó 5 vigas con CFCC o tendones de acero y diferentes niveles de pretensado. Se presentan y discuten los resultados de los ensayos de vigas en términos de sus cargas últimas, modo de falla, tensiones y deformaciones del refuerzo activo y deformaciones del hormigón. También se presentan resultados de ensayos de tracción y adherencia rea-lizados para comprender las propiedades mecánicas del carbono.

Research on fibre reinforced polymers (FPR) began in the 1950s and its use has been expanding thanks to its high corrosive resistance, high tensile strength, lightness, non-magnetic and non-conductive properties. However, concrete structures using FRP as active reinforcement have been minimal so far, mainly due to the lack of official guidelines concerning its design. Moreover, high cost and linear elastic behaviour until failure limit the development of FRP solutions. Hence, most of its applications are limited to situations where reinforcement corrosion occurs intensively, such as marine environments and cold regions where de-icing salts are used for roads. The main objective of this thesis is to determine the short-term flexural and shear behaviour of five simply supported beams with active and passive FRP reinforcement. To this end, an experimental program was conducted under the framework of research project “Straduravius”, funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation and ERDF. To characterize the mechanical properties of the carbon fibre composite cable (CFCC) used for prestressing, tensile tests were performed. Bond tests using the ECADA methodology were conducted to study the transfer and development length of the CFCC and steel tendons. The beam testing program comprised 5 specimens with CFCC or steel tendons and different levels of prestressing. The results of the beam tests are presented and discussed in terms of their ultimate loads, failure mode, stresses and strains of active reinforcement, and concrete strains. It also presents results of tensile and bond tests conducted to understand the mechanical properties of the carbon.

Estudio experimental sobre el comportamiento de vigas de hormigón pretensadas con armadura de polímeros reforzados con fibras sometidas a carga puntual

Projecte Final de Màster Oficial

Amaya Durán, David Fernando

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan; Oller Ibars, Eva; Ortiz Bernal, Galo Fabian

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Caracterización de la respuesta a cortante de vigas de hormigón pretensadas con armadura de polímeros reforzados con fibras sin armadura transversal

Projecte Final de Màster Oficial

Otero Jiménez, Marisol

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan; Oller Ibars, Eva; Ortiz Bernal, Galo Fabian

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

El present treball de fi de màster forma part integral del projecte STRADURAVIUS, que busca desenvolupar criteris de disseny i mètodes de construcció duradors i eficients per a estructures pretesades amb tendons de polímers reforçats amb fibres (FRP). Aquest estudi s'enfoca a analitzar i caracteritzar el comportament a tallant de bigues sotmeses a assajos experimentals, amb èmfasis en el comportament de fissures monitorat mitjançant la tècnica de correlació d'imatges digitals (DIC). La metodologia comprèn la preparació i instrumentació convencional de bigues i l'aplicació de càrregues incrementals fins a la falla en set elements. Posteriorment, es processen les dades experimentals i de DIC, permetent una anàlisi comparativa, i extraient informació sobre l'obertura de les fissures, la seva separació, l'angle de la fissura principal i altres paràmetres rellevants. A partir d'aquesta recerca es conclou que tant el nivell de pretesat com l'elecció del material per a l'armadura activa han demostrat tenir un impacte significatiu en el comportament de les bigues. En un sentit, s'ha observat que un major nivell de pretesat es correlaciona amb una major capacitat de càrrega última i una menor obertura de les fissures. D'altra banda, les bigues reforçades amb GFRP van exhibir una resposta estructural menys rígida en comparació amb les bigues reforçades amb CFRP. Notablement, la biga de control, que estava reforçada amb acer i tenia un nivell de pretesat mitjà, va mostrar la càrrega última més alta i el menor desplaçament, en contrast amb la biga reforçada amb CFRP que tenia un nivell de pretesat nul i va presentar la càrrega última a tallant més baixa.

El presente trabajo de fin de máster forma parte integral del proyecto STRADURAVIUS, que busca desarrollar criterios de diseño y métodos de construcción duraderos y eficientes para estructuras pretensadas con tendones de polímeros reforzados con fibras (FRP). Este estudio se enfoca en analizar y caracterizar el comportamiento a cortante de vigas sometidas a ensayos experimentales, con énfasis en el comportamiento de fisuras monitorizado mediante la técnica de correlación de imágenes digitales (DIC). La metodología comprende la preparación e instrumentación convencional de vigas y la aplicación de cargas incrementales hasta la falla en siete elementos. Posteriormente, se procesan los datos experimentales y de DIC, permitiendo un análisis comparativo, y extrayendo información sobre la apertura de las fisuras, su separación, el ángulo de la fisura principal y otros parámetros relevantes. A partir de esta investigación se concluye que tanto el nivel de pretensado como la elección del material para la armadura activa han demostrado tener un impacto significativo en el comportamiento de las vigas. En un sentido, se ha observado que un mayor nivel de pretensado se correlaciona con una mayor capacidad de carga última y una menor apertura de las fisuras. Por otro lado, las vigas reforzadas con GFRP exhibieron una respuesta estructural menos rígida en comparación con las vigas reforzadas con CFRP. Notablemente, la viga de control, que estaba reforzada con acero y tenía un nivel de pretensado medio, mostró la carga última más alta y el menor desplazamiento, en contraste con la viga reforzada con CFRP que tenía un nivel de pretensado nulo y presentó la carga última a cortante más baja.

The present master's thesis is an integral part of the STRADURAVIUS project, aiming to develop durable and efficient design criteria and construction methods for prestressed structures using fiber-reinforced polymer (FRP) tendons. The focus of the present tesis is on analyzing and characterizing the shear behavior of beams through experimental tests, with emphasis on investigating crack behavior using Digital Image Correlation (DIC). The methodology involves preparing and conventionally instrumenting the beams, applying incremental loads until failure in seven specimens. Subsequently, experimental and DIC data are processed, enabling comparative analysis and extracting information regarding crack opening, spacing, angle of critical shear crack, and other relevant parameters. This research leads to the conclusion that both the level of prestressing and the choice of material for the active reinforcement have been shown to have a significant impact on the behavior of the beams. In one sense, it has been observed that a higher prestressing level correlates with higher ultimate load capacity and lower crack opening. On the other hand, GFRP-prestressed beams exhibited less stiff structural response compared to CFRP-prestressed beams. Notably, the control beam, which was reinforced with steel and had a medium prestressing level, showed the highest ultimate load and the lowest displacement, in contrast to the CFRP-strengthened beam that had zero prestressing level and presented the lowest ultimate shear load.

Seismic fragility functions for reinforced concrete walls in low-rise housing

Projecte Final de Màster Oficial

Alvarez Gutierrez, Carlos Arturo

Tutor/a - Director/a: Murcia Delso, Juan

Data de publicació: 2023

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

Veure detall Accés al text complet

Els esdeveniments sísmics plantegen desafiaments significatius a la vulnerabilitat dels edificis, particularment pels habitatge de poca altura a l'Amèrica Llatina. Aquest estudi es centra en el desenvolupaments de funcions de fragilitat sísmica adaptades específicament a murs de formigó armat per habitatges de poca altura. L'objectiu és analitzar el comportament d'aquest murs sotmesos a forces sísmiques i avaluar la seva vulnerabilitat considerant diferents estats de danys. Estat de danys 1 (Lleu), Estat de danys 2 (Moderat) i Estat de danys 3 (Sever). S'ha realitzat una revisió exhaustiva de la bibliografia, examinant estudis rellevants sobre les funcions de fragilitat per murs de formigó armat. L'estudi incorpora dades experimentals de laboratoris y bases de dades, inclosa la “Avaluació basada en el rendiment i disseny de murs de tallant de formigó armat”. Les funcions de fragilitat desenvolupades captures la relació entre la demanda sísmica (deriva) i el comportament dels murs de formigó armat, el que permet avaluar la seva vulnerabilitat a diferents estats de dany. Aquestes funcions proporcionen informació valuosa per a dissenyadors i enginyers, el que facilita el desenvolupament d'estratègies de disseny millorades y mesures d'actualització. Aquesta investigació contribueix a la creació d'estructures d'habitatge de poca altura més resistents i segures millorant la comprensió de la resposta dels murs de formigó armat durant els esdeveniments sísmics. Les conclusions de l'estudi tenen com a objectiu minimitzar les pèrdues econòmiques i protegir la vida humana a les àrees propenses a l'activitat sísmica, millorant la resiliència general de les comunitats.

Los eventos sísmicos plantean desafíos significativos a la vulnerabilidad de los edificios, particularmente en estructuras de viviendas de baja altura en América Latina. Este estudio se centra en el desarrollo de funciones de fragilidad sísmica adaptadas específicamente a muros de hormigón armado en viviendas de baja altura. El objetivo es analizar el comportamiento de estos muros ante fuerzas sísmicas y evaluar su vulnerabilidad considerando varios estados de daño. Estado de daño 1 (Leve), Estado de daño 2 (Moderado) y Estado de daño 3 (Severo). Se realizó una revisión exhaustiva de la literatura, examinando estudios relevantes sobre las funciones de fragilidad para muros de hormigón armado. El estudio incorpora datos de experimentos de laboratorio y bases de datos, incluida la Evaluación basada en el rendimiento y diseño de muros de corte de hormigón armado. Las funciones de fragilidad desarrolladas capturan la relación entre la demanda sísmica (deriva) y el comportamiento de los muros de hormigón armado, lo que permite evaluar su vulnerabilidad a diferentes estados de daño. Estas funciones brindan información valiosa para diseñadores e ingenieros, lo que facilita el desarrollo de estrategias de diseño mejoradas y medidas de actualización. Esta investigación contribuye a la creación de estructuras de viviendas de poca altura más resistentes y seguras mejorando la comprensión de la respuesta de los muros de hormigón armado en los eventos sísmicos. Los hallazgos tienen como objetivo minimizar las pérdidas económicas y proteger la vida humana en áreas propensas a la actividad sísmica, mejorando la resiliencia general de las comunidades.

Seismic events pose significant challenges to the vulnerability of buildings, particularly in low-rise housing structures in Latin America. This study focuses on the development of seismic fragility functions specifically tailored to reinforced concrete walls in low-rise housing. The objective is to analyze the behavior of these walls under seismic forces and evaluate their vulnerability by considering various damage states. Damage State 1 (Slight), Damage State 2 (Moderate), and Damage State 3 (Severe). A comprehensive literature review was conducted, examining relevant studies on fragility functions for reinforced concrete walls. The study incorporates data from laboratory experiments and databases, including Performance-Based Assessment and Design of Squat Reinforced Concrete Shear Walls. The developed fragility functions capture the relationship between seismic demand (drift ratio) and the performance of reinforced concrete walls, allowing for the assessment of their vulnerability to different damage states. These functions provide valuable insights for designers and engineers, facilitating the development of improved design strategies and retrofit measures. By enhancing the understanding of reinforced concrete walls' response to seismic events, this research contributes to the creation of more resilient and safer low-rise housing structures. The findings aim to minimize economic losses and protect human life in areas prone to seismic activity, ultimately improving the overall resilience of communities.