Determinación de la carga de inicio de agrietamiento y trayectorias de propagación en sistemas de losas

Abstract

En la presente tesis se desarrolla una metodología para determinar la carga que ocasiona el agrietamiento en losas cuadradas y rectangulares de concreto reforzado; además se determinan las trayectorias de agrietamiento cuando se someten a carga vertical. Para determinar la carga en la que ocurre el agrietamiento se utiliza el criterio del esfuerzo principal máximo, incluyendo el acero de refuerzo para la distribución de esfuerzos en el espesor de la losa, pues el eje neutro es distinto al geométrico debido a la presencia de los dos materiales. Se estudian losas macizas de concreto reforzado, encasetonadas y una losa maciza con un muro apoyado sobre ella. Los modelos numéricos se realizan con técnicas avanzadas de elementos finitos de losas en el software ANSYS. Se utilizan elementos finitos sólidos para discretizar el concreto y elementos tipo barra para el acero de refuerzo, ambos tipos de elementos se conectan en sus nodos. Se utiliza una superficie de daño, con diferentes umbrales en tensión y en compresión para representar el comportamiento constitutivo del concreto, mientras que el endurecimiento del acero de refuerzo se idealiza con una superficie de Von Mises. Además, se determinan las curvas de la carga contra el desplazamiento al centro de las losas, deformaciones en el acero de refuerzo y la carga última, esta última se compara con la obtenida con el método de líneas de fluencia. En losas de concreto reforzado, las trayectorias de agrietamiento son dependientes de las condiciones de apoyo y de la configuración de las cargas aplicadas. En losas macizas con carga uniformemente distribuida: cuando se encuentran empotradas, el agrietamiento inicia en los bordes de la parte superior, posteriormente en el centro de la parte inferior. En losas simplemente apoyadas, el agrietamiento inicia en la cara inferior de la losa, al centro, propagándose hacia los bordes. En losas de transferencia, que se encuentran empotradas, el agrietamiento inicia en la cara superior y, posteriormente, el agrietamiento se propaga a la cara inferior. El agrietamiento en la cara inferior inicia en el centro de la losa con trayectorias paralelas a la longitud del muro y con trayectorias radiales que salen de los bordes de los castillos, posteriormente estas grietas radiales se propagan hacia las esquinas. Mientras que el agrietamiento en la cara superior se origina en los bordes perpendiculares al muro, y algunas grietas en los bordes de los castillos, posteriormente se propaga hacia los demás bordes de la losa hasta formar un anillo.