Análisis de conexiones con pernos en hormigones de ultra-alto desempeño

César Echavarría, Hernán Cañola, Wilmar Echeverri

Resumen


El hormigón de ultra-alto desempeño (UHPC) es un material compuesto con una notable capacidad de autocompactación y una alta resistencia a la compresión. Actualmente, la construcción de prefabricados en UHPC, debido a sus propiedades excepcionales, es considerada como una opción interesante en los proyectos de ingeniería civil. El desarrollo de métodos prácticos y confiables para el diseño de conexiones con pernos de elementos en UHPC ha sido considerado como un factor crucial en futuros proyectos de construcción. En este artículo, se estudian las concentraciones de tensión y los modos de falla frágiles en conexiones con pernos de paneles UHPC. Los resultados experimentales son comparados con una solución analítica que estima las concentraciones de tensión usando las propiedades elásticas de los materiales anisotrópicos y la geometría de las conexiones. Se analizan la influencia de la distancia al borde y de las propiedades elásticas de las placas UHPC en el desarrollo de fallas en conexiones con pernos. La solución analítica propuesta en esta investigación considera ecuaciones de forma cerrada que pueden ser usadas para evaluar las concentraciones de tensión en la conexión. Los resultados de laboratorio en conexiones con pernos de paneles UHPC se ajustan a las predicciones del modelo analítico. Un modelo analítico teórico es sin duda un precursor para cualquier estudio experimental o numérico de conexiones con pernos de elementos de hormigón de ultra-alto desempeño.


Palabras clave


Modelo analítico; Distancias a los bordes; Concentraciones de tensión; Hormigón, Conexiones; Modelo de predicción; Propiedades elásticas.

Texto completo:

PDF (English)

Referencias


Maya LF, Zanuy C, Albajar L, Lopez C, Portabella J. Experimental assessment of connections for precast concrete frames using ultra high performance fiber reinforced concrete. Construction and Building Materials 2013; 48: 173–186. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.07.002.

Collings TA, Beauchamp MJ. Bearing deflection behaviour of a loaded hole in CFRP. Composites 1984; 15: 33-38. https://doi.org/10.1016/0010-4361(84)90958-3.

Girão Coelho AM, Mottram JT. A review of the behaviour and analysis of bolted connections and joints in pultruded fiber reinforced polymers. Materials & Design 2015; 74: 86–107. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.02.011.

Hong SG, Chung SH. Experimental study on the behavior of single bolted joints for UHPC panels. IABSE Symposium Report 2015; 105: 1530-1537.

Lee YG, Choi E, Yoon SJ. Effect of geometric parameters on the mechanical behavior of PFRP single bolted connection. Composites Part B: Engineering 2015; 75: 1–10.

Okutan B. The effects of geometric parameters on the failure strength for pin-loaded multi-directional fiber-glass reinforced epoxy laminate. Composites Part B 2002; 33: 567-578. https://doi.org/10.1016/S1359-8368(02)00054-9.

Quinn WJ, Matthews FL. The effect of stacking sequence on the pin-bearing strength in glass fiber reinforced plastic. Journal of Composite Materials 1977; 11: 139-145. https://doi.org/10.1177/002199837701100202.

Wong CM, Matthews FL. A finite element analysis of single and two-hole bolted joints in fiber reinforced plastic. Journal of Composite Materials 1981; 15: 481-491. https://doi.org/10.1177/002199838101500506.

Zhang K, Ueng C. Stresses around a pin-loaded hole in orthotropic plates with arbitrary loading direction. Composite Structures 1985; 3: 119-143. https://doi.org/10.1016/0263-8223(85)90040-6.

Zou X, Wang J. Experimental study on joints and flexural behavior of FRP truss-UHPC hybrid bridge. Composite Structures 2018; 203: 414–424. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2018.06.118.

Koord J, Stüvenc JL, Petersen E, Völkerink O, Hühne C. Investigation of exact analytical solutions for circular notched composite laminates under tensile loading. Composite Structures 2020; 243: 112180.

https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112180.

Echavarría C, Salenikovich A. Analytical model for predicting brittle failures of bolted timber joints. Materials and Structures 2009; 42: 867–875. https://doi.org/10.1617/s11527-008-9428-0.

Hammoud H, Naaman AE. Ferrocement bolted shear joints: failure modes and strength prediction. Cement and Concrete Composites 1998; 20: 13-29. https://doi.org/10.1016/S0958-9465(97)87389-1.

Mansur MA, Tan KL, Naaman AE. Strength of bolted moment connections in ferrocement construction. Cement and Concrete Composites 2010; 32: 532–543. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2010.04.001.

Kwon Y, Chung S, Hong S. Strength and behavior of bolted ultra-high performance concrete panel joint with geometric parameter. Journal of Applied Mechanical Engineering 2017; 6: 261. https://doi.org/10.4172/2168-9873.1000261.

Camacho E, Serna P, López JA. UHPFRC bolted joints: failure modes of a new simple connection system. High Performance Fiber Reinforced Cement Composites RILEM 2012; 6: 421-428.

Echavarría C. Analyse d’une plaque orthotrope avec trou: Application aux assemblages en bois. Ph.D. thesis N° 2947, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne EPFL, Switzerland 2004.

De Jong T. Stresses around pin-loaded holes in elastically orthotropic or isotropic plates. Journal of Composite Materials 1977; 11: 313-331. https://doi.org/10.1177/002199837701100306.

Bickley W. The distribution of stress round a circular hole in a plate. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical or Physical Character 1928; 227: 383-415. https://doi.org/10.1098/rsta.1928.0010.

Graybeal B, Florent B. Development of direct tension test method for ultra-high-performance fiber-reinforced concrete. ACI Materials Journal 2013; 110: 177-186.




DOI: https://doi.org/10.21501/21454086.3715

Enlaces refback

  • No hay ningún enlace refback.




Copyright (c) 2021 Lámpsakos

Licencia de Creative Commons
Este obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

 
Directora/Editora - Ingrid Durley Torres Pardo Ph.D.

Correo: lampsakos@amigo.edu.co

ISSN (En línea): 2145-4086

DOI de la revista: https://doi.org/10.21501/issn.2145-4086

Universidad Católica Luis Amigó - Transversal 51A #67B 90. Medellín - Colombia.

 


 © 2021 Universidad Católica Luis Amigó

    

La revista y los textos individuales que en esta se divulgan están protegidos por las leyes de copyright y por los términos y condiciones de la Licencia Creative Commons Atribución-No Comercial-Sin Derivar 4.0 Internacional. Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden encontrarse en https://www.funlam.edu.co/modules/fondoeditorial/

Derechos de autor. El autor o autores pueden tener derechos adicionales en sus artículos según lo establecido en la cesión por ellos firmada.

 

Se recomienda visualizar este contenido con los navegadores: Mozilla Firefox, Google Chrome, Safari.