ANALISIS NUMERICO – EXPERIMENTAL DE CONECTORES DE SECCION MIXTA DE HORMIGON-MADERA LAMINADA SOMETIDO A ESFUERZOS DE CORTE Autores: Ing. Federico Solari.

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1 ANALISIS NUMERICO – EXPERIMENTAL DE CONECTORES DE SECCION MIXTA DE HORMIGON-MADERA LAMINADA SOMETIDO A ESFUERZOS DE CORTE Autores: Ing. Federico Solari Mg. Ing. Raúl Astori Mg. Ing. Ricardo Barrios D'Ambra Ing. Luis Kosteski Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional del Nordeste Resistencia – Chaco – Argentina

2 ANTECEDENTES Se presenta un estudio numérico - experimental de dos modelos de conectores, sometiendo los prototipos de sección mixta de hormigón - madera a cargas estáticas. El modelo analizado reproduce parte de la sección de madera vinculada a la placa de hormigón mediante conectores formados por barras de acero de 12 mm de diámetro. Los prototipos se someten a ensayos de corte, obteniéndose para cada caso curvas de desplazamiento relativo versus carga aplicada. Las mediciones de los desplazamientos se realizan con apreciación de lectura de 0.01mm. Los modelados numéricos de los prototipos se realizan utilizando un programa de aplicación de MEF. Finalmente se comparan los resultados obtenidos experimentalmente con los de los modelados numéricos evaluando y comparando la eficiencia de cada uno de los sistemas de conexión propuestos.

3 MATERIALES Y METODOS Ensayo Experimental:
Las probetas de ensayo de corte consisten en dos prismas rectangulares de Hormigón, unidos a un cuerpo central de madera mediante conectores de barras de acero de 12 mm de diámetro. se puede observar esquemática-mente las probetas ensayadas, diferenciándose ambos tipos de modelos de conector, denominados respectivamente, Conectores en V y Conectores en X.

4 Modelo con Conectores en V (MCV) Modelo con Conectores en X (MCX)

5 El programa de ensayo está formado por 6 probetas sometidas a ensayos de corte en el plano de vinculación entre madera y hormigón. Las probetas son sometidas a ensayos de corte en el plano de vinculación entre madera y hormigón, obteniéndose en cada caso la curva carga versus desplazamiento relativo La aplicación de la carga se realiza mediante una máquina de ensayo universal con capacidad de 1000 KN. Las lecturas de los desplazamientos se realizan a través de un extensímetro mecánico con apreciación de 0,01 mm. Esquema e imágen del ensayo

6 Resultados Experimentales:
Diagrama Cargas – Desplazamientos relativos para MCV Se representan las curvas Cargas-Desplazamientos relativos correspon-dientes las probetas ensayadas para cada modelo de conector y una curva con los valores promedios de desplazamientos relativos para cada nivel de carga.

7 Diagrama Cargas – Desplazamientos relativos para MCX
En el caso del modelo con Conectores en X, se descarta una de las curvas, por error de procedimiento. Las curvas representadas, manifiestan un comportamiento casi lineal, hasta valores de carga cercanos a los 2500 Kg (MCV) y los 4000 kg (MCX), a partir del cual se puede considerar un comportamiento no-lineal.

8 DISCUSION DE RESULTADOS
Modelado Numérico Para verificar los resultados experimentales se analizan numéricamente los prototipos utilizando un programa de aplicación del Método de los elementos finitos (MEF). Se realiza primero un análisis con comporta-miento lineal de los materiales para ajustar la primer parte de la curva experimental. Con el modelo calibrado se procede al análisis del comportamiento no lineal de los conectores. El modelado se realiza utilizando un Modelo Simplificado, donde el Hormigón y la madera son representados por elementos tipo Plane 2D. En cambio, los conectores son represen-tados mediante elementos tipo Resorte, que pretenden simular el comportamiento de los mismos. Las propiedades de los materiales utilizados figuran en Tabla

9 Modulo de Elasticidad (kg/cm2)
Tipo de Elemento Modulo de Elasticidad (kg/cm2) Ancho modelado (cm) PLANO 2D para madera 100000 8 PLANO 2D para Hormigón 300000 60 RESORTE para conector -- Propiedades de los elementos Comportamiento Lineal: Para simular el comportamiento del conector se utiliza en una primera etapa el elemento resorte con comportamiento lineal, donde se analizan conectores con distinta disposición, adoptando para cada uno su respectivo modulo de desplazamiento k, obtenido de su curva promedio experimental Para este modelado se obtienen los gráficos de Distribución de Tensiones indicados en Figura, similares a los obtenidos en publicaciones anteriores (Astori y otros, 2006)

10 Para este modelado se obtienen los gráficos de Distribución de Tensiones indicados en Figura, similares a los obtenidos en publicaciones anteriores (Astori y otros, 2006) MCLV MCLX Distribución de tensiones σy para las distintas disposiciones

11 Comportamiento No Lineal:
Con el Modelado Lineal calibrado, se in-troduce al Elemento resorte, un comporta-miento no lineal, de manera de reproducir numéricamente, el comportamiento de los conectores del prototipo experimental ob-servado en los Diagramas Cargas-des-plazamientos Para analizar el comportamiento No Lineal de ambos tipos de Modelados se obtienen Curvas Cargas-Desplazamien-tos, para las cuales se calculan los des-plazamientos relativos entre dos nodos re-presentativos, ubicados en los centros de las secciones de madera y Hº, geométri-camente coincidentes con la ubicación de los nodos donde se miden los desplaza-mientos relativos en los ensayos experi-mentales. 14 66

12 Curvas Cargas-Desplazamientos para MCV-NL

13 Curvas Cargas-Desplazamientos para MCX-NL
En ambos Diagramas, se puede observar un alto grado de coincidencia entre la curva Carga – Desplazamiento, obtenida en los Modelados MCV-NL y MCX-NL, con las obtenidas en los Ensayos Experimentales realizados para cada tipo de probeta.

14 CONCLUSIONES Sobre el Ensayo Experimental:
. La reducida dispersión registrada en los ensayos experimentales confiere confiabilidad al método utilizado y a los valores obtenidos. La ocurrencia de la rotura en la zona de anclaje en la madera en la totalidad de las probetas ensayadas indica la posibilidad de revisar para futuros trabajos las características de anclaje de las barras de acero en la madera

15 CONCLUSIONES Sobre los distintos tipos de Modelado:
Las distribución de tensiones en la madera y el hormigón obtenidas para cada tipo de probeta en el Modelado Simplificado, considerando los resortes con comportamiento lineal, se ajustan a las obtenidas en Modelados Completos de trabajos previos, indicando el buen ajuste logrado con el modelo para el comportamiento lineal del conector. Mediante la consideración del comportamiento no lineal de los resortes en los modelados numéricos reemplazando los conectores reales, se pudieron ajustar las curvas carga-desplazamiento logrando una muy buena coincidencia con las curvas experimentales, lo que permitirá simplificar el modelado numérico en aplicaciones de mayor dificultad.

16 AGRADECIMIENTOS A la Secretaría General de Ciencia y Técnica de la UNNE, A la Facultad de Ingeniería de la UNNE y en especial al Instituto de Estabilidad y al Departamento de Mecánica Aplicada, que hicie-ron posible la realización y presentación de este trabajo. FIN