Diseño, análisis y patologías de fundaciones estructurales

Abstract

A lo largo del tiempo una innumerable cantidad de daños en estructuras se produjeron debido a problemas en sus funda-ciones. Al momento de detectarlos, no siempre fue posible llegar a una solución satisfactoria, disminuyendo sensiblemen-te su vida útil y en algunos casos extremos llegando al colapso de la misma. En esta tesis, inicialmente se diseñan y analizan con métodos numéricos, plateas rectangulares y circulares teniendo en cuenta parámetros mecánicos, apoya-das sobre terrenos elásticos, y considerando la reacción del terreno como lineal y no lineal. Se considera el aporte mecáni-co del pretensado en plateas y en vigas de fundación elásti-ca. Posteriormente, se desarrollan técnicas para la detección, localización y cuantificación del daño en fundaciones, apoya-das sobre un terreno elástico y/o elastoplásticos, utilizando modelos numéricos, con fisuras discretas, y fisuras distribui-das, resueltos con el Método de los Elementos Finitos. Se utilizan parámetros estáticos tales como los Desplazamientos Verticales, diferencia entre Desplazamientos Verticales y Curvatura de la Elástica y parámetros dinámicos, tales como variación de Frecuencias y Respuesta en Frecuencias. Asimis-mo, se presenta una aplicación para la detección, localización y cuantificación de la fisura, mediante la resolución del Proble-ma Inverso, aplicado a vigas de fundación apoyadas sobre un medio elástico, mediante un método numérico. Se analiza el caso de la corrosión de armaduras bajo tensión de tracción de las mismas, mediante la realización de modelos físicos a escala, sometidas a un proceso de corrosión acelerada en distintas zonas de las vigas. A los efectos de correlacionar el deterioro producido, con su respuesta ante acciones exter-nas, se realiza el seguimiento del proceso de fisuración del hormigón, determinando el Potencial de Corrosión, en distintos puntos de las vigas y midiendo la Velocidad de Propagación de Impulsos Ultrasónicos. Por último, en lo referente al refuerzo y reparación de vigas de fundación se trabaja con láminas de materiales compuestos, modelados con el Método de los Elementos Finitos, evaluando el mejoramiento que estos re-fuerzos le proveen al elemento estructural cuando se varía la cantidad y ubicación de los mismos.

Countless instances of structural damage have occurred over time, due to problems with foundations. It was often impossible to come to a satisfactory solution at the time of detection, whith the result of a substantial decrease in structure lifetime, or in its total collapse in extreme situations. In this paper, circular and rectangular concrete plates with diverse aspect ratios are designed and analyzed, lying on elastic foundations, and taking into account mechanical parameters of plates sitting on elastic grounds, assessing linear and non-linear ground reactions. The mechanical contribution of prestressing procedures to plates and elastic foundation beams is considered. Several techniques are next developed for damage detection, location and quantification, in foundation structures lying on elastic and/or elastoplastic grounds, using numeric models with discrete cracks and scattered cracks, solved by means of the Finite Elements Method. Static parameters are used, such as Vertical Displa-cement, Vertical Displacement Difference, Elastic Curvature, as well as dynamic parameters, such as Frequency Variation and Frequency Response. An application is hereby presented for fissure detection, location and quantification in foundation beams lying on an elastic medium, by means of a numerical method and the Inverse Problem. Corrosion of pre-tensed reinforcement bars is analized by means of scaled physical models subjected to accelerated corrosion in several areas of the beams. To correlate the resulting decay to external static actions, the fissuring process of the concrete is assessed by determining the Corrosion Potential at several points of the beams, measuring as well the Propagation Velocity of Ultra-sound Impulses. Finally, on the subject of strenghtening and repair of foundation beams, work is done with sheets of composite material which are modeled with the Finite Elements Method, evaluating the improvement provided to structural elements by diverse amounts and locations of reinforcements.