Informes de la Construcción, Vol 64, No 527 (2012)

Capacidad resistente de pilas metálicas tubulares circulares rellenas de hormigón (CFT) en puentes integrales


https://doi.org/10.3989/ic.11.098

R. Chacón
Universitat Politècnica de Catalunya, España

E. Mirambell
Universitat Politècnica de Catalunya, España

E. Real
Universitat Politècnica de Catalunya, España

Resumen


Se presenta el análisis estructural de pilas metálicas tubulares rellenas de hormigón (CFT) sometidas a flexo-compresión. El objetivo principal es valorar los mecanismos resistentes de las pilas cuando se someten a un desplazamiento en cabeza. Estos desplazamientos, conjuntamente con el esfuerzo axil de compresión, que en este trabajo se aproxima con un porcentaje de la resistencia plástica a compresión de los CFT, representan las acciones a las cuales se ven sometidos los elementos de este estudio. Se utiliza una herramienta numérica sobre una base hipotética de prototipos de pilas. Los resultados numéricos obtenidos así como los resultados experimentales encontrados en la literatura han permitido extraer conclusiones relativas a la capacidad seccional de los CFT. Se proponen expresiones de diseño relativas a la capacidad resistente de los CFT considerando el efecto del confinamiento y se comparan con los resultados que se derivan de la formulación de EN1994.

Palabras clave


Puentes integrales; tubos rellenos de hormigón; estructuras mixtas

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Referencias


(1) EN1994. Eurocode 4. Design of composite steel and concrete structures Part 1.1 General rules and rules for buildings. CEN. 2004.

(2) Feldmann, M. et al.: Economic and durable design of composite bridges with integral abutments, Research Fund for Coal and Steel, European Research Area. 2008.

(3) White II, H.; Pétursson, H.; Collin P.: “Integral Abutment Bridges: The European Way.” Practice periodical on structural design and construction, ASCE, vol. 15, nº 3 (2010), pp. 201-208. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)SC.1943-5576.0000053

(4) Guía para la concepción de puentes integrales en carreteras y autopistas. Ministerio de Fomento, 2000.

(5) Inai, E.; Mukai, A.; Kai, M.; Tokinoya, H.; Fukumoto, T.; Mori, K.: “Behaviour of Concrete-Filled Steel Tube Beam Columns”, Journal of Structural Engineering, 2004, ASCE.

(6) Kuranovas, A.; Goode, D.; Kazimieras, A.; Zhong, S.: “Load bearing capacity of concrete- filled steel columns”, Journal of Civil Engineering and Management, vol. 15, nº 1 (2009), pp. 21-33. http://dx.doi.org/10.3846/1392-3730.2009.15.21-33

(7) Uy, B.: “Strength of Concrete Filled Steel Box Columns Incorporating Local Buckling”, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 126, nº 3 (2000), pp. 341-352. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2000)126:3(341)

(8) Kwon, Y.; Seo, S.; Kang, D.: “Prediction of the squash loads of concrete-filled tubular section columns with local buckling”, Thin-w2009alled structures, vol. 49, nº 1 (2011).

(9) Shams, M.; Saadeghvaziri, M.: “Nonlinear response of concrete-filled steel tubular columns under axial loading”, ACI journal, vol. 96, nº 6 (1999), pp. 1009-1017.

(10) Johansson, M.: “The efficiency of passive confinement in CFT columns”, Steel and Composite Structures, vol. 2 nº 5 (2002), pp. 379-396.

(11) Richart, F.; Brandzaeg, A.; Brown R.: “A study of the failure of concrete under combined compressive stresses. University of Illinois Bulletin”, Bulletin 185, Champaign (IL, USA): University of Illinois Engineering Experimental Station. 1928.

(12) Susantha, K.; Ge, H.; Usami, T.: “A capacity prediction procedure for concrete-filled steel columns”, Journal of Earthquake Engineering, vol. 5, nº 4 (2001), pp. 483–520.

(13) Johansson M.; Gylltoft K.: “Mechanical Behavior of Circular Steel–Concrete Composite Stub Columns”, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 128, nº 8 (2002), pp. 1073-1081. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:8(1073)

(14) Hatzigeorgiou, G.: “Numerical model for the behavior and capacity of circular CFT columns, Part I: Theory”, Engineering Structures, vol. 30, nº 6 (2008), pp. 1573–1578. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2007.11.001

(15) Hatzigeorgiou, G.: “Numerical model for the behavior and capacity of circular CFT columns, Part II: Verification and extension”, Engineering Structures, vol. 30, nº 6 (2008), pp. 1579–1589. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2007.11.002

(16) Oliveira, de W.; Nardin, S.; El Debs, A.; El Debs, M.: “Influence of concrete strength and length/diameter on the axial capacity of CFT columns”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 65, nº 12 (2009), pp. 2103–2110. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcsr.2009.07.004

(17) Sakino, K.; Nakahara, H.; Morino, S.; Nishiyama, I.: “Behavior of Centrally Loaded Concrete-Filled Steel-Tube Short Columns”, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 130, nº 2 (2004), pp. 180-188. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2004)130:2(180)

(18) Goode, D.: “Composite columns-1819 tests on concrete-filled steel tube columns compared with Eurocode 4”, The Structural Engineer, vol. 86, nº 16 (2008).

(19) Kloppel, V.; Goder, W.: “An investigation of the load carrying capacity of concretefilled steel tubes and development of design formulae”, Der Stahlbau, vol. 26, nº 1 (1957), pp 44-50.

(20) Knowles, R.; Park, R.: “Strength of Concrete Filled Steel Tubular Columns”, Journal of the Structural Division, vol. 95 nº ST12 (1969), pp. 2565-2587.

(21) Hajjar, J.; Gourley, B. A.: “Cyclic Nonlinear Model for Concrete-Filled Tubes. I: Formulation”, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 123, nº 6 (1997) pp. 736-744. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1997)123:6(736)

(22) Liang, Q.; Fragomeni, S.: “Nonlinear analysis of circular concrete-filled steel tubular short columns under eccentric loading”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 66, nº 2 (2010), pp. 159-169. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcsr.2009.09.008

(23) Elremaily, A.; Azizinamini, A.: “Behavior and Strength of Circular Concrete-filled Tube Columns”, Journal of Constructional Steel Research, vol. 58, nº 12 (2002), pp. 1567-1591. http://dx.doi.org/10.1016/S0143-974X(02)00005-6

(24) Lakshmi, B.; Shanmugam, N. E.: “Nonlinear analysis of in-filled steel- concrete composite columns”, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 128, nº 7 (2002), pp. 922-933. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:7(922)

(25) Romero, M.; Bonet, J.; Ivorra, S.: “Review of Nonlinear Analysis Models for Concrete- Filled Tubular (CFT) columns”, Proceedings in Innovation in Civil and Structural Engineering Computing, Rome, Italy, Saxe-Coburg Publications, 2002.

(26) Portolés, J. M.: Estudio experimental y numérico de soportes tubulares circulares de acero esbeltos rellenos de hormigón de alta resistencia, Tesis Doctoral, Departament d’Enginyeria Mecánica i Construcció, Universitat Jaume I de Castelló. 2010.

(27) Hu, H.; Huang, C.; Wu, M.; Wu, Y.: “Nonlinear Analysis of Axially Loaded Concrete-Filled Tube Columns with Confinement Effect”, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 129, nº 10 (2003), pp. 1322-1329. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2003)129:10(1322)

(28) Schneider, S.: “Axially loaded concrete-filled steel tubes”, Journal of Structural Engineering, ASCE, vol. 124, nº 10 (1998), pp. 1125–1138. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1998)124:10(1125)

(29) Chacon, R.; Mirambell, E.; Marí, A.: “Long-term response of concrete-encased composite columns”, Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Structures and Buildings, vol. 160, nº SB5 (2007), pp. 273-285. http://dx.doi.org/10.1680/stbu.2007.160.5.273

(30) Abaqus FEA, Simulia© Dassault Systèmes, 2010.

(31) EHE. Instrucción de Hormigón Estructural. Ministerio de Fomento. España, 2008.

(32) EN1992. Design of concrete structures, Part 1-1, General rules and rules for buildings, CEN 2004.




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