Shear design of reinforced high-strength concrete beams

Aunque el hormigon de alta resistencia se esta utilizando de manera creciente en los ultimos anos para la construccion de estructuras, la norma Espanola vigente, la Instruccion EHE, solo abarca hormigones de resistencias caracteristicas a compresion inferiores a 50 MPa. El aumento de resistencia del hormigon esta directamente asociado a una mejora en la mayoria de sus prestaciones, especialmente de la durabilidad, aunque tambien produce un aumento en la fragilidad y una disminucion de la rugosidad de las fisuras, lo que afecta de forma muy especial a la resistencia a cortante. El objetivo principal de este trabajo es contribuir al avance del conocimiento del comportamiento frente a la rotura por cortante de vigas de hormigon de alta resistencia. Para ello, y en primer lugar, se ha llevado a cabo una extensa revision del estado actual del conocimiento de la resistencia a cortante, tanto para hormigon convencional como para hormigon de alta resistencia, asi como una profunda investigacion de campanas experimentales anteriores. Se ha realizado una campana experimental sobre vigas de hormigon de alta resistencia sometidas a flexion y cortante. La resistencia a compresion del hormigon de las vigas variaba entre 50 y 87 MPa. Las principales variables de diseno eran la cuantia de armadura longitudinal y transversal. Los resultados obtenidos experimentalmente han sido analizados para estudiar la influencia de las distintas variables en funcion de la resistencia a compresion del hormigon. Con el objetivo de tener en cuenta, no solo los resultados de nuestros ensayos, sino tambien la gran cantidad de informacion disponible en la bibliografia tecnica, se ha preparado una base de datos con vigas de hormigon convencional y de alta resistencia a partir del banco de datos de la Universidad de Illinois. Los resultados empiricos han sido comparados con los cortantes ultimos calculados segun la Instruccion EHE, las especificaciones AASHTO LRFD, el Codigo ACI 318-99 y el programa Response-2000, basado en la teoria modificada del campo de compresiones. Se han construido dos Redes Neuronales Artificiales (RNA) para predecir la resistencia a cortante en base a la gran cantidad de resultados experimentales. La principal caracteristica de las RNA es su habilidad para aprender, mediante el ajuste de pesos internos, incluso cuando los datos de entrada y salida presentan un cierto nivel de ruido. Con los resultados de la RNA se ha realizado un analisis parametrico de cada variable que afecta la resistencia ultima a cortante. Se han propuesto nuevas expresiones que tienen el cuenta el comportamiento observado para el diseno frente al esfuerzo cortante de vigas tanto de hormigon convencional como de alta resistencia con y sin armadura a cortante, asi como una nueva ecuacion para la determinacion de la armadura minima a cortante. Las nuevas expresiones presentan resultados que se ajustan mejor a los resultados experimentales que los obtenidos mediante la utilizacion de las normativas vigentes. Finalmente se han planteado varias sugerencias de futuras lineas de trabajo, que son resultado de la propia evolucion del conocimiento sobre el tema de estudio durante el desarrollo de esta tesis.