Una contribución al análisis de estructuras pretensadas

Abstract

El principal objetivo de este trabajo ha sido profundizar en el análisis del comportamiento de estructuras pretensadas con pretensado no adherente. En este sentido el trabajo se ha enfocado en dos tipos de estructuras: las torres atirantadas y las vigas de hormigón pretensadas. Con respecto a las torres atirantadas, se ha propuesto una nueva forma de análisis, en donde el cálculo de las deformaciones producidas por los efectos de segundo orden se realiza a partir de las funciones de estabilidad. A tales efectos, la torre se modela como una viga-columna equivalente, continua, sobre apoyos elásticos no-lineales, cuyas rigideces axial, flexional y de corte se calculan según sea el patrón de construcción de la torre. Los cables pretensados (los tirantes), son reemplazados por apoyos elásticos no-lineales cuya constante elástica se obtiene a partir de la utilización de módulo de elasticidad secante de los cables. En este sentido se han propuesto dos alternativas para el análisis, una por medio de las funciones de estabilidad basados en la teoría de viga de Euler-Bernoulli y otra basados en el teoría de vigas de Haringx-Timoshenko. En la primera de ellas, la deformación por fuerza cortante es tenida en cuenta mediante una inercia reducida y en la segunda dicho efecto queda contemplado directamente en las ecuaciones que gobiernan el problema. Con respecto a las vigas de hormigón, este trabajo se centra en las vigas pretensadas con pretensado interior no adherente. El análisis de piezas con pretensado no adherente es inherentemente más complejo que el análisis de piezas con pretensado adherente, ya que, a diferencia del pretensado adherente, en el pretensado no adherente no existe compatibilidad de deformaciones entre el acero de pretensado y el hormigón que lo rodea, lo que significa que el acero de pretensado y el hormigón pueden moverse uno con respecto al otro. Luego, la fuerza en el cable no adherente dependerá de la deformación del elemento estructural como un todo. En otras palabras, la fuerza en el cable no adherente sometido a cargas externas es elemento-dependiente en lugar de sección-dependiente. La principal contribución de este trabajo ha sido proponer fórmulas simplificadas para calcular la pérdida de la fuerza de pretensado en vigas isostáticas e hiperestáticas con pretensado interior no adherente teniendo en cuenta los efectos reológicos del hormigón, la relajación del acero activo y la presencia de armadura pasiva. La segunda contribución ha sido desarrollar la formulación del Método Paso a Paso y del Módulo Efectivo Ajustado por la Edad (denominado también Método del Coeficiente de Envejecimiento) para el análisis en tiempo de este tipo de vigas. El análisis se ha extendido de vigas simples a vigas compuestas de hormigón con pretensado interior no adherente. También se ha contribuido en una formulación para tener en cuenta el rozamiento del cable a lo largo de las vainas. Por último, se ha propuesto un enfoque basado en el Método de los Elementos Finitos para el análisis a lo largo del tiempo de esta tipología de vigas que tiene en cuenta los efectos reológicos del hormigón, la relajación del acero activo, la presencia de armadura pasiva y el rozamiento del cable.