Análisis de la fisuración y comportamiento postfisura en Hormigón Armado y Pretensado mediante

315 Pages·2013·5.94 MB·Spanish

Mecánica de los Medios Continuos, Teoría de Estructuras e Ingeniería del Terreno
Escuela Técnica Superior de Ingenieros
ANÁLISIS DE LA FISURACIÓN Y
COMPORTAMIENTO POSTFISURA EN
HORMIGÓN ARMADO Y PRETENSADO
MEDIANTE LA TEORÍA MODIFICADA DEL
CAMPO DE COMPRESIONES
José Luis Valencia Liñán
Tutor: D. Fernando Medina Encina
Dr Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
E.T.S.I. Universidad de Sevilla

Julio de 2013

Gracias,

a mis padres por apoyarme,
a Antonio por animarme,
a Fernando por ENSEÑARME,
a Vanesa por ayudarme (y Jose y Mª Ángeles),
y a mis hijos por entenderme.
Y a todos, por estar cuando ha hecho falta…

NOTACIONES DE REFERENCIAS

La notación entre paréntesis indica referencias bibliográficas.
p. ej. (3.2)
es la segunda referencia bibliográfica del capítulo 3.

ÍNDICE

ÍNDICE

OBJETO DEL PROYECTO ...................................................................... 11
PRESENTACIÓN ....................................................................................................... 13

1.- INTRODUCCIÓN A LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
PRETENSADO ......................................................................................... 15

1.1.- INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 17
1.1.1.- ANTECEDENTES HISTÓRICOS DEL HORMIGÓN PRETENSADO ............. 20

1.2.- TIPOS DE PRETENSADO .............................................................................. 22

1.3.- MATERIALES PARA PROYECTOS ............................................................... 22
1.3.1.- HORMIGÓN PARA PRETENSADO ............................................................... 23
1.3.2.- ACERO DE ARMADURAS PASIVAS ............................................................. 34
1.3.3.- ACERO EMPLEADO EN ARMADURAS ACTIVAS ........................................ 35

1.4.- SISTEMAS DE REALIZACIÓN DEL PRETENSADO ..................................... 37
1.4.1.- SISTEMAS DE PRETESADO ........................................................................ 37
1.4.2.- SISTEMAS DE POSTESADO ........................................................................ 39

1.5.- SISTEMAS DE ANCLAJE EN LAS ARMADURAS ACTIVAS ........................ 39

1.6.- PÉRDIDAS PARCIALES DE PRETENSADO ................................................. 40
1.6.1.- PÉRDIDAS INSTANTÁNEAS DE PRETENSADO ......................................... 40
1.6.2.- PÉRDIDAS DIFERIDAS DE PRETENSADO .................................................. 43
1.6.3.- CONSIDERACIONES PARA ELEMENTOS PRETESADOS .......................... 46

1.7.- BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 47

2.- ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN
PRETENSADO ......................................................................................... 49

2.1.- CÁLCULO EN PREFISURACIÓN Y CÁLCULO EN ROTURA ....................... 51

2.2.- ELEMENTOS SOMETIDOS A CARGA AXIAL ............................................... 51
2.2.3.- RESPUESTA DE UN ELEMENTO ................................................................. 52
2.2.4.- PRETENSADO DE UN ELEMENTO SOMETIDO A TRACCIÓN SIMPLE...... 52
2.2.5.- INFLUENCIA DEL PRETENSADO EN LA RESPUESTA ............................... 53

2.3.- ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIÓN ........................................................ 54
2.3.3.- RESPUESTA DEL ELEMENTO ..................................................................... 55
2.3.4.- PRETENSADO DE UN ELEMENTO SOMETIDO A FLEXIÓN ....................... 55

2.4.- ELEMENTOS SOMETIDOS A CORTANTE .................................................... 61
2.4.1.- MODELOS DE CÁLCULO DE LA RESISTENCIA A CORTANTE .................. 64
2.4.1.1. MODELOS PARA VIGAS SIN ARMADURA DE CORTANTE ........................ 64
2.4.1.2. MODELO DE LAS BIELAS DE COMPRESIÓN A 45º .................................... 69
2.4.1.3. MODELO DE LAS BIELAS DE COMPRESIÓN CON INCLINACIÓN
VARIABLE ....................................................................................................................... 72
2.4.1.4. TEORÍA DEL CAMPO DE COMPRESIONES ................................................ 73
2.4.1.5. TEORÍA DEL CAMPO DE COMPRESIONES MODIFICADA ......................... 75
2.4.1.6. MODELO DEL CAMPO DE TENSIONES DISPERSAS ................................. 82
7
ÍNDICE
2.4.1.7. TEORÍA UNIFICADA DEL CAMPO DE COMPRESIONES ............................ 85

2.5.- ELEMENTOS SOMETIDOS A TORSIÓN ....................................................... 86
2.5.1.- COMPORTAMIENTO A TORSIÓN ANTES DE LA FISURACIÓN.................. 86
2.5.2.- COMPORTAMIENTO A TORSIÓN TRAS LA FISURACIÓN .......................... 87
2.5.3.- TORSOR Y CORTANTE COMBINADOS ....................................................... 90
2.5.4.- MODELO DE LA CELOSÍA DE ÁNGULO VARIABLE PARA TORSIÓN,
FLEXIÓN Y CORTANTE COMBINADOS .......................................................................... 90

2.6.- BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 91

3.- APLICACIONES DEL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS DE
HORMIGÓN PRETENSADO .................................................................... 93

3.1.- CÁLCULO DE RESISTENCIA DE ELEMENTO SOMETIDO A CARGA AXIAL
SIMPLE ...................................................................................................................... 95

3.2.- CÁLCULO DE UNA PASARELA DE HORMIGÓN PRETENSADO ............... 97

4.- IMPLEMENTACIÓN DE LA TEORÍA DEL CAMPO DE
COMPRESIONES MODIFICADA ........................................................... 103

4.1.- INTRODUCCIÓN ........................................................................................... 105

4.2.- MEMBRANE 2000 ......................................................................................... 105
4.2.1.- DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DEL SOFTWARE UTILIZADO ........................ 105
4.2.2.- ANÁLISIS DE ELEMENTOS TIPO MEMBRANA .......................................... 119

4.2.2.1. ANÁLISIS DE UNA PLACA DE HORMIGÓN ARMADO ............................... 119
4.2.2.1.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES .............................................. 120
4.2.2.1.2. ELEMENTOS OBJETO DE ESTUDIO ......................................................... 121
4.2.2.1.3. ECUACIONES DE EQUILIBRIO .................................................................. 123
4.2.2.1.4. ESTUDIO CON ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS NULO124
4.2.2.1.5. ESTUDIO CON ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS DE 15º ....
..................................................................................................................... 136
4.2.2.1.6. ESTUDIO CON ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS DE 30º ....
..................................................................................................................... 149
4.2.2.1.7. ESTUDIO CON ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS DE 45º ....
..................................................................................................................... 161
4.2.2.1.8. ESTUDIO CON ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS DE 60º ....
..................................................................................................................... 174
4.2.2.1.9. ESTUDIO CON ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS DE 75º ....
..................................................................................................................... 183
4.2.2.1.10. ESTUDIO CON ÁNGULO DE INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS DE 90º ....
..................................................................................................................... 189
4.2.2.1.11. RESUMEN Y CONCLUSIONES .................................................................. 193

4.2.2.2. ANÁLISIS DE UNA PLACA DE HORMIGÓN PRETENSADO ...................... 201
4.2.2.2.1. ECUACIONES DE EQUILIBRIO .................................................................. 201
4.2.2.2.2. IMPLEMENTACIÓN DEL PRETENSADO .................................................... 202
4.2.2.2.3. ELEMENTOS OBJETO DE ESTUDIO ......................................................... 204
4.2.2.2.4. ESTUDIO DE ELEMENTOS PRETENSADOS CON ÁNGULO DE
INCLINACIÓN DE LAS ARMADURAS DE 0º .................................................................. 205
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