Diseño de sección transversal compuesta pretensada en RCS

Creación de un nuevo proyecto 

Inicialmente, es necesario configurar un nuevo proyecto como elemento 1D por etapas/pretensado/compuesto.

Elemento de diseño

Tras definir la geometría de la sección transversal y la disposición de la armadura, se define la línea de tiempo en la pestaña Etapas de construcción. Se definen todos los puntos temporales importantes durante la construcción (como el hormigonado de la primera parte de la sección transversal de la viga prefabricada, el pretensado, el hormigonado de la segunda parte de la sección transversal de la losa compuesta, la carga muerta adicional y el momento de la vida útil de diseño). Las etapas de construcción definidas se propagan automáticamente en la pestaña Etapas de acción.

Etapas de acción

Desde el punto de vista de la verificación normativa de las secciones transversales compuestas, la pestaña Etapas de acción es la más importante. Definir el estado de tensión inicial de la sección transversal calculado mediante el Análisis Dependiente del Tiempo (TDA) es crucial, ya que la discontinuidad de tensión (el plano de desplazamiento de deformación) en la interfaz entre dos hormigones diferentes puede determinar el mecanismo de fallo en el estado límite.

El estado inicial de la sección transversal

El estado inicial de la sección compuesta se establece en la tabla "Efectos en los componentes de la sección transversal". Se pueden elegir dos opciones para definir el estado inicial: fuerzas internas y planos de deformación. Es mucho más sencillo definir las fuerzas internas obtenidas del TDA calculado por software de terceros (Midas, SCIA, etc.)

La tabla "Efectos en los componentes de la sección transversal" contiene las fuerzas internas como suma de:

• Todas las cargas permanentes que actúan en la etapa de construcción considerada
• El efecto total del pretensado (los efectos primarios y secundarios de los tendones interiores adherentes y no adherentes, los efectos primarios y secundarios de los tendones exteriores)
• Reología (fluencia, retracción)

La mayoría del software de terceros (Midas, SCIA, etc.) presenta las fuerzas internas de cada parte de la sección transversal compuesta relacionadas con el centro de gravedad de la parte de la sección transversal considerada (por ejemplo, el momento flector en la viga prefabricada está relacionado con el centro de gravedad de la viga prefabricada C_g,1). La aplicación RCS relaciona las fuerzas internas con el centro de gravedad de la sección transversal real (el botón "Actual" en la cinta) o el centro de gravedad de la sección compuesta final C_g,i (el botón "Completa" en la cinta). La transformación de las fuerzas internas obtenidas del software de terceros a RCS puede realizarse según las siguientes fórmulas:

\[N_{i}^{T} = N_{i}\] 

\[M_{i}^{T} = M_{i}-N_{i}\times e_{i}\]

N_i^T  .   .   .   .   la  fuerza normal en la parte considerada de la sección compuesta transformada al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada

M_i^T .   .   .   .    el  momento flector en la parte considerada de la sección compuesta transformado al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada

N_i     .   .   .   .    la  fuerza normal en la parte considerada de la sección compuesta relacionada con el centro de gravedad de la parte de la sección transversal considerada

M_i   .   .   .   .   el  momento flector en la parte considerada de la sección compuesta relacionado con el centro de gravedad de la parte de la sección transversal considerada

Nota: Es importante mantener el convenio de signos presentado en la figura siguiente para recalcular las fuerzas internas.

C_g,i  .   .   .   .   el centro de gravedad de la sección compuesta idealizada (se considera E_cm(28))

C_g,1 .   .   .   .   el centro de gravedad de la parte uno – viga prefabricada (parte gris claro)

C_g,2 .   .   .   .   el centro de gravedad de la parte dos – losa compuesta (parte gris oscuro)

e_y,1 .   .   .   .   la distancia de C_g,1 a C_g,i

e_y,2 .   .   .   .   la distancia de C_g,2 a C_g,i

e_p   .   .   .   .   la distancia desde el centro de gravedad de la armadura de pretensado hasta C_g,i

Las fuerzas internas N1, My,1, N2 y My,2 se obtienen para la estructura compuesta modelada en software de terceros y sometida en dirección vertical. Para la correcta introducción de las fuerzas internas en la aplicación RCS, debe realizarse un recálculo de la siguiente manera:

 Parte 1 (viga prefabricada)

\[N_{1}^{T} = N_{1}\] 

\[M_{y}^{T},_{1} = M_{y},_{1}-N_{1}\times e_{y},_{1}\]

N₁^T  .   .   .   .   la  fuerza normal en la viga prefabricada transformada al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada C_g,I (valor negativo para fuerza de compresión)

M_y,1^T  .   .   .   el  momento flector en la viga prefabricada transformado al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada C_g,i

N₁    .   .   .   .   la  fuerza normal en la viga prefabricada relacionada con el centro de gravedad de la viga prefabricada C_g,1

M_y,1   .   .   .    el  momento flector en la viga prefabricada relacionado con el centro de gravedad de la viga prefabricada C_g,1

e_y,1 .   .   .   .   la distancia del centro de gravedad de la viga prefabricada C_g,1 al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada C_g,i (en este caso, se considera el valor negativo de la excentricidad)

Parte 2 (losa compuesta)

\[N_{2}^{T} = N_{2}\] 

\[M_{y}^{T},_{2} = M_{y},_{2}-N_{2}\times e_{y},_{2}\]

N₂^T  .   .   .   .   la  fuerza normal en la losa compuesta transformada al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada C_g,i

M_y,2^T  .   .   .    el  momento flector en la losa compuesta transformado al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada C_g,i

N₂    .   .   .   .   la  fuerza normal en la losa compuesta relacionada con el centro de gravedad de la losa compuesta C_g,2

M_y,2   .   .   .     el  momento flector en la losa compuesta relacionado con el centro de gravedad de la losa compuesta C_g,2

e_y,2   .   .   .   .   la distancia del centro de gravedad de la losa compuesta C_g,2 al centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada C_g,i (en este caso, se considera el valor positivo de la excentricidad)

Gracias a esta transformación, se pueden determinar las fuerzas internas totales en la sección transversal compuesta.

\[N=N_{1}^{T}+N_{2}^{T}\]

\[M_{y}=M_{y}^{T},_{1}+M_{y}^{T},_{2}\]

Nota: El proceso de transformación de las fuerzas internas que actúan en dirección horizontal es el mismo que el indicado anteriormente.

Tensión en la armadura

El siguiente paso importante es determinar la tensión inicial en las barras y los tendones de pretensado. La aplicación RCS puede calcular la tensión en las barras automáticamente, por lo que se recomienda mantener la configuración "Basado en un componente inicial".

Si se diseña la armadura de pretensado, debe definirse la tensión en cada tendón para todas las etapas de construcción existentes (véase el Capítulo 2). La aplicación RCS permite definir el valor de la tensión en los tendones tras las pérdidas a largo plazo calculadas por TDA ("Tensión tras las pérdidas a largo plazo") o la definición de las pérdidas estimadas a corto y largo plazo ("Estimación de las pérdidas de pretensado").

Efectos totales del pretensado

La aplicación RCS reconoce dos tipos de efectos de pretensado: los efectos primarios y secundarios del pretensado. Se asume que ambos tipos actúan sobre la sección compuesta final. Los efectos del pretensado se definen para cada etapa de construcción con el fin de capturar las pérdidas de pretensado a largo plazo. Los efectos primarios del pretensado se calculan automáticamente según las propiedades del tendón (la posición en la sección transversal, el área del tendón y la tensión en el tendón en la etapa de construcción considerada). Las fuerzas internas debidas al pretensado primario en el momento de 10 días se calculan como:

\[N_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\]

\[M_{p}^{P},_{10}=A_{p}\times \sigma_{p},_{10}\times e_{p}\]

N_p,10^P  .   .   .   la fuerza normal en una sección transversal debida a los efectos primarios de la armadura de pretensado adherente en el tiempo considerado (10 días)

M_p,10^P  .   .   .   el momento flector en una sección transversal debido a los efectos primarios de la armadura de pretensado adherente en el tiempo considerado (10 días)

A_p    .   .   .   .   el área de la armadura de pretensado adherente

σ_p,10     .   .   .   la tensión en la armadura de pretensado en el tiempo considerado (10 días)

e_p     .   .   .   .   la distancia desde el centro de gravedad de la armadura de pretensado hasta el centro de gravedad de la sección transversal compuesta final idealizada C_g,i

El usuario siempre define los efectos secundarios del pretensado. Las fuerzas internas definidas en la tabla consisten en:

• Los efectos totales de la armadura de pretensado no adherente o exterior (si el usuario ha definido este tipo de armadura en el modelo de cálculo global).

La suma de los efectos primarios y secundarios definidos en la tabla mostrada anteriormente se copia automáticamente en la tabla de la sección "Fuerzas internas". Es necesario definir el pretensado con cuidado y correctamente para evitar resultados incorrectos.

Fuerzas internas

Deben realizarse algunos últimos pasos para la correcta verificación normativa de la sección transversal compuesta. En "Sección", es necesario definir los "Extremos" para cada momento en que deba realizarse la verificación normativa. Los tiempos definidos de los extremos deben corresponder a los tiempos definidos en "Etapas de construcción" (cap. 2). A continuación, se tomarán de la pestaña "Etapas de acción" los valores correctos de las fuerzas internas para el cálculo del estado inicial de la sección transversal.

Los demás tipos de fuerzas internas actuantes deben definirse en la pestaña "Fuerzas internas". Las fuerzas internas se definen para cada extremo por separado.

Carga permanente

Las filas denominadas "Suma permanente G_dj" sirven como entrada para el valor de combinación de las cargas permanentes (incluidos los factores de carga) que actúan en la etapa de construcción considerada.

Las fuerzas internas permanentes pueden definirse manualmente o importarse desde "Etapas de acción" mediante los comandos de la cinta. Al importar las fuerzas internas de ELU desde "Etapas de acción", el usuario puede establecer el factor de carga para la carga permanente.

Al importar las fuerzas internas permanentes desde las "Etapas de acción", se aplican las siguientes reglas:

• El valor de combinación de las fuerzas internas para las verificaciones de ELU se calcula como

Suma permanente = (Efectos iniciales de la sección – Efectos totales del pretensado) ·γ_Gj,sup

• Los valores de combinación de las fuerzas internas para las verificaciones de ELS se calculan como

Suma permanente = Efectos iniciales de la sección – Efectos totales del pretensado

Carga variable

El valor resultante de las fuerzas internas debidas a una carga variable (incluidos los factores de combinación de carga) es definido manualmente por el usuario. Estos valores se obtienen habitualmente del análisis estructural global.

Efectos del pretensado

Los efectos totales del pretensado se importan automáticamente desde la pestaña "Etapas de acción" como suma de los efectos primarios y secundarios del pretensado definidos en la pestaña "Efectos totales del pretensado" (cap. 3.3). El usuario no puede editar estos valores.