Influencia de los apoyos temporales en los diagramas de momento flector para estructuras compuestas
Introducción
Podría preguntarse por qué se produce el rápido incremento del momento flector en el apoyo intermedio al unir dos vigas prefabricadas mediante una losa hormigonada in situ y diafragmas. El comportamiento esperado era que el momento flector en el apoyo intermedio se produjera con el tiempo debido a la fluencia del hormigón, pero no inmediatamente después de la composición de las vigas prefabricadas y las partes hormigonadas in situ. Analicemos este problema con más detalle y consideremos las distintas disposiciones de apoyos temporales y su influencia en la distribución de los esfuerzos internos.
Descripción de la estructura
Para explicar la aparición de un elevado momento flector en el apoyo de una viga continua, se analizaron dos casos con el software IDEA StatiCa Beam y midas Civil. Consideremos dos vigas prefabricadas compuestas con una losa de hormigón armado hormigonada in situ y un diafragma en el apoyo. La clase de hormigón es la misma para ambas partes de la sección transversal compuesta, C45/55. Las formas de las secciones transversales son las siguientes:
Sección compuesta:
Diafragma en el apoyo:
El esquema estático cambia con el tiempo. Para cada caso, se considera una disposición de apoyos diferente. Sin embargo, el proceso constructivo es idéntico. Fabricación de la viga prefabricada, acopio en parque, montaje de la viga prefabricada sobre los apoyos temporales en obra y posterior composición con la losa y el diafragma hormigonados in situ. La posición de los apoyos definitivos es la misma para ambos casos, así como el historial de cargas.
El historial de cargas para ambos casos:
Fases constructivas para el caso A (apoyos temporales durante el hormigonado de la losa):
Fases constructivas para el caso B (sin apoyos temporales adicionales durante el hormigonado de la losa):
Comparación de midas Civil & IDEA StatiCa Beam
Durante la comparación, nos centramos en los momentos flectores en el apoyo y en el centro del vano en cada fase constructiva para ambos casos.
Caso A
Fase constructiva 3:
Viga prefabricada apoyada en los apoyos temporales, sometida al peso propio y al hormigón fresco de la losa de hormigón armado, incluyendo fluencia y retracción.
Diagrama de momento flector – IDEA StatiCa Beam
Diagrama de momento flector – midas Civil
Fase constructiva 4:
Las vigas prefabricadas son compuestas con la losa, la sección compuesta resiste únicamente el peso propio, fase de apoyos definitivos, incluyendo fluencia y retracción.
Diagrama de momento flector – IDEA StatiCa Beam
Diagrama de momento flector – midas Civil
Fase constructiva 6:
Estructura a tiempo 100 años, sometida únicamente al peso propio, incluyendo fluencia y retracción.
Diagrama de momento flector – IDEA StatiCa Beam
Diagrama de momento flector – midas Civil
Caso B
Fase constructiva 3:
La viga prefabricada está apoyada en los apoyos definitivos, sometida al peso propio y al hormigón fresco de la losa de hormigón armado, incluyendo fluencia y retracción.
Diagrama de momento flector – IDEA StatiCa Beam
Diagrama de momento flector – midas Civil
Fase constructiva 4:
Las vigas prefabricadas son compuestas con la losa, la sección compuesta resiste únicamente el peso propio, fase de apoyos definitivos, incluyendo fluencia y retracción.
Diagrama de momento flector – IDEA StatiCa Beam
Diagrama de momento flector – midas Civil
Fase constructiva 6:
Estructura a tiempo 100 años, sometida únicamente al peso propio, incluyendo fluencia y retracción.
Diagrama de momento flector – IDEA StatiCa Beam
Diagrama de momento flector – midas Civil
Los resultados de IDEA StatiCa Beam y midas Civil se organizaron en una tabla:
Conclusión
La tabla anterior muestra que los resultados de los diferentes programas son más o menos iguales. Las desviaciones en los resultados se deben al hecho de que el tamaño nocional de la altura h0 antes y después de la composición de la estructura no se distingue en midas Civil.
El usuario debe especificar los parámetros de la sección transversal correspondientes a la fase anterior o posterior a la composición de las vigas de hormigón prefabricado con la losa de hormigón armado hormigonada in situ, para cada parte de la sección transversal por separado. Mientras que en IDEA StatiCa Beam se tiene en cuenta la fase anterior a la composición, es decir, el perímetro de la parte en secado de la sección corresponde al perímetro de la sección transversal completa de la viga prefabricada, y después de la composición, es decir, el perímetro de la parte en secado de la viga prefabricada se reduce por la longitud de la junta de construcción entre la viga prefabricada y la losa hormigonada in situ. El rápido incremento del momento flector sobre el apoyo intermedio (definitivo) se atribuye a la disposición elegida de los apoyos temporales. Son precisamente los apoyos temporales los que eliminan los efectos de las fases constructivas, obteniendo así diagramas de momento flector próximos a los de una estructura construida mediante el método de cimbrado total.
En el caso B, donde no se considera ningún apoyo temporal intermedio, puede observarse el efecto negativo de las fases constructivas, ya que el esquema estático cambió varias veces y se obtuvieron diferentes diagramas de momentos.
El propósito de este estudio fue verificar la precisión de los resultados proporcionados por IDEA StatiCa Beam y midas Civil. Dado que se confirmó el mismo comportamiento de la estructura en ambos programas independientes, los resultados de IDEA StatiCa Beam pueden declararse correctos.
Descargas adjuntas
- Composite beams - comparison with midas Civil.zip (ZIP, 9,1 MB)