Aspectos particulares en el cálculo de puentes mixtos : efectos diferidos

Abstract

El objeto del presente proyecto es tratar de profundizar sobre los efectos diferidos en los puentes mixtos. Aunque los fenómenos diferidos acontecen en todas las estructuras en la que está presente el hormigón, son en las estructuras mixtas donde aquellos tienen un carácter más acusado. En este contexto vamos a considerar como puentes mixtos aquellos formados por materiales distintos, entendiendo como tales aquellos que tienen distintas propiedades tenso-deformacionales y/o diferidas. Los materiales considerados son los empleados generalmente en construcción esto es hormigón, acero pasivo, acero activo y acero estructural. Así tenemos dos grandes grupos de puentes mixtos, por un lado, los puentes de hormigón estructural constituidos por hormigones con distintas edades de puesta en servicio y, por otro, los puentes con acero estructural y hormigón sea este armado o pretensado que son los que comúnmente son conocidos como puentes mixtos. En cada uno de los dos tipos de puentes se pueden dar distintas variantes en función del tipo de ejecución, sea ésta prefabricada o in situ, o bien haya parte prefabricada y parte in situ, del tipo de secciones empleadas y del tipo de esquema estructural que tenga a lo largo de las distintas fases durante su construcción. Además podemos tener puentes que parte del mismo este constituidos por secciones de uno o varios hormigones con iguales o distintas características y otra parte con secciones de acero estructural y uno o varios hormigones. Las distintas condiciones de cada uno de los materiales empleados, en cuanto a las deformaciones diferidas, darán lugar a redistribuciones que es importante tener en cuenta y que, a continuación, explicamos brevemente de forma introductoria y que iremos desarrollando a lo largo del trabajo. Como es sabido, en condiciones de libertad de desplazamiento, el hormigón se deforma por los efectos diferidos de retracción y fluencia, el acero activo tiende a perder tensión por relajación y los aceros pasivo y estructural tienden a no deformarse. Así pues, como los materiales están conectados entre sí, para cumplir con las condiciones de compatibilidad es necesario que se produzca una redistribución de tensiones entre los mismos. Esto es lo que se denomina redistribución a nivel de sección, de manera que en la misma se desarrolla una curvatura y una deformación axial. A esta redistribución a nivel seccional puede sumarse una nueva redistribución debido al tipo de vinculaciones exteriores que tenga la estructura. En efecto, la integral de las curvaturas y las deformaciones provocadas por la redistribución a nivel seccional, a lo largo de la estructura, da lugar a unos desplazamientos verticales y longitudinales que no tienen por qué ser compatibles con las condiciones de apoyo de la misma por lo que se produce una variación de las reacciones en los apoyos que a su vez modifica el estado tensional y deformacional de las secciones. Esto es lo que se denomina redistribución a nivel de estructura. El proceso de ejecución evolutivo que caracteriza a estos puentes marcará la importancia de este tipo de redistribuciones. A nivel de sección la resultante de tensiones que se originan por los efectos diferidos debe ser cero, es decir no se producen esfuerzos adicionales. A nivel de estructura, se podrán desarrollar, en su caso, esfuerzos a lo largo de la misma que a su vez también modificarán el estado tenso-deformacional de los materiales en cada sección. En este trabajo vamos a estudiar las secciones mixtas formadas solamente por dos materiales que bien puede ser acero y hormigón o bien dos hormigones con distinto comportamiento reológico. En primer lugar, estudiaremos brevemente los fenómenos de retracción y fluencia en el hormigón, las variables de que dependen y la forma de evaluarlos según la Instrucción del hormigón estructural EHE-08. En el punto siguiente, estudiaremos con más detalle las causas que se pueden dar para producirse redistribuciones a nivel de sección y a nivel de estructura, para pasar a continuación a ver los métodos de análisis que existen para abordar el problema. En el siguiente apartado resolveremos algunos ejemplos para comparar los resultados obtenidos al aplicar los distintos métodos. Finalmente expondremos las conclusiones que hemos obtenido del estudio realizado.