Comportamiento en servicio de vigas prefabricadas para tableros de puentes. Comparativa entre métodos de análisis tradicionales y un análisis mediante Elementos Finitos

Abstract

[ES] La ciudad de Salta, Argentina, es uno de los mayores núcleos turísticos del norte de dicho país logrando tener un gran movimiento de personas sobre todo durante las temporadas denominadas como altas. Debido a esto se optó en el año 2020 a realizar un cálculo de un puente carretero que atravesara la terminal de buses de dicha ciudad con el fin de mejorar el transito urbano de la misma y evitar de esta manera múltiples accidentes y atascos en la zona. El trabajo nombrado con alcance de Trabajo de Fin de Grado logró resolver el diseño geométrico y estructural del puente llegando a conclusiones que se consideraron podían ser optimizadas y que derivaron en la búsqueda de diferentes maneras para lograr una mejor utilización de los recursos.

Teniendo este contexto en mano se planteó realizar un cálculo en condiciones de servicio de las vigas pretensadas mediante un análisis convencional, reflejado lo aprendido a lo largo del Master Universitario de Ingeniería del Hormigón. Para ello se tendría en cuenta las acciones y combinaciones utilizadas anteriormente en el Trabajo de Fin de Curso, aplicadas a una viga de ASSTHO tipo VI para obtener un punto de partida. Debido a la mala calidad del hormigón elaborado en el norte del país se optó por mantener de igual manera los materiales, hormigón de 30 MPa y acero ADN 420MPa.

Los parámetros de durabilidad y exposición a las cuales fueron sometidos los elementos son de grandes consideraciones bajo la norma argentina, esto se debe a la amplitud térmica que se posee en la ciudad de Salta, donde en invierno las temperaturas oscilan desde los -3 grados Celsius hasta los 23. Por último, el cálculo también servirá para interpretar los resultados obtenidos anteriormente y comparar las diferentes normativas.

Por otro lado, y con un enfoque más investigador, se realizará el análisis con el uso del software SAP 2000 conocido por sus aplicaciones en ingeniera civil. Con éste lo que se buscará es calcular mediante el Método de Elementos Finitos los Estados Limites de Servicio y de esta manera poder comparar otra vez estos resultados con los obtenidos mediante el cálculo tradicional. El principal enfoque del cálculo serán las perdidas instantáneas y diferidas del pretensado, las cuales durante la metodología tradicional conllevan de muchos cálculos auxiliares que ante el uso del software aportarían un ahorro de tiempo considerable y re rápida aplicación.

En conclusión, el desarrollo del trabajo buscará obtener resultados que puedan ser comparados con aquellos ya obtenidos previamente y permitan realizar los análisis y comparativas de las ventajas y desventajas del cálculo tradicional utilizando el CIRSOC y el Eurocódigo 02. Además, con la inclusión del cálculo mediante elementos finitos se podrá realizar un análisis exhaustivo de las pérdidas de pretensado como la variación de los diferentes parámetros antes establecidos, humedad ambiente, temperatura, tiempo y condiciones de curado, entre otras, y analizar si pueden mejorar o perjudicar el comportamiento y desarrollo de la viga a lo largo de su vida útil.

[EN] The city of Salta, Argentina, is one of the largest tourist cities in the north of that country, managing a large movement of people, especially during the so-called high seasons. Due to this, it was decided in 2020 to carry out a calculation of a highway bridge that would cross the bus terminal of the named city in order to improve its urban traffic and thus avoid multiple accidents and traffic jams in the area. The work named with the scope of Final Degree Project managed to solve the geometric and structural design of the bridge, reaching conclusions that were considered could be optimized and that led to the search for different ways to achieve a better use of resources. Having this context in hand, it was proposed to carry out a calculation in service conditions of the prestressed beams through a conventional analysis, reflecting what was learned throughout the Master Universitario de Ingeniería del Hormigón. For this, the actions and combinations previously used in the Final Degree Project would be taken into account, applied to an ASSTHO type VI beam to obtain a starting point. Due to the poor quality of the concrete produced in the north of the country, it was decided to maintain the same materials, 30 MPa concrete and 420 MPa ADN steel. The parameters of durability and exposure to which the elements were subjected are of great consideration under the Argentine standards, this is due to the thermal amplitude that exists in the city of Salta, where in winter temperatures range from -3 degrees Celsius up to 23. Finally, the calculation will also serve to interpret the results obtained previously and compare the different regulations. On the other hand, and with a more investigative approach, the analysis will be carried out with the use of SAP 2000 software known for its applications in civil engineering. With the software, what will be sought is to calculate the Service Limit States by means of the Finite Element Method and in this way be able to compare these results again with those obtained by means of the traditional calculation. The calculus focus will be the instantaneous and deferred losses of the prestress, which during the traditional methodology entail many auxiliary calculations that, whether using the software, would provide considerable time savings and rapid application. In conclusion, the development of the work will seek to obtain results that can be compared with those already obtained previously and allow analyzes and comparisons of the advantages and disadvantages of the traditional calculation using the CIRSOC and the Eurocode 02. In addition, with the inclusion of the calculation by finite elements, it will be possible to carry out an exhaustive analysis of the prestress losses such as the variation of the different parameters previously established, ambient humidity, temperature, time and curing conditions, among others, and analyze whether they can improve or harm the behavior and development of the beam throughout its useful life.