Análisis estructural del pretensado en tableros de puente de vigas de hormigón prefabricado. Aplicación a un puente de carretera tipo construido en la década de 1990.

Abstract

[ES] En Europa, desde la década de 1960, las estructuras de hormigón pretensado se han utilizado ampliamente en la construcción de puentes debido a su capacidad para soportar grandes luces. Sin embargo, muchas de estas estructuras están alcanzando el final de su vida útil, lo que hace necesario determinar su estado de tensiones actual. Un factor crítico en estas estructuras es la fuerza de pretensado y su posible variación debido a efectos diferidos en el hormigón, como la retracción y fluencia, y la relajación en el acero. Casos recientes en países de la Unión Europea han demostrado que grandes puentes de hormigón pretensado han colapsado debido a errores en los cálculos de la fuerza de pretensado, incremento de cargas y otros errores de ejecución. En España, durante la década de 1990, se construyeron muchos puentes de hormigón pretensado con una tipología muy similar, conocida como sistema de luces biapoyadas. Estas estructuras se encuentran en una edad crítica donde las pérdidas diferidas de los diferentes elementos son un factor clave para determinar su estado de pretensado. Desde la construcción de estas estructuras, los métodos para calcular las pérdidas diferidas de pretensado han cambiado, en parte gracias a los mayores requisitos de durabilidad para lograr una vida útil más larga y garantizar que se cumpla la funcionalidad para la cual se diseñó la estructura. Para verificar esto, se propone un análisis de las pérdidas de pretensado comparando diferentes regulaciones, como la regulación del proyecto (EP-77), la regulación actualmente vigente en Europa (Eurocódigo 2) y la regulación aplicada en Estados Unidos (ASSTHO-2020). El estudio se centra en la modelización de un puente típico de la red de carreteras española, donde se tienen en cuenta las pérdidas diferidas del hormigón, así como las regulaciones actuales relacionadas con la durabilidad. Para ello, se presentan los cálculos del proyecto y se realiza un modelo comparativo de elementos finitos utilizando el software SAP2000, introduciendo los parámetros actuales del Eurocódigo 2 para obtener una aproximación más precisa a los requisitos actuales para este tipo de estructura. De esta manera, se realiza un análisis de las desviaciones y errores que las regulaciones del proyecto EP-77 pueden tener en comparación con el modelo de elementos finitos y las diferentes regulaciones en términos de predicción de las pérdidas de pretensado a corto y largo plazo y análisis tensional actual.

[EN] In Europe, since the 1960s, pre-stressed concrete structures have been widely used in bridge construction due to their ability to support long spans. However, many of these structures are approaching the end of their service life, making it necessary to determine their current stress state. A critical factor in these structures is the pre-stressing force and its possible variation due to deferred effects in concrete, such as shrinkage and creep, and relaxation in steel. Recent cases in European Union countries have shown that large prestressed concrete bridges have collapsed due to errors in prestressing force calculations, increased loads, and other execution errors. In Spain, during the 1990s, many pre-stressed concrete bridges were built with a very similar typology, namely a system of bi-supported spans. These structures are at a critical age where the deferred losses of the different elements are a key factor in determining their pre-stressing state. Since these structures were built, their methods for calculating deferred prestress losses have changed, partly thanks to the greater durability requirements in order to reach a longer useful life so that functionality is met for which the structure was designed. To verify this, an analysis of pre-stress losses is proposed by comparing different regulations, such as the project regulation (EP-77), the currently valid regulation in Europe (Eurocode 2) and the regulation applied in the United States (ASSTHO-2020). The study focuses on the modeling of a typical bridge of the Spanish road network, where the deferred losses of concrete are considered, as well as the current regulations related to durability. To do this, the project calculations are presented and a comparative finite element model is made using the SAP2000 software, introducing the current Eurocode 2 parameters to obtain a more precise approximation to the current requirements for this type of structure. Thus, an analysis of the deviations and errors that the regulations of the EP-77 project may have compared to the finite element model and the different regulations is made in terms of predicting short- and long-term prestress losses and current stress analysis.