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Vigas Postensadas (práctico)

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EJERCICIOS DE APLICACION<br />

EJERCICIO 1. Trazar diagramas de momento flector y corte, y calcular las<br />

máximas tensiones que ocurren en la viga simplemente apoyada.<br />

θ°<br />

0.80 m<br />

T<br />

y<br />

x<br />

15.00 m<br />

p<br />

0.10 m<br />

T<br />

θ°<br />

0.10 m<br />

La carga axial del cable es T =165tn.<br />

Las dimensiones de la viga son<br />

L =15m<br />

→ Longitud<br />

h =0.80 m<br />

→ Altura<br />

d =0.30 m<br />

→ Ancho<br />

A =0.24 m 2<br />

→ Area seccional<br />

W = dh2 =0.032 m 3 → Momento resistente<br />

6<br />

PROCEDIMIENTO ANALITICO<br />

Este procedimiento puede aplicarse cuando la posición del cable se describe analíticamente.<br />

En este caso se cuenta con una función parabólica<br />

⎧<br />

⎨ a =0.1 m<br />

e (x) =a + bx+ cx 2 b = −0.10667<br />

⎩<br />

c =0.007111 1 m<br />

En los extremos el cable presenta una excentricidad respecto al eje baricéntrico de la sección<br />

de la viga<br />

e 0 = |e (x)| x=0<br />

= |a|<br />

= 0.1 m<br />

El ángulo que forma el cable con el eje de la viga en los extremos es relativamente pequeño<br />

(considerar que la escala vertical de los gráficos está distorsionada para mayor claridad) y<br />

puede calcularse como su pendiente<br />

θ 0 = tan ¡ θ 0¢ =sin ¡ θ 0¢<br />

= |e 0 (x)| x=0<br />

= |b|<br />

= 0.10667<br />

La curvatura del cable tiene en este caso valor constante a lo largo de la viga y se calcula<br />

como<br />

χ (x) = e 00 (x) =2c<br />

= 0.014222 1 m<br />

6


Las cargas que produce el cable sobre el hormigón resultan<br />

H o ≈ T = 165 tn<br />

M o ≈ Te 0 =16.50 tnm<br />

V o ≈ T θ 0 =17.60 tn<br />

p (x) ≈ T χ (x) =2.347 tn m<br />

M° V°<br />

H°<br />

p<br />

V°<br />

M°<br />

H°<br />

El Momento Isostático de Pretensado puede calcularse aplicando sobrelavigaestesistema<br />

de cargas autoequilibradas<br />

M I (x) = M o − V o x + 1 2 px2<br />

aunque también se verifica<br />

= 16.50 − 17.60 x +1.173 x 2<br />

M I (x) = Te(x)<br />

= 16.50 − 17.60 x +1.173 x 2<br />

El Corte Isostático de Pretensado se expresa como<br />

Q I (x) = −V o + px<br />

= −17.60 + 2.347 x<br />

o simplemente<br />

Q I (x) = Te 0 (x)<br />

= −17.60 + 2.347 x<br />

Momento Isostático de Pretensado<br />

16.50 tnm<br />

16.50 tnm<br />

49.50 tnm<br />

Corte Isostático de Pretensado<br />

17.60 tn<br />

17.60 tn<br />

7


Las tensiones que se calculan a continuación corresponden sólo a las cargas de postensado<br />

en el estado de servicio. Las máximas tensiones de compresiónocurrenenlasección central<br />

σ C max = − M max<br />

W<br />

− Ho<br />

A<br />

= −1547 tn tn<br />

− 687<br />

m2 m 2<br />

= −2234 tn<br />

m 2<br />

al igual que las máximas tensiones de tracción<br />

σ T max = M max<br />

W<br />

− Ho<br />

A<br />

= 1547 tn tn<br />

− 687<br />

m2 m 2<br />

= 860 tn<br />

m 2<br />

Las máximas tensiones cortantes se encuentran en las secciones de los extremos<br />

τ max = 3 Q max<br />

2 dh<br />

= 3 17.60<br />

2 0.30 · 0.80<br />

= 110 tn<br />

m 2<br />

PROCEDIMIENTO NUMERICO<br />

Comunmente la posición del cable se describe en forma discreta para coordenadas equidistantes<br />

de la viga (primeras 2 columnas de Tabla 1). La geometría del cable puede entonces<br />

asumirse como una poligonal con cargas concentradas (P i ) actuando sobre el hormigón en<br />

nudos con una separación ∆x.<br />

P i+1<br />

P i<br />

P<br />

T T T<br />

T<br />

T<br />

T<br />

T<br />

∆x ∆x<br />

n<br />

P<br />

8


La pendiente del cable (3ra columna) se calcula para nudos intermedios como<br />

θ i+ 1 2<br />

=<br />

e i+1 − e i<br />

∆x<br />

Lascargassobreelhormigón a través de la vaina (4ta columna) se obtienen como la diferencia<br />

entre las proyecciones verticales de la fuerza del cable a ambos lados del nudo considerado<br />

P i = T θ i+ 1 2 − T θ<br />

i− 1 2<br />

El Corte Isostático de Pretensado (5ta columna) se calcula para nudos intermedios como el<br />

producto entre la carga y la pendiente del cable<br />

Q i+ 1 2<br />

I<br />

= T θ i+ 1 2<br />

mientras que el Momento Isostático de Pretensado (6ta columna) resulta de multiplicar la<br />

carga y la excentricidad del cable<br />

M i I = Te i<br />

Los diagramas de esfuerzos resultan aproximadamente idénticos a los obtenidos con el procedimiento<br />

analítico. Las tensiones máximas se calculan en forma análoga una vez identificadas<br />

las secciones críticas. Notar que realizando el cociente entre P i y ∆x se obtiene la carga<br />

uniformemente distribuida antes utilizada.<br />

9


x i e i θ i+ 1 2 P i Q i+ 1 2<br />

I<br />

MI<br />

i<br />

0.00 0.100 −16.72 16.50<br />

−0.1013 −16.72<br />

0.75 0.024 1.76 3.96<br />

−0.0907 −14.96<br />

1.50 −0.044 1.76 −7.26<br />

−0.0800 −13.20<br />

2.25 −0.104 1.76 −17.16<br />

−0.0693 −11.44<br />

3.00 −0.156 1.76 −25.74<br />

−0.0587 −9.68<br />

3.75 −0.200 1.76 −33.00<br />

−0.0480 −7.92<br />

4.50 −0.236 1.76 −38.94<br />

−0.0373 −6.16<br />

5.25 −0.264 1.76 −43.56<br />

−0.0267 −4.40<br />

6.00 −0.284 1.76 −46.86<br />

−0.0160 −2.64<br />

6.75 −0.296 1.76 −48.84<br />

−0.0053 −0.88<br />

7.50 −0.300 1.76 −49.50<br />

0.0053 0.88<br />

8.25 −0.296 1.76 −48.84<br />

0.0160 2.64<br />

9.00 −0.284 1.76 −46.86<br />

0.0267 4.40<br />

9.75 −0.264 1.76 −43.56<br />

0.0373 6.16<br />

10.50 −0.236 1.76 −38.94<br />

0.0480 7.92<br />

11.25 −0.200 1.76 −33.00<br />

0.0587 9.68<br />

12.00 −0.156 1.76 −25.74<br />

0.0693 11.44<br />

12.75 −0.104 1.76 −17.16<br />

0.0800 13.20<br />

13.50 −0.044 1.76 −7.26<br />

0.0907 14.96<br />

14.25 0.024 1.76 3.96<br />

0.1013 16.72<br />

15.00 0.100 −16.72 16.50<br />

Tabla 1. Cálculo de Esfuerzos de Pretensado en la viga simplemente apoyada.<br />

10


CALCULO DE DESPLAZAMIENTOS<br />

Lossiguientesparámetros complementan los datos de la viga<br />

E =3· 10 6<br />

tn<br />

m 2<br />

→ Módulo de elasticidad longitudinal<br />

I = dh3<br />

12 =0.0128 m4 → Momento de inercia<br />

EI = 38400 tn.m 2 → Rigidez flexional<br />

γ =2.5 tn<br />

→ Peso específico<br />

m 3<br />

A =0.24 m 2<br />

→ Area seccional<br />

q d = γ · A =0.600 tn → Carga distribuida por peso propio<br />

m<br />

A los efectos del cálculo de desplazamientos al centro de lavigaseconsideransolamentelas<br />

deformaciones flexionales. Las reacciones y el diagrama de momento flector para peso propio<br />

resultan<br />

Reacciones<br />

0.600 tn/m<br />

4.5 tn 4.5 tn<br />

Diagrama de Momento Flector<br />

16.875 tn.m<br />

La expresión analítica del momento flector se obtiene como<br />

M d (x) = q p L<br />

x − 1 2 2 q p x 2<br />

=4.5 x − 0.3 x 2<br />

Para calcular el desplazamiento al centro de la viga es necesario plantear el siguiente Estado<br />

Auxiliar<br />

Reacciones<br />

1 tn<br />

0.5 tn 0.5 tn<br />

Diagrama de Momento Flector<br />

3.75 tnm<br />

11


El momento flector puede expresarse analíticamente como<br />

(<br />

−0.5 x para 0 6 x 6 7.5<br />

M (x) =<br />

−3.75 + 0.5 (x − 7.5) para 7.5 6 x 6 15<br />

La flecha producida por el peso propio resulta entonces<br />

δ d = 2<br />

EI<br />

= 2<br />

EI<br />

= 1<br />

EI<br />

= 1<br />

EI<br />

Z 7.5<br />

0<br />

Z 7.5<br />

0<br />

Z 7.5<br />

0<br />

M d (x) M (x) dx<br />

·−4.5 x3<br />

3<br />

= −0.0103 m<br />

¡<br />

4.5 x − 0.3 x<br />

2 ¢ (−0.5 x) dx<br />

¡<br />

−4.5 x 2 +0.3 x 3¢ dx<br />

¸7.5<br />

x4<br />

+0.3<br />

4<br />

0<br />

La expresión analítica del momento flector para el caso del efecto de postensado se reescribe<br />

a continuación<br />

M p (x) =16.50 − 17.60 x +1.173 x 2<br />

La contraflecha producida por el cable de postensado se obtiene como<br />

δ p = 2<br />

EI<br />

= 2<br />

EI<br />

= 1<br />

EI<br />

= 1<br />

EI<br />

Z 7.5<br />

0<br />

Z 7.5<br />

0<br />

Z 7.5<br />

0<br />

M p (x) M (x) dx<br />

¡<br />

16.50 − 17.60 x +1.173 x<br />

2 ¢ (−0.5 x) dx<br />

¡<br />

−16.50 x +17.60 x 2 − 1.173 x 3¢ dx<br />

·−16.50 x2<br />

2<br />

=+0.0282 m<br />

+17.60<br />

x3<br />

3<br />

¸7.5<br />

x4<br />

− 1.173<br />

4<br />

0<br />

De esta forma el desplazamiento total al centro de la viga resulta<br />

δ = δ d + δ p<br />

= −0.0103 m +0.0282 m<br />

=+0.0179 m<br />

La fuerza necesaria en el cable para compensar el desplazamiento producido por el peso<br />

propio en el centro de la viga se calculacomoseindicaacontinuación. La expresión analítica<br />

del momento flectorproducidoporunafuerzagenérica T del cable de postensado es la<br />

siguiente<br />

M T p (x) =T · e (x)<br />

= T ¡ 0.1 − 0.10667 x +0.007111 x 2¢<br />

12


La contraflecha producida por la fuerza T se calcula como<br />

Z 7.5<br />

δ T p = 2 Mp T (x) M (x) dx<br />

EI 0<br />

= 2 Z 7.5<br />

EI T ¡ ¢ 0.1 − 0.10667 x +0.007111 x<br />

2<br />

(−0.5 x) dx<br />

0<br />

= T Z 7.5<br />

¡<br />

−0.1 x +0.10667 x 2 − 0.007111 x 3¢ dx<br />

EI<br />

= T EI<br />

0<br />

·−0.1 x2<br />

2<br />

=+0.0001709 T<br />

+0.10667<br />

x3<br />

3<br />

¸7.5<br />

x4<br />

− 0.007111<br />

4<br />

0<br />

Si se impone la condición que el desplazamiento total sea nulo<br />

δ d + δ T p =0<br />

−0.0103 + 0.0001709 T =0<br />

se obtiene la fuerza de postensado necesaria para contrarrestar la flecha producida por el<br />

peso propio<br />

T = 0.0103<br />

0.0001709<br />

=60.27 tn<br />

13


EJERCICIO 2. Trazar diagramas de momento flector y corte, y calcular las máximas<br />

tensiones que ocurren en la viga con restricción al giro en ambos extremos.<br />

Tomar los mismos datos del Ejercicio 1.<br />

T y<br />

θ° x<br />

15.00 m<br />

0.80 m 0.10 m<br />

p<br />

T<br />

θ°<br />

0.10 m<br />

En este caso los Esfuerzos Hiperestáticos de Pretensado Esf H (x) pueden evaluarse explícitamente<br />

recurriendo al Método de las Fuerzas, superponiendo los estados auxiliares escalados con sus<br />

respectivas incógnitas hiperestáticas. En casos más complejos donde no resulta <strong>práctico</strong><br />

aplicar el Método de las Fuerzas por el elevado número de incógnitas hiperestáticas se utiliza<br />

el Método de Rigidez para calcular los Esfuerzos Totales Esf T (x) mientras que los<br />

Esfuerzos Isostáticos Esf I (x) pueden evaluarse directamente con la geometría del cable.<br />

Los Esfuerzos Hiperestáticos se computan luego como la diferencia entre los esfuerzos totales<br />

y los esfuerzos isostáticos<br />

Esf H (x) =Esf T (x) − Esf I (x)<br />

METODO DE LAS FUERZAS<br />

Alosfines de ilustrar el procedimiento de cálculo por el Método de las Fuerzas se utiliza<br />

un enfoque analítico, aunque sería igualmente válido operar en forma numérica tal como se<br />

procede en el Método de Rigidez desarrollado más adelante.<br />

Se define al Isostático Fundamental tomando las condiciones de borde del Ejercicio 1. Por<br />

lo tanto, el Estado 0 queda definido con los valores ya calculados. Aprovechando la condición<br />

de simetría se plantea un único estado auxiliar (Estado 1) donde la incógnita hiperestática<br />

(momento de empotramiento) producirá losEsfuerzos Hiperestáticos de Prestensado.<br />

Estado '1'<br />

1<br />

1<br />

La ecuación de compatibilidad se plantea como<br />

θ 10 + M 1 θ 11 =0<br />

14


Considerando sólo las deformaciones flexionales a los efectos de evaluar la incógnita hiperestática<br />

se encuentra<br />

θ 10 = 1 Z 15<br />

¡ ¢ 16.50 − 17.60 x +1.173 x<br />

2<br />

1 dx<br />

EI 0<br />

= − 1<br />

EI 412.50<br />

θ 11 = 1 Z 15<br />

1 2 dx<br />

EI 0<br />

= 1<br />

EI 15.00<br />

por lo tanto<br />

M 1 = − θ 10<br />

θ 11<br />

=27.50 tnm<br />

El Momento HiperestáticodePretensadoM H (x) es constante e igual a M 1 . En este caso,<br />

no hay Corte Hiperestático de Pretensado.<br />

Momento Hiperestático de Pretensado<br />

27.50 tnm<br />

27.50 tnm<br />

El Momento Total de Pretensado se calcula entonces como<br />

M T (x) = M I (x)+M H (x)<br />

= 44.00 − 17.60 x +1.173 x 2<br />

El Corte Total de Pretensado coincide con el del ejercicio anterior.<br />

Momento Total de Pretensado<br />

44.00 tnm<br />

44.00 tnm<br />

22.00 tnm<br />

Corte Total de Pretensado<br />

17.60 tn<br />

17.60 tn<br />

15


Las máximas tensiones de compresión ocurren en las secciones extremas<br />

σ C max = − M max<br />

W<br />

− Ho<br />

A<br />

= −1375 tn tn<br />

− 687<br />

m2 m 2<br />

= −2062 tn<br />

m 2<br />

al igual que las máximas tensiones de tracción<br />

σ T max = M max<br />

W<br />

− Ho<br />

A<br />

= 1375 tn tn<br />

− 687<br />

m2 m 2<br />

= 688 tn<br />

m 2<br />

Las máximas tensiones cortantes se producen también en las secciones extremas<br />

τ max = 3 Q max<br />

2 dh = 3 2<br />

17.60<br />

0.30 · 0.80<br />

=110<br />

tn<br />

m 2<br />

METODO DE RIGIDEZ<br />

En relaciónaloseñalado en el Método de las Fuerzas respecto al enfoque analítico utilizado,<br />

cabe destacar que con el Método de Rigidez es habitual recurrir a procedimientos numéricos<br />

que se adaptan naturalmente al esquema de discretización con fuerzas en los nudos propio<br />

de este método.<br />

Aplicando las cargas concentradas calculadas en el Ejercicio 1 a la viga con las presentes<br />

condiciones de borde se obtienen los Esfuerzos Totales de Pretensado (7ma y 8va columna<br />

de Tabla 2). Debido a la fina discretización necesaria se realizan las operaciones utilizando<br />

un programa computacional (SAP90).<br />

Los Esfuerzos Hiperestáticos (9na y 10ma columna) se obtienen descontando los esfuerzos<br />

isostáticos a los totales. Se observa que el Corte Hiperestático resultanuloaligualqueel<br />

obtenido con el Método de las Fuerzas, y el Momento Hiperestático es también constante y<br />

ligeramente inferior debido a efectos de discretización.<br />

Los diagramas presentan iguales características a los obtenidos con el método anterior, mientrasquelastensionesmáximas<br />

casi no difieren a las ya calculadas.<br />

16


x i e i θ i+ 1 2 P i Q i+ 1 2<br />

I<br />

MI i Q i+ 1 2<br />

T<br />

MT i Q i+ 1 2<br />

H<br />

MH<br />

i<br />

0.00 0.100 −16.72 16.50 43.89 27.39<br />

−0.1013 −16.72 −16.72 0.00<br />

0.75 0.024 1.76 3.96 31.35 27.39<br />

−0.0907 −14.96 −14.96 0.00<br />

1.50 −0.044 1.76 −7.26 20.13 27.39<br />

−0.0800 −13.20 −13.20 0.00<br />

2.25 −0.104 1.76 −17.16 10.23 27.39<br />

−0.0693 −11.44 −11.44 0.00<br />

3.00 −0.156 1.76 −25.74 1.65 27.39<br />

−0.0587 −9.68 −9.68 0.00<br />

3.75 −0.200 1.76 −33.00 −5.61 27.39<br />

−0.0480 −7.92 −7.92 0.00<br />

4.50 −0.236 1.76 −38.94 −11.55 27.39<br />

−0.0373 −6.16 −6.16 0.00<br />

5.25 −0.264 1.76 −43.56 −16.17 27.39<br />

−0.0267 −4.40 −4.40 0.00<br />

6.00 −0.284 1.76 −46.86 −19.47 27.39<br />

−0.0160 −2.64 −2.64 0.00<br />

6.75 −0.296 1.76 −48.84 −21.45 27.39<br />

−0.0053 −0.88 −0.88 0.00<br />

7.50 −0.300 1.76 −49.50 −22.11 27.39<br />

0.0053 0.88 0.88 0.00<br />

8.25 −0.296 1.76 −48.84 −21.45 27.39<br />

0.0160 2.64 2.64 0.00<br />

9.00 −0.284 1.76 −46.86 −19.47 27.39<br />

0.0267 4.40 4.40 0.00<br />

9.75 −0.264 1.76 −43.56 −16.17 27.39<br />

0.0373 6.16 6.16 0.00<br />

10.50 −0.236 1.76 −38.94 −11.55 27.39<br />

0.0480 7.92 7.92 0.00<br />

11.25 −0.200 1.76 −33.00 −5.61 27.39<br />

0.0587 9.68 9.68 0.00<br />

12.00 −0.156 1.76 −25.74 1.65 27.39<br />

0.0693 11.44 11.44 0.00<br />

12.75 −0.104 1.76 −17.16 10.23 27.39<br />

0.0800 13.20 13.20 0.00<br />

13.50 −0.044 1.76 −7.26 20.13 27.39<br />

0.0907 14.96 14.96 0.00<br />

14.25 0.024 1.76 3.96 31.35 27.39<br />

0.1013 16.72 16.72 0.00<br />

15.00 0.100 −16.72 16.50 43.89 27.39<br />

Tabla 2. Cálculo de Esfuerzos de Pretensado en la viga con restricción al giro<br />

17


EJERCICIO 3. Trazar diagramas de momento flector y corte, y calcular las<br />

máximas tensiones que ocurren en la viga continua de dos tramos.<br />

0.10 m<br />

θ°<br />

0.80 m<br />

T<br />

p<br />

0.30 m<br />

0.30 m<br />

p<br />

y<br />

x<br />

p<br />

T<br />

θ°<br />

15.00 m 4.75 m<br />

10.25 m<br />

La carga axial del cable es T =165tn y se toman las dimensiones de sección del Ejercicio 1.<br />

De la posición del cable se conocen algunos puntos de su trayectoria: en el extremo arranca a<br />

10cm sobre el eje de la sección, desciende en forma suave hasta 10cm del borde inferior, corta<br />

al eje baricéntrico a 4.75m del apoyo central y pasa sobre éste a 10cm del borde superior. El<br />

resto de la trayectoria posee simetría respecto al apoyo central, y por lo tanto es conveniente<br />

sólo analizar una mitad de la estructura (se escoge la mitad derecha).<br />

METODO DE LAS FUERZAS<br />

Una alternativa para analizar el problema es trazar parábolas sobre los puntos conocidos de<br />

la posición del cable y realizar un tratamiento analítico. En este caso<br />

⎧<br />

⎨ a 1 =0.3 m<br />

e 1 (x) = a 1 + b 1 x + c 1 x 2 b 1 =0<br />

x → [0 ; 4.75]<br />

⎩<br />

c 1 = −0.013296 1 m<br />

⎧<br />

⎨ a 2 =0.9 m<br />

e 2 (x) = a 2 + b 2 x + c 2 x 2 b 2 = −0.25263 x → [4.75 ; 15]<br />

⎩<br />

c 2 =0.013296 1 m<br />

El cable posee en el extremo una excentricidad<br />

e 0 = |e 2 (x)| x=15<br />

= 0.1022 m<br />

El ángulo del cable en el extremo puede calcularse como su pendiente<br />

θ 0 = |e 0 2 (x)| x=15<br />

= |b 2 +2c 2 x| x=15<br />

= 0.14625<br />

La curvatura del cable se calcula como<br />

χ 1 (x) = 2 c 1 = −0.026592 1 m<br />

x → [0 ; 4.75]<br />

χ 2 (x) = 2 c 2 =0.026592 1 m<br />

x → [4.75 ; 15]<br />

Las cargas actuantes sobre el hormigón resultan<br />

H o ≈ T =165tn<br />

M o ≈ Te 0 =16.85 tnm<br />

V o ≈ T θ 0 =24.133 tn<br />

p 1 (x) = T χ 1 (x) =−4.388 tn m<br />

x → [0 ; 4.75]<br />

p 2 (x) = T χ 2 (x) =4.388 tn m<br />

x → [4.75 ; 15]<br />

18


V°<br />

M°<br />

H°<br />

p<br />

y<br />

p<br />

x<br />

p<br />

V° M°<br />

H°<br />

Los Esfuerzos Isostáticos de Pretensado ( Estado 0) se obtienen resolviendo la viga con este<br />

sistema de cargas y removiendo cualquiera de los apoyos, ya que las fuerzas de postensado<br />

son autoequilibradas y no generan reacciones en los apoyos remanentes.<br />

El Momento IsostáticodePretensadodebe calcularse por tramos.<br />

M I (x) = Te(x)<br />

½<br />

49.50 − 2.194 x<br />

2<br />

x → [0 ; 4.75]<br />

=<br />

148.50 − 41.68 x +2.194 x 2 x → [4.75 ; 15]<br />

Alternativamente,<br />

para x → [0 ; 4.75]<br />

M I (x) = M o − V o (15 − x)+ p<br />

·10.25 (5.125 + 4.75 − x) − 1 (4.75 − x)2¸<br />

2<br />

para x → [4.75 ; 15]<br />

= 49. 50 − 2. 194 x 2<br />

M I (x) = M o − V o (15 − x)+ 1 p (15 − x)2<br />

2<br />

= 148.50 − 41.68 x +2.194 x 2<br />

El Corte Isostático de Pretensado también se calcula por tramos.<br />

Q I (x) = Te 0 (x)<br />

½<br />

−4.388 x x → [0 ; 4.75]<br />

=<br />

−41.68 + 4.388 x x → [4.75 ; 15]<br />

Alternativamente,<br />

para x → [0 ; 4.75]<br />

Q I (x) = V o + p [(4.75 − x) − 10.25]<br />

= −4.388 x<br />

para x → [4.75 ; 15]<br />

Q I (x) = V o − p (15 − x)<br />

= −41.68 + 4.388 x<br />

19


Momento Isostático de Pretensado<br />

49.50 tnm<br />

16.85 tnm<br />

49.50 tnm<br />

Corte Isostático de Pretensado<br />

24.13 tn<br />

20.84 tn<br />

Eligiendo como incógnita hiperestáticalareacción del apoyo central se plantea el Estado 1<br />

que comprende en este caso los Esfuerzos Hiperestáticos de Pretensado. Las expresiones de<br />

corte y momento flector para la mitad derecha resultan<br />

Q 1 (x) = 0.50<br />

M 1 (x) = −7.50 + 0.50 x<br />

Estado '1'<br />

7.50 tnm<br />

La ecuación de compatibilidad se plantea como<br />

δ 10 + R 1 δ 11 =0<br />

Considerando sólo las deformaciones flexionales a los efectos de evaluar la incógnita hiperestática<br />

se encuentra<br />

⎡ Z 4.75<br />

⎤<br />

δ 10 = 1<br />

(49.50 − 2.194 x 2 )(−7.50 + 0.5 x) dx + ...<br />

⎢ 0<br />

EI ⎣<br />

Z 15<br />

⎥<br />

⎦<br />

+ (148.50 − 41.68 x +2.194 x 2 )(−7.50 + 0.5 x) dx<br />

4.75<br />

= − 1<br />

EI 175.72<br />

δ 11 = 1 Z 15<br />

(−7.50 + 0.5 x) 2 dx<br />

EI 0<br />

= 1<br />

EI 281.25 20<br />

1


por lo tanto<br />

R 1 = − δ 10<br />

δ 11<br />

=0.625 tn<br />

El Corte yelMomento HiperestáticodePretensadoresultan<br />

Q H (x) = R 1 Q 1 (x)<br />

= 0.312<br />

M H (x) = R 1 M 1 (x)<br />

= −4.69 + 0.312 x<br />

Momento Hiperestático de Pretensado<br />

4.69 tnm<br />

Corte Hiperestático de Pretensado<br />

0.312 tn<br />

0.312 tn<br />

Sumando los esfuerzos isostáticos y los hiperestáticos se obtienen el Corte yelMomento<br />

Total de Pretensado.<br />

Para x → [0 ; 4.75]<br />

Q T (x) = 0.312 − 4.388 x<br />

M T (x) = 44.81 + 0.312 x − 2.194 x 2<br />

Para x → [4.75 ; 15]<br />

Q T (x) = −41.37 + 4. 388 x<br />

M T (x) = 143.81 − 41. 37 x +2.194 x 2<br />

21


Momento Total de Pretensado<br />

44.81 tnm<br />

16.85 tnm<br />

51.20 tnm<br />

Corte Total de Pretensado<br />

0.312 tn<br />

24.45 tn<br />

20.53 tn<br />

Las máximas tensiones normales de compresión resultan<br />

σ C max = − M max<br />

W<br />

− Ho<br />

A<br />

= −1600 tn tn<br />

− 687<br />

m2 m 2<br />

= −2287 tn<br />

m 2<br />

Las máximas tensiones normales de tracción resultan<br />

σ T max = M max<br />

W<br />

− Ho<br />

A<br />

= 1600 tn tn<br />

− 687<br />

m2 m 2<br />

= 913 tn<br />

m 2<br />

Las máximas tensiones cortantes (extremo) resultan<br />

τ max = 3 Q max<br />

2 dh<br />

= 3 24.45<br />

2 0.30 · 0.80<br />

= 153 tn<br />

m 2<br />

METODO DE RIGIDEZ<br />

La posición del cable se describe en forma discreta para nudos separados ∆x =0.75m. En<br />

primer término, se calculan la pendiente entre nudos y las cargas concentradas aplicadas en<br />

los nudos. Luego se computan los Esfuerzos Isostáticos en función de la pendiente (Corte)<br />

y la excentricidad (Momento) del cable, mientras que los Esfuerzos Totales de Pretensado<br />

se obtienen utilizando alguna implementación computacional del Método de Rigidez.<br />

Los Esfuerzos Hiperestáticos resultan de descontar los esfuerzos isostáticos a los totales. Se<br />

observa que el Corte Hiperestático es constante y el Momento Hiperestático varía linealmente.<br />

22


Para comparar los resultados con los obtenidos con el Método de las Fuerzas deben valuarse<br />

las expresiones analíticas de momento en las coordenadas de los nudos y las fórmulas de<br />

corte en coordenadas intermedias. Por tal motivo, no es estrictamente posible conseguir los<br />

valores de corte en los extremos para ser comparados con los calculados analíticamente. Sin<br />

embargo, para una adecuada discretización esta cuestión no resulta relevante.<br />

Los diagramas presentan iguales características a los obtenidos con el método anterior, mientrasquelastensionesmáximas<br />

casi no difieren a las ya calculadas.<br />

x i e i θ i+ 1 2 P i Q i+ 1 2<br />

I<br />

MI i Q i+ 1 2<br />

T<br />

MT i Q i+ 1 2<br />

H<br />

MH<br />

i<br />

0.00 0.300 −1.65 49.50 44.86 −4.64<br />

−0.0100 −1.65 −1.34 0.31<br />

0.75 0.293 −3.29 48.27 43.86 −4.41<br />

−0.0299 −4.94 −4.63 0.31<br />

1.50 0.270 −3.29 44.56 40.39 −4.17<br />

−0.0499 −8.23 −7.92 0.31<br />

2.25 0.233 −3.29 38.39 34.45 −3.94<br />

−0.0698 −11.52 −11.21 0.31<br />

3.00 0.180 −3.29 29.76 26.04 −3.72<br />

−0.0897 −14.81 −14.50 0.31<br />

3.75 0.113 −3.29 18.65 15.16 −3.49<br />

−0.1097 −18.10 −17.79 0.31<br />

4.50 0.031 −1.83 5.07 1.82 −3.25<br />

−0.1208 −19.93 −19.62 0.31<br />

5.25 −0.060 2.93 −9.87 −12.89 −3.02<br />

−0.1031 −17.00 −16.69 0.31<br />

6.00 −0.137 3.29 −22.63 −25.41 −2.78<br />

−0.0831 −13.71 −13.40 0.31<br />

6.75 −0.199 3.29 −32.91 −35.46 −2.55<br />

−0.0632 −10.42 −10.11 0.31<br />

7.50 −0.247 3.29 −40.73 −43.04 −2.31<br />

−0.0432 −7.13 −6.82 0.31<br />

8.25 −0.279 3.29 −46.07 −48.16 −2.09<br />

−0.0233 −3.84 −3.53 0.31<br />

9.00 −0.297 3.29 −48.95 −50.80 −1.85<br />

−0.0033 −0.55 −0.24 0.31<br />

9.75 −0.299 3.29 −49.37 −50.98 −1.61<br />

0.0166 2.74 3.05 0.31<br />

10.50 −0.287 3.29 −47.31 −48.69 −1.38<br />

0.0366 6.03 6.34 0.31<br />

11.25 −0.259 3.29 −42.79 −43.94 −1.15<br />

0.0565 9.32 9.63 0.31<br />

12.00 −0.217 3.29 −35.79 −36.72 −0.93<br />

0.0764 12.61 12.92 0.31<br />

12.75 −0.160 3.29 −26.33 −27.03 −0.70<br />

0.0964 15.90 16.21 0.31<br />

13.50 −0.087 3.29 −14.41 −14.87 −0.46<br />

0.1163 19.20 19.50 0.30<br />

14.25 0.000 3.29 0.00 −0.24 −0.24<br />

0.1363 22.49 22.79 0.30<br />

15.00 0.102 −22.49 16.85 16.85 0.00<br />

Tabla 3. Cálculo de Esfuerzos de Pretensado en la viga continua de dos tramos.<br />

23

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