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Concreto Presforzado - Vigas Anillo

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Comportamiento de Vigas Anillo en Concreto Presforzado (Ring Beams). ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DE LA UNiVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO.

Publicado en: Ingeniería
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Concreto Presforzado - Vigas Anillo

  1. 1. Comportamiento de Vigas Anillo en Concreto Presforzado (RING BEAMS) Tema: CURSO: Concreto Presforzado DOCENTE: Ing. Mijail Montesinos Escobar UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
  2. 2. INTRODUCCIÓN APLICACIÓN A PROYECTOS ANÁLISIS CONCLUSIONES 01 02 03 04 CONTENIDO COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO
  3. 3. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO INTRODUCCIÓN Cuando se utiliza el sistema de presforzado en estructuras circulares o curvas toman el nombre de anillos de concreto presforzado. INTRODUCCIÓN Uso de Contrafuerte en Vigas Anillo Fuente: NPTEL Indian University Fuente: NPTEL Indian University Sección Transversal de una estructura de Contención Nuclear
  4. 4. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO INTRODUCCIÓN El uso de anillos de concreto presforzado data de los años 70 a partir del reemplazo de los anillos de acero por el uso de hormigón pretensado. Fuente: Imágenes Google Primeros inicios en el uso de vigas anillo en los años 70’s
  5. 5. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO INTRODUCCIÓN Fuente: NPTEL Indian Construcción de una Estructura de Contención Nuclear El uso de anillos de concreto trae muchos beneficios, las vigas de anillo sostienen cúpulas en edificios, tanques, techos de coliseos, silos y estructuras de contención nuclear. Fuente: Imágenes Google Construcción de un Coliseo - Centro de Convenciones de Yakarta
  6. 6. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO INTRODUCCIÓN Fuente: NPTEL Indian Esfuerzo de compresión debido al pretensado Existen una serie de análisis para determinar algunos parámetros en el estudio de anillos de concreto presforzado. Po Po
  7. 7. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO INTRODUCCIÓN Ventajas: • Eliminación de fisuras por estar sometido a esfuerzos de compresión bajo todas las hipótesis de carga. • Comportamiento elástico y utilización de la sección total. • Aligeramiento de la construcción y, por tanto, reducción de las secciones de elementos sustanciales como pilares y cimientos. • Eleva la durabilidad de la construcción. • Mejor comportamiento ante cargas de servicio por el control del agrietamiento y la deflexión • Como el hormigón no se agrieta, la posibilidad de acero a la corrosión y el deterioro de hormigón se reducen al mínimo.
  8. 8. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO INTRODUCCIÓN Ventajas: • Ausencia de grietas resulta en una mayor capacidad de la estructura para soportar la carga de esfuerzos, impactos, vibraciones y golpes. • El uso de los tendones y la curva antes de la compresión del hormigón ayuda a resistir al corte. • La cantidad de acero necesario para pretensado aproximadamente 1 / 3 de la requerida para el hormigón armado, aunque el acero para el pretensado debe ser de alta resistencia. • Con la llegada de hormigón pretensado, que ha sido posible ahora para la construcción de grandes luces. Estas estructuras tienen bajo costo y están salvo de grietas.
  9. 9. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO INTRODUCCIÓN Desventajas: • Se requiere alta calidad de hormigón denso de alta resistencia. calidad del hormigón perfecto en la producción, colocación y compactación que se requiere. • Se requiere de acero de alta resistencia, que es de 2.5 a 3.5 veces más costoso que el acero suave. • Se requiere complicadas tensión equipos y dispositivos de anclaje, que suelen ser cubiertos por los derechos patentados. • La construcción requiere supervisión perfecta en todas las etapas de la construcción. • En la fabricación de elementos pretensados en serie donde se necesitan grandes inversiones de capital para efectuar las instalaciones
  10. 10. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ACUEDUCTO PRESFORZADO, GOMTI, UTTAR PRADESH Este es uno de los mayores acueductos construidos en la India. Fue ejecutado en 1978 por el Hindustan Construction Co, Bombay, para el Departamento de Riego de Uttar Pradesh. Fuente: NPTEL Indian University
  11. 11. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS El acueducto de Gomti, que es el acueducto más largo y el más grande de la India, con vigas de hormigón pretensado de 9,9 m de profundidad que pesan hasta 5500 kN en un tramo de 31,8 m, situado en Uttar Pradesh. Fuente: NPTEL Indian University ACUEDUCTO PRESFORZADO, GOMTI, UTTAR PRADESH
  12. 12. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS La autopista de Jaipur- Kishangarh es una autopista de peaje controlada por acceso de 90 km de largo que conecta Jaipur, la capital del estado indio de Rajasthan a Kishangarh. Fuente: NPTEL Indian University PUENTE CURVA-VIGA AUTOPISTA DE JAIPUR-KISHANGARH, RAJASTHAN
  13. 13. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Tamilnadu Cements Corporation Limited (TANCEM), una empresa de propiedad total del Gobierno de Tamilnadu que construyó el Silo de Cemento en los años 1979. Fuente: NPTEL Indian University SILO DE CEMENTO, JAYANTHIPURAM, TAMILNADU
  14. 14. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Fuente: NPTEL Indian University SILO DE CEMENTO, JAYANTHIPURAM, TAMILNADU Fuente: NPTEL Indian University
  15. 15. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS La construcción inicio en 1989 y comenzó a operar el 16 de noviembre de 2000 El 27 de noviembre de 2010 se puso en funcionamiento la unidad 4 de 220 MW de la Central Atómica de Kaiga Fuente: NPTEL Indian University ESTRUCTURA DE CONTENCIÓN DE UMA PLANTA NUCLEAR CENTRAL ATÓMICA KAIGA - TARNATAKA
  16. 16. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS TERMINAL DE GNL DE BRUSEI – Embalse 4 (Embalse de Gas Natural)
  17. 17. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS TERMINAL DE GNL DE BRUSEI – Embalse 4 (Embalse de Gas Natural)
  18. 18. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS JAKARTA CONVENTION CENTER (JCC) El Centro de Convenciones de Yakarta se encuentra el centro de Yakarta, en el país asiático de Indonesia. Cuenta con un salón de plenos que tiene 5.000 asientos, también tiene un salón de actos con una superficie de 3.921 m². El espacio tiene además 13 diferentes salas de reuniones con diferente tamaño.
  19. 19. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS LAS VIGAS ANILLO PRESFORZADO EN EL AYUNTAMIENTO DEL CENTRO DE CONVENCIONES DE YAKARTA, INDONESIA) La sustitución de una viga de hormigón post-tensionada en una cúpula de acero totalmente de acero ahorró dinero y también redujo el tiempo de construcción en la nueva sala de convenciones de 7 millones de dólares
  20. 20. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Concebido a principios de 1972, el proyecto estaba programado para ser completado a tiempo para el Convenio de la Asociación de Turismo del Área del Pacífico (PATA) que se celebrará en Yakarta en abril de 1974. El contrato se dejó en noviembre de 1972. CENTRO DE CONVENCIONES DE YAKARTA
  21. 21. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS CENTRO DE CONVENCIONES DE YAKARTA Algunas de sus características • El concepto general de la sala de convenciones consta de un área de nivel central en la planta baja, que está rodeada por gradas que se elevan a aproximadamente 9.75 m sobre el nivel del suelo en todo el perímetro. • Toda la sala de convenciones está techada sobre una cúpula de acero. • La corona de la cúpula se eleva a 10 m por encima de la viga ascendente, que está sostenida por columnas en forma de “V” que se elevan a unos 12.8 m sobre el suelo.
  22. 22. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS MEDIDAS QUE SE TOMARON PARA QUE EL TRABAJO SEA COMPLETADO A TIEMPO: 1. Eliminación de ciertas características arquitectónicas 2. Control estricto del progreso mediante estricto cumplimiento de un gráfico de trayectoria crítica. 3. Cambios posteriores en el método de construcción en el curso de la construcción para mejorar la tasa de progreso. Esquema original que muestra las columnas maltratadas, el sótano parcial y las paredes de hormigón armado por encima de la última columna de asiento. Esquema revisado según lo recomendado por el contratista mostrando columnas revisadas, borrado del sótano y paredes de ladrillo por encima del elevador del último asiento.
  23. 23. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS CAMBIO A CONCRETO PRESFORZADO Después de algunos problemas administrativos del contratista, se formó una empresa conjunta teniendo como petición de la nueva empresa adjudicadora convertir la viga del anillo de acero en hormigón pretensado, que según su análisis, ahorraría tiempo y dinero.
  24. 24. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS DISEÑO DE VIGAS El diseño se basó en las siguientes etapas de carga: 1. Encofrado de viga de anillo golpeado y soportado a media columna. 2. Carga muerta de 12 psf más fuerza de pretensado F de 525 kips (15 por ciento superior a 0,75 de pretensado efectivo final de 610 kips). 3. Carga muerta de 33 psf más F = 525 kips. 4. Carga muerta de 33 psf más F = 700 kips (15 por ciento más alto que el pretensado efectivo de 610 kips). 5. Carga muerta de 33 psf más F = 610 kips. 6. Carga muerta de 33 psf más carga viva de 5 psf más F = 610 kips. Se consideró el efecto del terremoto (5 por ciento de gravedad) y el viento (20 psf), pero se consideró insuficiente para influir en el diseño.
  25. 25. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Los siguientes supuestos fueron hechos para simplificar el análisis de diseño: • Carga simétrica en toda la construcción, fijación completa en los soportes de las columnas y movimiento lateral libre en el soporte de la columna. • Se supone además que se utilizarían las siguientes resistencias de material: • Resistencia del cubo de hormigón 4000 psi, barras de refuerzo 60 ksi y acero de pretensado Tipo 270-kip strand (bonded). • En sección transversal, la viga de anillo tiene una cara interior vertical, pero una cara externa inclinada que incluye una pared de parapeto vertical delgada a unos 20 pulgadas por encima de la viga de anillo apropiada. Se destaca por cuatro tendones totalizando 610 kips en pretensado efectivo. • La viga de anillo está soportada por las columnas en forma de V espaciadas a 51 pies de centro a centro. En total hay 32 vigas radiales que se extienden entre la viga del anillo de tensión y el anillo de compresión de acero en la corona de la cúpula
  26. 26. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ETAPA DE CONSTRUCCIÓN • La construcción siguió las líneas del plan preliminar, por lo que se establecieron provisiones . • Instalación de grúas sobre orugas en el nivel central en la planta baja.
  27. 27. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ETAPA DE CONSTRUCCIÓN • Los cascos de pila de hormigón fundido, las vigas de amarre, la losa suspendida de suspensión post- tensionada, las columnas en "V" de soporte de anillo de tensión exterior y las curvaturas de soporte de elevador de asiento fueron construidas con métodos convencionales de secuenciación y montaje.
  28. 28. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ETAPA DE CONSTRUCCIÓN Apuntamiento de las Columnas V. Curvas de asiento post-tensionadas
  29. 29. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ETAPA DE CONSTRUCCIÓN Andamio de Anillo de tensión del hormigón pretensado
  30. 30. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ETAPA DE CONSTRUCCIÓN Colocación del Prefabricado Mientras se llevaba a cabo la operación de colada en el lugar, se instaló un patio de prefabricación en el lugar de trabajo para el hormigonado de las columnas de asiento prefabricadas. Éstos debían erigirse antes del inicio de la erección de las vigas de acero estructural para evitar la interferencia entre las dos operaciones y para equilibrar el equipo
  31. 31. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ETAPA DE CONSTRUCCIÓN • Los elementos centrales de compresión consistían en tres anillos de compresión fabricados y erigidos en cuatro piezas para cada armadura. Éstos se colocaron en un andamio temporal de centro antes de la elevación de las vigas del techo Elevación de la cúpula de acero y purlins
  32. 32. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS ETAPA DE CONSTRUCCIÓN • Una vez que todas las vigas del techo fueron erigidas y atornilladas, el anillo de tensión exterior fue sometido a tensión y el andamio de soporte central fue retirado Interior de la cúpula después de post-tensión del anillo de tensión
  33. 33. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS OBSERVACIONES • El análisis se realizó con la ayuda de un ordenador. Aunque se asumieron condiciones de frontera simplificadas, los resultados y el comportamiento de la cúpula, tal como se observó durante la construcción, no variaron mucho de lo que se predijo por computación • Una observación interesante fue la deformación de la corona durante la Etapa de Carga 2. El análisis mostró que suponiendo un movimiento lateral libre en los soportes de la columna, la corona bajo la Etapa de carga 2 aumentaría aproximadamente 0,83 pulg. Lo que sugiere una moderación considerable debido a la rigidez de las columnas en los soportes
  34. 34. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS CONCLUSIONES • Este trabajo mostró lo que se puede lograr mediante una estrecha cooperación entre los equipos de diseño y construcción para completar un trabajo complejo en condiciones difíciles de campo, con un presupuesto modesto y un calendario muy ajustado
  35. 35. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Tanques de almacenamiento Riverwater Clearwater – Australia Depósito de almacenamiento Swan Reach
  36. 36. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Tanques de almacenamiento Riverwater Clearwater – Australia La ingeniería post-tensión de VSL proporciona ahorro y velocidad 4 depósitos de agua prefabricados. Alcance de las obras realizadas • Depósito pretensado post-tensionado • Se tensaron los tendones verticales y se cementaron antes de levantar los paneles • Paneles prefabricados en obra
  37. 37. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Tanques de almacenamiento Riverwater Clearwater – Australia Las plantas de filtración de agua de Riverland están ubicadas a lo largo del río Murray en el sur de Australia. Fueron adjudicadas en enero del 1997 y se concluyó en diciembre del 2017. Una evaluación llevada a cabo por el contratista principal Baulderstone Hornibrook Engineering Pty Ltd concluyó que la solución prefabricada de tanque postensado propuesta por VSL entregó ahorro y velocidad sobre los tradicionales tanques de acero y hormigón armado. VSL fue posteriormente contratado por el Ingeniero de Proyectos CMPS & F para proporcionar los diseños estructurales especializados para estos tanques post-tensionados. Todos los tanques son de estructura similar utilizando post-tensión para proporcionar el sistema de tanque más eficiente y duradero.
  38. 38. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO APLICACIÓN A PROYECTOS Tanques de almacenamiento Riverwater Clearwater – Australia Las bases del tanque son típicamente losas de dos vías post-tensionadas en el grado (5-4 tendones-enlazadas), moldeadas monolíticamente con las vigas del anillo perimetral postensado (5-12 tendones). La viga anular está detallada para soportar y ubicar los paneles de pared mientras se logra la unión en la base una unión de base de pared. Prefabricados de paneles de pared montados en la placa base PT Paneles prefabricados erigidos con grúa móvil soportada sobre la losa base PT
  39. 39. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ESTRUCTURA NUCLEAR DE CONTENCIÓN PRETENSADA - KARNATAKA (KAIGA ATOMIC POWER PLANT) Fuente: NPTEL Indian University
  40. 40. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO • Se muestran (vista en planta) las fuerzas internas en condiciones de servicio. • El cable presforzado circunferencial resiste la tensión de arco producida por la presión interna. • La creación de presfuerzo se realiza mediante alambres o tendones colocados en espiral o sobre sectores de la circunferencia del miembro Donde: • Pe: fuerza de pretensado estable (en estado de cargas de servicio) • C : Línea de presión. • CGS: Centro del acero pretensado. • CGC: Centro del núcleo de concreto. • p: presión. • R : radio de la viga circular Fuerzas Internas Bajo Condiciones de Servicio Fuente: NPTEL Indian University
  41. 41. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO • Para reducir la pérdida de pretensado debido a la fricción, el pretensado puede realizarse sobre sectores de la circunferencia. • Los contrafuertes se utilizan para el anclaje de los tendones. Donde: • Pe: fuerza de pretensado estable (en estado de cargas de servicio) • C : Línea de presión. • CGS: Centro del acero pretensado. • CGC: Centro del núcleo de concreto. • p: presión. • R : radio de la viga circular Uso de Contrafuerte en Vigas Anillo Fuente: NPTEL Indian University
  42. 42. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS Y DISEÑO EN GENERAL Análisis en la etapa de la transferencia El esfuerzo de compresión se puede calcular a partir del equilibrio, C = Po, donde Po es el pretensado a la transferencia después de pérdidas a corto plazo. El esfuerzo de compresión (fc) es: Siendo: • A = Área de la sección longitudinal del corte. • El pretensado permisible se determina basado en fc dentro de la tensión permisible en la transferencia (fcc,all). 𝑓𝑐 = − 𝑃0 𝐴 Po Po
  43. 43. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO Análisis en la etapa de Cargas de Servicio El esfuerzo de tracción debido a la presión interna (p) se puede calcular a partir de la tensión T. Desde el equilibrio de la mitad de la sección: 𝐶 = 𝑃0 El esfuerzo resultante (fc) debido al pretensado efectivo (Pe) y a la presión interna se da como sigue. 𝑓𝑐 = − 𝑃𝑒 𝐴 + 𝑝𝑅 𝐴 𝑡 Aquí: • At = Área de la sección longitudinal transformada. • A = Área de la sección longitudinal del corte.
  44. 44. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO Análisis en la etapa de Cargas de Servicio El valor de fc debe ser compresivo y dentro de la tensión permisible en las cargas de servicio (fcc,all). En la ecuación anterior, ya que: Pe = pR Además: At es más grande que A, fc es siempre negativo. Por lo tanto, el concreto estará bajo compresión. Para cumplir con las normas de seguridad, se puede introducir un factor de seguridad.
  45. 45. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS DISEÑO DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO La presión interna p y el radio R son variables dadas. Se supone que el acero de pretensado solo soporta la tensión del anillo debido a la presión interna, es decir 𝑃𝑒 = 𝐴 𝑝 𝑓𝑝𝑒 PASOS DE DISEÑO: 1. Calcular el ÁREA DEL ACERO de pretensado a partir de la Ecuación: 𝐴 𝑃 = 𝑝𝑅 𝑓𝑝𝑒 2. Calcular la tensión inicial de pretensado: 𝑃𝑂 = 𝐴 𝑝 𝑓𝑝𝑂
  46. 46. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS DISEÑO DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO 3. Calcular el ESPESOR de la cáscara de concreto con la siguiente ecuación: 𝐴 = 𝑃𝑂 𝑓𝑐𝑐.𝑎𝑙𝑙 4. Calcular el esfuerzo fc en las condiciones de servicio usando la ecuación: 𝑓𝑐 = − 𝑃𝑒 𝐴 + 𝑝𝑅 𝐴 𝑡 El valor de fc debe estar dentro de 𝑓𝑐𝑐.𝑎𝑙𝑙 (esfuerzo permisible en condiciones de servicio).
  47. 47. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS DISEÑO DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO Variación Hiperbólica de las tensiones circunferenciales σθ en función de r.
  48. 48. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS DISEÑO DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO Elemento Infinitesimal de la Viga Curva Fuente: Compendio de Cálculo Estructural II – FCEFyN - UNC
  49. 49. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS DISEÑO DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO El área de la sección “A” y Am es el “Área Modificada”: Notar que los elementos de área más alejados del centro de curvatura (r grande) contribuyen menos al Área Modificada, además Am resulta levemente superior a (A/R): Cuando la viga es poco curva R*Am tiende a A y en consecuencia R/h se hace grande. Para facilitar los cálculos, Am está tabulado para secciones de uso corriente:
  50. 50. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS DISEÑO DE VIGAS ANILLO DE CONCRETO PRESFORZADO Fuente: Compendio de Cálculo Estructural II – FCEFyN - UNC
  51. 51. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS Las vigas de anillo sostienen cúpulas en edificios, tanques, silos y estructuras de contención nuclear. Fuente: NPTEL Indian University VIGAS ANILLO Sección Transversal de una estructura de Contención Nuclear
  52. 52. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS El pretensado circular se aplica sobre una cúpula mediante una rejilla de tendones. La pared cilíndrica está pretensada circunferencial y verticalmente. La viga anular está pretensada circunferencialmente. VIGAS ANILLO Fuente: NPTEL Indian University Esquema Típico de los tendones de pretensado en la bóveda y la unión del haz del anillo
  53. 53. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS VIGAS ANILLO Fuente: NPTEL Indian University Estructura Nuclear de Contención Pretensada – Kaiga Atomic Power Plant, Karnataka
  54. 54. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO Fuente: NPTEL Indian University Fuerzas en la Base de la Cúpula El análisis de una viga anillo se basa en una carga simétrica alrededor del eje vertical. Puesto que se supone que la cúpula lleve ningún momento en el borde, la reacción resultante en la viga del anillo es tangencial. La figura siguiente muestra las fuerzas en la base de la cúpula.
  55. 55. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO Fuente: NPTEL Indian University Fuerzas en la Base de la Cúpula Sea la carga vertical total de la cúpula W. La reacción vertical por unidad de longitud (V) es: Donde: Rd = Radio de la cúpula θ = Mitad del ángulo subtendido por la cúpula 𝑉 = 𝑊 𝑅 𝑑 sin 𝜃
  56. 56. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO Fuente: NPTEL Indian University Fuerzas en la Base de la Cúpula El empuje horizontal (H) se calcula a partir de la condición de la reacción a ser tangencial. El valor por unidad de longitud se da como sigue. 𝐻 = 𝑊 cot 𝜃 2π𝑅 𝑑 sin 𝜃 𝐻 = 𝑉 cot 𝜃
  57. 57. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO ANÁLISIS ANÁLISIS DE VIGAS ANILLO Fuente: NPTEL Indian University Viga anillo vista en planta El empuje es resistido por la fuerza efectiva de pretensado (Pe) en la viga de anillo. Pe puede estimarse a partir del equilibrio en la mitad de la viga anillo. 𝑃𝑒 = 𝑊 cot 𝜃 2π 𝑃𝑒 = 𝐻 𝑅 𝑑 sin 𝜃
  58. 58. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO CONCLUSIONES MÉTODOS DE ANALISIS Y DISEÑO DE VIGAS ANILLO CON AYUDA DE SOFTWARE
  59. 59. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO CONCLUSIONES En el análisis de la viga anillo se halló la fuerza efectiva de pretensado (Pe) a partir del equilibrio en la mitad de la viga anillo, obteniendo: Se llega a este resultado al suponer que la cúpula no tiene momentos en sus bordes, y entonces la reacción resultante en la viga anillo es tangencial.
  60. 60. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO CONCLUSIONES El análisis de estructuras especiales se basa en la teoría avanzada del análisis estructural o el método de elementos finitos. Después del análisis, el diseño de tales estructuras sigue los principios básicos del diseño de hormigón pretensado. Se espera que en el futuro, nuevas innovaciones en forma estructural, sistemas de pretensado y tecnología de construcción fomenten la aplicación de hormigón pretensado.
  61. 61. COMPORTAMIENTO EN VIGAS ANILLO EN CONCRETO PRESFORZADO CONCLUSIONES GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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