HIPERESTATICIDAD HIPERESTATICIDAD Y PRETENSADO
Se conoce como estructura hiperestática, a aquella estructura que en estática se encuentra en equilibrio, destacando que las ecuaciones que expone la estática no son suficientes para saber las fuerzas externas y reacciones que posee. Cabe destacar que, la hiperestaticidad se encuentra en varias formas, como las siguientes: una estructura es internamente hiperestática, esto se da si las ecuaciones no son suficientes para determinar sus esfuerzos, una estructura es externamente hiperestática, esto se da si las ecuaciones no son suficientes para determinar las fuerzas de reacción que hay desde la estructura al suelo. Una estructura es completamente hiperestática, esto requiere que la estructura sea interna y externamente hiperestática; un problema que muestre estas características, tiene que resolverse tomando en cuenta la elástica del material en que está confeccionada la estructura, para así poder determinar y saber cuáles son las ecuaciones adecuadas que se van a aplicar, con la finalidad
de
poder
resolver
el
problema
estructural
y
sus
deformaciones. Existen estructuras que necesitan más elementos de los necesarios para mantenerse estable; la supresión de uno de ellos no conduce al colapso, pero modifica sus condiciones de funcionamiento estático.; también es llamada estructura estáticamente indeterminada. Por su parte, se denomina hormigón pretensado al que contiene acero sometido
a
fuerte
tracción
previa
y
permanente;
y
la
idea
básica
del pretensado es someter a compresión al hormigón antes de cargarlo, en todas aquellas áreas en que las cargas produzcan tracciones, de esta manera, hasta que estas compresiones no son anuladas, no aparecen tracciones en el hormigón. Se dice que la mejor manera de entender el porqué del hormigón pretensado es con un ejemplo: Supongamos que queremos cubrir una luz entre dos pilares con una viga de hormigón armado. En función de la longitud del vano y de las cargas de la estructura (supongamos que todas las cargas: peso propio, cargas muertas, sobrecargas se pueden equiparar a una carga repartida q) y obtendremos la armadura necesaria para poder aguantar las tracciones en el hormigón.
Ahora nos planteamos el alejar las columnas, aumentando así la luz. Para lograr cubrir el nuevo vano con una luz más grande, seguramente necesitemos aumentar las armaduras, y mucho, ya que no sólo tendrán que ser capaces de aguantar una mayor tracción (bajo las mismas cargas, el momento flector en el centro de vano será más alto), sino que además deberemos aumentar el canto de la viga, por lo que el peso de ésta es mucho mayor, y por lo tanto también las cargas Por lo tanto, conforme vamos aumentando la distancia entre los pilares, mayor canto necesitamos para la viga y mayor armadura hay que disponer. Pero llegará un momento en que esto no sea posible, porque la cantidad de acero necesaria haga inviable la estructura. Es el momento de recurrir al pretensado, lo que está agotando nuestra estructura es la tracción que tiene que soportar, o el momento flector en el centro del vano, según se mire. Así mismo, se podría intentar actuar, por lo tanto, de dos formas posibles: • Contrarrestando el momento flector. • Reduciendo las tracciones.
Para lo primero, bastaría con aplicar un momento flector en los apoyos, contrario al que tenemos, lo que generaría una ley constante que sumada a la actual reduciría el flector en el centro de vano aumentamos la tracción en la parte superior de la viga en la zona de los apoyos, pero la reducimos en la zona que antes era más crítica: el centro del vano. Para la segunda actuación, reducir las tracciones, bastaría con aplicar un par de cargas, a cada extremo de la viga que nos comprimieran ésta. Si este par de cargas, en lugar de colocarlas en el centro de gravedad de la sección, las bajamos hacia abajo, no sólo introduciremos la compresión deseada, sino que también originaremos la ley de momentos flectores que queríamos obtener en la primera actuación. Ya sólo nos queda materializar esta acción, ponerla en obra, idear una forma de tener una carga como la figurada siempre aplicada en la estructura. La solución es tecnológicamente sencilla: con un tirante. Podemos enganchar un tirante en los extremos donde queremos aplicar la carga y dar una tensión a ese tirante, de forma que transmita esa tensión
sobre la viga. Esto podría hacerse zunchando la viga por el exterior mediante bandas de carbono o alambres de acero, o podríamos introducir un alambre por el interior, anclándolo a las paredes exteriores. Ese es el concepto del pretensado en el hormigón. Lo más común es considerar un tendón de acero por el interior del hormigón, al que se le da una pretensión inicial que será transmitida al hormigón. Consideremos a partir de este momento que el mecanismo para dar la pretensión al hormigón va por el interior del mismo.
ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA PRETENSA HIPERESTATICA TIPO VIGA CONTINUA
Para la realización del análisis, se idealizan tanto la geometría de la estructura como las acciones y las condiciones de apoyo mediante un modelo matemático adecuado. El modelo elegido deberá ser capaz siempre de reproducir el comportamiento estructural dominante. Para
el
análisis,
los
elementos
estructurales
se
clasifican
en
unidimensionales, cuando una de sus dimensiones es mucho mayor que las restantes, bidimensionales, cuando una de sus dimensiones es pequeña comparada con las otras dos, y tridimensionales cuando ninguna de sus dimensiones resulta sensiblemente mayor que las otras.
El análisis global de una estructura puede llevarse a cabo de acuerdo con las metodologías siguientes: -
Análisis lineal
-
Análisis no lineal
-
Análisis lineal con redistribución limitada
-
Análisis plástico.
En ausencia de una determinación más precisa, en vigas en se supone, para las comprobaciones a nivel de sección, que las tensiones normales se
distribuyen uniformemente en un cierto ancho reducido de las alas llamado ancho eficaz. El ancho eficaz depende del tipo de viga (continua o simplemente apoyada), del modo de aplicación de las cargas, de la relación entre el espesor de las alas y el canto de la viga, de la existencia o no de cartabones, de la longitud de la viga entre puntos de momento nulo, de la anchura del nervio y, en fin, de la distancia entre nervios si se trata de un forjado de vigas múltiples. El ancho eficaz realmente puede variar a lo largo de la directriz de la viga. Igualmente, el ancho eficaz puede variar en función del estado de fisuración o plastificación de los materiales y, por lo tanto, puede ser distinto en situaciones de servicio y en agotamiento. Los puntos de momento nulo mencionados en el articulado pueden considerarse fijos, en la práctica, para todas las hipótesis realizadas. Pueden, asimismo, obtenerse a partir de las leyes de momentos debidas a cargas permanentes.
