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INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE ADHERENCIA DE TENDONES, RESTRICCIONES DE UNA VIGA DE SECCIÓN CAJÓN DE CONCRETO POSTENSADO HORIZONTALMENTE CURVA EN LA CAPACIDAD ÚLTIMA MEDIANTE MODELOS DE ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS
ERICK RAMOS SAAVEDRA
Centro de Estudio de Posgrado e Investigación
I
2026
ESPAÑOL
ESPAÑOL -
BOLIVIA
Código: MIE-07-26
Ubicación Física: R113i/MIE-07-26
Carrera: libro.carrera
Título: INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE ADHERENCIA DE TENDONES, RESTRICCIONES DE UNA VIGA DE SECCIÓN CAJÓN DE CONCRETO POSTENSADO HORIZONTALMENTE CURVA EN LA CAPACIDAD ÚLTIMA MEDIANTE MODELOS DE ANÁLISIS DE ELEMENTOS FINITOS
Autor Institucional:
ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES………………………………….............1 1.1. INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………..………….….1 1.1. RESEÑA HISTÓRICA DE MÉTODOS ANALÍTICOS E INVESTIGACIONES PREVIAS REALIZADAS. ……………………………………………………………………………………..….3 1.1.1. ARTÍCULOS CIENTIFICOS RECIENTES…………………………………………………..3 1.2. JUSTIFICACIÓN.………………………………………………………………………………...3 1.3. PROBLEMÁTICA DE LA INVESTIGACIÓN ACTUAL Y LA SOLUCIÓN PROPUESTA…………………………………………………………..………………………………41.4 IMPORTANCIA…………………………………………………………………………………….6 1.5. HIPÓTESIS……………………………………………………………………………..…………8 1.6.OBJETIVOS…………………………………………………………………………..……………9 1.6.1. OBJETIVO GENERAL…………...……………………………………………..……………..9 1.6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………………………............9 1.7. DISEÑO METODOLÓGICO…………………………………………………..……………….10 1.8. IDENTIFICACIÓN DE LAS VARIABLES Y NIVEL DE MANIPULACIÓN DE VARIABLES…………………………………………………………………………………..………11 1.9. RESULTADOS ESPERADOS…………………………………………………………..……..12 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO Y METODOLOGÍA DE CÁLCULO…………………………14 2.1. ESTUDIO LAS ESTRUCTURAS DE VIGAS DE SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO HORIZONTALMENTE CURVAS Y SUS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS………………………………………………………………………………….....……142.1.1. VIGAS DE SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO…………………………16 2.1.2. ANÁLISIS CRÍTICO DE LA LITERATURA PREVIA ………………………………………17 2.1.3. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE VIGAS SECCIÓN CAJÓN POSTENSADO CURVAS DE PUENTES VEHICULARES…………………………………………………………18 2.1.4. TIPOS DE SISTEMA DE PRESFUERZO ……..…………………………………………..19 2.1.5. CONCEPTO DE POSTENSADO, TIPOS Y POSICIONAMIENTO DE CABLES EN VIGAS DE HORMIGÓN POSTENSADO EN VIGAS CAJÓN……..…………………………….22 2.1.5.1. POSTENSADO INTERNO, CON TENDONES ADHERIDOS…………………………22 2.1.5.2. POSTENSADO SOLAMENTE, CON TENDONES NO ADHERIDOS………………..23 2.1.5.3. POSTENSADO INTERNO, CON TENDONES NO ADHERIDOS Y TENDONES ADHERIDOS, MIXTO………………………………………………………………………………..25 2.1.6. DIFERENCIA ENTRE TENDONES ADHERIDOS Y NO ADHERIDOS EN VIGAS POSTENSADAS……………………………………………………………………………..…….…282.1.7. CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE VIGAS SECCIÓN CAJÓN POSTENSADO CURVAS DE PUENTES VEHICULARES C.I.P. (CAST IN PLACE O VACIADO INSITU).….37 2.1.7.A. DISTORSIÓN DE LA DEFORMACIÓN DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL………...40 2.1.7.B. PANDEO DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL ………………………………………….40 2.1.7.C. SHEAR LAG (DEFORMACIÓN DE CORTE)…………………………………....……...40 2.1.7.D. LA DISTORSIÓN DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL………………………………....44 2.1.8. ASPECTOS SOBRE DIMENSIONAMIENTO PRELIMINAR DE SECCIONES DE VIGAS CAJÓN CURVAS…………………………………………………………………………………..…45 2.1.9 EFECTO DEL POSTENSADO EN VIGAS CURVAS SECCION CAJÓN……....………………………………………………………………………………………...47 2.2. ESTUDIO DE LAS METODOLOGÍAS ANALÍTICAS DE CÁLCULO NO LINEAL Y MODELACIÓN CON EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS (F.E.M.) DE ELEMENTOS DE LAS VIGAS DE HORMIGÓN POSTENSADO DE SECCIÓN CAJÓN DE PUENTE VEHICULAR…………………………………………………………………………………………..54 2.2.1. DESCRIPCIÓN DEL MODELO ANALÍTICO, TÉCNICAS DE MODELADO NO LINEAL DE ELEMENTOS FINITOS………………………………………………………………………….54 2.2.2. CONCEPTO DEL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS…………………...…………...54 2.2.3. METODOLOGÍA Y MODELADO 3D FEM (FINITE ELEMENT METHOD) PARA VIGA SECCIÓN CAJÓN CURVA DE HORMIGÓN POSTENSADO…………………..………………55 2.2.4. ECUACIONES QUE GOBIERNAN LA MODELACIÓN DE ELEMENTOS FINITOS DE VIGAS DE HORMIGÓN POSTENSADO………………………………………………………….56 2.2.4.1. LEYES CONSTITUTIVAS DE LOS MATERIALES……………………………………..57 2.2.5. ESTUDIO DE MODELACIÓN, SIMULACIÓN Y METODOLOGÍA DE ANÁLISIS NO LINEAL DE MODELACIÓN (F.E.M.) DE LOS TENDONES ADHERIDOS Y NO ADHERIDOS EN VIGAS DE HORMIGÓN POSTENSADO…………………………………………...…………60 2.2.5.1. EL MODELO DE FRICCIÓN………………………………………………………………63 2.2.6. MÉTODOS DE ELEMENTOS FINITOS PARA LA MODELACIÓN DE LAS CONDICIONES DE RESTRICCIÓN DE LA VIGA DE HORMIGÓN POSTENSADO……..….64 2.2.7. APLICACIÓN DEL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS Y MODELADO NUMÉRICO………………………………………………………………………………………...…672.2.8. APLICACIÓN DE LA NORMATIVA AASHTO-LRFD EN EL DISEÑO Y ANÁLISIS DE LAS VIGAS POSTENSADAS…………………………………………………………………….…68 2.2.9. INTERACCIÓN POSTENSADO-SECCIÓN CAJÓN……………………………………...69 2.2.10. ARTÍCULOS DE REVISTAS INDEXADAS Y ACTAS DE CONFERENCIAS RECIENTES…………………………………………………………………………………………..70 2.2.11. MÉTODOS DE CÁLCULO DE PÉRDIDAS DE LA VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO C.I.P.(CAST IN PLACE-VACIADO INSITU)……………...…….71 2.2.11.1. PÉRDIDAS DE PRETENSADO……………………………………...………………….72 PÉRDIDAS INSTANTÁNEAS…………………………….…………………………...72 PÉRDIDAS DEPENDIENTES DEL TIEMPO …….…….…………………………...73 2.2.11.2. CÁLCULO DE FUERZA DE TESADO …………………………………………..……..73 2.2.11.3. ECUACIONES DE ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA I- AASHTO-LRFD ……….73 CAPÍTULO III: MODELACIÓN NUMERICA DE LAS VIGAS SECCIÓN CAJÓN CON ELEMENTOS FINITOS 3D F.E.M. BAJO DISTINTAS CONDICIONES …………………….....74 3.1.MODELACIÓN NUMÉRICA VIGA BOX GIRDER-POSTENSADO HORIZONTALMENTE CURVA MEDIANTE EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS MEDIANTE NO LINEAL F.E.M. (FINITE ELEMENT METHOD) 3D………………………………………………………………….74 3.1.1. RESULTADOS ESPERADOS……………………………………………………………….74 3.2. VALIDACIÓN DE RESULTADOS DE LOS MODELOS CON MÉTODOS NUMÉRICOS DE ELEMENTOS FINITOS……………………………………………………………….……….…….75 3.3. COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE ANÁLISIS……………………………………………76 3.3.1. MÉTODOS TRADICIONALES………………………………………………………………76 3.3.2. MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS...……………………………………………………77 3.4. ALCANCE Y CASOS DE ESTUDIO DE LA INVESTIGACIÓN…….………………………78 3.5. MODELOS DE ESTUDIO ……………………………………………………………………79 3.5.1. MODELO PUENTES RECTOS-BOX BEAM GIRDER …………………………………79 3.5.2. MODELOS PUENTES CURVOS-BOX BEAM GIRDER…………………………………79 3.6. PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN DE LOS MODELOS CON EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS ASISTIDOS MEDIANTE SOFTWARE (COMPUTERS & STRUCTURES) CSIBRIDGE CSI………………………………………………………………...80 3.6.1. PROCESO DE MODELACIÓN NUMÉRICA EN CSI BRIDGE…………………...……..80 3.6.2. ASIGNACIÓN DE PROPIEDADES, PARAMETROS DE CONFIGURACION Y METODOLOGÍAS INTERNAS DEL SOFTWARE CSIBRIDGE………………………….…….81 3.6.2.1. METODOLOGÍAS INTERNAS DE ANÁLISIS DEL SOFTWARE CSIBRIDGE……81 3.6.2.2. CONFIGURACIÓN DE PARÁMETROS EN EL SOFTWARE CSIBRIDGE………….82 3.6.3. MODELACION TENDONES ADHERIDOS……………………………………………….84 3.6.3.1. MODELADO EN CSI BRIDGE DE LOS TENDONES ADHERIDOS……………….…86 3.6.4. TENDONES NO ADHERIDOS POSTENSADOS…………………………………………86 3.6.4.1. MODELADO EN CSIBRIDGE DE TENDONES NO AHDERIDOS:…………………..87 3.6.4.1.1. TENDONES MODELADOS COMO CARGAS………………………………………...87 3.6.4.1.2. MODELANDO TENDONES NO ADHERIDOS COMO OBJETOS EN CSIBRIDGE………………………………………………………………………………………….…88 3.7. VIGA POSTENSADA DE SECCIÓN CAJÓN CURVA PROPUESTA Y SUS CARACTERÍSTICAS, SOFTWARE UTILIZADO Y SU VERSION …………………………….89 3.8. APLICACIÓN CORRECTA DE LOS MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS UTILIZADOS……………………………………………………………………………………..…...90 CAPÍTULO IV: CÁLCULO Y RESULTADOS DE LOS CASOS DE ESTUDIO DE LAS VIGAS SECCIÓN CAJÓN CON ELEMENTOS FINITOS 3D F.E.M. BAJO DISTINTAS CONDICIONES…………………………………………………………………………………........92 4.1. MODELO PUENTES RECTOS-BOX BEAM GIRDER……………………………………92 4.1.1. CASO ESTUDIO 1.- MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO, RECTA, CON TENDONES ADHERIDOS, POSTENSADO INTERNO, SIMPLEMENTE APOYADA, PARA UNA LUZ DE L = 60 M…………………………………….92 4.1.1.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES…..……………………………………...93 4.1.1.2. HORMIGÓN…………………………………………………………………………..……93 4.1.1.3. MÓDULO DE ELASTICIDAD………………………………………………...…………....93 ACERO DE REFUERZO (REINFORCING STELL) ……………………………………94 4.1.1.4. ACERO DE PRETENSADO (PRESSTRESING STEEL)…………………..………….94 4.1.1.5. PROPIEDADES DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL…………………………………..94 4.1.1.6. MODELACIÓN ESTRUCTURAL EN EL CSIBRIDG…………………………………...94 4.1.1.7. ANÁLISIS DE CARGAS………………………………………………………….………97 4.1.1.7.1. CARGA DE VIENTO Y GRADIENTE TERMAL………………………………………98 4.1.1.7.2. CARGA CONTRACCIÓN TÉRMICA O GRADIENTE TERMAL (TG), CREEP (CR) FLUENCIA DEL HORMIGÓN, SHRINKAGE (SH) RETRACCIÓN DEL HORMIGÓN ………99 4.1.1.7.3. CARGA VIVA RECOMENDADA POR LA AHSSTO LRFD.- ……………………….102 4.1.1.8. CÁLCULO DE FUERZA DE TESADO…………………………………………………..104 4.1.1.9. MOMENTOS FLECTORES RESULTANTES DE ANALISIS PRIMERA ITERACION………………………………………………………………………………………….109 4.1.1.10. DIAGRAMA DE DISEÑO AASHTO LRFD(FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD)………………………………………………………………………………………………...111 4.1.1.11. VERIFICACIÓN DE ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO DE TENSIÓN Y COMPRESIÓN……………………………………………………………………………………...111 4.1.1.11.1. SERVICIO I …………………………………………………………………………….112 4.1.1.11.2. SERVICIO III …………………………………………………………………………..112 4.1.1.11.3. COMPRESIVE STREES……………………………………………………………...112 4.1.1.12. SERVICE LIMITE STATE FLEXURAL VERIFICATIONS……………………………113 4.1.1.13. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………...115 4.1.1.14. COMBINACIÓN DE CARGA DE CONDICIÓN (CONDITION LOAD COMBINATION) …………………………………………………………………………………………………..……115 4.1.1.15. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN FACTORADA (FACTORED FLEXURAL RESISTANCE) Y COMBINACIONES DE CARGA SEGÚN ASHTO LRFD…………………...115 4.1.1.16. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE)………………………………………….117 4.1.1.16.1. MIEMBROS A TORSIÓN (TORSION MEMBERS) ………………………………...118 4.1.1.16.2. DISEÑO A CORTE MAYORADA (FACTORED DESIGN SHEAR)……………….118 4.1.1.16.3. RESISTENCIA A CORTE MAYORADA (FACTORED SHEAR RESISTANCE)……………………………………………………………………………………...118 4.1.1.16.4. RESUMEN DE ESTADOS LÍMITES DE RESISTENCIA Y DISEÑO A CORTANTE………………………………………………………………………………………….119 4.1.1.17. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)…………………………………………………………………………………………121 4.1.1.18. ITERACIÓN FINAL CASO 1……………………………………………..……………...123 4.1.1.18.1. RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DEL MODELO ESTRUCTURAL……………124 4.1.1.18.2. RESULTADOS PARA PJACK………………………………………………………..124 4.1.1.18.3. RESULTADOS DEL ANÁLISIS CASO 1 ITERACIÓN FINAL……………………..129 4.1.1.18.4. MOMENTOS FLECTORES RESULTANTES DEL ANÁLISIS…………………….130 4.1.1.18.5. FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD……………………………………………….131 4.1.1.18.5.1. SERVICIO I ………………………………………………………………………….131 4.1.1.18.5.2. SERVICIO III ………………………………………………………………………...131 4.1.1.18.6. COMPRESIVE STRESS……………………………………………………………...132 4.1.1.18.7. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………...134 4.1.1.18.8. COMBINACIÓN DE CARGA DE CONDICIÓN (CONDITION LOAD COMBINATION) Y RESISTENCIA A LA FLEXIÓN FACTORADA (FACTORED FLEXURAL RESISTANCE)………………………………………………………………………………………134 4.1.1.18.9. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE) Y MIEMBROS A TORSIÓN (TORSION MEMBERS)…………………………………………………………………………………..……...135 4.1.1.18.9.1. DISEÑO A CORTE MAYORADA (FACTORED DESIGN SHEAR) RESISTENCIA A CORTE MAYORADA (FACTORED SHEAR RESISTANCE), RESUMEN DE ESTADOS LÍMITES DE RESISTENCIA Y DISEÑO A CORTANTE………………………………………...135 4.1.1.18.10. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)……………………………………………………………………………………..…..137 4.1.2. CASO ESTUDIO 2.- MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO, RECTA, CON TENDONES ADHERIDOS, POSTENSADO INTERNO, EMPOTRADA-VIGA CONTINUA……………………………………………………….…………138 4.1.2.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES………………………………………….139 4.1.2.1.1. HORMIGÓN: PARA LA SUPERESTRUCTURA……………………………………..139 4.1.2.1.2. PESO UNITARIO DEL HORMIGÓN (UNIT WEIGHT)………………………………139 4.1.2.1.3 ACERO DE REFUERZO (REINFORCING STEEL)……………………………….…140 4.1.2.1.4. ACERO DE PRETENSADO (PRESSTRESING STEEL)……………………………140 4.1.2.1.5. PROPIEDADES DE LA SECCIÓN TRANSVERSAL…………..……………………140 4.1.2.2. MODELACIÓN ESTRUCTURAL CASO 2 EN EL CSIBRIDGE………………………140 4.1.2.2.1. ANÁLISIS DE CARGAS………………………………………………………………...141 4.1.2.2.2. CÁLCULO DE EXCENTRICIDADES Y COORDENADAS DE LOS TENDONES...142 4.1.2.2.3. CÁLCULO DE LA FUERZA DE TESADO…………………………………………….146 4.1.2.2.4. CÁLCULO Y CONTROL DE LA DEFORMACIÓN MÁXIMA DE LA SUPERESTRUCTURA……………………………………………………………………………. 148 4.1.2.2.5. ITERACIÓN FINAL CASO 2……………………………………………………………152 4.1.2.2.5.1. RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DEL MODELO ESTRUCTURAL…………...153 4.1.2.2.5.2. RESULTADOS PARA PJACK……………………………………………………….153 4.1.2.2.5.3. RESULTADOS DEL ANÁLISIS CASO 2 ITERACIÓN FINAL…………………….154 4.1.2.2.5.4. (COMPROBACIÓN FLEXIÓN) FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD………….156 4.1.2.2.5.5. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………...158 4.1.2.2.5.6. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE)………………………………………….159 4.1.2.2.5.7. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)…………………………………………………………………………………..……..160 4.1.3. CASO 3.- MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO, RECTA, CON TENDONES NO ADHERIDOS (UNBONDED), POSTENSADO EXTERNO, SIMPLEMENTE APOYADA…………………………………………………………..……………162 4.1.3.1. ANÁLISIS DE CARGAS…………………………………………………………………..163 4.1.3.2. RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DEL MODELO ESTRUCTURAL, RESULTADOS PARA CÁLCULO DE FUERZA DE TESADO (PJACK)………………………………………….169 4.1.3.3. ITERACIÓN SECCIÓN FINAL, RESULTADOS DEL ANÁLISIS CASO 3……………171 4.1.3.3.1. MOMENTOS FLECTORES RESULTANTES DEL ANÁLISIS……………………..171 4.1.3.3.2. (COMPROBACIÓN FLEXIÓN)FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD, SERVICIO I ………………………………………………………………………………………………………..172 4.1.3.3.3. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………..175 4.1.3.3.4. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE)………………………………………….176 4.1.3.3.5. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)…………………………………………………………………………………….......177 4.1.4. CASO 4. MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO, RECTA, CON TENDONES NO ADHERIDOS, VIGA CONTINUA………………………….…178 4.1.4.1. CÁLCULO DE FUERZA DE TESADO (PJACK)…………………………..……………182 4.1.4.2. (COMPROBACIÓN FLEXIÓN)FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD……………….187 4.1.4.3. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)…………………………….…………………………………..189 4.1.4.3.1. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN FACTORADA (FACTORED FLEXURAL RESISTANCE)…………………………………………….………………………………………..189 4.1.4.3.2. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE)………………………………………….190 4.1.4.4. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)…………………………………………………………………………………………191 4.2. MODELOS PUENTES CURVOS-BOX BEAM GIRDER…………………………………...192 4.2.1. CASO 5.- MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO, HORIZONTALMENTE CURVO, CON 60 GRADOS DE CURVATURA, CON TENDONES ADHERIDOS (BONDED TENDONS), POSTENSADO INTERNO, SIMPLEMENTE APOYADA. PARA UNA LUZ DE L = 60 M………………………………………………………………………192 4.2.1.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES………………………………………….193 4.2.1.2. SECCIÓN UTILIZADA CASO 5.………………………………………………………….194 4.2.1.3. MODELACIÓN ESTRUCTURAL EN EL CSIBRIDGE CASO 5………………………195 4.2.1.4. ANÁLISIS DE CARGAS…………………………………………………………………..196 4.2.1.5. ITERACIÓN FINAL CASO 5……………………………………………………………...206 4.2.1.5.1. RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS DEL MODELO ESTRUCTURAL……………..208 4.2.1.5.2. RESULTADOS DEL ANÁLISIS CASO 5 ITERACIÓN FINAL………………………210 4.2.1.5.3. MOMENTOS FLECTORES RESULTANTES DEL ANALISIS……………………...212 4.2.1.5.4. FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD…………………………………………………213 4.2.1.5.4.1. SERVICIO I ………………………………………………………….………………..213 4.2.1.5.4.2. SERVICIO III ………………………………………………………………………….213 4.2.1.5.4.3. COMPRESIVE STRESS……………………………………………………………..214 4.2.1.5.4.4. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………..216 4.2.1.5.4.5. COMBINACIÓN DE CARGA DE CONDICIÓN (CONDITION LOAD COMBINATION) Y RESISTENCIA A LA FLEXIÓN FACTORADA (FACTORED FLEXURAL RESISTANCE)………............................................................................................................216 4.2.1.5.5. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE) Y MIEMBROS A TORSIÓN (TORSION MEMBERS)…………………………………………………………………………………..……...217 4.2.1.5.5.1. DISEÑO A CORTE MAYORADA (FACTORED DESIGN SHEAR) RESISTENCIA A CORTE MAYORADA (FACTORED SHEAR RESISTANCE), RESUMEN DE ESTADOS LÍMITES DE RESISTENCIA Y DISEÑO A CORTANTE………………………………………...217 4.2.1.5.6. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)….......................................................................................................................219 4.2.1.5.7. CÁLCULO DEL EFECTO DEL POSTENSADO EN VIGAS CURVAS, CASO 5…..220 4.2.2. CASO 6.- MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO HORIZONTALMENTE CURVO, CON 60 GRADOS DE CURVATURA, CON TENDONES ADHERIDOS, POSTENSADO INTERNO, EMPOTRADA-VIGA CONTINUA……………..…223 4.2.2.1. MODELACIÓN ESTRUCTURAL CASO 6 EN EL CSIBRIDGE………………………224 4.2.2.2. ANÁLISIS DE CARGAS…………………………………………………………………..225 4.2.2.3. CÁLCULO DE EXCENTRICIDADES Y COORDENADAS DE LOS TENDONES…..225 4.2.2.4. CÁLCULO DE LA FUERZA DE TESADO……………………………………………….229 4.2.2.5. CÁLCULO Y CONTROL DE LA DEFORMACION MAXIMA DE LA SUPERESTRUCTURA………………………………………………………………………..…...232 4.2.2.6. ITERACIÓN FINAL CASO 6……………………………………………………………..233 4.2.2.6.1. RESULTADOS DEL ANÁLISIS CASO 6 ITERACIÓN FINAL MOMENTOS FLECTORES RESULTANTES DEL ANÁLISIS………………………………………………….236 4.2.2.6.2. (COMPROBACION FLEXION) FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD……………237 4.2.2.6.3. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………..240 4.2.2.6.4. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE)…………………………………………241 4.2.2.6.5. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)….......................................................................................................................242 4.2.2.6.6. CÁLCULO DEL EFECTO DEL POSTENSADO EN VIGAS CURVAS, CASO 6…..244 4.2.3. CASO 7.- MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO HORIZONTALMENTE CURVO, CON 60 GRADOS DE CURVATURA, CON TENDONES NO ADHERIDOS, POSTENSADO EXTERNO, SIMPLEMENTE APOYADA…………………….246 4.2.3.1. ANÁLISIS DE CARGAS Y CÁLCULO DE COORDENADAS DE LOS TENDONES NO ADHERIDOS…………………………………………………………………………………..…….249 4.2.3.2. ITERACIÓN SECCIÓN FINAL, RESULTADOS DEL ANÁLISIS CASO 7……………255 4.2.3.2.1. MOMENTOS FLECTORES RESULTANTES DEL ANÁLISIS……………………..259 4.2.3.2.2. (COMPROBACIÓN FLEXIÓN) FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD, SERVICIO I……………………………………………………………………………………………………….260 4.2.3.2.3. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………..262 4.2.3.2.4. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR) …………………………………………………………………………………………………….….263 4.2.3.2.5. ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)….......................................................................................................................264 4.2.3.2.6. CÁLCULO DEL EFECTO DEL POSTENSADO EN VIGAS CURVAS, CASO 7…..265 4.2.4. CASO 8.- MODELO DE VIGA SECCIÓN CAJÓN DE HORMIGÓN POSTENSADO HORIZONTALMENTE CURVO, CON 60 GRADOS DE CURVATURA, CON TENDONES NO ADHERIDOS, POSTENSADO EXTERNO, VIGA CONTINUA…………………………………267 4.2.4.1. MODELACIÓN ESTRUCTURAL CASO 8 EN EL CSIBRIDGE……………………...269 4.2.4.2. ANÁLISIS DE CARGAS………………………………………………………………..…270 4.2.4.3. CÁLCULO DE EXCENTRICIDADES Y COORDENADAS DE LOS TENDONES Y FUERZA DE TESADO………………………………………………………………………….…..270 4.2.4.4. ITERACIÓN SECCIÓN FINAL, RESULTADOS DEL ANÁLISIS CASO 8……………276 4.2.4.5. MOMENTOS FLECTORES RESULTANTES DEL ANALISIS……………………..…279 4.2.4.5.1. (COMPROBACIÓN FLEXIÓN) FLEXURAL DESIGN AASHTO LRFD, SERVICIO I……………………………………………………………………………………………………….280 4.2.4.5.2. FACTORES DE CARGA DEL ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA (STRENGHT LIMITE STATE LOAD FACTORS)………………………………………………………………..282 4.2.4.5.3. ESTADO LÍMITE DE RESISTENCIA DE DISEÑO A CORTE Y TORSIÓN (SHEAR AND TORSION DESIGN-STRENGTH LIMIT STATE)………………………………………….284 4.2.4.5.4.ESFUERZOS PRINCIPALES DE TRACCIÓN (PRINCIPAL TENSILE STRESSES)…………………………………………………………………………………………285 4.2.4.5.5. CÁLCULO DEL EFECTO DEL POSTENSADO EN VIGAS CURVAS, CASO 8…..287 4.3. RESUMEN DE PARAMETROS DE ENTRADA EN EL SOFTWARE CSI BRIDGE TODOS LOS CASOS ANALIZADOS, MAS TABLA DE REFERENCIA…………………………………288 CAPÍTULO V: ANÁLISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………………………………………………….289 5.1. CUADROS COMPARATIVOS DE LOS CASOS DE ESTUDIO DE VIGAS SECCIÓN CAJÓN (BOX BEAM GIRDER), BAJO DISTINTAS CONDICIONES DE CURVATURA, ADHERENCIA DE TENDONES Y RESTRICCIONES DE LOS APOYOS.…………………...289 5.2. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y Y COMPARACIÓN DE RESULTADOS DE LAS CAPACIDADES ÚLTIMAS DE MODELOS ESTRUCTURALES PROPUESTOS ………...…316 5.2.1. DEFORMACIONES…………………………………………………………………...........316 5.2.2. MOMENTOS FLECTORES………………………………………………………………...317 5.2.3. EL POSTENSADO………………………………………………………….......................317 5.2.4. ESFUERZOS CORTANTES. ……...............................................................................318 5.2.5. ESFUERZOS TRACCION Y COMPRESION (SERVICIO I y III)……………………….318 5.2.6. ESFUERZOS PRINCIPALES………………………………………………………………318 5.2.7. LA ADHERENCIA DE LOS TENDONES……………………………………………….…319 5.2.8. COMPORTAMIENTO A FLEXIÓN Y LOS MOMENTOS FLECTORES…..……………319 5.2.9. CAPACIDAD DE DISEÑO RESISTENCIA I (STRENGTH I) FLEXIÓN…..……………319 5.2.10. TORSIÓN…………………………………………………………………………………...320 5.3. RESUMEN FINAL, DISCUSIÓN Y EXPLICACIÓN DE ORIGEN FENÓMENOS FÍSICOS DE LOS RESULTADOS…………………………………………………………….……….……..321 5.3.1. INFLUENCIA DE LA CURVATURA Y SU INTERACCIÓN CON EL POSTENSADO……………………………………………………………………………………...322 5.3.2. INFLUENCIA DE LA ADHERENCIA DE TENDONES EN LA CAPACIDAD ÚLTIMA………………………………………………………………………………………………322 5.3.3. INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES DE APOYO EN EL COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL …………………………………………………………………………………....323 5.4. VALIDACIÓN CIENTÍFICA DE RESULTADOS………………………………………….…324 5.5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS CON BASE EN ESTUDIOS CIENTÍFICOS PREVIOS…..……………………………………………………………………………………..…325 5.6. CONCLUSIONES…………………………..……………………………………………….…327 5.7. RECOMENDACIONES…………………………………………………………………….....333 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ………...…………………………………………………..334 ANEXOS………...…………………………………………………………………………………..340 ANEXOS-CAPITULO II…..……...………………………………………………….………………1a ANEXOS-CAPITULO III…..……...……………………………..………………..………………..27a ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES…………………………………...1 TABLA 1.1. ………………………………..………….………………………………………………11 TABLA 1.2. ………………………………..………….………………………………………………12 CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO Y METODOLOGÍA DE CÁLCULO……………………….…14 FIGURA 2.1…………………………………………………………………….. ……………………14 FIGURA 2.2…………………………………………………………………….. ……………………14 FIGURA 2.3…………………………………………………………………….. ……………………15 FIGURA 2.4…………………………………………………………………….. ……………………16 FIGURA 2.5…………………………………………………………………….. ……………………16 FIGURA 2.6…………………………………………………………………….. ……………………17 FIGURA 2.7…………………………………………………………………….. ……………………18 FIGURA 2.8…………………………………………………………………….. ……………………19 FIGURA 2.9…………………………………………………………………….. ……………………19 FIGURA 2.10………………………………………………………………….. …………………..…20 FIGURA 2.11……….………………………………………………………….. ………………….…20 FIGURA 2.12………………………………………………………………….. ……………………..21 FIGURA 2.13………………………………………………………………….. ……………………..21 FIGURA 2.14………………………………………………………………….. ……………………..22 FIGURA 2.15……….………………………………………………………….. ………………….…22 FIGURA 2.16………………………………………………………………….. ……………………..23 FIGURA 2.17………………………………………………………………….. ……………………..23 FIGURA 2.18………………………………………………………………….. ……………………..24 FIGURA 2.19……….………………………………………………………….. ………………….…24 FIGURA 2.20………………………………………………………………….. ……………………..25 FIGURA 2.21………………………………………………………………….. ……………………..25 FIGURA 2.22………………………………………………………………….. ……………………..26 FIGURA 2.23………………………………………………………………….. ……………………..26 FIGURA 2.24………………………………………………………………….. ……………………..27 FIGURA 2.25………………………………………………………………….. ……………………..27 FIGURA 2.26………………………………………………………………….. ……………………..28 FIGURA 2.27………………………………………………………………….. ……………………..28 FIGURA 2.28………………………………………………………………….. ……………………..29 FIGURA 2.29………………………………………………………………….. ……………………..29 FIGURA 2.30………………………………………………………………….. ……………………..30 FIGURA 2.31………………………………………………………………….. ……………………..30 FIGURA 2.32………………………………………………………………….. ……………………..30 FIGURA 2.33………………………………………………………………….. ……………………..30 FIGURA 2.34………………………………………………………………….. ……………………..30 FIGURA 2.35………………………………………………………………….. ………………….….31 FIGURA 2.36………………………………………………………………….. ………………….….31 FIGURA 2.37………………………………………………………………….. …………………….32 FIGURA 2.38………………………………………………………………….. …………………….32 FIGURA 2.39………………………………………………………………….. …………………….33 FIGURA 2.40………………………………………………………………….. …………………….33 FIGURA 2.41………………………………………………………………….. …………………….33 FIGURA 2.42………………………………………………………………….. …………………….34 FIGURA 2.43………………………………………………………………….. …………………….34 FIGURA 2.44………………………………………………………………….. …………………….35 FIGURA 2.45………………………………………………………………….. …………………….35 FIGURA 2.46………………………………………………………………….. …………………….36 FIGURA 2.47………………………………………………………………….. …………………….36 FIGURA 2.48………………………………………………………………….. …………………….37 FIGURA 2.49………………………………………………………………….. …………………….37 FIGURA 2.50………………………………………………………………….. …………………….38 FIGURA 2.51………………………………………………………………….. …………………….38 FIGURA 2.52………………………………………………………………….. …………………….39 FIGURA 2.53………………………………………………………………….. …………………….40 FIGURA 2.54………………………………………………………………….. …………………….41 FIGURA 2.55………………………………………………………………….. …………………….42 FIGURA 2.56………………………………………………………………….. …………………….43 FIGURA 2.57………………………………………………………………….. …………………….44 FIGURA 2.58………………………………………………………………….. …………………….44 FIGURA 2.59………………………………………………………………….. …………………….46 TABLA 2.1. ………………………………..………….………………………………………………47 FIGURA 2.63………………………………………………………………….. ……………………..48 FIGURA 2.64………………………………………………………………….. ……………………..48 FIGURA 2.65………………………………………………………………….. ……………………..48 FIGURA 2.66………………………………………………………………….. ……………………..49 FIGURA 2.67………………………………………………………………….. ……………………..49 FIGURA 2.68………………………………………………………………….. ……………………..49 FIGURA 2.69………………………………………………………………….. ……………………..50 FIGURA 2.70………………………………………………………………….. ……………………..51 FIGURA 2.71………………………………………………………………….. ……………………..52 FIGURA 2.72………………………………………………………………….. ……………………..52 FIGURA 2.73………………………………………………………………….. ……………………..54 FIGURA 2.74………………………………………………………………….. ……………………..56 FIGURA 2.75………………………………………………………………….. ……………………..56 FIGURA 2.76………………………………………………………………….. ……………………..59 FIGURA 2.77………………………………………………………………….. ……………………..59 FIGURA 2.78………………………………………………………………….. ……………………..59 FIGURA 2.79………………………………………………………………….. ……………………..60 FIGURA 2.80………………………………………………………………….. ……………………..60 FIGURA 2.81………………………………………………………………….. ……………………..61 FIGURA 2.82………………………………………………………………….. ……………………..63 FIGURA 2.83………………………………………………………………….. ……………………..64 FIGURA 2.84………………………………………………………………….. ……………………..65 FIGURA 2.85………………………………………………………………….. ……………………..66 FIGURA 2.86………………………………………………………………….. ……………………..66 FIGURA 2.87………………………………………………………………….. ……………………..71 FIGURA 2.88………………………………………………………………….. ……………………..72 CAPÍTULO III: MODELACIÓN NUMERICA DE LAS VIGAS SECCIÓN CAJÓN CON ELEMENTOS FINITOS 3D F.E.M. BAJO DISTINTAS CONDICIONES ………………..….…74 FIGURA 3.1………………..…………………………………………………..………………….…76 FIGURA 3.2………………..…………………………………………………..………………….…76 FIGURA 3.3…………………………………………………………………..……………………...78 FIGURA 3.4…………………………………………………………………..……………………...84 FIGURA 3.5…………………………………………………………………..………………………84 FIGURA 3.6…………………………………………………………………..………………………90 CAPÍTULO IV: CÁLCULO Y RESULTADOS DE LOS CASOS DE ESTUDIO DE LAS VIGAS SECCIÓN CAJÓN CON ELEMENTOS FINITOS 3D F.E.M. BAJO DISTINTAS CONDICIONES………………………………………………………………………………..……..92 FIGURA 4.1………………………………………………………………….…………………..…....92 FIGURA 4.2………………………………………………………………….……………………......93 FIGURA 4.3………………………………………………………………….…………………..……94 FIGURA 4.4………………………………………………………………….…………………..……94 FIGURA 4.5………………………………………………………………….…………………..……95 FIGURA 4.6………………………………………………………………….……………………......95 FIGURA 4.7………………………………………………………………….………………………..96 FIGURA 4.8………………………………………………………………….………………………..96 FIGURA 4.9………………………………………………………………….………………………..97 FIGURA 4.10………………………………………………………………….…………………..…..97 FIGURA 4.11………………………………………………………………….……………………....98 FIGURA 4.12………………………………………………………………….……………………....98 FIGURA 4.13………………………………………………………………….……………………....99 FIGURA 4.14………………………………………………………………….……………………..100 FIGURA 4.15………………………………………………………………….……………………..100 FIGURA 4.16………………………………………………………………….……………………..100 FIGURA 4.17………………………………………………………………….……………………..101 FIGURA 4.18………………………………………………………………….……………………..101 FIGURA 4.19………………………………………………………………….……………………..102 FIGURA 4.20………………………………………………………………….……………………..103 FIGURA 4.21………………………………………………………………….……………………..104 TABLA 4.1…………………………………………………………………….……………………..105 FIGURA 4.23………………………………………………………………….……………………..106 FIGURA 4.24………………………………………………………………….……………………..106 FIGURA 4.25………………………………………………………………….……………………..106 FIGURA 4.26………………………………………………………………….……………………..107 FIGURA 4.27………………………………………………………………….……………………..107 FIGURA 4.28………………………………………………………………….……………………..108 FIGURA 4.29………………………………………………………………….……………………..108 FIGURA 4.30………………………………………………………………….……………………..109 FIGURA 4.31………………………………………………………………….……………………..109 FIGURA 4.32………………………………………………………………….……………………..110 FIGURA 4.33………………………………………………………………….……………………..110 FIGURA 4.34………………………………………………………………….……………………..111 TABLA 4.2…………………………………………………………………….……………………..111 FIGURA 4.35………………………………………………………………….……………………..113 TABLA 4.3…………………………………………………………………….……………………..113 FIGURA 4.36………………………………………………………………….……………………..113 FIGURA 4.37………………………………………………………………….……………………..114 FIGURA 4.38………………………………………………………………….……………………..114 TABLA 4.4…………………………………………………………………….……………………..115 TABLA 4.5…………………………………………………………………….……………………..116 FIGURA 4.39………………………………………………………………….……………………..116 FIGURA 4.40………………………………………………………………….……………………..117 TABLA 4.6…………………………………………………………………….……………………..118 TABLA 4.7…………………………………………………………………….……………………..119 FIGURA 4.41………………………………………………………………….……………………..119 FIGURA 4.42………………………………………………………………….……………………..120 FIGURA 4.43………………………………………………………………….……………………..121 TABLA 4.8…………………………………………………………………….……………………..121 FIGURA 4.44………………………………………………………………….……………………..122 FIGURA 4.45………………………………………………………………….……………………..123 FIGURA 4.46………………………………………………………………….……………………..124 FIGURA 4.47………………………………………………………………….……………………..125 FIGURA 4.48………………………………………………………………….……………………..125 FIGURA 4.49………………………………………………………………….……………………..126 TABLA 4.9 ……………………………………………………………...…….……………………..127 FIGURA 4.51………………………………………………………………….……………………..128 FIGURA 4.52………………………………………………………………….……………………..128 FIGURA 4.53………………………………………………………………….……………………..128 FIGURA 4.54………………………………………………………………….……………………..129 FIGURA 4.55………………………………………………………………….……………………..129 FIGURA 4.56………………………………………………………………….……………………..130 FIGURA 4.57………………………………………………………………….……………………..130 FIGURA 4.58………………………………………………………………….……………………..131 TABLA 4.10………………………………………………………………….……………………....131 FIGURA 4.59………………………………………………………………….……………………..132 FIGURA 4.60………………………………………………………………….……………………..132 FIGURA 4.61………………………………………………………………….……………………..133 FIGURA 4.62………………………………………………………………….……………………..133 TABLA 4.11………………………………………………………………….………………………134 FIGURA 4.63………………………………………………………………….……………………..134 FIGURA 4.64………………………………………………………………….……………………..135 FIGURA 4.65………………………………………………………………….……………………..136 FIGURA 4.66………………………………………………………………….……………………..137 FIGURA 4.67………………………………………………………………….……………………..138 FIGURA 4.68………………………………………………………………….……………………..138 FIGURA 4.69………………………………………………………………….……………………..139 FIGURA 4.70………………………………………………………………….……………………..140 FIGURA 4.71………………………………………………………………….……………………..140 FIGURA 4.72………………………………………………………………….……………………..141 FIGURA 4.73………………………………………………………………….……………………..141 FIGURA 4.74………………………………………………………………….……………………..142 FIGURA 4.75………………………………………………………………….……………………..142 FIGURA 4.76………………………………………………………………….……………………..143 FIGURA 4.77………………………………………………………………….……………………..144 FIGURA 4.78………………………………………………………………….……………………..144 FIGURA 4.79………………………………………………………………….……………………..145 FIGURA 4.80………………………………………………………………….……………………..145 TABLA 4.12………………………………………………………………….………………………146 FIGURA 4.81………………………………………………………………….……………………..146 TABLA 4.13………………………………………………………………….……………………....147 FIGURA 4.82………………………………………………………………….……………………..148 FIGURA 4.83………………………………………………………………….……………………..148 FIGURA 4.84………………………………………………………………….……………………..149 FIGURA 4.85………………………………………………………………….……………………..150 FIGURA 4.86………………………………………………………………….……………………..150 FIGURA 4.87………………………………………………………………….……………………..151 FIGURA 4.88………………………………………………………………….……………………..152 FIGURA 4.89………………………………………………………………….……………………..152 FIGURA 4.90………………………………………………………………….……………………..153 FIGURA 4.91………………………………………………………………….……………………..154 FIGURA 4.92……………………………………………………………….……………………….154 FIGURA 4.93……………………………………………………………….……………………….155 FIGURA 4.94……………………………………………………………….……………………….155 FIGURA 4.95……………………………………………………………….……………………….156 FIGURA 4.96……………………………………………………………….……………………….156 FIGURA 4.97……………………………………………………………….……………………….157 FIGURA 4.98………………………………………………………………………………………..157 FIGURA 4.99………………………………………………………………….…………………….158 FIGURA 4.100……………………………………………………………….……………….…….158 FIGURA 4.101……………………………………………………………….……………….…….159 FIGURA 4.102……………………………………………………………….…………………….160 FIGURA 4.103……………………………………………………………….……………….…….161 FIGURA 4.104……………………………………………………………….……………….…….161 FIGURA 4.105……………………………………………………………….……………….…….162 FIGURA 4.106……………………………………………………………….……………………..163 FIGURA 4.107……………………………………………………………….……………….…….163 FIGURA 4.108……………………………………………………………….……………………..164 FIGURA 4.109……………………………………………………………….………………….....164 TABLA 4.14………………………………………………………………….……………………..164 FIGURA 4.110……………………………………………………………….……………………..165 FIGURA 4.111……………………………………………………………….……………………..166 FIGURA 4.112……………………………………………………………….……………………..167 FIGURA 4.113……………………………………………………………….……………………..167 FIGURA 4.114……………………………………………………………….……………………..168 FIGURA 4.115……………………………………………………………….……………………..168 FIGURA 4.116……………………………………………………………….……………………..169 FIGURA 4.117……………………………………………………………….……………………..170 FIGURA 4.118……………………………………………………………….……………………..170 FIGURA 4.119……………………………………………………………….……………………..171 FIGURA 4.120………………………………………………………………….…………………..171 FIGURA 4.121………………………………………………………………….…………………..172 FIGURA 4.122………………………………………………………………….…………………..172 FIGURA 4.123……………………………………………………………….……………………..173 FIGURA 4.124………………………………………………………………….…………………..173 FIGURA 4.125………………………………………………………………….…………………..174 FIGURA 4.126……………………………………………………………….……………………..174 FIGURA 4.127……………………………………………………………….……………………..175 FIGURA 4.128……………………………………………………………….……………………..175 FIGURA 4.129………………………………………………………………….…………………..177 FIGURA 4.130………………………………………………………………….…………………..177 FIGURA 4.131………………………………………………………………….…………………..178 FIGURA 4.132……………………………………………………………….……………………..179 FIGURA 4.133……………………………………………………………….……………………..179 FIGURA 4.134……………………………………………………………….……………………..180 FIGURA 4.135……………………………………………………………….……………………..180 FIGURA 4.136……………………………………………………………….……………………..181 FIGURA 4.137……………………………………………………………….……………………..181 FIGURA 4.138……………………………………………………………….……………………..182 FIGURA 4.139………………………………………………………………….…………………..183 FIGURA 4.140………………………………………………………………….…………………..183 TABLA 4.15………………………………………………………………….……………………...183 FIGURA 4.141………………………………………………………………….…………………..184 FIGURA 4.142……………………………………………………………….……………………..184 FIGURA 4.143………………………………………………………………….…………………..185 FIGURA 4.144………………………………………………………………….…………………..185 FIGURA 4.145……………………………………………………………….……………………..186 FIGURA 4.146……………………………………………………………….……………………..186 FIGURA 4.147……………………………………………………………………………………...187 FIGURA 4.148……………………………………………………………….……………………..188 FIGURA 4.149………………………………………………………………….…………………..188 FIGURA 4.150………………………………………………………………….…………………..189 FIGURA 4.151………………………………………………………………….…………………..189 FIGURA 4.152……………………………………………………………………………………...189 FIGURA 4.153……………………………………………………………….……………………..190 FIGURA 4.154……………………………………………………………….……………………..191 FIGURA 4.155……………………………………………………………….……………………..191 FIGURA 4.156……………………………………………………………….……………………..193 FIGURA 4.157………………………………………………………………….……………….….194 FIGURA 4.158………………………………………………………………….…………………..194 FIGURA 4.159………………………………………………………………….…………………..195 FIGURA 4.160………………………………………………………………….…………………..195 FIGURA 4.161……………………………………………………………….……………………..196 FIGURA 4.162……………………………………………………………….……………………..197 FIGURA 4.163……………………………………………………………….……………………..198 FIGURA 4.164………………………………………………………………….…………………..199 FIGURA 4.165………………………………………………………………….…………………..199 FIGURA 4.166………………………………………………………………….…………………..199 FIGURA 4.167………………………………………………………………….…………………..200 FIGURA 4.168……………………………………………………………….……………………..200 FIGURA 4.169………………………………………………………………….…………………..201 FIGURA 4.170……………………………………………………………….……………………..201 FIGURA 4.171……………………………………………………………….……………………..203 FIGURA 4.172………………………………………………………………….…………………..203 FIGURA 4.173.………………………………………………………………….………………….204 FIGURA 4.174………………………………………………………………….…………….…….205 FIGURA 4.175………………………………………………………………….…………….…….205 FIGURA 4.176………………………………………………………………….…………………..206 FIGURA 4.177………………………………………………………………….…………………..207 FIGURA 4.178……………………………………………………………………………………...208 FIGURA 4.179……………………………………………………………….……………………..209 FIGURA 4.180……………………………………………………………….……………………..209 FIGURA 4.181……………………………………………………………….……………………..209 FIGURA 4.182……………………………………………………………….……………………..210 FIGURA 4.183……………………………………………………………….……………………..211 FIGURA 4.184……………………………………………………………….……………………..212 FIGURA 4.185……………………………………………………………….……………………..212 FIGURA 4.186……………………………………………………………….……………………..213 FIGURA 4.187……………………………………………………………….……………………..214 FIGURA 4.188……………………………………………………………….……………………..214 FIGURA 4.189………………………………………………………………….…………………..215 FIGURA 4.190………………………………………………………………….…………………..215 FIGURA 4.191………………………………………………………………….…………………..216 FIGURA 4.192……………………………………………………………….……………………..217 FIGURA 4.193……………………………………………………………….……………………..218 FIGURA 4.194……………………………………………………………….……………………..219 FIGURA 4.195……………………………………………………………….……………………..222 FIGURA 4.196……………………………………………………………….……………………..222 FIGURA 4.197……………………………………………………………….……………………..223 FIGURA 4.198……………………………………………………………….……………………..223 FIGURA 4.199……………………………………………………………….……………………..224 FIGURA 4.200……………………………………………………………….……………………..224 FIGURA 4.201……………………………………………………………….……………………..225 FIGURA 4.202……………………………………………………………….……………………..225 FIGURA 4.203……………………………………………………………….……………………..227 FIGURA 4.204……………………………………………………………….……………………..227 FIGURA 4.205……………………………………………………………….……………………..228 FIGURA 4.206……………………………………………………………….……………………..228 FIGURA 4.207……………………………………………………………….……………………..229 TABLA 4.16………………………………………………………………….………………….…..229 FIGURA 4.208……………………………………………………………….……………………..230 FIGURA 4.209……………………………………………………………….……………………..231 FIGURA 4.210……………………………………………………………….……………………..232 FIGURA 4.211……………………………………………………………….……………………..232 FIGURA 4.212……………………………………………………………….……………………..233 FIGURA 4.213……………………………………………………………….……………………..233 FIGURA 4.214……………………………………………………………….……………………..234 FIGURA 4.215……………………………………………………………….……………………..234 FIGURA 4.216……………………………………………………………….……………………..235 FIGURA 4.217……………………………………………………………….……………………..236 FIGURA 4.218……………………………………………………………….……………………..236 FIGURA 4.219……………………………………………………………….……………………..237 FIGURA 4.220………………………………………………………………….…………………..238 FIGURA 4.221………………………………………………………………….…………………..238 FIGURA 4.222………………………………………………………………….…………………..239 FIGURA 4.223……………………………………………………………….……………………..239 FIGURA 4.224………………………………………………………………….…………………..240 FIGURA 4.225………………………………………………………………….…………………..240 FIGURA 4.226……………………………………………………………….……………………..241 FIGURA 4.227……………………………………………………………….……………………..242 FIGURA 4.228……………………………………………………………….……………………..243 FIGURA 4.229………………………………………………………………….…………………..243 FIGURA 4.230………………………………………………………………….…………………..245 FIGURA 4.231………………………………………………………………….…………………..246 FIGURA 4.232……………………………………………………………….……………………..247 FIGURA 4.233……………………………………………………………….……………………..247 FIGURA 4.234……………………………………………………………….……………………..248 FIGURA 4.235……………………………………………………………….……………………..248 FIGURA 4.236……………………………………………………………….……………………..249 FIGURA 4.237……………………………………………………………….……………………..249 FIGURA 4.238……………………………………………………………….……………………..250 FIGURA 4.239………………………………………………………………….…………………..250 FIGURA 4.240………………………………………………………………….…………………..250 FIGURA 4.241………………………………………………………………….…………………..251 TABLA 4.17………………………………………………………………….……………………...251 FIGURA 4.242……………………………………………………………….………………….….253 FIGURA 4.243………………………………………………………………….…………………..253 FIGURA 4.244………………………………………………………………….…………………..254 FIGURA 4.245……………………………………………………………….……………………..255 FIGURA 4.246……………………………………………………………….……………………..255 FIGURA 4.247……………………………………………………………………………….……..256 FIGURA 4.248……………………………………………………………….……………………..257 FIGURA 4.249………………………………………………………………….…………………..257 FIGURA 4.250………………………………………………………………….…………………..258 FIGURA 4.251………………………………………………………………….…………………..259 FIGURA 4.252….…………………………………………………………………………………..259 FIGURA 4.253………………………………………………………………….…………………..259 FIGURA 4.254………………………………………………………………….…………………..260 FIGURA 4.255……………………………………………………………….……………………..260 FIGURA 4.256……………………………………………………………….……………………..261 FIGURA 4.257……………………………………………………………………………………...261 FIGURA 4.258……………………………………………………………….……………………..262 FIGURA 4.259………………………………………………………………….…………………..262 FIGURA 4.260………………………………………………………………….…………………..264 FIGURA 4.261………………………………………………………………….…………………..264 FIGURA 4.262………………………………………………………………….…………………..265 FIGURA 4.263………………………………………………………………….…………………...265 FIGURA 4.264………………………………………………………………….…………….……..266 FIGURA 4.265………………………………………………………………….…………….……..266 FIGURA 4.266………………………………………………………………….…………….……..267 FIGURA 4.267………………………………………………………………….…………….……..267 FIGURA 4.268………………………………………………………………….…………….……..268 FIGURA 4.269………………………………………………………………….…………….……..268 FIGURA 4.270………………………………………………………………….…………….……..269 FIGURA 4.271………………………………………………………………….…………….……..269 FIGURA 4.272………………………………………………………………….…………….……..270 FIGURA 4.273………………………………………………………………….…………….……..270 FIGURA 4.274………………………………………………………………….…………….……..271 FIGURA 4.275………………………………………………………………….…………….……..271 FIGURA 4.276………………………………………………………………….…………….……..271 TABLA 4.18………………………………………………………………….……………………....272 FIGURA 4.277………………………………………………………………….…………….……..273 FIGURA 4.278………………………………………………………………….…………….……..274 FIGURA 4.279………………………………………………………………….…………….……..274 FIGURA 4.280………………………………………………………………….…………….……..275 FIGURA 4.281………………………………………………………………….…………….……..275 FIGURA 4.282………………………………………………………………….…………….……..276 FIGURA 4.283………………………………………………………………….…………….……..276 FIGURA 4.284………………………………………………………………….…………….……..277 FIGURA 4.285………………………………………………………………….…………….……..278 FIGURA 4.286………………………………………………………………….…………….……..278 FIGURA 4.287………………………………………………………………….…………….……..279 FIGURA 4.288………………………………………………………………….…………….……..279 FIGURA 4.289………………………………………………………………….…………….……..280 FIGURA 4.290………………………………………………………………….…………….……..280 FIGURA 4.291………………………………………………………………….…………….……..281 FIGURA 4.292………………………………………………………………….…………….……..281 FIGURA 4.293………………………………………………………………….…………….……..282 FIGURA 4.294………………………………………………………………….…………….……..283 FIGURA 4.295………………………………………………………………….…………….……..283 FIGURA 4.296………………………………………………………………….…………….……..285 FIGURA 4.297………………………………………………………………….…………….……..286 FIGURA 4.298………………………………………………………………….…………….……..286 FIGURA 4.299………………………………………………………………….…………….……..287 TABLA 4.19………………………………………………………………….………………….…..288 CAPÍTULO V: ANÁLISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES…………………………………………………………………………….289 FIGURA 5.1………………………………………………………………….……………………...290 SUB-FIGURA 5.1.1……………………………………………………………….………………...291 SUB-FIGURA 5.1.2.……………………………………………………………….………………..292 FIGURA 5.2………………..………………………………………………..…………………..…..293 SUB-FIGURA 5.2.1……………………………………………………………….…………….…..294 SUB-FIGURA 5.2.2……………………………………………………………….…………….…..295 FIGURA 5.3………………..………………………………………………..…………………..…..296 SUB-FIGURA 5.3.1……………………………………………………………….…………….…..297 SUB-FIGURA 5.3.2……………………………………………………………….…………….…..298 FIGURA 5.4………………..………………………………………………..…………………..…..299 SUB-FIGURA 5.4.1……………………………………………………………….…………….…..300 SUB-FIGURA 5.4.2……………………………………………………………….…………….…..301 FIGURA 5.5………………..………………………………………………..………………..……..302 SUB-FIGURA 5.5.1……………………………………………………………….…………….…..303 SUB-FIGURA 5.5.2……………………………………………………………….…………….…..304 FIGURA 5.6……..…………………………………………………………..………………..……..305 FIGURA 5.7……..…………………………………………………………..………………..……..306 SUB-FIGURA 5.7.1……………………………………………………………….…………….…..307 FIGURA 5.8……..…………………………………………….……………..……………………..308 FIGURA 5.9……..…………………………………………………………..………………..……..309 SUB-FIGURA 5.9.1……………………………………………………………….…………….…..310 FIGURA 5.10…..…...………………………………………………………..……………………..311 FIGURA 5.11……..…………………………………………………………..……………………..312 SUB-FIGURA 5.11.1….………………………………………………………….…………….…..313 FIGURA 5.12…..……...……………………………………………………..……………………..314 SUB-FIGURA 5.12.1….………………………………………………………….…………….…..315 FIGURA 5.13…..……...……………………………………………………..……………………..321
RESUMEN Este trabajo se trata de las vigas sección cajón, superestructura completa de puente, parte fundamental de un puente, en este caso puentes vehiculares viales y trata sobre la influencia a la capacidad última resistente de la viga las condiciones de adherencia de los tendones de la viga postensada, restricción de los extremos y curvatura de la misma, en planta, curva, recta, tomando en cuenta las mismas cargas. Se recogió información sobre las características de las vigas y metodologías de análisis no lineal y modelación con elementos finitos, las variables dependientes que interactúan entre ellas como ser el momento último, momento flexionante y momento torsor, deformaciones de las vigas, cortante y la relación flexo-cortante, torso-cortante de la viga que están relacionadas entre sí. El presente estudio estudiará estos fenómenos, su interacción y se utilizará la Modelación numérica, mediante el método de elementos finitos en 3D, tanto la estructura de la viga como la interacción entre el tendón y el hormigón postensado entre otros bajo las diferentes condiciones propuestas. En la primera parte, se establece los principios básicos de las vigas de hormigón postensados de una celda, con el fin de mostrar las diferencias de su comportamiento y cómo influyen dichas condiciones en la capacidad última resistente de la viga, mediante modelos de análisis, ya que finalmente responde por las causas de cómo influyen todas estas variables y condiciones a la capacidad última de la viga de estas características. Se ha estudiado el uso de vigas de sección cajón postensado porque aporta a la economía en la construcción de vigas de puentes, ya que está asociado a la relación entre mayores Resistencia con menores secciones y menor cantidad de materiales con las condiciones más óptimas y se tratará de determinar bajo cual sistema y condiciones para la construcción de la misma viga y se estudió su Capacidad última, se destaca que este tema no fue estudiado en nuestro país Bolivia y ya que aportará a la Investigación para poder ampliar el conocimiento científico sobre la influencia sobre este tipo de viga que es muy popular por sus características estéticas y funcionales y su uso para grandes luces en los puentes, asimismo se estudió analíticamente el comportamiento elástico e inelástico del pandeo de una viga sección cajón. Posteriormente, se discute la necesidad de profundizar el entendimiento del mecanismo estructural en miembros de hormigón postensado, haciendo énfasis al desarrolló modelos prácticos de alta precisión para obtener una evaluación satisfactoria de la influencia de estas condiciones sobre la viga postensada. Los resultados en este proceso investigativo después de la modelación de elementos finitos y cálculo estructural de los diferentes modelos estructurales y condiciones impuestas a la viga y su comportamiento es un recurso y base para ampliar teorías y nuevos métodos de diseño para las secciones de vigas de puentes tipo cajón de una celda y en especial el fenómeno producido en la misma al someter a dichas condiciones de adherencia de tendones en el tesado, además será base para la implementación de normas de diseño vigentes en nuestro país, que tengan mayor rendimiento y sean más recomendables y generen mayor economía y practicidad en el diseño y construcción de los elementos componentes de las secciones de la vigas de puentes tipo cajón y su conformación estructural total. Finalmente en base a los métodos no lineales estudiados mediante la asistencia de programas especializados con el método numérico de elementos finitos, asistido por los software CSi BRIDGE (C&S), se presentan la modelación e idealización de la fricción entre tendones y hormigón y cubriendo las diferentes condiciones que se sometió a la viga, los resultados servirán de base para estudiar dicho fenómeno escasamente estudiado en la región, se evaluó y comparo los resultados para conocer profundamente el rendimiento y capacidad última de la viga sometida a diferentes condiciones rendimiento estructural y recomendarlo para la construcción de estructuras de vigas de puentes sección tipo cajón que es sumamente significativo en los puentes vehiculares notablemente importante en nuestro país. En la segunda parte, un estudio comparativo es elaborado, este trabajo de investigación se limitará a solamente estudiar y comparar el Análisis de Modelos de elementos finitos constitutivos confiables y aproximados de las vigas estudiadas en diferentes condiciones a la viga de sección cajón de concreto postensado, una vez definida la estructura se procedió al cálculo asistido por el software CSIBridge, de esto son comparados los resultados entre sí. Asimismo, se elaboraron conclusiones prácticas que pueden ser utilizados en la ingeniería de puentes y estructural.