Boletín de Ingeniería Estructural

Partes: 1, 2

Estados límite del diseño de la tubería de concreto pretensado II: Procedimiento

Por Mehdi S. Zarghamee, Member, ASCE, Ka-Lun Fok, Miembro Asociados, ASCE, y Efthimios S. Sikiotis

Extracto:

Un método racional para el diseño de la tubería de concreto pretensado del cilindro sujeto a los efectos combinados de la carga externa y de la presión interna se presenta. Este método se basa en ciertos criterios de los estados límites en utilidad, límites elásticos, y fuerzas de los materiales constitutivos. Los criterios del diseño y el análisis razonado para su selección se presentan en el primer papel de esta serie. En este papel, los procedimientos desarrollados para el cómputo de las cargas combinadas que corresponden a cada estado del límite del diseño se presentan. Los procedimientos incluyen el cómputo de las capacidades del momento para los empujes resultando de la pretensión y las cargas combinadas, incluyendo la presión interna, carga externa, y pesos de la tubería y del líquido, y un método simplificado de explicar la redistribución del momento del invertido y la corona de la tubería al springline mientras que la base y la capa experimentan la tensión que ablanda y que se agrieta.

Introducción

Un nuevo procedimiento del diseño se presenta en este papel y en el que lo acompaña para las tuberías de concreto pretensado del cilindro sujeto a la presión interna, a las cargas externas, y a los pesos de la tubería y del líquido basados en ciertos criterios del diseño de los estados-límite. Los criterios propuestos del diseño consisten en: (1) Límites de la utilidad para el control de las grietas en la base y la capa de la tubería; (2) límites elásticos para mantener la capacidad de repetición; y (3) límites de la fuerza. Criterios del diseño para calcular cargas combinadas y las presiones que corresponden a estos estados de los límites, y el razonamiento que eso condujo a su recomendación se describe en el papel que lo acompaña (Heger en el al. 1990). El comportamiento de las tuberías de concreto pretensado sujetas a las cargas y a las presiones combinadas es complejo, y requiere la consideración de los no linealidades de los materiales constitutivos, incluyendo los efectos de ablandamiento y de las grietas extensibles del concreto y del mortero, y la redistribución del momento de flexión que resultan. Zarghmee (1988) desarrolló un modelo de varias capas para la pared de la tubería y aplicó el modelo al análisis de ciertas tuberías de la prueba sujetas a las cargas y a las presiones combinadas. Recientemente, Zarghamee y Fok (1989) extendieron este modelo de varias capas de la pared de la tubería para permitir la redistribución del momento en la tubería como la base que experimenta el ablandamiento extensible, grietas, y el cedimiento del cilindro de acero y pretensión el alambre. Estos métodos no se prestan para fácil aplicación para los propósitos del diseño.

Este papel se ocupa de un procedimiento de diseño desarrollado para calcular las cargas y las presiones combinadas que corresponden a estos criterios de los estados-límite. Considera no sólo las capacidades del momento de las secciones representativas de la pared de la tubería para un empuje dado resultando de la presión interna, de cargas externas, y de pesos de la tubería y del líquido, pero también para la redistribución de los momentos de flexión como la tensión de la tubería se reduce en el invertido y se corona debido a las grietas de la base, y en el caso de la tubería del encajamiento-cilindro también por el rendimiento del cilindro de acero. Usando cargas combinadas y las presiones que corresponden a los criterios de los estados límites con los factores de seguridad apropiados que incorporan los efectos de la variabilidad de las características materiales y de la geometría de la tubería, del sobre de las cargas de cálculo combinadas admisibles y de presiones se definen para trabajar y trabajar más condiciones transitorias.

Criterios de los Estados Límite

El concepto de diseño de los estados límite, descrito detalladamente en el papel que acompaña, es un acercamiento del diseño para asegurar la utilidad adecuada de una tubería sujeta a sus cargas de cálculo normales y proporcionar aseguramiento que el estado de pretensión y los márgenes de seguridad para la fuerza adecuada será mantenido aunque la tubería debe ser sujeto a las condiciones anormales que pueden aparecer grietas en su pared. Tres tipos de criterios del diseño de los estados límite que se proponen: límites del límite de la utilidad, elásticos, y límites de la fuerza.

Los límites de la utilidad se seleccionan mantener la confianza que la base de concreto y la capa del mortero no desarrollan micro grietas bajo cantidades y presiones de trabajo y las grietas visibles bajo trabajo más cargas y presiones transitorias. Los límites de la utilidad se expresan en términos de tensiones y aumenta en la base y la capa para la tubería encajada y alineada del cilindro y la tensión radial entre la base y el cilindro internos de acero para la tubería encajada del cilindro.

Los límites elásticos son casos especiales de los límites de la utilidad y se seleccionan para mantener confianza que no ocurrirá la deformación permanente de los materiales constitutivos y las presiones llanas no disminuirán. Los estados del límite elástico se expresan en términos de alambre que alcanza la tensión gruesa de la envoltura, fsg, o el cedimiento extensible del cilindro de acero para la tubería del encaje del cilindro.

Los límites de la fuerza son seleccionados mantener la confianza que el alambre de pretensión no será tensionado más allá de su punto de producción, la base no fallarán en la compresión, y la tubería no fallará estallando bajo presión.

Estos criterios de los estados del límite se resumen en las tablas 1 y 2 para la tubería encajado y del alinear-cilindro, respectivamente.

Partes: 1, 2

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