Modelizar tendones de pretensado con acopladores en STATIK.

En algunas estructuras pretensadas puede ser necesario introducir los tendones de pretensado por tramos debido a sus dimensiones o al proceso constructivo.

Para conectar un tramo de un tendón con el siguiente es necesario colocar unos elementos llamados acopladores.

Estos elementos son generalmente de 3 tipos:

- Acopladores que permiten prolongar tendones previamente instalados y tesados. Estos acopladores suelen disponerse en forjados postesados de edificación.

- Acopladores que permiten alargar tendones que aún no han sido tesados o que han sido tesados parcialmente. Estos acopladores son los empleados habitualmente en los puentes ejecutados por segmentos.

- Acopladores que permiten que los torones de los tendones se solapen aplicando el principio de la hebilla de cinturón. Estos acopladores son los indicados para las estructuras simétricas a la rotación como depósitos de agua, tanques digestores, etc., que requieren la disposición de un postesado circunferencial.

El objetivo de este artículo es explicar cómo podemos modelizar una estructura cuyo proceso constructivo suponga la disposición de acopladores de pretensado en STATIK. En el programa no existe ningún elemento para modelizarlos, pero lo que haremos será simular su efecto.

Antes de presentar un ejemplo que vamos a resolver con el programa nos gustaría hacer unas consideraciones importantes a tener en cuenta cuando se introducen tendones en el modelo que en la realidad van a tener acopladores.

Debemos tener en la cabeza que un acoplador es una pieza física que tendrá unas determinadas características dependiendo de la casa que lo fabrique. Sin embargo, en todos ellos ocurre siempre lo mismo: tenemos un tendón que llega y otro que sale y hay una discontinuidad. Esto supone que hay que conocer muy bien las características del elemento en fase de proyecto para controlar la fuerza que llega desde un tendón y la que llega desde el otro. Una diferencia importante de fuerzas (normalmente el fabricante determina la diferencia admisible máxima) puede provocar el despegue o desacople y hacer que el sistema no funcione.

Cuando tenemos un tendón ya tesado e instalamos un acoplador que no transmite las fuerzas del segundo tendón al primero, deberemos procurar que la fuerza que llegue desde el segundo tendón al acoplador sea igual (o muy cercana) a la fuerza con la que ha llegado el primero.

Cuando el primer tendón no está tesado o está parcialmente tesado y queremos que la fuerza del segundo tendón se transmita al primero, se dispondrá un acoplador que lo permita y se seguirán las prescripciones del fabricante para asegurar el correcto funcionamiento.

Aquí vamos a presentar un ejemplo en STATIK en el que vamos a suponer que tenemos una viga de dos vanos construidos en dos fases en la que existe un tendón también instalado en dos tramos. Se producirá un tesado parcial del primer tramo del tendón y se quiere que tras el tesado del segundo tramo se transmita la fuerza al primero.

Queremos hacer una breve puntualización relacionada con el parecido que hay entre los procesos que se hacen en STATIK y los procesos de construcción que se llevan a cabo en la vida real. De esta manera, parece lógico que se puedan definir diferentes etapas constructivas, diferentes grupos de tendones y que sea posible tesar los tendones en diferentes fases. Como en la vida real. Lo que no podremos hacer es decir que un tendón, que físicamente está definido dentro de una determinada línea de estructura, se tesa en una fase en la que esa línea de estructura no está activa. Teniendo eso en la cabeza, el desarrollo que sigue cobra aún más lógica.  

El proceso constructivo será el siguiente:

- Se ejecuta el primer vano de la viga, se instala el primer tramo del tendón y se tesa al 40% de fpk desde el extremo inicial. En el extremo final se dispone un acoplador que permitirá la transmisión de fuerza del segundo tramo del tendón al primero.

- Se ejecuta el segundo tramo de la viga, se instala el segundo tramo del tendón y se tesa al 75% de fpk desde el extremo final.

El truco para que el primer tramo del tendón tome la fuerza que le llega del segundo tramo consiste en configurar adecuadamente el proceso de tesado. Hablando en términos de STATIK habrá 2 etapas constructivas:

- Etapa "Vano 1": estará constituida por el primer vano de la viga al que se le asignará el primer tramo del tendón, que será en STATIK el "Grupo de tendones 1".

- Etapa "Vano 2": estará constituida por el segundo vano de la viga al que se le asignará el segundo tramo del tendón, que será en STATIK el "Grupo de tendones 2".

El proceso de tesado del primer tramo del tendón deberá tener dos fases: una que se produce en la primera etapa constructiva (Vano 1) y otra que se produce en la segunda etapa constructiva (Vano 2). El segundo tramo del tendón tendrá únicamente una fase de tesado.

Lo hacemos de la siguiente forma:

NOTA: en este ejemplo no consideramos penetración de cuñas para simplificar los resultados.

1.- Tesado del primer tramo al 40% de fpk desde el extremo inicial:

2.- Tesado del segundo tramo al 75% de fpk desde el extremo final:

3.- Miramos la fuerza que llega al otro extremo del segundo tramo del tendón:

4.- Esta será la fuerza de tesado de la segunda fase del primer tramo del tendón:

Con este sencillo procedimiento haremos que la fuerza del segundo tramo del tendón se transmita al primero, pudiendo considerar así los efectos del tesado del segundo tramo en los elementos que ya existían previamente.

Verificando los valores en los extremos de los tendones también podríamos controlar la fuerza en un acoplador en el caso de que sea del tipo que no transmite fuerzas de un tramo a otro del tendón. Con ese dato veríamos si se sobrepasa el límite que nos dé el fabricante para que no se produzca ningún despegue.

Como hemos visto, STATIK dispone de una gran cantidad de salidas de resultados que nos van a permitir controlar en todo momento las fuerzas en todos los puntos de nuestros tendones y en cada fase constructiva que definamos.