Comportamiento en servicio de las estructuras integrales

Introducción

La gran mayoría de las estructuras, tanto de edificación como de puentes, se han proyectado con juntas de dilatación para minimizar los efectos debidos a las deformaciones impuestas provocadas por retracción, fluencia y temperatura.
Esta práctica habitual está fundada, principalmente, en el poco conocimiento que se tiene de estos fenómenos y en la existencia de una normativa antigua y no actualizada que facilita unas reglas simplificadas muy restrictivas que, en cualquier caso, no siempre aseguran resultados satisfactorios y que exigen partir las estructuras en subestructuras de pequeña longitud.

En el caso de la edificación, especialmente cuando se trata de grandes edificios públicos, esta práctica conduce a un mal acoplamiento entre la estructura y la arquitectura, a un fraccionamiento antinatural de las mismas, al desaprovechamiento de las posibilidades estructurales que otras soluciones pueden ofrecer y, lo que es más grave, generan problemas de explotación, de durabilidad y mantenimiento.
En el caso de puentes la situación es similar. Para paliar los efectos de las deformaciones impuestas que se producen en el tablero, sobre la infraestructura, se utilizan apoyos y juntas de dilatación. Ambos elementos tienen una vida útil menor que la de los puentes y consecuentemente requieren su sustitución y costos de mantenimiento muy importantes y contraproducentes para el uso de las vías a las que pertenecen.

En este trabajo se propone el estudio de estructuras sin juntas, tanto de edificación como puentes.
Para el proyecto de estas estructuras es imprescindible estudiar con detalle el comportamiento de la influencia de las deformaciones impuestas en servicio, para la condición cuasi permanente. Este tipo de estudios no ha sido jamás hecho. Debido a las dificultades experimentales no existen resultados experimentales disponibles. Solo existen medidas de estructuras reales que ha realizado o realiza el Grupo de Hormigón Estructural.
Asimismo es imprescindible evitar que los esfuerzos, debidos a estos efectos no se hayan amortiguado, en estado límite último. Es bien conocido que se pueden amortiguar los efectos de las deformaciones impuestas con un comportamiento dúctil.  Para ello es necesario proyectar estas estructuras con detalles adecuados que permitan tener la ductilidad adecuada. Estos detalles son en cierta forma parecidos a los que se usan en estructuras en zonas sísmicas en las que se deben producir rótulas plásticas. Para el desarrollo de la ductilidad necesaria es imprescindible el confinamiento del hormigón con cercos de acero dúctil y el uso de armadura de alta ductilidad.
Este proyecto permitirá el desarrollo del conocimiento de las estructuras integrales y la formulación de un procedimiento para el proyecto de estas estructuras.

Objetivo de la Investigación

1.Estudio del comportamiento de secciones y elementos estructurales de hormigón sometidos a cargas gravitatorias y deformaciones impuestas, para condiciones de servicio y en estado límite último.

a) Estudio del comportamiento de secciones y elementos estructurales simples sometidos a cargas  exteriores, debidas a una combinación cuasipermamente, y a deformaciones impuestas, Para ello se plantea considerar ecuaciones constitutivas simples, hormigón comprimido con comportamiento lineal, depreciar la resistencia a tracción del hormigón y considerar un comportamiento lineal para el acero. Este análisis tiene por objeto comprender el comportamiento de secciones y elementos estructurales sometidos a la acción conjunta de estos dos tipos de acciones, a la vez. Esta etapa es básica para el desarrollo de reglas prácticas de proyecto.

b) Estudio del comportamiento en estado límite último, en el que la estructura debe comportarse dúctilmente y deben definirse las demandas de ductilidad necesarias. Se definirá la armadura de alta ductilidad necesaria en las zonas de rotulas plásticas, para el confinamiento del hormigón y para el comportamiento seccional dúctil.

2. Estudio de la experimentación disponible, en estructuras reales, sobre las acciones que se producen en este tipo de estructuras

a) Organización de la información experimental disponible, realizada casi completamente en el ámbito del trabajo del Grupo de Hormigón Estructural de la ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM.

b) Definición de las acciones debidas a temperatura y reológicas, para los hormigones más frecuentemente utilizados en estructuras de edificación y puentes.

3. Desarrollo de procedimientos de análisis para el proyecto de estructuras integrales de edificación y puentes.

a) Desarrollo de técnicas de proyecto de este tipo de estructuras. En el caso de estructuras de edificación, normalmente se trata de secciones armadas, en el caso de estructuras de puentes, normalmente se trata de secciones pretensadas.

b) Desarrollo de criterios de proyecto y de análisis, sencillos, para el desarrollo de este tipo de estructuras.

4. Contrastación de los procedimientos desarrollados con resultados experimentales llevados a cabo por el Grupo de Hormigón Estructural de la ETS de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM en la Terminal 4 de Barajas y en un grupo de puentes integrales de la autovía Ávila-Salamanca.