Un enfoque analitico para predecir el fallo de tuberias de pretensado de gran diametro

• Javier Gómez ^[1] ; Jesús Oroya ^[1] ; Daniel Araya ^[1] ; Jesús Sánchez ^[2]
  1. [1] ADVANCED MATERIAL SIMULATION SL. c/Elcano 14 1 derecha. Bilbao. Bizkaia, Spain
  2. [2] INSTITUO DE CIENCIAS DE LA CONSTRUCCIÓN EDUARDO TORROJA (CSIC). C/ Serrano Galvache, 4, 28033 Madrid. Spain
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 7, 2024, págs. 237-242
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    El hormigón pretensado es un material ampliamente utilizado en elementos prefabricados de ingeniería civil, como vigas de puentes, traviesas de ferrocarril y tuberías. Esta técnica mejora la resistencia a la tracción del material, al comprimir el hormigón aumentando la tensión de tracción del acero. A pesar de requerir aceros de alta resistencia, que son materiales de baja tenacidad, los elementos estructurales resultantes, especialmente las tuberías de hormigón pretensado, exhiben una notable tolerancia al daño. La rotura de una de las espiras de pretensado no necesariamente conduce al fallo total de la tubería; las espiras restantes evitan el colapso estructural. El objetivo de este estudio es desarrollar una formulación analítica para evaluar la tolerancia al daño de tuberías de gran diámetro y determinar el número crítico de espiras que pueden romperse antes del fallo total. En este trabajo, se revisan modelos analíticos de otros autores, incluyendo modificaciones para eliminar simplificaciones y considerar todos los componentes de la tubería, como el revestimiento de chapa, y se plantea la resolución numérica de la ecuación diferencial final para tener en cuenta efectos como la rotura no consecutiva de espiras. Los resultados has sido validados mediante simulaciones de elementos finitos. En resumen, se presenta una herramienta analítica eficiente para evaluar de forma instantáneamente la rotura de tuberías de hormigón pretensado.

  • English

    Prestressed concrete is a commonly used material in precast civil engineering elements, such as bridge beams, railway sleepers, and pipes. This technique enhances the tensile strength of the material by compressing the concrete and increasing the tensile stress of the steel. Despite the requirement for high-strength steels, which are low-tensile materials, the resulting structural elements, particularly prestressed concrete pipes, demonstrate remarkable damage tolerance. It is important to note that the breakage of one prestressing spire does not necessarily lead to the total failure of the pipe, as the remaining spires prevent structural collapse. The study aims to develop an analytical formulation to assess the damage tolerance of large diameter pipes and determine the critical number of spires that can break before total failure. This work reviews analytical models by other authors, including modifications to eliminate simplifications and consider all components of the pipe, such as the sheet metal lining. A numerical resolution of the final differential equation is proposed to take into account effects such as non-consecutive breakage of turns. The results have been validated through finite element simulations. In summary, this text presents an analytical tool for assessing the failure of prestressed concrete pipes quickly and efficiently.