Tolerancia al daño del acero inoxidable dúplex trefilado para su uso como acero de pretensar bajo condiciones de servicio singulares
- Autores: M. de Abreu
- Directores de la Tesis: Andrés Valiente Cancho (codir. tes.), Mihaela Iordachescu (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2021
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: J. Ruiz Hervías (presid.), Javier León González (secret.), Javier Sánchez Montero (voc.), Crisanto José Villalobos Gutiérrez (voc.), María Cristina Rodríguez González (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Estructuras, Cimentaciones y Materiales por la Universidad Politécnica de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
- Resumen
La investigación desarrollada en esta tesis es una contribución que se enmarca en la creciente tendencia hacia una construcción más sostenible. Las mejoras en la durabilidad del acero de pretensar inciden directamente en la vida útil de las estructuras de hormigón pretensado, ya que permiten prolongar las de la ya existentes mediante refuerzos y rehabilitaciones, y aumentar las de diseño para las futuras. Las estructuras más importantes afectadas son aquellas en las cuales el acero de pretensar desempeña una función crítica bajo la forma de tirantes de sustentación o de armadura activa para el hormigón. La alternativa con más expectativas para superar las limitaciones del acero de pretensar convencional es el acero inoxidable trefilado.
El propósito de la tesis es contribuir a la evaluación del acero inoxidable dúplex de alta resistencia para su utilización como acero de pretensar en ingeniería estructural. Los objetivos específicos de la tesis se han restringido a la evaluación de la tolerancia al tipo de daño que puede producirse en condiciones de servicio singulares, pero contempladas por la normativa: acción ambiental agresiva más carga de tracción (corrosión bajo tensión), carga transversal más carga de tracción, y carga transversal más carga de fatiga.
Los materiales seleccionados para la investigación son dos alambres inoxidables dúplex trefilados con distinto contenido de molibdeno, de los tipos 1.4462 y 1.4482, y como referencia comparativa un alambre comercial de pretensar del tipo Y1670C, que por tanto es eutectoide y cumple los requisitos de tolerancia al daño exigidos al fabricante.
La metodología adoptada emplea como medida de la tolerancia al daño la relación entre la capacidad de carga a tracción de los alambres dañados, obtenida experimentalmente, y la magnitud del daño, cuantificado con criterios geométricos. Además de la comparación de los tres tipos de alambres entre sí, la evaluación de la tolerancia al daño incluye la comparación con los límites teóricos, y el análisis de los factores de influencia a través de los macro y micromecanismos de daño. Como referencia preliminar se evalúa la tolerancia al daño por fisuración mediante ensayos de tracción de alambres fisurados por fatiga. La evaluación del daño por corrosión bajo tensión se realiza con alambres lisos y prefisurados por fatiga expuestos al medio fuertemente agresivo de que se sirve la normativa para homologar los aceros de pretensar (medio FIP). Las modalidades de ensayo utilizadas son carga constante hasta colapso, carga constante seguida de carga creciente en medio inerte hasta colapso, y carga lenta hasta colapso. La evaluación de tolerancia al daño por tracción estática y cíclica con carga transversal ha requerido el diseño de un dispositivo de ensayo acoplado a la máquina de ensayos de tracción y fatiga para aplicar simultáneamente una carga de compresión transversal controlada y regulable.
El favorable dictamen presentado como conclusión sobre la tolerancia al daño de los aceros dúplex trefilados se basa en que bajo todas las condiciones consideradas su comportamiento sobrepasa los umbrales exigidos por la normativa del acero de pretensar, se sitúa en los límites derivados de los modelos teóricos más favorables, y supera holgadamente al del acero eutectoide convencional utilizado como referencia. La fuerte orientación de la microestructura inducida por el trefilado en frío es un factor determinante del comportamiento observado en los tres tipos de alambres estudiados. La microestructura, influida por el contenido de molibdeno en el caso de los alambres dúplex, condiciona encadenadamente los itinerarios de extensión del daño, los modos de fisuración subcrítica, los macromecanismos de fallo, las cargas de colapso y la tolerancia al daño. El mayor grado de anisotropía transversal de fractura (mayor debilidad de la microestructura en los planos axiales que en los transversales) favorece a los aceros dúplex frente al acero eutectoide, y el mayor contenido de molibdeno favorece al acero dúplex.
En definitiva, los resultados de la tesis confirman que la tolerancia al daño no es un obstáculo sino un aliciente para que los alambres de acero inoxidable dúplex fuertemente trefilado puedan ser utilizados como acero de pretensar, a la vez que la metodología de análisis de fallo desarrollada abre una vía para aplicar principios de resiliencia en el diseño de estructuras con cordones expuestos a acciones accidentales.
