Análisis en el tiempo de estructuras masivas de hormigón mediante elementos finitos mixtos. Aplicación a las presas

Resumen

Las estructuras masivas de hormigón y, en particular, las presas, sufren deformaciones diferidas por retracción y fluencia en todas direcciones, que normalmente generan tensiones. Además, durante su construcción (que suele suponer una evolución del sistema estructural con redistribuciones de tensiones adicionales) dichas deformaciones son importantes e interaccionan con el calor de fraguado, también importante. Estos efectos en el tiempo, han de tenerse en cuenta en su proyecto y construcción dentro del marco tridimensional, tratando de evitar la fisuración del hormigón. En este trabajo se ha propuesto un procedimiento general de análisis tridimensional en el tiempo, por retracción y fluencia, tomando sus deformaciones como acciones geométricas (fuera, por tanto, del modelo del material en sí) y empleando elementos finitos mixtos a partir del funcional de Raissner. Todo ello se muestra muy ventajoso, con lo que el procedimiento resulta, en conjunto, muy eficiente. La fluencia del hormigón se ha aproximado con dos extrapolaciones a 3 dimensiones del comportamiento unidimensional, una que se expresa directamente sobre deformaciones y la otra sobre tensiones. Se han estudiado, asimismo, diversas propiedades teóricas de ambas, muy interesantes para la previsión de ciertos resultados prácticos. El alcance y la precisión del procedimiento y las diferencias estructurales al tomar una u otra opción para la fluencia, se han evaluado con dos ejemplos: una viga simple tratada en 3 dimensiones con el procedimiento y en una dimensión con la solución clásica (validación del procedimiento propuesto); y un bloque (comparación a escala estructural tridimensional entre ambas opciones de fluencia). Los resultados de los ejemplos muestran una gran consistencia y precisión, concordando muy bien con las previsiones teóricas, y en su caso, con la solución de viga. Los resultados del bloque para las dos opciones d e fluencia, son en general, bastante similares, con fuertes diferencias locales en las tensiones, cosa significativa de cara a prever la indeseable fisuración del hormigón.