5.5 Verificaciones de servicio

Las verificaciones de servicio se realizan para la limitación de tensiones, el ancho de fisura y los límites de flecha. Las tensiones se comprueban en el hormigón y en los elementos de armadura según ACI 318-19, de forma similar a lo especificado para la resistencia.

Limitación de tensiones

Las tensiones admisibles de compresión del hormigón bajo cargas de servicio deben verificarse en los elementos pretensados de Clase U y T. Según la Tabla R24.5.2.1, no se requiere verificar la limitación de tensiones en el hormigón que se supone fisurado. El usuario debe definir la clase del elemento pretensado en la configuración del elemento de cálculo.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 53\qquad Prestressed flexural member class selection}}}$$

La tensión de compresión admisible para elementos sometidos a cargas transitorias se especifica en ACI 318-19 24.5.4.1 como 0,6f_c'. El límite de tensión de compresión de 0,45f_c' se estableció para reducir la probabilidad de fallo de los elementos de hormigón pretensado debido a cargas repetidas. Este límite también pareció razonable para evitar una deformación por fluencia excesiva. Con valores de tensión más altos, las deformaciones por fluencia tienden a aumentar más rápidamente a medida que aumenta la tensión aplicada.

La tensión del hormigón a compresión se evalúa como el cociente entre la tensión principal de compresión máxima f_c = σ_c2 obtenida del análisis por EF para servicio y el valor límite, que se establece según la Tabla 24.5.4.1.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 54\qquad Concrete compressive stress limits at service loads}}}$$

En la aplicación, Pretensado más carga sostenida se trata como una combinación a largo plazo, y Pretensado más carga total como una combinación a corto plazo.

Flecha

En función del tipo de combinación seleccionado (a largo o a corto plazo), se evalúa la flecha a largo plazo o a corto plazo. El valor máximo admisible de la flecha debe ser determinado por el usuario y debe considerarse de acuerdo con ACI 138-19 24.2. 

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 55\qquad Maximum allowable deflection value}}}$$

En la aplicación es posible mostrar por separado las flechas debidas a la carga permanente Δ_DL y a la sobrecarga de uso Δ_LL, así como la flecha total Δ_Tot (permanente+sobrecarga), todo ello mostrando la deformada.

No es posible verificar las flechas en los extremos recortados.

Ancho de fisura

Los anchos de fisura y las orientaciones de las fisuras se calculan para combinaciones de servicio a corto o a largo plazo. Dado que ACI no prescribe directamente límites para los anchos de fisura, el usuario debe especificar un ancho de fisura límite w_lim.

Las verificaciones se presentan de la siguiente manera:

$$\frac{w}{w_{lim}}$$

donde:

w         ancho de fisura a corto o a largo plazo calculado mediante análisis por EF,

w_lim     valor límite del ancho de fisura definido por el usuario.

El método de cálculo de los anchos de fisura utilizado en la aplicación, descrito también con más detalle en este documento, es conforme con ACI 224R-01. Por tanto, es posible utilizar la Tabla 4.1 de ACI 224R-01 para determinar el valor límite de los anchos de fisura.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 56\qquad Reasonable crack widths for reinforced concrete under service load}}}$$

Existen dos formas de calcular los anchos de fisura (fisuración estabilizada y no estabilizada). En el caso general (fisuración estabilizada), el ancho de fisura se calcula integrando las deformaciones en los elementos 1D de las barras de armadura. La dirección de la fisura se calcula entonces a partir de los tres puntos de integración más cercanos (desde el centro del elemento finito 1D de armadura considerado) de los elementos 2D de hormigón. Aunque este enfoque para calcular las direcciones de las fisuras no se corresponde con la posición real de las fisuras, proporciona valores representativos que dan lugar a resultados de ancho de fisura comparables con los valores de ancho de fisura exigidos por la norma en la posición de la barra de armadura.