Trabajo Fin de Grado
Diseño iterativo de un digestor mediante hormigón pretensado
Autor/es | Muñoz Blatnik, Ángel |
Director | Martínez de la Concha, Antonio |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Mecánica de Medios Continuos y Teoría de Estructuras |
Fecha de publicación | 2022 |
Fecha de depósito | 2023-01-16 |
Titulación | Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales |
Resumen | La construcción mediante hormigón pretensado es una técnica muy usada para estructuras en las
que se busca características, prestaciones y comportamientos especiales, ya que nos permite
modificar de manera considerable ... La construcción mediante hormigón pretensado es una técnica muy usada para estructuras en las que se busca características, prestaciones y comportamientos especiales, ya que nos permite modificar de manera considerable las tensiones de los elementos estructurales. La característica principal de esta tipología es comprimir el hormigón mediante las armaduras pretensadas, para que no aparezcan tracciones en el mismo, pudiendo así ser capaz de soportar mayores cargas o evitar fisuras que en función de las características requeridas, comprometan el acero de la armadura por la corrosión inducida por las condiciones ambientales. Este último comportamiento precisamente será el motivo por el cual los digestores de las Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR) se construyen de hormigón pretensado. Y es que dado los fenómenos que ocurren en este órgano de las EDAR, el agua que hay en su interior tiene una acidez por encima de lo habitual, provocando que, si esta entra en contacto con las armaduras del digestor, a través de las fisuras que se crean en el hormigón por las tensiones de tracción, las oxide de forma más rápida, pudiendo provocar roturas que inhabiliten por completo el digestor. Por todo lo explicado, en este trabajo se va a estudiar el comportamiento tensional de los muros de un digestor. Los muros están postesados en toda su altura para evitar fisuras en su interior que puedan provocar que las aguas que trata en su interior, que tienen un ataque químico considerablemente algo, se infiltren hasta llegar a las armaduras, provocando su corrosión. Dado que el comportamiento tensional de los muros no es intuitivo debido a la propia tipología de las diferentes partes estructurales del digestor, se ve necesario realizar un diseño iterativo que consiga mejorar el aprovechamiento de los anillos pretensados , para así minimizar lo máximo posible el gasto en armadura pretensada. Para ello será necesario encontrar la mejor relación entre número de cordones de pretensado en el interior de las vainas y encontrar la mejor distancia entre las misma con el fin de, ya sea a través de la modificación de uno, la otra o la combinación de los dos se llegue al estado tensional requerido con el gasto mínimo en material de pretensado. Para realizar esto se usará un modelo completo del digestor diseñado en el programa de cálculo estructural por elementos finitos SAP2000. Se realizarán sucesivos modelos cambiando los ajustes citados anteriormente, y se extraerán las tensiones para ver cómo evolucionan. En función del progreso se irán tomando o descartando decisiones hasta encauzar el diseño por el camino deseado. Prestressed concrete construction is a technique frequently used for structures that require special characteristics, performance and behaviour, as it allows us to considerably modify the stresses of the structural ... Prestressed concrete construction is a technique frequently used for structures that require special characteristics, performance and behaviour, as it allows us to considerably modify the stresses of the structural elements. The main characteristic of this typology is to compress the concrete by means of the prestressed reinforcement, so that no tractions appear in it, thus being able to support greater loads or avoid fissures that, depending on the required characteristics, compromise the steel of the reinforcement due to corrosion induced by the environmental conditions. This last behaviour is precisely the reason why the digesters of the Wastewater Treatment Plants (WWTP) are made of pre-stressed concrete. Given the processes that happen in this part of the WWTP, the water inside is more acidic than usual, which means that if it comes into contact with the digester's reinforcements through the fissures created in the concrete by the tensile stresses, it will rust them more quickly and could cause ruptures that could completely disable the digester. This project will study the stress behaviour of the walls of a digester. The walls are post-tensioned throughout their height to prevent cracks inside them that could cause the water treated inside, which is subject to considerable chemical attack, to infiltrate until it reaches the reinforcements, causing them to be corroded. Given that the tensional behaviour of the walls is not intuitive due to the typology of the different structural parts of the digester, it is necessary to carry out an iterative design that manages to improve the use of the pre-stressed rings, in order to minimise the expenditure on pre-stressed reinforcement as much as possible. To do this it will be necessary to find the best ratio between the number of prestressing strands inside the sheaths and to find the best distance between them in order to, either through the modification of one, the other or the combination of the two, reach the required tensile state with the minimum expenditure in prestressing material. For this purpose, a complete model of the digester designed in the SAP2000 finite element structural calculation program will be used. Successive models will be made by changing the settings mentioned above, and the stresses will be extracted to see how they evolve. Depending on the progress, decisions will be taken or discarded until the design is on the desired path. |
Cita | Muñoz Blatnik, Á. (2022). Diseño iterativo de un digestor mediante hormigón pretensado. (Trabajo Fin de Grado Inédito). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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TFG4303_Muñoz Blatnik.pdf | 4.801Mb | [PDF] | Ver/ | |