347
F
atiga
del
material
en
los
transitorios
hidráulicos
5.1.6 F
atiga
del material
en
tuberías
de
concreto
presforzado
En un tubo de concreto presforzado, desde el momento de su fabricación el alambre de
preesfuerzo mantiene tensado el concreto. El alambre de preesfuerzo está sujeto a esfuerzos
de tensión, y el concreto a esfuerzos de compresión. Una vez en operación, la presión del
agua en el interior de la tubería actúa en sentido opuesto al pretensado, y el estado de los es-
fuerzos en el conjunto concreto-cilindro-alambre se determina por el balance de las fuerzas
actuantes del pretensado y la presión interna del agua.
Si en un momento dado la presión interna del agua superara la presión del pretensado,
el concreto estaría sujeto a esfuerzos de tensión y se incrementaría el esfuerzo de tensión
en el alambre de preesfuerzo. Pero si la presión interna del agua no supera la presión del
pretensado, el estado de los esfuerzos en el conjunto concreto-cilindro metálico-alambre se
mantiene sin alteración alguna, comparado con el pretensado que ya tiene. Dicho en otras
palabras y en forma figurada, el conjunto pretensado de concreto-cilindro -alambre “no
siente” la presión del agua en el interior del tubo, cuando esa presión no rebasa el esfuerzo
permanente del pretensado.
Por estas razones, el análisis por fatiga en las tuberías de concreto presforzado es pertinente
únicamente si en la operación de la tubería la presión interna genera en el alambre esfuerzos
superiores al esfuerzo de pretensado.
Las tuberías de concreto presforzado que se fabrican en México deben cumplir con los
estándares de las normas NMX-C-252, 253 y AWWA C301. En esos estándares se indican
los esfuerzos de tensión mínimos y máximos del alambre, que van desde 221,000 psi hasta
282,00 psi, de acuerdo con su calibre. La Sección 5.6.1 de la norma AWWA C304 establece
que el preesfuerzo sea igual a 75% del esfuerzo de tensión del alambre, por lo que el alambre
estará pretensado a un esfuerzo de 0.75 x 221,000 = 165,750 psi.
La siguiente ecuación (equivalente a la ecuación (8-4) en AWWA 304) relaciona la presión
interna en el tubo con los esfuerzos resultantes en el alambre de preesfuerzo y en el cilindro
metálico:
p
D
A f A f
6
y
y y
s s
=
+
5.1.2
donde
p
= presión interna (psi),
A
y
=área de la sección transversal del cilindro metálico
(pulg
2
),
A
s
=área (pulg
2
/pie lineal de tubo),
f
y
=esfuerzo en el cilindro metálico, y
f
s
=esfuerzo
en el alambre de preesfuerzo.
De la Ecuación (5.1.2) se puede expresar
f
s
como:
f
A
pD A f
6
s
s
y
y y
=
-
5.1.3
