Concreto Preesforzado_UAP

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CONCRETO PRESFORZADO

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ALTERNATIVA :

• ESTRUCTURAS METÁLICAS.

– REDUCE EL PERALTE.

– GRANDES LUCES.

– NO SE CONSIGUE UNA GRAN ESTÉTICA.

– COSTO DE MANTENIMIENTO (ACERO TIPO CORTEN).

SOLUCIÓN :

• CONCRETO POSTENSADO.

– REDUCE EL PERALTE.

– GRANDES LUCES.

– ESTÉTICA MUY IMPORTANTE EN NUESTROS DÍAS.

– ABARATA LOS COSTOS.

LAS CIUDADES CRECEN

NECESIDAD :

• SALVAR GRANDES LUCES

• REDUCIR EL PERALTE DE LAS VIGAS

• CONSEGUIR ABARATAR COSTOS.

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Principio de presforzado

Someter a un material

incapaz de soportar

esfuerzos en

determinado sentido, a

esfuerzos iniciales de

sentido contrario.

PRESFORZAR

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Técnica de inducir fuerzas que eliminen ó reduzcan los esfuerzos de tensión que son producidas por las cargas.

PRESFORZAR

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CONCEPTOS TEÓRICOS

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EL CONCRETO TIENE UNA ALTA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y UNA ESCASA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN.

LAS ESTRUCTURAS ESTAN SOMETIDAS A CARGAS,

ESTAS GENERAN ESFUERZOS

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CONCRETO ARMADO

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- CONCRETO ARMADO TIENE UN REFUERZO PASIVO.

- CONCRETO POSTENSADO TIENE UN REFUERZO

ACTIVO. - CREA COMPRESIONES DONDE SE VAN APRODUCIR

TRACCIONES.

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• Aplicar una fuerza contraria para anular o reducir efecto de cargas

• Fuerza mediante cable tensado

• Cable de acero : tracción

• Concreto : compresión

PRESFORZAR

El concreto es comprimido por medio de acero con tensión elevada de tal forma que sea capaz de resistir los esfuerzos de tensión.

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AREA EN COMPRESIÓN

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DEFINICIÓN :

Presforzar una estructura es introducir previamente a su puesta en servicio esfuerzos con las siguientes características:

Permanentes.

De sentido contrario a las que les causarán las cargas de servicio.

De magnitud controlada, de modo que los esfuerzos resultantes no excedan a los que la estructura pueda resistir indefinidamente.

¿ QUE ES PRESFORZAR ?

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SECUENCIA

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cif'1.6- ó cif'8.0Zt

M

Zt

e P

A

Piii

Traccion

ci0.60f' ó cif'55.0Zb

M

Zb

e P

A

Piii

Compresión

ESFUERZOS INICIALES ADMISIBLES

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c0.45f' ó cf'4.0Zt

M

Zt

M

Zt

e P

A

Pai

.

comp

cf'1.6 ó 0Zb

M

Zb

M

Zb

e P

A

Pai

tracción

ESFUERZOS FINALES ADMISIBLES

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A

Zkt b

b

by

IZ

kt e

M

P

FUERZA POSTENSORA

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ESTADOS DE CARGA

El concreto presforzado tiene que diseñarse por lo menos para dos estados de carga :

1. ESTADO INICIAL: Bajo pre-esfuerzo, no está sujeto a ninguna

carga externa. Durante el tensado: Máximo esfuerzo de los tendones. En la transferencia: No hay carga externa, excepto su peso

propio. 2. ESTADO FINAL: Todas las cargas que la estructura debe

soportar. 3. Para elementos prefabricados, un tercer estado intermedio

por transporte y montaje. 4. Para vigas compuestas, debe revisarse cuando se llena el

concreto de losa.

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a) Barra de acero de alta resistencia sin tensión.

b) Barra tensada hasta una fracción de su límite elástico.

c) La barra se sujeta mientras se funde concreto sobre ella.

d) El concreto ha fraguado y la tensión de la barra se libera. Esta busca

llegar a su estado inicial. Ahora el concreto está presforzado.

e) Debido al presfuerzo inducido, el concreto se acorta por fluencia y

retracción, dejando un presfuerzo menor al inicial.

Deformación del acero y el concreto al aplicar una carga P

PÉRDIDAS EN EL TANSADO

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• Fricción del cable por curvatura y por

alineamiento del cable:

DONDE:

Fi = Fuerza Inicial

e = Base de los logaritmos neperianos

L = Longitud del cable.

a = Variación angular del cable en radianes.

m = Fricción por curvatura deliberada:

Adherido : 0.2 /rad

No Adherido : 0.06 /rad

k = Fricción longitudinal por alineamiento:

Adherido : 0.0008 /m

No Adherido : 0.0005 /m

PÉRDIDAS INSTANTÁNEAS

) m a (kL

ie FF

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DONDE :

N = Número de anclajes

fc = Esfuerzo de compresión promedio en el concreto a lo

largo de la longitud en el C.G. de los tendones.

PÉRDIDAS INSTANTÁNEAS

fc n N

1)-(N

2

1sp

Ec

Esn

Acortamiento elástico del concreto Inmediatamente después de la aplicación de la fuerza de postensado

se produce un acortamiento elástico instantáneo por presión en el

hormigón que tiende a reducir la tensión en el acero de pretensado.

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Embutimiento de cuñas

Movimiento de las cuñas hacia dentro acomodándose en la cavidad del

anclaje durante la transferencia de la fuerza de postensado al anclaje

teniendo como resultado alguna pérdida de la fuerza de postensado.

PÉRDIDAS INSTANTÁNEAS

DONDE :

Es = Modulo del acero

L = Longitud del cable

d = Deslizamiento en el anclaje.

L

2Esfpsd

PUENTES ING. WILMER ROJAS ARMAS PÉRDIDAS DIFERIDAS

Fragua del concreto

Es el resultado de la pérdida de humedad. El secado del concreto viene aparejado con una disminución en su volumen. La contracción por secado del concreto provoca una reducción en la deformación del acero del presfuerzo igual a la deformación por contracción del concreto.

Es x 0.0002fs

DONDE : Es = Módulo del Acero

PUENTES ING. WILMER ROJAS ARMAS PÉRDIDAS DIFERIDAS

Creep del concreto (flujo plástico) Es la deformación dependiente del tiempo del concreto con una tensión sostenida.

2nfcfs

Ec

Esn

DONDE : fc = Esfuerzo de compresión promedio en el concreto a lo largo de la longitud en el C.G. de los tendones.

PUENTES ING. WILMER ROJAS ARMAS PÉRDIDAS DIFERIDAS

Relajación del tendón

Cuando al cable se le esfuerza hasta los niveles que son usuales

durante el tensado inicial y al actuar las cargas de servicio, se

presenta una propiedad que se conoce como relajamiento. El

relajamiento se define como la pérdida de esfuerzo en un material

esforzado mantenido con longitud constante.

)fabricante del (dato % 2.0 a 1.5 fs

PUENTES ING. WILMER ROJAS ARMAS PÉRDIDAS ESTIMADAS

ETAPAS PÉRDIDAS %

En la transferencia Acortamiento elástico del concreto. 1

Embutimiento de cuñas. 1.5

Fricción del cable. 4

Después de la

transferencia Fragua del concreto. 3

Creep del concreto. 4

Relajación del tendón. 2

T o t a l 15.5

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DE ACUERDO AL MOMENTO DEL TENSADO RESPECTO AL CONCRETO:

• PRETENSADO.

• POSTENSADO.

DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LAS CONDICIONES DE ADHERENCIA:

• ADHERENTE.

• NO ADHERENTE.

DE ACUERDO SISTEMA DE TENSADO:

• MONOTORON (MONOSTRAND).

• MULTITORON (MULTITORON).

DE ACUERDO A LA UBICACIÓN DEL TENDON RESPECTO A LA SECCIÓN TRANVERSAL:

• INTERIOR.

• EXTERIOR.

TIPOS DE PRESFUERZO

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DE ACUERDO AL

MOMENTO DEL

TENSADO

TIPOS DE PRESFUERZO

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EL PRETENSADO CONSISTE EN TENSAR EL CABLE ANTES DE VACIAR EL

CONCRETO.

PREFABRICADO EN PLANTA. EL CABLE ES RECTO

ESFUERZO POR ADHERENCIA

PRETENSADO

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PRETENSADO

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POSTENSADO CONSISTE EN TENSAR DESPUES DEL VACEADO DEL CONCRETO.

HECHO EN OBRA MEDIANTE CABLE PARABÓLICO.

ESFUERZOS POR ANCLAJES.

POSTENSADO

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POSTENSADO

El postensado se ejecuta en sitio, después que el concreto ha endurecido.

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DE ACUERDO AL

ESTADO DE

ADHERENCIA

TIPOS DE PRESFUERZO

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TENDÓN ADHERIDO (BONDED): Tendones que después de tensados, son

inyectados con lechada de cemento. - Restituye la sección de la viga. - Otorga adherencia a los cables. - Protección contra la corrosión. TENDÓN NO ADHERIDO (UNBONDED): Tendones enfundados y engrasados fijados

en sus extremos mediante anclajes especiales.

No son adheridos al concreto.

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DE ACUERDO

SISTEMA DE

TENSADO

TIPOS DE PRESFUERZO

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ANCLAJES : Sistema Monostrand

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GATOS MONOSTRAND

Peso aproximado: 18 Kg. Long. 45 cm. Puede alcanzar una fuerza de tensado de 15 Toneladas por cable.

Peso aproximado: 8 Kg. Long. 25 cm. Puede alcanzar una fuerza de tensado de 15 Toneladas por cable.

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GATO MONOSTRAND

Peso aproximado: 23 Kg. Long. 70 cm. Puede alcanzar una fuerza de tensado de 15 Toneladas por cable.

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BOMBA MONOSTRAND

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EQUIPO DE TENSADO

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ANCLAJES :Sistema Multistrand

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ANCLAJES :Sistema Multistrand

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POSTENSADO MULTISTRAND

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GATO MULTISTRAND

• Peso aproximado: 250 Kg.

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BOMBA MULTISTRAND

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BOMBA

ELÉCTRICADE

INYECCIÓN

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DE ACUERDO A LA

UBICACIÓN DEL

TENDON

TIPOS DE PRESFUERZO

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POSTENSADO INTERIOR

POSTENSADO EXTERIOR

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MATERIALES

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CONCRETO

Alta resistencia:

– Soporta mayores esfuerzos de compresión.

– Mayor Ec , permite minimizar pérdidas.

Resistencia mínima recomendada f´c = 280 Kg/cm2.

Concretos mas usados son 280 kg/cm2, 350 kg/cm2 y 420 kg/cm2.

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ACERO DE ALTA RESISTENCIA

Torón o Strand, fabricado con siete alambres, 6 firmemente torcidos alrededor de un séptimo de diámetro ligeramente mayor.

Paso del espiral : 12 a 16 veces el diámetro.

Cumple con las normas ASTM A-416.

Propiedades: fpu : 270 K (18, 990 Kg./cm2) = ~ 19,000 kg/cm2 Esfuerzo de fluencia (fpy) : 0.9fpu = ~17,000 Kg/cm2

Es : 2´000,000 Kg/cm2 . Baja relajación.

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DUCTOS

TENDONES ADHERIDOS

TENDONES NO ADHERIDOS

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• Puentes

• Edificios

• Silos y Reservorios

• Reactores Nucleares

• Estabilización de Suelos (Anclajes en roca, muros pantalla, estabilización de taludes, etc.)

• Otros:

– Reparación de estructuras; Restituir estructuras deflectadas.

– Procedimientos Constructivos.

– Izaje de equipos y estructuras pesadas.

APLICACIONES

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Según código americano PTI y ACI-318-02

Relación luz/peralte

PREDIMENSIONAMIENTO EN EDIFICACIONES POSTENSADAS

Los rangos mostrados dependen de las condiciones de carga de la estructura.

PUENTES ING. WILMER ROJAS ARMAS CONCRETO PRESFORZADO ING. WILMER ROJAS ARMAS

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LOSA CON POSTENSADO MONOSTRAND

(unbonded)

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PROCESO

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TENSADO

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SEGÚN NORMA PERUANA

PREDIMENSIONAMIENTO DE PERALTE MINIMO EN PUENTES POSTENSADOS

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Colocación de la

cabeza de anclaje

Colocación de las

cuñas

Colocación del gato

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