Repblica Bolivariana de VenezuelaInstituto universitario
politcnico Santiago MarioSede BarcelonaCatedra: Electiva IV- Ing.
Transito
SistemaPretensado y Postensado
Profesor:Ing. Antonio Yriarte
Seccin: CM
Barcelona, Febrero del 2015
ContenidoPRETENSADO3Ventajas:4Desventajas6Usos6Viguetas6Canales
para Regado7Pistas para Carreteras y Aeropuertos8Traviesas para
Ferrocarril8Puentes11Otros elementos de hormign
pretensado13Clasificacin13Ensayos que se le Realizan a dicho
Concreto.15Perdidas Instantneas (Friccin)18Prdidas
Diferidas19POSTENSADO20Usos:23Recomendaciones de
Uso:23Desventajas24Clasificacin25Ensayos que se le Realizan a dicho
Concreto27SISTEMA DE POSTENSADO27Materiales:27SISTEMA NO ADHERIDO
POSTENSADO30Elementos constituyentes:31Proceso
constructivo34SISTEMA ADHERIDO POSTENSADO39Proceso
constructivo40APLICACIONES43DESCRIPCIN GENERAL46Sistema
Pretensado46Sistema Postensado48
PRETENSADOSe denominaconcreto pretensado a la tipologa de
construccin deelementos estructuralesdeconcreto sometidos
intencionadamente aesfuerzos de compresinprevios a su puesta en
servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediantecables deaceroque
son tensados y anclados al concreto, como tambin se puede decir que
consiste en eliminar los esfuerzos de traccin del Acero mediante la
introduccin de tensiones artificiales de compresin antes de la
aplicacin de las cargas exteriores y que, superpuestas con stas,
las tensiones totales permanentes, y para todas las hiptesis
consideradas queden comprendidas entre los lmites que el material
puede soportar indefinidamente.Esta tcnica se emplea para superar
la debilidad natural del concreto frente a esfuerzos de traccin,y
fue patentada porEugne Freyssineten 1920. El objetivo es el aumento
de la resistencia a traccin del concreto, introduciendo unesfuerzo
de compresininterno que contrarreste en parte elesfuerzo de
traccinque producen las cargas de servicio en elelemento
estructural. El esfuerzo de pretensado se puede transmitir al
concreto de las siguientes formas: Mediante
armaduraspretensadas(generalmente barras o alambres), mtodo
utilizado mayoritariamente en elementos prefabricados. Mediante
armaduras postensadas, (generalmentetorones, grupos de cables),
utilizadas mayoritariamente en piezas de concreto.
Ventajas: Eliminacin de fisuras por estar sometido a esfuerzos
de compresin bajo todas las hiptesis de carga. Disminucin de los
esfuerzos de traccin en el concreto, bajo cargas de trabajo.
Aumento de la capacidad de concreto para resistir esfuerzo
cortante. Notoria reduccin de las fisuras bajo cargas anormales y
recuperacin de las mismas cuando desaparecen los factores de
perturbacin. Al disminuir los esfuerzos de traccin sobre el
concreto, los postes pueden ser manipulados sin sufrir daos. Los
postes de concreto pretensado son relativamente elsticos. Resisten
la corrosin Son considerablemente ms resistentes y livianos. El
resultado de una mejor cohesin entre el acero y el concreto produce
una mayor contraccin y un acabado ms denso y liso. Son fabricados
con amplios espacios internos para colocar cables, aparatos
elctricos y de control Comportamiento elstico y utilizacin de la
seccin total. Permite salvar grandes luces con cantos muy
reducidos. Ahorro de acero debido a la posibilidad de utilizar
totalmente la armadura hasta cerca de su lmite elstico y, como
consecuencia, una reduccin en la cuanta. Aligeramiento de la
construccin y, por tanto, reduccin de las secciones de elementos
sustanciales como pilares y cimientos. Eleva la durabilidad de la
construccin. El sistema de pretensado garantiza una mayor calidad
en el desempeo de los postes de concreto. Algunas de sus mayores
ventajas son: Disminucin de los esfuerzos de traccin en el
concreto, bajo cargas de trabajo. Aumento de la capacidad de
concreto para resistir esfuerzo cortante. Notoria reduccin de las
fisuras bajo cargas anormales y recuperacin de las mismas cuando
desaparecen los factores de perturbacin. Al disminuir los esfuerzos
de traccin sobre el concreto, los postes pueden ser manipulados sin
sufrir daos. Los postes de concreto pretensado son relativamente
elsticos. Resisten la corrosin Son considerablemente ms resistentes
y livianos. El resultado de una mejor cohesin entre el acero y el
concreto produce una mayor contraccin y un acabado ms denso y liso.
Son fabricados con amplios espacios internos para colocar cables,
aparatos elctricos y de control. Se mide el alargamiento de los
tendones, as como la fuerza aplicada por los gatos:
Con la cimbra en su lugar, se vaca el concreto en torno al tendn
esforzado. A menudo se usa un concreto de alta resistencia a corto
tiempo, a la vez que curado con vapor de agua, para acelerar el
endurecimiento del concreto. Despus de haberse logrado suficiente
resistencia, se alivia la presin en los gatos, los torones tienden
a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados por adherencia al
concreto.
DesventajasSalta a la vista, la importancia que tiene el hormign
pretensado, no obstante, ofrece algunas desventajas como la
aplicacin del pretensado en obras de pequea y mediana importancias,
as como en la fabricacin de elementos pretensados en serie donde se
necesitan grandes inversiones de capital para efectuar las
instalaciones.Usos
Viguetas Es la fabricacin ms importante y la que se ha
desarrollado ms eficazmente. Su fabricacin se efecta en serie y
requiere importantes inversiones de capital. Generalmente, las
fbricas ms destacadas poseen instalaciones de calefaccin y curado,
con lo cual se reduce a un mnimo el ciclo de la fabricacin.El
curado de las viguetas se hace comnmente por inmersin de las mismas
en agua; para ello es necesaria la existencia de unas amplias
balsas que, generalmente, se hallan al final de la nave de
produccin para aprovechar los movimientos de los puentes gra. Una
vez han sido curadas, pasan al parque o al almacn y de all se
procede al suministro en las obras. El curado de vapor es muy
efectivo y rpido pero las instalaciones son excesivamente
costosas.El movimiento de las piezas terminadas se realiza mediante
puentes-gra que se desplazan a lo largo de la nave de produccin.
Asimismo, la mayora de las fbricas poseen un laboratorio en el que
se llevan a cabo ensayos de granulometra de los ridos, ensayos de
viguetas a la rotura y fisuracin, y rotura de probetas para
determinar la resistencia del hormign.Las dimensiones de estos
elementos son variadas. Para edificios destinados a viviendas con
crujas normales, se emplean las alturas de 16 a 23 centmetros. Para
sobrecargas mayores almacenes, fbricas, garajes, etctera- se
emplean alturas superiores. actualmente, la mayora de las fbricas
dedicadas a la produccin de viguetas pretensadas, suministran
jcenas con destino a cargaderos, divisin de crujas, etc.
alcanzndose normalmente momentos flectores entre 3.000 y 10.000 kgm
(fig.6) Canales para Regado Hasta ahora su comportamiento ha
resultado altamente satisfactorio, ya que se evita la fisuracin tan
frecuente en los canales construidos de hormign armado. La seccin
de los canales semicircular o muy parecida a sta, realizndose el
pretensado en el sentido longitudinal.(Figura 1) Jcena de hormign
pretensado lista para su colocacin en obra.
Pistas para Carreteras y AeropuertosEl empleo de hormign
pretensado en estas obras presenta notables ventajas tcnicas. Se
reduce el grosor del pavimento, se suprimen las juntas de dilatacin
y proporciona una economa muy importante en lo que atae a la
conservacin. El empleo del hormign pretensado en la construccin de
carreteras todava est en una fase experimental, pero sin duda
alguna, se prev una aplicacin en gran escala. Tubera de Alta Presin
Se fabrican tuberas con presiones de servicio variables. El dimetro
oscila entre 0,30 y 1,50 metros. Las ventajas tcnicas y econmicas
hacen que sean aceptadas en la mayora de obras importantes.
Traviesas para Ferrocarril Estas deben ser ligeras, manejables y lo
bastante resistentes para soportar los esfuerzos de las percusiones
transmitidas por los carriles al paso de los trenes. Asimismo deben
resistir indefinidamente a los efectos de la intemperie. El enorme
consumo de madera que tuvo lugar durante la pasada guerra, dio
lugar a una serie de ensayos de traviesas de hormign que terminaron
en la fabricacin industrial en gran escala.Al principio tuvieron
lugar algunos fracasos, pero despus de las investigaciones llevadas
a cabo por Freyssenet, se dedujo que la rotura era debida al
esfuerzo cortante, como consecuencia del apoyo normal del carril, o
por torsin debido a la mala distribucin del balasto. El alambre
empleado en la fabricacin de traviesas es de armadura delgada
(cuerdas de piano) y el anclaje es por adherencia con el hormign,
pudindose tensar simultneamente varias traviesas.Corrientemente las
fbricas dedicadas a la fabricacin de traviesas poseen notorias y
efectivas instalaciones de curado a vapor. Estas consisten en unas
cmaras con vapor a presin y con temperatura que oscila entre 70 y
80 grados centgrados. Las traviesas se encuentran en condiciones de
ser expedidas al cabo de 7 u 8 das de permanecer en dichas cmaras.
La fabricacin de traviesas est muy extendida en Inglaterra, Francia
y Alemania. Concretamente, la firma alemana Thormann und Stiefel, A
G., tiene una produccin anual de 200.000 traviesas pretensadas por
ao. Depsitos o Almacenes La aplicacin del hormign pretensado se ha
empleado ventajosamente en la construccin de grandes depsitos de
agua. Como las tensiones de traccin del hormign producidas por la
presin del lquido, no deben sobrepasar de un determinado valor, a
fin de evitar la fisuracin, las armaduras se tensan. Mediante el
pretensado se consigue una perfecta estanqueidad del depsito y, por
tanto, la anulacin de fisuras.Los Estados Unidos van a la
vanguardia en la construccin de depsitos de hormign pretensado,
tcnica que han desarrollado ampliamente, mientras que en Europa se
ha dado ms importancia a la fabricacin de elementos pretensados
sometidos a flexin. La solera ms indicada para los depsitos es la
formada por una losa monoltica de gunita, con una cuanta de
armadura de 5% en cada direccin. Cuando el espesor del fondo no
excede de 5 centmetros puede prescindir de las juntas de
dilatacin.Figura 2
Al hormigonar la pared del depsito se dejan unos huecos en el
que se introducen posteriormente tirantes verticales que se fijan
en sus extremos por anclajes embebidos en la masa del hormign. El
tensado de estos tirantes se realiza con gatos hidrulicos. A
continuacin se tensa la armadura perifrica.Con el tensado de los
tirantes verticales, se eliminan las grietas horizontales
originadas durante el pretensado circular. Si la pared se construye
de gunita se levanta un encofrado, para el paramento exterior
solamente, y sobre l se lanza el hormign con pistola (cement-gun).
Seguidamente se dispone un zuncho pretensado de 5 mm. de dimetro
anclado previamente a la pared.El espesor de la cubierta vara entre
5 y 15 centmetros segn las dimensiones del depsito. Encima de la
cimbra se coloca un mallazo metlico y a continuacin se proyecta el
hormign. La figura 7 representa la seccin vertical de un depsito
circular con la disposicin de la armadura. Cuando el depsito se
construye de hormign se forma un encofrado circular vertical y en l
se vierte la masa. Antes de aplicar el pretensado a los alambres,
el hormign tiene una edad mnima de siete das. PuentesActualmente el
hormign pretensado est desplazando al hormign armado en la
construccin de puentes. Resaltan las ventajas de economa, canto
reducido de las vigas y el aspecto agradable del conjunto. La
construccin de puentes puede hacerse de dos maneras:in situ o
mediante piezas fabricadas en taller que ms tarde se acoplan en la
obra. El primer sistema ha alcanzado gran desarrollo en Alemania,
mientras que en Francia y otros pases se ha optado por el segundo
sistema.En la construccin de puentes se emplean cables de elevada
resistencia. Una vez las piezas prefabricadas han sido colocadas en
sus emplazamientos correspondientes, se hacen pasar los cables por
los agujeros dejados en ellas previamente. El anclaje de los cables
es terminal, es decir, que no existe adherencia entre el hormign y
la armadura a lo largo de la viga. Los cables se tensan despus del
endurecimiento del hormign. Figura 3
La figura 3 muestra un dispositivo de anclaje terminal muy
corriente. Despus de tensar la armadura mediante el gato hidrulico,
se introduce a la pieza de acero A embebida en el hormign, el cono
B. Despus de su fijacin se sueltan los hilos del cable enhebrados
en el gato hidrulico. A continuacin se maciza con hormign todo el
dispositivo de anclaje.Posteriormente al anclaje de la armadura, se
inyecta en la vaina hormign a presin, macizndose as todo el
conducto a lo largo de la pieza. En algunos puentes interesa volver
a tensar los cables al cabo de cierto tiempo, debido a la prdida de
tensin que han sufrido; en este caso no se realiza la inyeccin del
hormign. Adems de la armadura longitudinal, existe otra secundaria
(estribos) para absorber el esfuerzo cortante, armadura que tambin
suele tensarse. Puede tambin existir una armadura horizontal
tensada (figura 4). En la figura 5 puede verse la disposicin de los
cables en una viga apoyada. Un problema de capital importancia que
se presenta en este caso, es el rozamiento que tiene lugar en las
zonas de curvatura de los cables.Figura 5
Figura 4
Otros elementos de hormign pretensadoTambin se fabrican postes
para la conduccin de energa elctrica, postes para vallas, pilotes,
soportes de madera, placas, estructuras, etc.La figura 6 representa
un techo formado con placas pretensadas en forma de U.
La figura 7 muestra una estructura de hormign pretensado.
Clasificacin
Tipos de pretensado, existen varios tipos de pretensado,
dependiendo de la modalidad de construccin y condiciones especficas
de obra:El primero de estos tipos es el pretensado en banco o
pretensado con adherencia inmediata, el cual es aquel que lleva a
cabo en las piezas pre-fabricadas. Como dijimos anteriormente, se
requieren plantas donde se coloca el cable en el molde de la pieza;
se pone en tensin; luego se hormigona y cuando el hormign est seco
y ha endurecido se corta los extremos del cable que trata de
contraerse poniendo as en tensin al hormign. En general los cables
son rectos, pero podemos formar torones en forma helicoidal o
poligonal, dependiendo del tipo de resistencia, ya que esto
aumentar la fuerza de soporte obtenindose un estado de pretensin
circunferencial.El segundo tipo se refiere al pretensado con
adherencia posterior, el cual se basa en un mtodo del postensado,
ya que requiere que la estructura de concreto tenga tubos por donde
circularan los torones; dichas vainas incluidas en la pieza de
hormign, permitirn la insercin de los cables para pretensado, los
mismos que se ponen en tensin mediante gatos. Alcanzada la tensin
se anclan los cables a la estructura a travs de dispositivos
especficos denominados anclajes (los cuales son de acero). Ahora lo
que lo hace pretensado es que el espacio entre la vaina y el cable
se rellena inyectando mortero.En cuanto al grado de pretensado, el
sistema puede mostrar un pretensado total, relacionado con que la
fuerza P se coloque de manera de eliminar completamente las
tensiones de traccin del hormign; por otro lado el pretensado
limitado, indica que no se ha eliminado completamente la traccin en
el hormign, pero se mantiene los valores de tensin por debajo de la
resistencia a traccin del hormign. Se presenta tambin en algunos
casos un pretensado parcial, el cual no elimina la traccin y
tampoco se mantiene por debajo de la resistencia del hormign, este
pretensado requiere colocar una armadura convencional (no tesada)
para evitar la fisuracin a manera de un pretensado moderado.
Ensayos que se le Realizan a dicho Concreto.
Los alambres para cables de acero son sometidos a varios
procesos de ensayo para comprobar su calidad, los ensayos a los que
son sometidos son:1. Ensayo de traccin.1. Ensayo de torsin.1.
Ensayo de doblado.1. Determinacin de la adherencia del
recubrimiento de zinc.1. Ensayo de uniformidad del recubrimiento de
zinc.1. Determinacin del peso del recubrimiento de zinc.
Ensayo de traccin: Los trminosensayo de tensin y ensayo de
comprensinse usan normalmente a la hora de hablar de ensayos en los
cuales una probeta preparada es sometida a una carga monoaxial
gradualmente creciente (esttica) hasta que ocurre la falla. En un
ensayo de tensin simple, la operacin se realiza sujetando los
extremos opuestos de la pieza de material y separndolos.
Ensayo de Torsin: El ensayo de torsin consiste en aplicar un par
torsor a una probeta por medio de un dispositivo de carga y medir
el ngulo de torsin resultante en el extremo de la probeta. Este
ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elstico
del material. Los resultados del ensayo de torsin resultan tiles
para el clculo de elementos de mquina sometidos a torsin tales como
ejes de transmisin, tornillos, resortes de torsin y cigeales. Las
probetas utilizadas en el ensayo son de seccin circular. El
esfuerzo cortante producido en la seccin transversal de la probeta
(t) y el ngulo de torsin (q) estn dados por las siguientes
relaciones:
La figura 8
Ensayo de doblado: Este ensayo sirve para obtener una idea
aproximada sobre el comportamiento del acero a la flexin o esfuerzo
de doblado, necesaria para prevenir roturas frgiles durante las
manipulaciones de doblado ytransporte. Se comienza el ensayo,
colocando la pieza sobre dos apoyos, cuya separacin est
normalizada. Se aplica luego una fuerza controlada y que aumenta
paulatinamente hasta que la barra se dobla completamente o
comienzan a aparecer las primeras grietas.
Determinacin de la adherencia del recubrimiento de zinc: La
verificacin de la adherencia de la capa de cinc se realizar segn la
norma ASTM A-123, el procedimiento es determinar la adherencia del
revestimiento de cinc a la superficie del metal base cortando o
levantando con la punta de un cuchillo grueso, aplicado con
considerable presin para lograr remover una parte del
revestimiento. La adherencia ser considerada inadecuada si el
revestimiento se descascara en forma de una capa de revestimiento y
se deja expuesto el metal base antes de usar la punta del cuchillo.
No usar los ensayos realizados en bordes o esquinas (sectores de ms
baja adherencia) para determinar la adherencia del revestimiento.
Tampoco quitar pequeas partculas del revestimiento cortando o
tallando para determinar la falla.
Ensayo de uniformidad del recubrimiento de zinc: La verificacin
de la uniformidad de la capa de cinc se realizar segn la norma ASTM
A-123 A-239. El ensayo de uniformidad se emplea, especialmente,
para tornillos, tuercas y otros artculos de tamao similar. Slo
sirve para establecer cul es la parte ms delgada del revestimiento,
y consiste en determinar el nmero de veces, descontada la ltima
inmersin, que es necesario sumergir la muestra en una solucin
adecuada de sulfato cprico, para obtener un depsito adherente de
cobre despus de desalojado el cinc. No debe utilizarse, por lo
tanto, para determinar el espesor relativo de la capa de cinc, pues
ste se disuelve con distinta velocidad, segn su grado de pureza y
la manera como ha sido depositado.
Determinacin del peso del recubrimiento de zinc: La verificacin
del espesor de la capa de cinc se realizar segn la norma ASTM
A-123, A-153 y E-376, El procedimiento que la masa del
revestimiento de cinc se determinar pesando las muestras luego de
su decapado y secado y nuevamente luego de cincarlas. El espesor
del revestimiento de cinc estar determinado por un indicador de
grosor magntico segn la Prctica E 376. El espesor se medir por lo
menos en cinco sectores muy separados en una muestra. Ninguna
medicin de un nico sector ser la causa de rechazo. Se deben
promediar en una muestra las cinco o ms mediciones individuales de
grosor de revestimiento de cinc para determinar el grosor promedio
de revestimiento de cinc de la muestra. El grosor promedio de
revestimiento de cinc para el lote de inspeccin se determina
realizando un promedio de los valores de grosor promedio de
revestimiento de cinc para la cantidad de muestras ensayadas.
Perdidas Instantneas (Friccin)
Por diversos motivos que vamos a ver, el esfuerzo inicial de
Pretensado previsto para aplicar en un elemento, no se puede
mantener. Esta prdida no puede anularse pero s se la puede
controlar y tratar de disminuir. Ocurren en el momento de aplicacin
del esfuerzo de pretensado. Segn el orden de tesado (postensado con
varios cables). Por cedimientos en los anclajes (postensado).
Friccin entre acero y vaina. Friccin en el pistn del gato y el
cilindro. Desanclaje del banco en armaduras pretensadas. VX = V0. e
- ( X + . l X) V0. e -. Siendo: V0: Esfuerzo de Pretensado aplicado
en el extremo VX: Esfuerzo de Pretensado en la seccin distante x :
Suma valores absolutos desviaciones angulares hasta x : Variacin
angular no prevista x: Distancia desde el punto de aplicacin de V0
: Coeficiente de friccin entre acero y vaina. La suma de ngulos}
debe expresarse en radianes = / 180 (i + l).
La figura 9
Prdidas Diferidas
Las Perdidas Diferidas, son las ms difciles de evaluar debido a
la interdependencia entre ellas, ocurren a lo largo de la vida de
la pieza y las mismas estn sujetas a las siguientes descripciones:
Relajacin del acero Fluencia lenta del Hormign Retraccin o
Contraccin de fraguado del Hormign
Relajacin del Acero: Depende de la calidad del material y de la
tensin de trabajo. Existen aceros tratados denominados BR que
significa de baja relajacin.
Fluencia del Hormign.Depende de:Condiciones higromtricas del
ambiente.Dimensiones de la pieza.Composicin granulomtrica del
H.Grado de endurecimiento (edad).Magnitud y duracin de las
cargas.
Retraccin o Contraccin de Fraguado del Hormign.Depende
de:Condiciones higromtricas del ambiente.Dimensiones de la
pieza.Composicin del Hormign.
POSTENSADOEl Postensado o preesfuerzo se define como un estado
especial de esfuerzos y deformaciones que es inducido para mejorar
el comportamiento estructural de un elemento. Se esfuerzan los
tendones despus de que ha endurecido el hormign y de que se haya
alcanzado suficiente resistencia, aplicando la accin de los gatos
contra el miembro de concreto mismo.La ventaja del postensado
consiste en comprimir el hormign antes de su puesta en servicio,
disminuyendo su trabajo a traccin, esfuerzo para el que no es un
material adecuado.Por medio del preesfuerzo se aumenta la capacidad
de carga y se disminuye la seccin del elemento. Se Inducen fuerzas
opuestas a las que producen las cargas de trabajo mediante cable de
acero de alta resistencia al ser tensado contra sus anclas.La
aplicacin de estas fuerzas se realiza despus del fraguado,
utilizando cables de acero enductados para evitar su adherencia con
el concreto
Postensado:
Contrario al pretensado el Postensado es un mtodo de presforzado
en el cual el tendn que va dentro de unos conductos es tensado
despus de que el concreto ha fraguado. As el presfuerzo es casi
siempre ejecutado externamente contra el concreto endurecido, y los
tendones se anclan contra el concreto inmediatamente despus del
presforzado. Est mtodo puede aplicarse tanto para elementos
prefabricados como colados en sitio. Generalmente se colocan en los
moldes de la viga conductos huecos que contienen a los tendones no
esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el
concreto, como se ilustra en la siguiente figura:
RNE E- 060.18:Los elementos preesforzados deben cumplir con los
requisitos de resistencia especificados en esta Norma.En el diseo
de elementos preesforzados deben contemplarse la resistencia y el
comportamiento en condiciones de servicio durante todas las etapas
de carga durante la vida de la estructura, desde el momento en que
el preesforzado se aplique por primera vez.Deben tomarse medidas
con respecto a los efectos provocados por el preesforzado sobre las
estructuras adyacentes debidos a deformaciones plsticas y elsticas,
deflexiones, cambios de longitud y rotaciones. Tambin deben
considerarse los efectos por cambios de temperatura y
retraccin.Debe considerarse la posibilidad de pandeo de un elemento
entre los puntos en que el concreto y el acero de preesforzado estn
en contacto intermitente en un ducto de mayor tamao que el
necesario, al igual que la posibilidad de pandeo de almas y alas
delgadas.Al calcular las propiedades de la seccin antes de la
adherencia del acero de preesforzado, debe considerarse el efecto
de la prdida de rea debida a los ductos abiertos.
Especificaciones Tcnicas:
Usos:En losas postensadas, en las cuales se requiera un esfuerzo
mnimo de compresin de 175 kg/cm2 para el tensado a 72 horas (tres
das) y de 161 kg/cm2 a 48 horas (2 das).Recomendaciones de Uso:
Cumplir con las normas y recomendaciones existentes para los
procedimientos de colocacin, manejo, vibrado, proteccin y curado.
Cumplir con las normas bsicas del manejo de concreto certificado.
Tener en cuenta prcticas de acabado o nivel superior del concreto
en el elemento, con el fin de minimizar rajaduras. Garantizar el
sellado de formaletas y el uso de materiales que eviten
deformaciones, con el fin de disminuir desperdicios.
Ventajas:
Calidad comprobada Rapidez en la construccin Reduccin de los
materiales de construccin hasta un 40% de hormign y un 75% de
acero. Rentabilidad por rendimiento en la obra Eficiencia en la
utilizacin del concreto. Reduccin de acero de refuerzo a cantidades
mnimas. Aligeramiento de la estructura. Menor peso de estructura.
Menos peso de cimientos. Disminuye los efectos de sismo. Precisin
en diseo utilizando el Mtodo de Elemento Finito Dimensionar las
fuerzas reactivas del presfuerzo con gran precisin.
Precauciones:Por ser un proceso realizado en obra, es importante
prever:- La falta de coordinacin en el transporte de los elementos,
puede encarecer el montaje- Se debe planear y monitorear
cuidadosamente el proceso constructivo, sobre todo en las etapas de
montaje y colados en sitio
Desventajas.
El postensado requiere de un gato porttil y anclajes
permanentes; su costo hace que sea empleado para miembros de gran
luz, pesados, cuyo transporte no es econmico y de igual forma estos
transportes no son muy comunes, adicional el cuidado que se debe
tener a la hora de transportar dichos elementos, Mayor inversin
inicial, Diseo ms complejo y especializado (juntas, conexiones,
etc), Planeacin cuidadosa del proceso constructivo, sobre todo en
etapas de montaje, Detalles en conexiones, uniones y apoyos
ClasificacinAun cuando podran elegirse otros mtodos para la
clasificacin, es conveniente agrupar los sistemas mediante el mtodo
que se adopta para el anclaje de los tendones, y aqu tenemos ya sea
un sistema de tuerca enroscada o a base de cua. En la primera
categora, se encuentran BBRV, Dividag y Macalloy. Todos los dems
sistemas emplean cuas.BBRV: Este sistema est clasificado como de
tuerca roscada debido a que, en la parte media baja del rango de
fuerzas disponibles, es una contratuerca la que se apoya en una
placa de acero y que transmite la compresin al concreto. En la
parte media superior del rango de fuerzas, el esfuerzo se transmite
por medio de calzas metlicas que se insertan entre el ancla de
tensado y la placa de apoyo. En todos los casos el elemento bsico
consiste en un cilindro de acero con un cierto nmero de agujero
axiales taladrados que acomodan los alambres por separado. El
anclaje de cada alambre se efecta mediante una cabeza redonda
preformada. Las cabezas redondas se forman en ambos extremos del
alambre despus que han pasado despus que han pasado a travs del
cabezal del anclaje. La longitud del cable es por lo tanto fija y
debe determinarse en forma precisa, de tal manera que cuando el
cable ha sido tensado el cabezal de anclaje quede en posicin
correcta en relacin a la placa de apoyo.Todo el cable, incluyendo
la camisa preformada y los anclajes en ambos extremos, se deben
ensamblar en el taller y ser transportados posteriormente a la obra
siempre y cuando se pueda realizar, si no es posible determinar la
longitud del cable, las cabezas redondas en un extremo se forman en
la obra con el empleo de una mquina porttil. El nmero de alambres
vara entre 8 y 163, proporcionando fuerzas en el gato que pueden
ser entre 37 y 790 toneladas.Dividag: Este sistema utiliza como
tendn a una barra de acero de aleacin. Se emplean 2 tipos de
barras: lisa y corrugada. En la barra lisa las roscas estn
laminadas en fro nicamente en los extremos de la barra; y la otra,
tiene corrugaciones laminadas en los lados de su longitud. La
fuerza se transmite a la placa de apoyo extrema por medio de una
tuerca que se atornilla a los extremos de la barra; las fuerzas de
pretensado varan desde 13 hasta 96 toneladas para tensado sencillo
y desde 63 hasta 202 toneladas para tensado mltiple. Los tendones
de cualquier longitud pueden ensamblarse en la obra mediante
acopladores huecos de acero roscado internamente para recibir las
barras lisa o corrugada.Durante la operacin de tensado, la barra
sea estirada por el gato, se atornilla a la tuerca en forma
continua y posteriormente se transfiere la carga al anclaje una vez
que se ha aflojado el gato.Macalloy: El presforzado Macalloy
consiste en un sistema de barras lisas con roscas laminadas en sus
extremos. La fuerza se transmite al concreto por medio de una
tuerca roscada que se comprime contra roladas de acero colocadas
sobre una placa slida de acero que distribuye el esfuerzo, o sobre
una camisa acostillada de hierro forjado, o una placa de acero
taladrada que est situada en un anclaje muerto proporcionando
fuerzas de tensado desde 23 hasta 350 toneladas.En todos los
sistemas de tuercas roscadas, la carga se puede aplicar por
intervalos para ajustarse a los requisitos de diseo de construccin,
y las prdidas pueden compensarse en cualquier momento antes de
introducir la lechada. El anclaje es totalmente positivo sin que
exista prdida del presfuerzo en la transferencia de carga del gato
a la tuerca.
Ensayos que se le Realizan a dicho Concreto
Para los ensayos de dicho concreto, se deben cumplir con las
normas y recomendaciones existentes para los procedimientos de
colocacin, manejo, vibrado, proteccin y curado. Cumplir con las
normas bsicas del manejo de concreto certificado. Tener en cuenta
prcticas de acabado o nivel superior del concreto en el elemento,
con el fin de minimizar rajaduras. Garantizar el sellado de
formaletas y el uso de materiales que eviten deformaciones, con el
fin de disminuir desperdicios.
SISTEMA DE POSTENSADOMateriales:
Concreto: El concreto empleado es normalmente de resistencia y
calidad ms alta que el de las estructuras reforzadas, el concreto
de alta resistencia est menos expuesto a las grietas por compresin,
que implica el postensado.Las diferencias en el mdulo de
elasticidad, capacidad de deformacin y resistencia debern tomarse
en cuenta en el diseo y las caractersticas de deterioro asumen una
importancia crucial en el diseo. Resistencia: Por lo general para
obtener una resistencia de 350 Kg/cm2, es necesario usar una
relacin de agua-cemento no mucho mayor que 0.45. Puesto que con una
cantidad excesiva de cemento se tiende a aumentar la contraccin, es
deseable siempre un factor bajo de cemento. Trabajabilidad: Pueden
emplearse ventajosamente aditivos apropiados. (auto-compactantes y
fluidificantes)
Acero: El uso de acero de alta resistencia es necesario por
razones fsicas bsicas. Las propiedades mecnicas de este acero son
algo diferentes de aquellas del acero convencional usado para el
refuerzo del concreto, existen tres formas comunes de emplear el
acero de presfuerzo: alambres, torn y varillas de acero de
aleacin
Alambres de acero templados: Se fabrican en caliente. El proceso
de estirado, se ejecuta en fro lo que modifica notablemente sus
propiedades mecnicas e incrementa su resistencia, posteriormente se
les libera de esfuerzos residuales mediante un tratamiento continuo
de calentamiento hasta obtener propiedades mecnicas superiores. Los
alambres se fabrican en dimetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm y
las resistencias varan desde 16,000 hasta 19,000 kg/cm2.
Torn: Se fabrica con siete alambres firmemente torcidos. Sus
propiedades mecnicas comparadas con las de los alambres mejoran
notablemente, sobre todo la adherencia. La resistencia a la ruptura
es de 19,000 kg/cm2Los torones pueden obtenerse entre un rango de
tamaos que va desde 3/8 hasta 0.6 cm de dimetro, siendo los ms
comunes los de 3/8 y de 1/2 con reas nominales de 54.8 y 98.7 mm2,
respectivamente.
Varillas de acero de aleacin: Su alta resistencia se obtiene
mediante la introduccin de algunos minerales de ligazn durante su
fabricacinAdicionalmente se efecta trabajo en fro en las varillas
para incrementar an ms su resistencia. Despus de estirarlas en fro
se les libera de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas,
las varillas de acero de aleacin se producen en dimetros que varan
de 1/2" hasta 13/8.
SISTEMA NO ADHERIDO POSTENSADO
El sistema postensado por el sistema No-adherido, se compone de
un mono-filamento cubierto con grasa inhibidora de corrosin y
protegido con una capa-funda de plstico, que permite el libre
movimiento del cabo dentro de ella. En este sistema el tendn tiene
un contacto ms directo con el hormign, pero la desventaja radica,
en que una eventual falla de los anclajes, provocara el
deslizamiento del tensor al interior, produciendo la rotura de la
losa, pues la fuerza de tensin depende casi exclusivamente de sus
extremos
Tendn Cable Anclaje activo Molde de posicin Anclaje pasivo
Hormign Moldaje
Elementos constituyentes: Molde de posicin y cuas (lado activo):
a. Molde de posicin: Se clava al moldaje para posteriormente al
hormigonado retirarlo de manera que podamos tensar el cable. b.
Cuas: Una vez retirado el molde de posicin se introducen
verticalmente dos cuas que nos permitirn tensar el cable.
Anclaje del cable postensado (lado pasivo):a. Anclaje Standard:
habitualmente viene dispuesto en el cable o tendn desde fbrica, se
trata del lado desde el cual no se va a estirar el tendn. Este
modelo no deber utilizarse si la obra se encuentra en zona de
ambiente marino o de ambiente agresivo.
b. Anclaje encapsulado: posee con tubo protector y tapa
engrasada, utilizado en entornos de clima agresivo o ambientes
marinos, pues evita la entrada de agua, humedad o salinidad.
Cable o Tendones (no adheridos): monofilamento de 7 alambres
para la ejecucin de losas postensadas mediante el sistema no
adherido PTE
Separadores o Sillas: Son de diferentes tamaos y se utilizan
para conseguir la curvatura necesaria especificada en el clculo
estructural, para lograr las flechas y esfuerzos deseados. Se
colocan previamente al vertido del hormign
Equipo de Tesado: Gata gato de tesado y una bomba hidrulica
Manmetro, para controlar la presin, del cable
Huincha de medir metlica, para verificar que el exceso de cable,
coincida con los clculos previstos
Proceso constructivo Trayectoria postensados se ubica donde
deberan encontrarse las vigas.
Los capiteles que evitan el apuntalamiento en la losa y a su vez
aportan estructuralmente en conjunto con el postensado, pues en la
mayora de sus partes estos dos sistemas combinados hacen prescindir
de la presencia de vigas, en cuanto al sismo es absorbido casi en
su totalidad por el ncleo central rgido. Proceso:1. Disposicin de
los moldajes, en la base y el permetro.
2. Se cubre con la rejilla de fierro.
3. Se instala el sistema de tendones. Tanto el lado pasivo como
el activo deben fijarse convenientemente a la armadura de refuerzo
y al moldaje.
4. Se dispone de una segunda rejilla, si el clculo estructural
lo especifica.
5. Se vierte el hormign.
6. Una vez fraguado, y que el hormign haya alcanzado una
resistencia del 80%, se procede al tensado de los tendones
7. Tensado: Una vez que el hormign ha fraguado y alcanzado su
resistencia necesaria (80%), se procede a la aplicacin de compresin
a la estructura, a travs de la tensin de los cables Primero se
extraen los moldes de posicin (de plstico) y se ajusta el cable con
las cuas.
Los tendones son estirados a travs de una gata hidrulica que
reaccionan contra la propia pieza de hormign, y comienza a
observarse el exceso de cable.
La gata es retirada y transfiriendo la presin hacia el
hormignEtapa de Transferencia: Al liberar los anclajes de la presin
de la gata hidrulica se transfieren las fuerzas al concreto que
comnmente ha alcanzado el 80% de su resistencia. Aqu ocurren las
prdidas instantneas y deslizamientos inevitables, los cuales estn
previstos por el clculo estructural, las acciones a considerar son
el esfuerzo que acta en ese instante y el peso propio del
elemento.
Se debe supervisar que la tensin del cable sea la especificada
por los planos de clculo, midiendo el exceso de cable y a
continuacin se cortaEtapa final: Se considerarn las condiciones de
servicio tomando en cuenta esfuerzos permisibles, deformaciones y
agrietamientos, y las condiciones de resistencia ltima de tal
manera que adems de alcanzar la resistencia adecuada se obtenga una
falla dctil (el elemento cuando alcanza su resistencia mxima
empieza a tener deformaciones, pero mantiene el nivel de
resistencia)
SISTEMA ADHERIDO POSTENSADO
Se diferencia en el recubrimiento del Tensor (vaina), que
posteriormente al tensado, es rellenado con un mortero que asegura
la proteccin del tensor de acero y la adherencia al resto de la
estructura, este sistema es ms seguro que el sistema no adherido,
pues el tensado no depender exclusivamente de sus anclajes, sino
tambin de la adherencia de su superficie
Proceso constructivo: Se procede a cementar los ductos con
mortero, para proteger los tendones de la corrosin, mientras que en
sistema no adherido se procede inmediatamente al ajuste de los
anclajes.La lechada para inyeccin debe ser de cemento Portland y
agua, o de cemento Portland, arena y agua, para mejorar la
manejabilidad y la contraccin, pueden usarse aditivos que no sean
dainos ni a la lechada ni al acero ni al concreto, y no debe
utilizarse NaCl.El contenido del agua ser el mnimo necesario para
que la lechada pueda bombearse adecuadamente, pero la relacin
agua-cemento en peso no ser mayor que 0.45. No se podr emplear agua
para incrementar la fluidez de la lechada si aquella fue disminuida
por retraso en su colocacin.
Partes del Tendn:1 - Placa de cuas 2 - Placa de apoyo3 - Tensor4
- Punto De Rotura5 - Tubo primario de inyeccin6 - Distanciador 7 -
Lechada de cemento, dentro de ducto corrugado
Lechadoras: Son equipos particularmente aptos para inyectar
lechadas de cemento, consolidar o impermeabilizar paredes, rocas,
tneles; bombardear productos para anclajes y sellados. Una mquina
lechadora o inyectora-mezcladora de cemento, permite el paso de
ridos de hasta 8mm, y una presin de inyeccin de hasta 40 Bar.
Existen quipos de accionamiento neumtico y elctrico.
Lechadoras Elctricas: Lechadoras con bomba progresiva (camisa de
goma y gusano de acero), verticales y horizontales.
Lechadoras Neumticas de Pistn: Diseadas para inyectar lechada de
cemento a presin con sistemas de filtros en lnea y dispositivos
lubricadores incorporados, los cuales protegen al equipo utilizado
en faenas mineras y grandes obras.
APLICACIONES
Cimentaciones por losa monolticas, lugares de suelos expansivos
(tales como arcilla) que crean problemas tpicos para el permetro de
la cimentacin.
Losas: La caracterstica de las losas pretensadas es que salvan
grandes luces y pueden auto soportarse.
Puentes Construidos por Voladizo: para rigidizar la fase ya
construida y para resistir las flexiones y cortantes en la fase de
servicio. Puentes Empujados: Para unir dovelas entre si y para
resistir las flexiones y cortantes durante el empuje.
Puentes por Dovelas Prefabricadas: Para unir dovelas entre si y
para tomar flexiones y cortantes en servicio.
DESCRIPCIN GENERAL
Sistema Pretensado
1.Se cuenta previamente con un Banco de Tensionamiento.Se
procede a la colocacin y tensionamiento de los torones, utilizando
anclajes provisionales que anclan los cables a los dos cabezales
del banco de tensionamiento. El tensionamiento generalmente se lo
hace tirn por tirn, mediante un gato hidrulico de carrera larga. La
fuerza queda pues aplicada a los dos cabezales los cuales a su vez
transfieren al suelo de fundacin de los mismos por trabajo de
resistencia pasiva de estos grandes bloques en que van montados los
cabezales. Los torones, por lo general quedan rectos, tensos como
las cuerdas de una guitarra.Ocasionalmente, y a costos bastantes
elevados pueden introducirse deflexiones en los torones, y estos
pasan a tener un trazado poligonal. Luego de tensados los torones
se coloca la armadura pasiva amarrada con alambre a los cables. Se
lleva una hoja de tensionamiento en la se anotan las lecturas del
manmetro, las presiones y los alargamientos. Cada torn lleva una
numeracin especial, generalmente una letra y un nmero. El
tensionamiento se lo hace solo desde uno de los dos cabezales y el
torn queda anclado en el otro. Mientras ms largo es un banco de
tensionamiento ms econmico es la operacin de tensionamiento pues al
mismo trabajo es tensar en un banco de 80 metros que en un banco de
200 metros.2.Se procede a colocar los moldes y a sub-dividir las
piezas de hormign de acuerdo a la longitud deseada. Todas las
piezas tienen la misma seccin transversal y a la misma fuerza de
tensionamiento, pero su longitud puede variarse a voluntad. Esto es
interesante en casos como los de viguetas para losas, pilotes,
etc.3.Se procede a colocar el hormign mediante vibracin externa
(vibrando los moldes que usualmente son metlicos) o vibracin
interna y a curar el mismo. Es factible y es muy utilizado el hacer
el curado al vapor, con el cual la resistencia del hormign se
acelera y a las 24 horas se puede obtener resistencias que
normalmente se obtienen entre 7 a das. Los torones quedan embebidos
en el hormign, o sea quedan adheridos al hormign4.Cuando el hormign
ha obtenido una resistencia adecuada. Por lo general igual o mayor
que f`c= 210 kg/cm2, se sueltan los anclajes transfirindose, a
travs de los tendones adheridos, la fuerza de los cabezales a todos
y cada uno de los elementos de hormign Pretensado los cuales ya
pueden ser retirados de los moldes. Se recuperan los anclajes y
estos pueden ser reutilizados5.Las piezas fabricadas son, por lo
general, retiradas y cargadas, por medio de un Puente-gra en bancos
grandes o de una gra en bancos pequeos, en un triler para ser
transportado al sitio en el cual van a ser utilizadas. En este
sistema est pues involucrado un proceso de carga, transporte y
colocacin de las piezas fabricadas.6.Se limpian tanto el banco como
los moldes y se procede a repetir la operacin empezando por el
punto 1.
Sistema Postensado
1.Colocacin de los moldes o encofrados. Por comodidad se arma
primero el fondo y uno de los costados de la viga o de la
pieza.2.Se colocan los torones que van alojados dentro de un ducto
metlico impermeable y a este conjunto se lo llama cable. En una
viga se tienen cables de 2 torones, de 4 torones, de 6 torones, de
8 torones, etc. O una combinacin de estos. Los cables pueden tener,
y en realidad lo tienen, un trazado curvo. Se evita las curvas muy
cerradas. Se tiene mucho cuidado de cerrar con cinta adhesiva toda
pequea abertura para asegurar que no se introduzca lechada dentro
de los ductos. Estos deben ser impermeables. En los planos cada
cable tiene una numeracin y una curva de colocacin. Luego se coloca
la armadura pasiva incluyendo la armadura especial y adicional en
los anclajes y en la zona de anclaje.3. Se colocan los dos anclajes
en los extremos de los cables y a 90 grados de estos. Estos
anclajes pueden ser: dos anclajes vivos, o un anclaje vivo y el
otro muerto.Cada anclaje, ya sea vivo o muerto tiene un tubo que
sirve para la inyeccin de lechada y para la salida del aire.4.Se
coloca el otro costado lateral y se aseguran los encofrados5.Se
coloca el hormign usualmente mediante vibracin interna. Se tiene
especial cuidado de que el hormign llegue a todos los rincones y en
no daar los anclajes o los ductos metlicos. Una buena precaucin es,
tan pronto se ha terminado el fraguado, inyectar aire comprimido
aprovechando el tubo de inyeccin de lechada, aire que debe salir
sin dificultad por el otro extremo. Si se necesita repara un ducto,
el momento de hacerlo es inmediatamente de hormigonada la pieza. Se
cura el hormign generalmente con aplicacin de agua, operacin muy
importante durante los primeros tres o cuatro das, y que se la debe
continuar por unas cuatros semanas. En general en Ecuador se falla
por falta de curado.Los costados puede retirarse a las 24 horas si
se tiene cuidado, mejor a las 48 horas. El fondo queda pues la
pieza no es todava auto soportable.6.Cuando el hormign ya ha
adquirido una resistencia usualmente f`c igual o mayor a 210 kg/cm2
se procede a tensar los cables de uno en uno. Antes de iniciar el
tensionamiento de cada cable se procede a colocar una marca junto a
una referencia, usualmente con relacin a la placa de
tensionamiento. Lo usual y tcnicamente lo aconsejable es tensionar
simultneamente todos los torones de un mismo cable. Se puede dar
una tensin parcial a cada cable para completarla ms tarde o se
pueden tensar solo una parte de los cables. En Postensado pues
existe la posibilidad de aplicar la fuerza total por partes.El
tensionamiento se loa hace mediante gatos hidrulicos desde los
anclajes vivos. Si se tiene dos anclajes vivos puede hacerse desde
cada uno de ellos. En este caso las prdidas son menores.7.Cuando
cada cable tiene la fuerza de tensionamiento que debe tener, medida
en el manmetro del gato, se asegura u se ajusta a la cua macho
sobre la cua hembra y el cable ya queda tensado. Se mide el
alargamiento de cada torn. Si se ha tensionado por los dos extremos
(2 anclajes vivos) se suman los alargamientos parciales y se anota
el alargamiento total. Se lleva una hoja de tensionamiento en la
que se anota tanto la lectura en el manmetro y las presiones as
como los alargamientos al milmetro. Para des tensionar un cable se
necesita aplicar una fuerza mayor a la que tiene el cable
tensionado que ya est anclado (fuerza de tensionamiento menos
algunas perdidas). En el sistema Postensado no se reutilizan los
anclajes.8.Usualmente se mide, antes de iniciar el tensionamiento,
mediante un nivel de precisin, el nivel en el centro de la viga, y
luego se lo mide cuando se ha terminado el tensionamiento. Las
vigas tienden a levantarse en el centro entre unos 3 a 6 mm. Esto
indica que el elemento est soportado solo en los extremos y que ya
puede retirarse el fondo de la viga. Generalmente cuando se trabaja
en varias vigas que es el caso de los puentes se preparan ms fondos
que juego de costados laterales. Lo mnimo usual es tener dos fondos
y un juego de costados laterales. 9.Cuando se ha terminado el
tensionamiento se procede a hacer la inyeccin de leche que consiste
en inyectar a presin desde un anclaje situado en uno de los
extremos una lechada de cemento y agua, de una consistencia igual a
la de la pintura de caucho, hasta que la lechada salga por el tubo
del otro extremo. Si los niveles son diferentes siempre se inyecta
de abajo hacia arriba. Esta operacin se la hace mediante una bomba
que puede ser manual o a motor. El aire que est en ducto es por la
lechada y sale por el otro lado. Sin embargo cuando en un cable hay
un punto intermedio alto, hay que dejar un ducto para que salga el
aire, se comprime y no deja pasar la lechada al otro extremo.Una
vez inyectado un cable no se lo puede volver a tensionar o des
tensionar. Se corta el exceso de cada torn a veces es conveniente
abrir los torones, se sella el anclaje con masilla de cemento o con
hormign y la operacin queda terminada10.En el sistema Postensado
las piezas generalmente se las fabrica, hormigona y tensionan in
situ de modo que no existe la operacin de cargado, transporte y
colocacin.En algunos casos excepcionales, cuando hay una repeticin
muy grande de piezas pos tensadas estas se hacen en un patio de
fabricacin y entonces si se requiere de la operacin anteriormente
indicado
