Examen Final

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL CONCRETO PREESFORZADO

ABNER BENJAMIN RAMIREZ RIAN CARNET: 2001 17348 18 DE MAYO DE 2,007

INTRODUCCION: El preesfuerzo, significa la creación intencional de esfuerzos permanentes en un elemento o una estructura, con el propósito de mejorar su comportamiento y resistencia bajo condiciones de servicio. En los elementos pretensados, al hormigón se le introducen tensiones de compresión con el objetivo de reducir las tensiones de tracción provocadas por las cargas aplicadas, incluyendo el peso propio del elemento. Para introducir las tensiones de compresión en el hormigón se utiliza acero de pretensado, es decir cordones, barras o alambres. El pretensado propiamente dicho es un método de preesfuerzo en el cual los cables o tendones se traccionan antes de colocar el hormigón, y la fuerza de pretensado se transmite al hormigón principalmente por medio de la adherencia. El postensado es un método de preesfuerzo en el cual los cables o tendones se traccionan una vez que el hormigón ha endurecido, y la fuerza de pretensado se transmite al hormigón principalmente por medio de los anclajes en los extremos de los cables. El acero de preesfuerzo es el material que va a provocar de manera activa momentos y esfuerzos que contrarresten a los causados por las cargas. Existen tres formas comunes de emplear el acero de preesfuerzo: alambres, torón y varillas de acero de aleación.

OBJETIVOS: GENERALES:  Analizar el sistema de concreto preesforzado y todos los elementos que lo componen. ESPECIFICOS:  Investigar los métodos de preesfuerzo que existen.  Determinar los tipos de anclajes que existen para el concreto preesforzado.  Conocer los aceros y sus características que se utilizan en el concreto preesforzado.

CONCRETO PREESFORZADO El preesfuerzo significa la creación intencional de esfuerzos permanentes en una estructura o conjunto de piezas, con el propósito de

mejorar su comportamiento y resistencia bajo condiciones de servicio y de resistencia. Los principios y técnicas del preesforzado se han aplicado a estructuras de muchos tipos y materiales, la aplicación más común ha tenido lugar en el diseño del concreto estructural. El concepto original del concreto preesforzado consistió en introducir en vigas suficiente precompresión axial para que se eliminaran todos los esfuerzos de tensión que actuarán en el concreto. Con la práctica y el avance en conocimiento, se ha visto que esta idea es innecesariamente restrictiva, pues pueden permitirse esfuerzos de tensión en el concreto y un cierto ancho de grietas. El ACI propone la siguiente definición: Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes debido a cargas externas son contrarrestados a un grado deseado. En elementos de concreto reforzado el preesfuerzo es introducido comúnmente tensando el acero de refuerzo. Dos conceptos o características diferentes pueden ser aplicados para explicar y analizar el comportamiento básico del concreto preesforzado. Es importante que el diseñador entienda los dos conceptos para que pueda proporcionar y diseñar estructuras de concreto preesforzado con inteligencia y eficacia. Primer concepto: Preesforzar para mejorar el comportamiento elástico del concreto. Este concepto trata al concreto como un material elástico y probablemente es todavía el criterio de diseño más común entre ingenieros. El concreto es comprimido (generalmente por medio de acero con tensión elevada) de tal forma que sea capaz de resistir los esfuerzos de tensión. Desde este punto de vista el concreto está sujeto a dos sistemas de fuerzas: preesfuerzo interno y carga externa, con los esfuerzos de tensión debido a la carga externa contrarrestados por los esfuerzos de compresión debido al preesfuerzo. Similarmente, el agrietamiento del concreto debido a la carga es contrarrestado por la precompresión producida por los tendones. Mientras que no haya grietas, los esfuerzos, deformaciones y deflexiones del concreto debido a los dos sistemas de fuerzas pueden ser considerados por separado y superpuestos si es necesario.

En su forma más simple, consideremos una viga rectangular con carga externa y preesforzada por un tendón a través de su eje centroidal.

Figura 1. Distribución de esfuerzos a través de una sección de concreto preesforzada concéntricamente

Segundo concepto: Preesforzar para aumentar la resistencia última del elemento. Este concepto es considerar al concreto preesforzado como una combinación de acero y concreto, similar al concreto reforzado, con acero tomando tensión y concreto tomando compresión de tal manera que los dos materiales formen un par resistente contra el momento externo. Esto es generalmente un concepto fácil para ingenieros familiarizados con concreto reforzado.

Figura 2. Viga de concreto a) Simplemente reforzada - grietas y deflexiones excesivas b) Preesforzada �sin grietas y con peques  deflexiones

En el concreto preesforzado se usa acero de alta resistencia que tendrá que fluir (siempre y cuando la viga sea dúctil) antes de que su resistencia sea completamente alcanzada. Si el acero de alta resistencia es simplemente embebido en el concreto, como en el refuerzo ordinario de concreto, el concreto alrededor tendrá que agrietarse antes de que la resistencia total del acero se desarrolle. De aquí que es necesario pre-estirar o preesforzar al acero. Preesforzando y anclando al acero contra el concreto, se producen

esfuerzos deseables. Estos esfuerzos permiten la utilización segura y económica de los dos materiales para claros grandes lo cual no puede lograrse en el concreto simplemente reforzado. En la figura 3 se muestran como ejemplo los diagramas de momentos debidos a carga vertical y al preesfuerzo para una viga simplemente apoyada. La carga vertical es la misma para los tres casos que se muestran; sin embargo, los diagramas de momento debidos a la fuerza de preesfuerzo son distintos. La viga I tiene preesfuerzo axial, es decir, el centro de gravedad de los torones se encuentra en el eje neutro de la sección. Aparentemente, no existe ventaja alguna al colocar preesfuerzo axial. La viga II muestra un diagrama de momento constante debido a que el preesfuerzo se aplica con excentricidad y su trayectoria es recta a lo largo de toda la viga; en los extremos no existe momento por cargas que disminuya la acción del preesfuerzo, por lo que éste se deberá suprimir con encamisados o dispositivos similares. Por último, en la viga III se tiene una distribución de momentos debidos al preesfuerzo similar a la curva debida a la carga vertical; el preesfuerzo así colocado contrarresta el efecto de las cargas en cada sección de la viga.

Figura 3. Momentos flexionantes a lo largo de vigas preesforzadas simplemente apoyadas

La Figura 4 muestra los diagramas de esfuerzo para las mismas vigas tanto al centro del claro como en los extremos. Al centro del claro se aprecia que el comportamiento de la primera viga mejora con el preesfuerzo aunque sea sólo axial ya que las tensiones finales que se presentan en la fibra inferior son menores que para una viga sin preesforzar; para las otras dos vigas estos esfuerzos son todavía menores por el momento provocado por el preesfuerzo excéntrico. En los extremos, la primera y tercera viga presentan esfuerzos sólo de compresión, mientras que la viga II presenta esfuerzos de tensión y compresión, estos últimos mayores a los de las otras dos vigas debido a la existencia de preesfuerzo excéntrico.

Figura 4. Esfuerzos al centro del claro y en los extremos de vigas simplemente apoyadas con y sin preesfuerzo

VENTAJAS Y DESVENTAJ AS DEL USO DE ELEMENTOS PRESFORZADOS: De acuerdo con lo anterior, la deformación y el agrietamiento de elementos preesforzados disminuyen por la compresión y el momento producidos por los tendones, lo que se traduce en elementos más eficientes. Algunas ventajas del concreto preesforzado son las siguientes:  Mejor comportamiento ante cargas de servicio por el control del agrietamiento y la deflexión.  Permite el uso óptimo de materiales de alta resistencia.  Se obtienen elementos más eficientes y esbeltos, con menos empleo de material; en vigas, por ejemplo, se utilizan peraltes del orden de L/20 a L/23, donde L es el claro de la viga, a diferencia de L/10 en concreto reforzado.  Mayor control de calidad en elementos pretensados (producción en serie). Siempre se tendrá un control de calidad mayor en una planta ya que se trabaja con más orden y los trabajadores están más controlados.  Mayor rapidez de construcción al atacarse al mismo tiempo varios frentes o construirse simultáneamente distintas partes de la estructura; esto en general conlleva importantes ventajas económicas en un análisis financiero completo.

Conviene también mencionar algunas desventajas que en ocasiones pueden surgir en ciertas obras. Estas son:  La falta de coordinación en el transporte de los elementos preesforzados puede encarecer el montaje.  En general, la inversión inicial es mayor por la disminución en los tiempos de construcción.  Se requiere también de un diseño relativamente especializado de conexiones, uniones y apoyos.  Se debe planear y ejecutar cuidadosamente el proceso constructivo, sobre todo en las etapas de montaje y colados en sitio. Existen aplicaciones que solo son posibles gracias al empleo del preesfuerzo. Este es el caso de puentes sobre avenidas con tránsito intenso o de claros muy grandes, el de algunas naves industriales o donde se requiere de una gran rapidez de construcción, entre otras.

MÉTODOS DE PREESFORZADO En el concreto preesforzado existen dos categorías:  Pretensado  Postensado. Los miembros del concreto pretensado preesforzado se producen restirando o tensando los tendones entre anclajes externos antes de vaciar el concreto y al endurecerse el concreto fresco, se adhiere al acero. Cuando el concreto alcanza la resistencia requerida, se retira la fuerza preesforzante aplicada por gatos, y esa misma fuerza es transmitida por adherencia, del acero al concreto. En el caso de los miembros de concreto postensado, se esfuerzan los tendones después de que ha endurecido el concreto y de que se haya alcanzado suficiente resistencia, aplicando la acción de los gatos contra el miembro de concreto mismo. CONCRETO PRETENSADO: El término pretensado se usa para describir el método de preesfuerzo en el cual los tendones se tensan antes de colar el concreto. Se requiere de moldes o muertos (bloques de concreto

enterrados en el suelo) que sean capaces de soportar el total de la fuerza de preesfuerzo durante el colado y curado del concreto antes de cortar los tendones y que la fuerza pueda ser transmitida al elemento. Los tendones, generalmente son de cable torcido con varios torones de varios alambres cada uno, se restiran o se tensan entre apoyos. Se mide el alargamiento de los tendones, así como la fuerza de tensión aplicada con los gatos. Con la cimbra en su lugar, se vacía el concreto en torno al tendón esforzado. A menudo se usa concreto de alta resistencia a corto tiempo, a la vez que es curado con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento. Después de haberse logrado la resistencia requerida, se libera la presión de los gatos. Los torones tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados al concreto por adherencia. En esta forma la fuerza de preesfuerzo es transferida al concreto por adherencia, en su mayor parte cerca de los extremos de la viga. Con frecuencia se usan uno, dos o tres depresores intermedios del cable para obtener el perfil deseado. Estos dispositivos de sujeción quedan embebidos en el elemento al que se le aplica el preesfuerzo. En las figura 5 y 6 se muestran las posibles trayectorias de los tendones. Las trayectorias del preesfuerzo son siempre rectas y en moldes adaptados es posible hacer desvíos para no provocar esfuerzos excesivos en los extremos. En aquellas secciones donde el preesfuerzo resulte excesivo, como en los extremos de vigas simplemente apoyadas sin desvío de torones, se debe disminuir la fuerza preesforzante encamisando algunos de ellos.

Figura 5. Trayectoria Horizontal

Figura 6. Desvi�de Torones

La mayoría de los elementos preesforzados se fabrican en serie dentro de plantas con instalaciones adecuadas, donde se logra la reutilización de moldes metálicos o de concreto y se pueden preesforzar en una sola operación varios elementos. En la figura 7 se muestra un ejemplo de la producción en serie en mesas de gran tamaño, en muchos casos mayores de 80 m de longitud

Figura 7. Producci en Serie de Vigas Pretensadas

El curado de los elementos se realiza con vapor de agua cubriéndolos con lonas. La acción del preesfuerzo en el concreto es interna ya que el anclaje se da por adherencia. Los elementos pretensados más comunes son viguetas, trabes, losas y gradas, aplicados a edificios, naves, puentes, gimnasios y estadios principalmente. Características: 1. Pieza prefabricada. 2. El preesfuerzo se aplica antes que las cargas. 3. El anclaje se da por adherencia. 4. La acción del preesfuerzo es interna. 5. El acero tiene trayectorias rectas. 6. Las piezas son generalmente simplemente apoyadas (elemento estático). CONCRETO POSTENSADO: El postensado es el método de preesfuerzo que consiste en tensar los tendones y anclarlos en los extremos de los elementos después de que el concreto ha fraguado y alcanzado su resistencia necesaria.

Cuando se hace el preesforzado por postensado, generalmente se colocan en los moldes de las vigas ductos huecos que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado antes de vaciar el concreto, lo que permite variar la excentricidad dentro del elemento a lo largo del mismo para lograr las flechas y esfuerzos deseados. Los tendones pueden ser alambres paralelos atados en haces, cables torcidos en torones, o varillas de acero. El ducto se amarra con alambres al refuerzo auxiliar de la viga (estribos sin reforzar) para prevenir su desplazamiento accidental, y luego se vacía el concreto. Cuando éste ha adquirido suficiente resistencia, se usa la viga de concreto misma para proporcionar la reacción para el gato de esforzado. La tensión se evalúa midiendo tanto la presión del gato como la elongación del acero. Los tendones se tensan normalmente todos a la vez ó bien utilizando el gato monotorón. Normalmente se rellenen de mortero los ductos de los tendones después de que éstos han sido esforzados. Se forza el mortero al interior del ducto en uno de los extremos, a alta presión, y se continua el bombeo hasta que la pasta aparece en el otro extremo del tubo. Cuando se endurece, la pasta une al tendón con la pared interior del ducto. Las funciones primordiales del mortero son las de proteger al preesfuerzo de la corrosión y evitar movimientos relativos entre los torones durante cargas dinámicas. En el postensado la acción del preesfuerzo se ejerce externamente y los tendones se anclan al concreto con dispositivos mecánicos especiales (anclajes), generalmente colocados en los extremos del tendón. Este postensado puede emplearse tanto para elementos fabricados en planta, a pie de obra o colados en sitio. Las aplicaciones más usuales son para vigas de grandes dimensiones, dovelas para puentes, losas con preesfuerzo bidireccional, diafragmas de puentes, vigas hiperestáticas, cascarones y tanques de agua, entre otros. Las ser mayor evitar

trayectorias del preesfuerzo pueden curvas, lo que permite diseñar con eficiencia elementos hiperestáticos y esfuerzos en los extremos del elemento.

Figura 8. Trayectorias Típicas de Tendones en Vigas Postensadas

Características: 1. Piezas prefabricadas o coladas en sitio. 2. Se aplica el preesfuerzo después del colado. 3. El anclaje requiere de dispositivos mecánicos. 4. La acción del preesfuerzo es externa. 5. La trayectoria de los cables puede ser recta o curva. 6. La pieza permite continuidad en los apoyos hiperestático).

(elemento

ELEMENTOS PRE Y POST ENSADOS: Hay ocasiones en que se desean aprovechar las ventajas de los elementos pretensados pero no existe suficiente capacidad en las mesas de colado para sostener el total del preesfuerzo requerido por el diseño del elemento; en otras, por las características particulares de la obra, resulta conveniente aplicar una parte del preesfuerzo durante alguna etapa posterior a la fabricación. Al menos ante estas dos situaciones, es posible dejar ahogados ductos en el elemento pretensado para postensarlo, ya sea en planta, a pie de obra o montado en el sitio. ETAPAS DE UN ELEMENTO PRESFORZADO El diseño de elementos de concreto preesforzado consiste en proponer el elemento que sea funcional y económicamente óptimo para determinadas acciones y características geométricas de la obra. Una vez escogido el elemento, el diseño consiste en proporcionar los aceros de preesfuerzo y de refuerzo para que tenga un comportamiento adecuado durante todas sus etapas dentro del marco de un reglamento vigente. Es claro que ante esta perspectiva, el elemento o sección a utilizar no es una incógnita sino un dato que el diseñador de acuerdo a sus conocimientos y experiencia debe proporcionar.

Un elemento preesforzado, y en general cualquier elemento prefabricado, está sometido a distintos estados de carga. Estos estados pueden representar condiciones críticas para el elemento en su conjunto o para alguna de sus secciones. Existen dos etapas en las que se deben revisar las condiciones de servicio y seguridad del elemento: la etapa de transferencia y la etapa final; sin embargo, para muchos elementos existen etapas inter-medias que resultan críticas. En la Figura 9 se muestran esquemáticamente en una gráfica cargadeflexión el proceso de cargas de un elemento presforzado típico y el estado de esfuerzos correspondiente a cada etapa en la sección de momento máximo. A medida que el elemento es cargado con el firme y la sobrecarga muerta, la contraflecha disminuye hasta que, generalmente con la presencia de la carga viva, se presenta una flecha hasta el punto de descompresión (cuando se presentan tensiones en la fibra inferior del elemento), para finalmente sobrepasar la fluencia y llegar a la carga última.

Figura 9. Gr 畴 ica carga-deflexi de una viga preesforzada t 畴 ica

Etapa de Transferencia: Esta tiene lugar cuando se cortan los tendones en elementos pretensados o cuando se libera en los anclajes la presión del gato en concreto postensado. Es decir, cuando se transfieren las fuerzas al concreto que comúnmente ha alcanzado el 80 por ciento de su resistencia. Aquí ocurren las pérdidas instantáneas y las acciones a considerar son el preesfuerzo que actúa en ese instante y el peso propio del elemento.

Esta etapa puede ser crítica en los extremos de elementos pretensados sin desvío de torones donde el preesfuerzo es excesivo. Dado que la acción del preesfuerzo solo es contrarrestada por la del peso propio del elemento, en esta etapa se presentará la contra flecha máxima (Figura 9). Estado Intermedio: Dentro de esta etapa se presenta el transporte y montaje del elemento se debe tener especial cuidado en la colocación de apoyos temporales y ganchos y dispositivos de montaje para no alterar la condición estática para la que fue diseñado el elemento. Algunas vigas para puente son tan largas que es necesario dejar volado uno de los extremos para que se puedan transportar. Muchos elementos presforzados tienen un comportamiento en etapas intermedias distinto al que tienen en transferencia o en el estado final. Tal es el caso de algunas viguetas, trabes y losa que, antes de que la sección compuesta esté lista para soportar cargas, requieren de cimbrado temporal que es removido cuando los colados en sitio y la losa o el firme han fraguado. Otro tipo de elementos que requieren un diseño muy refinado son aquellos que fueron fabricados, transportados y montados como simplemente apoyados pero que en la etapa final formarán parte de un sistema hiperestático. Etapa Final. El diseñador debe considerar las distintas combinaciones de cargas en la estructura en general, y en cada elemento en particular, para garantizar el comportamiento adecuado de los elementos. En la etapa final se considerarán las condiciones de servicio tomando en cuenta esfuerzos permisibles, deformaciones y agrietamientos, y las condiciones de resistencia última de tal manera que además de alcanzar la resistencia adecuada se obtenga una falla dúctil. En esta etapa ya han ocurrido todas las pérdidas de preesfuerzo y en la mayoría de los casos el elemento preesforzado se encuentra trabajando en conjunto con el firme colado en sitio, lo que incrementa notablemente su inercia y resistencia. En la Figura 9 se indican, a partir de la carga de descompresión, los distintos estados finales que se deben considerar en el diseño de cualquier elemento preesforzado.

MATERIALES DE PREESFUERZO CONCRETO: El concreto que se usa para preesforzar se caracteriza por tener mayor calidad y resistencia con respecto al utilizado en construcciones ordinarias. Los valores comunes de f´c oscilan entre 350 y 500 kg/cm², siendo el valor estándar 350 kg/cm². Se requiere esta resistencia para poder hacer la transferencia del preesfuerzo cuando el concreto haya alcanzado una resistencia de 280 kg/cm².

La gran calidad y resistencia generalmente conduce a costos totales menores ya que permite la reducción de las dimensiones de la sección de los miembros utilizados. Con ello, se logran ahorros significativos en peso propio, y grandes claros resultan técnica y económicamente posibles. Las deflexiones y el agrietamiento del concreto pueden controlarse y hasta evitarse mediante el preesfuerzo. Es posible el uso de aditivos y agregados especialmente en elementos arquitectónicos.

TIPOS DE ACERO ACERO DE REFUERZO El uso del acero de refuerzo ordinario es común en elementos de concreto preesforzado. Este acero es muy útil para:        

Aumentar ductilidad Aumentar resistencia Resistir esfuerzos de tensión y compresión Resistir cortante Resistir torsión Restringir agrietamiento Reducir deformaciones a largo plazo Confinar el concreto

El acero de refuerzo suplementario convencional (varillas de acero) se usa comúnmente en la región de altos esfuerzos locales de compresión en los anclajes de vigas postensadas. Tanto para miembros postensados como pretensados es usual proveerlos de varillas de acero longitudinal para controlar las grietas de contracción y temperatura. Finalmente, a menudo es conveniente incrementar la resistencia a la flexión de vigas preesforzadas empleando varillas de refuerzo longitudinales suplementarias.

Las varillas se pueden conseguir en diámetros nominales que van desde 3/8 pulg. hasta 13/8 pulg., con incrementos de 1/8 de pulg. y también en dos tamaños más grandes de más o menos 13/4 y 21/4 pulg de diámetro. Grados de acero: Acero de refuerzo de grados de 40 y 60 ksi (2800 y 4200 kg/cm²) son usados en la construcción de trabes cajón de concreto. Aún cuando el refuerzo de grado 60 tiene mayor rendimiento y resistencia última que el de grado 40, el módulo de elasticidad del acero es el mismo y aumentar los esfuerzos de trabajo también aumenta el número total de grietas en el concreto. A fin de superar este problema, los puentes generalmente tienen separaciones menores entre barras. El refuerzo de grado 60 no es tan dúctil como el de grado 40 y es más difícil de doblar.

ACERO DE PRESFUERZO: El acero de preesfuerzo es el material que va a provocar de manera activa momentos y esfuerzos que contrarresten a los causados por las cargas. Existen tres formas comunes en las cuales se emplea el acero como tendones en concreto preesforzado: 1. Alambres redondos estirados en frío, 2. Torón y 3. Varillas de acero de aleación. Los alambres y los cables trenzados tienen una resistencia a la tensión de más o menos 17600 kg/cm², en tanto que la resistencia de las varillas de aleación está entre los 10,200 y 11250 kg/cm² dependiendo del grado. Alambres: Los alambres individuales se fabrican laminando en caliente lingotes de acero hasta obtener alambres redondos que, después del enfriamiento, pasan a través de troqueles para reducir su diámetro hasta su tamaño requerido. El proceso de estirado, se ejecuta en frío lo que modifica notablemente sus propiedades mecánicas e incrementa su resistencia. Posteriormente se les libera de esfuerzos residuales mediante un tratamiento continuo de calentamiento hasta obtener las propiedades mecánicas prescritas. Los alambres se fabrican en diámetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm y las resistencias varían desde

16,000 hasta 19,000 kg/cm2. Los alambres de 5, 6 y 7 mm pueden tener acabado liso, dentado y tridentado. Los alambres redondos que se usan en la construcción de concreto preesforzado postensado y ocasionalmente en obras pretensadas se fabrican en forma tal que cumplan con los requisitos de la especificación ASTM A-421, "Alambres sin Revestimiento, Relevados de Esfuerzo, para Concreto Preesforzado". Tabla 1. Propiedades de Alambres Sin Revestimiento Revelados de Esfuerzo Diámetro nominal

Mínima resistencia de Tensión Tipo BA

Tipo WA

Mínimo esfzo. Para una elongación de 1% Tipo BA

Tipo WA

Pulg.

mm.

Lb/pulg2

Kg/cm2

Lb/pulg2

Kg/cm2

Lb/pulg2

Kg/cm2

Lb/pulg2

Kg/cm2

0.192

4.88

240,000

16,880

250,000

17,590

192,000

13,510

200,000

14,070

0.196

4.98

240,000

16,880

250,000

17,590

192,000

13,510

200,000

14,070

0.250

6.35

240,000

16,880

240,000

16,880

192,000

13,510

192,000

14,070

0.276

7.01

240,000

16,880

235,000

16,880

192,000

13,510

182,000

14,070

También se puede conseguir alambres de bajo relajamiento, a veces conocidos como estabilizados. Se emplean cuando se quiere reducir al máximo la pérdida de preesfuerzo. Los tendones están compuestos normalmente por grupos de alambres, dependiendo el número de alambres de cada grupo del sistema particular usado y de la magnitud de la fuerza pretensora requerida. Los tendones para prefabricados postensados típicos pueden consistir de 8 a 52 alambres individuales. Se pueden emplear tendones múltiples, cada uno de ellos compuesto de grupos de alambres para cumplir con los requisitos. Torón: El torón se usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa también en construcción postensada. El torón es fabricado con siete alambres, 6 firmemente torcidos alrededor de un séptimo de diámetro ligeramente mayor. El paso de la espiral o hélice de torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable. La resistencia a la ruptura garantizada de 17 590 kg/cm2 conocido como grado 250K. Se ha estado produciendo un acero más resistente conocido como grado 270K, con una resistencia mínima a la ruptura de 270,000 lb/pulg² (18,990 kg/cm²) que es el más utilizado actualmente.

Para los torones se usa el mismo tipo de alambres relevados de esfuerzo y estirados en frío que los que se usan para los alambres individuales de preesfuerzo. Sin embargo, las propiedades mecánicas se evidencian ligeramente diferentes debido a la tendencia de los alambres torcidos a enderezarse cuando se les sujeta a tensión, debido a que el eje de los alambres no coincide con la dirección de la Figura 9. Tor utilizado en concreto preesforzado tensión. Al torón se le releva de esfuerzos mediante tratamiento térmico después del trenzado. Los torones de bajo relajamiento se pueden conseguir mediante pedido especial. El cable trenzado se fabrica de acuerdo con la especificación ASTM A416, "Cable Trenzado, Sin Revestimiento, de Siete Alambres, Relevado de Esfuerzos, Para Concreto Presforzado". Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 3/8” hasta 0.6 pulgadas de diámetro, siendo los más comunes los de 3/8” y de 1/2" con áreas nominales de 54.8 y 98.7 mm², respectivamente. A continuación se muestran en una tabla las propiedades del cable de siete alambres sin revestimiento que se deben cumplir:

Tabla 2. Propiedades del torón de 7 alambres sin revestimiento Diámetro Nominal

pulg

mm

Resistencia a la ruptura

Lb

kN

Área Nominal del Torón

pulg2

Carga mínima para una elongación de 1%

mm2

Lb

kN

GRADO 250 0.250

6.35

9,000

40.0

0.036

23.22

7,650

34.0

0.313

7.94

14,500

64.5

0.058

37.42

12,300

54.7

0.375

9.53

20,000

89.0

0.080

51.61

17,000

75.6

0.438

11.11

27,000

120.1

0.108

69.68

23,000

102.3

0.500

12.70

36,000

160.1

0.144

92.90

30,600

136.2

0.600

15.24

54,000

240.2

0.216

139.35

45,900

204.2

GRADO 270 0.375

9.53

23,000

102.3

0.085

54.84

19,550

87.0

0.438

11.11

31,000

137.9

0.115

74.19

26,550

117.2

0.500

12.7

41,300

183.7

0.153

98.71

35,100

156.1

0.600

15.24

58,600

260.7

0.217

140.00

49,800

221.5

Varillas De Acero De Aleación: En el caso de varillas de aleación de acero, la alta resistencia que se necesita se obtiene mediante la introducción de ciertos elementos de ligazón, principalmente manganeso, silicón y cromo durante la fabricación de acero. Adicionalmente se efectúa trabajo en frío en las varillas al fabricar estas para incrementar aún más su resistencia. Después de estirarlas en frío, a las varillas se les releva de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas. Las varillas se fabrican de manera que cumplan con los requisitos de la Especificación ASTM A-277, "Varillas de Acero de Alta Resistencia, Sin Revestimientos, Para Concreto Preesforzado". Las varillas de acero de aleación se consiguen en diámetros que varían de ½ pulgada hasta 13/8 de pulgada, tal como se muestra en la tabla 3.

Tabla 3. Propiedades de las varillas de acero de aleación Diámetro nominal

Pulg

mm

Área nominal de la varilla Pulg2

mm2

Resistencia a la ruptura Lb

Mínima carga para una elongación de 0.7%

kN

Lb

kN

GRADO 145 1/2

12.7

0.196

127

28,000

125

25,000

111

5/8

15.88

0.307

198

45,000

200

40,000

178

3/4

19.05

0.442

285

64,000

285

58,000

258

7/8

22.23

0.601

388

87,000

387

78,000

347

1

25.40

0.785

507

114,000

507

102,000

454

1 1/8

28.58

0.994

642

144,000

641

129,000

574

1 1/4

31.75

1.227

792

178,000

792

160,000

712

1 3/8

34.93

1.485

957

215,000

957

193,000

859

GRADO 160 1/2

12.7

0.196

127

31,000

138

27,000

120

5/8

15.88

0.307

1989

49,000

218

43,000

191

3/4

19.05

0.442

285

71,000

316

62,000

276

7/8

22.23

0.601

388

96,000

427

84,000

374

1

25.40

0.785

507

126,000

561

110,000

490

1 1/8

28.58

0.994

642

159,000

708

139,000

619

1 1/4

31.75

1.227

792

196,000

872

172,000

765

1 3/8

34.93

1.485

958

238,000

1059

208,000

926

ACERO ESTRUCTURAL En muchos elementos prefabricados es común el uso de placas, ángulos y perfiles estructurales de acero. Éstos son empleados en conexiones, apoyos y como protección. El esfuerzo nominal de fluencia de este acero es de 2530 kg/cm². Malla Electrosoldada: Por su fácil colocación, las retículas de alambre o mallas electrosoldadas se emplean comúnmente en aletas de trabes cajón, doble te y similares. El esfuerzo nominal de fluencia es de 5000 kg/cm². La nominación más común de los distintos tipos de malla es como sigue SL x ST - CL / CT En donde S es la separación en pulgadas, C es el calibre en direcciones longitudinal L y transversal T, respectivamente. La malla que más se utiliza es la 6x6 – 6/6.

ANCLAJES

Se denominan anclajes a los dispositivos de sujeción de los extremos de las armaduras activas. El anclaje es una pieza de hierro fundido, que aloja al sistema de cuñas, diseñada para su uso en conjunción con las cuñas. Los anclajes pueden emplearse indistintamente como activos o pasivos.

El Anclaje Activo: Es donde se realiza el tensionamiento. El Anclaje Pasivo: Es el encargado de desarrollar la fuerza de reacción, ubicado en el extremo opuesto del torón. Los anclajes deberán ser capaces de retener eficazmente los tendones, resistir su carga unitaria de rotura, y transmitir al hormigón una carga, al menos, igual a la máxima que el correspondiente tendón pueda proporcionar, tanto bajo solicitaciones estáticas como dinámicas. Para ello deberán cumplir las siguientes condiciones: a) El coeficiente de eficacia de un tendón anclado será, al menos, igual a noventa y dos (92) centésimas, en el caso de tendones adherentes y a noventa y seis (96) centésimas, en el caso de tendones no adherentes. b) Los sistemas de anclaje por cuñas serán capaces de retener los tendones de tal forma que, una vez finalizada la penetración de cuñas, no se produzcan deslizamientos respecto al anclaje. c) Donde se prevean efectos de fatiga o grandes variaciones de tensión se utilizaran anclajes adecuados, capaces de resistir sin romperse tales acciones. Los ensayos necesarios para la comprobación de estas características deberán realizarse en condiciones análogas a las que se prevean para la utilización en obra de los anclajes. Todos los elementos que constituyan un anclaje deberán someterse a un control efectivo y riguroso y fabricarse con una tolerancia tal que, dentro de un mínimo sistema, tipo y tamaño, todas las piezas resulten intercambiables. Además, deberán ser capaces de absorber, sin menoscabo para su efectividad, las tolerancias dimensionales establecidas para las secciones de las armaduras. El fabricante o suministrador de los anclajes justificara y garantizara sus características, precisando las condiciones en que deban ser utilizados, especialmente en los que se refiere a las presiones transmitidas al hormigón, resistencia mínima del hormigón alrededor del anclaje, al zunchado de estas zonas y a las separaciones y recubrimientos que deban respetarse. En el caso de anclajes por cuñas, el fabricante o suministrador deberá, además, aportar datos sobre el deslizamiento que puedan experimentar

las armaduras en los anclajes durante el ajuste de las cuñas, y la magnitud del movimiento conjunto de armadura y cuña que se produzca por penetración. Ambos valores deberán tenerse en cuenta al fijar la tensión que deba darse a los tendones, para poder compensar las perdidas correspondientes. En general se utilizara el equipo de tesado recomendado por el suministrador del sistema, con la aprobación del Director de obra. Los anclajes deberán entregarse convenientemente protegidos para que no sufran daños durante su transporte, manejo en obra y almacenamiento. Se guardaran convenientemente clasificados por tamaños y adoptaran las precauciones necesarias para evitar su corrosión o que puedan ensuciarse o entrar en contacto con grasas, aceites o solubles, pintura o cualquier otra sustancia perjudicial. TIPOS DE ANCLAJES: Anclajes Activos:

Anclajes Pasivos:

CUÑAS: Las cuñas, son pequeñas piezas de acero aleado de alta resistencia con forma de cono truncado, con un agujero central de superficie dentada, que se encarga de ajustar los torones para bloquear el cable y sostener la tensión en el mismo. EQUIPO DE TENSADO: El gato hidráulico de uno ó dos pistones, está diseñado para el tensado uno a uno de los anclajes. Su construcción es ligera para operación manual.

ACOPLADORES:

1. Acoplador Fijo

2. Acoplador Móvil

Fijos: Se utilizan para unión postensada de elementos de concreto presforzado. Móviles: Se utilizan para prolongación de cables de postensado.

Materiales: Ductos; de izq. a der.: 1. Ductos plásticos 2. Ductos metálicos

DUCTOS: En el postensado, el ducto para formar el hueco para el paso del cable debe ser metálico o plástico y engargolado. De esta manera se garantizan tanto la estanqueidad del hueco destino al cable durante el colado, como la transmisión de la adherencia acero-cemento de concreto

CONCLUSIONES: El concreto preesforzado permite que las estructuras se mantengan sin fisuraciones en un rango de cargas más amplio, con ventajas adicionales de deflexiones pequeñas y una durabilidad mucho mayor, por su menor fisuración y la posibilidad de cubrir mayores luces, para la misma altura. En el concreto pretensado la tensión del refuerzo se realiza antes de colocar el concreto, mientras que al contrario del pretensado en el postensado el refuerzo se tensa después del vaciado del concreto, la diferencia consiste en que el refuerzo del postensado va dentro de unos ductos y es tensado cuando el concreto ha alcanzado la resistencia necesaria. El uso de acero de alta resistencia para el preesfuerzo es necesario por razones físicas básicas. Las propiedades mecánicas de este acero, son diferentes de aquellas del acero convencional usado para el refuerzo del concreto. Las varillas de refuerzo comunes usadas en estructuras no preesforzadas, también desempeñan un papel importante dentro de la construcción del preesforzado. Se usan como refuerzo en el alma, refuerzo longitudinal suplementario, y para otros fines. El concreto empleado en miembros preesforzados es normalmente de resistencia y calidad más alta que el de las estructuras no preesforzadas. Las diferencias en el modulo de elasticidad, capacidad de deformación y resistencia deberán tomarse en cuenta en el diseño y las características de deterioro asumen una importancia crucial en el diseño.

BIBLIOGRAFIA:  Manual de Diseño de Estructuras Prefabricada y Preesforzadas Capitulo 2: Conceptos Básicos De Diseño De Elementos De Concreto Presforzado Y Prefabricado. http://www.anippac.org.mx/manual1.htm  Concreto Preesforzado http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Le cciones/Capitulo%203/CONCRETO%20PREESFORZADO.HTM  Concreto Presforzado http://www.construaprende.com/tesis02/2006/09/24-concreto.html  Criterios De Diseño Y Experiencia En La Construcción Del Puente Postensado Jauja. Universidad Peruana “Los Andes”, Facultad De Ingeniería. Phd. Mohamed Mehdi Hadi.  Accesorios Para Hormigón Pretensado http://www.carreteros.org/normativa/pg3  Posten Creto www.postencreto.com/pdf/manual_tecnico.pdf  http://www.mexpresa.com/productos/presfuerzo.php

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL ESTRUCTURAS

CONCRETO PREESFORZADO

MAURICIO ISMAEL RAMÍREZ RAMÍREZ CARNÉ: 2001 17432 GUATEMALA18, DE MAYO DE 2,007

BIBLIOGRAFIA Manual de Diseño de Estructuras Prefabricada y Preesforzadas Capitulo 2: Conceptos Básicos De Diseño De Elementos De Concreto Presforzado Y Prefabricado. http://www.carreteros.org/normativa/pg3 www.postencreto.com/pdf/manual_tecnico.pdf http://www.mexpresa.com/productos/presfuerzo.php http://www.construaprende.com/tesis02/2006/09/24-concreto.html