Proceso Constructivo Postensado

HORMIGON PREESFORZADO

Contenido 1. GENERALIDADES .........................................................................................4 1.1. Introducción.........................................................................................................4 1.2. Objetivos .............................................................................................................5 1.2.1.

Objetivo General ..........................................................................................5

1.2.2.

Objetivos Específicos ...................................................................................5

2. MARCO TEÓRICO..........................................................................................5 2.1. Definición ............................................................................................................5 2.2. Materiales............................................................................................................5 2.2.1.

Armaduras Pasivas ......................................................................................6

2.2.2.

Torones ........................................................................................................6

2.2.3.

Vainas ..........................................................................................................7

2.2.4.

Refuerzo en forma de resorte ......................................................................7

2.2.5.

Hormigón......................................................................................................8

2.2.6.

Lechada .......................................................................................................8

2.2.7.

Inyectadora lechada .....................................................................................9

2.2.8.

Anclaje activo AS .........................................................................................9

2.2.9.

Cuña Europea ............................................................................................10

2.2.10.

Gato Hidráulico por Torón o Multitorón ...................................................10

2.3. Procedimiento Constructivo ..............................................................................11 El procedimiento constructivo a seguir es el siguiente: ...........................................11 2.3.1.

Disposición de Área de Trabajo. ................................................................11

2.3.2.

Colocado de las armaduras pasivas ..........................................................11

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2.3.3.

Colocado de Vainas ...................................................................................12

2.3.4.

Colocado de Encofrados ............................................................................13

2.3.5.

Vertido del Hormigón .................................................................................14

2.3.6.

Curado del Hormigón .................................................................................14

2.3.7.

Colocado de Torones y Anclaje Activo .......................................................14

2.3.8.

Tensado de Tendones o Torones ..............................................................15

2.3.9.

Cortado de Torones excendentes ..............................................................17

2.3.10.

Inyectado de Lechada de Cemento. .......................................................17

2.4. Consideraciones ...............................................................................................18 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................18 3.1. Conclusiones.....................................................................................................18 3.2. Recomendaciones ............................................................................................18 4. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA...............................................................20

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Armadura Pasiva (Armadura de Acero) y Alambres de Amarre ..............6 Figura 2. Torones ..........................................................................................................7 Figura 3. Vaina Corrugada Metálica ............................................................................7 Figura 4. Refuerzo en forma de Resorte .....................................................................8 Figura 5. Bomba Inyectora ...........................................................................................9 Figura 6. Placa de Acuñamiento y Placa de acero. ....................................................9 Figura 7. Cuña Europea..............................................................................................10 Figura 8. Gato Hidráulico ...........................................................................................10 Figura 9. Colocado de armaduras .............................................................................12 Figura 10. Posición de Vainas y Tendones en Viga. ................................................12 Figura 11. Disposición de vainas en una viga ..........................................................13

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Figura 12. Encofrado de vigas ...................................................................................13 Figura 13. Anclaje Activo ...........................................................................................15 Figura 14. Placa de acuñamiento y Cuña Europea ..................................................15 Figura 15. Colocado del Gato Hidráulico ..................................................................16 Figura 16. Verificación de Elongación ......................................................................16 Figura 17. Cortado de Torones Excedentes .............................................................17

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PROCESO CONSTRUCTIVO DE VIGAS POSTENSADAS 1. GENERALIDADES 1.1.

Introducción

Debido a la imperante necesidad de obtener puentes más resistentes y duraderos en el tiempo que los construidos en el pasado, surge la necesidad de implementar mejoras en sus diseños y el desarrollo de nuevas tecnologías. Actualmente es posible alcanzar una mayor longitud en un solo tramo, aumentar la relación resistencia - peso y disminuir el tiempo de construcción, con el postensado de vigas. Se denomina concreto pos tensado aquel concreto al que se somete, después del vertido y fraguado, a esfuerzos de compresión por medio de armaduras activas (cables de acero) montadas dentro de vainas. A diferencia del concreto pretensado, en el que las armaduras se tensan antes del hormigonado, en el pos tensado las armaduras se tensan una vez que el concreto ha adquirido su resistencia característica. A diferencia del hormigón armado ordinario; las armaduras no están directamente en contacto con el hormigón en el momento del hormigonado, ya que de lo contrario le transmitirían la tensión de tracción por adherencia entre la armadura y el hormigón.es por ello que las armaduras se colocan dentro de vainas de plástico o metal. En el presente trabajo, se detalla el proceso constructivo de vigas postensadas, tomando en cuenta los materiales, equipos y algunas consideraciones que se deben tomar durante el proceso.

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1.2.

Objetivos

1.2.1. Objetivo General Identificar y explicar el método constructivo para elementos pos tensado. 1.2.2. Objetivos Específicos 

Conocer los Materiales a emplearse.



Conocer los equipos necesarios para realizar el tensado.



Aprender el procedimiento para realizar el postensado de una viga.



Conocer sobre los cuidados que se deben tener en el procedimiento del postensado.

2. MARCO TEÓRICO 2.1.

Definición

El presfuerzo o postensado se define como un estado especial de esfuerzos y deformaciones que es inducido para mejorar el comportamiento estructural de un elemento, en este caso una viga. Por medio del presfuerzo se aumenta la capacidad de carga y se disminuye la sección 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 o cuñas. El postensado es un método en el cuál el tendón que va dentro de los conductos es tensado después de que el concreto ha fraguado. 2.2.

Materiales

Para el proceso de postensado se requiere de materiales y equipos de buena calidad y en correcto funcionamiento. Se presentan los materiales y equipos utilizados en la construcción de las vigas postensadas.

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2.2.1. Armaduras Pasivas El hormigón postensado suele requerir cierta cuantía de armaduras pasivas, estas son las mismas utilizadas en los elementos comunes de hormigón armado, barras de acero, sin embargo son de una calidad de acero mayor a 16,000 hasta 19,000 kg/cm2, estas armaduras son unidas con alambres. Figura 1. Armadura Pasiva (Armadura de Acero) y Alambres de Amarre

Fuente: slideshare.net/JONAER/estructuras-postensadas-y-pretensadas 2.2.2. Torones Son construidos de 6 alambres de alta resistencia enrollados helicoidalmente a la izquierda con un alambre central, en total son 7 alambres que forman el torón, son almacenados en rollos o bobinas que posteriormente deben estirar para su uso en las vigas. La ventaja de los Torones es que en conjunto, mejoran sus características de elasticidad, además de tener una relación constante entre carga y deformación por tensión. Menor pérdida de tensión, tanto a temperatura ambiente como a temperaturas elevadas causadas por envejecimiento.

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Figura 2. Torones

Fuente: http://acerosycomplementos.com.mx/ 2.2.3. Vainas Es el ducto para formar el hueco para el paso del cable es de acero galvanizado. De esta manera se garantiza tanto la estanqueidad del hueco destino al cable durante el colado, como la transmisión de la adherencia acero-cemento de concreto una vez fraguada la lechada de inyección. Figura 3. Vaina Corrugada Metálica

Fuente: forma97.com/producto/vaina-corrugada-metalica/ 2.2.4. Refuerzo en forma de resorte Este refuerzo se dispone en los extremos de las vigas, es de barras de acero dobladas en forma de resorte, su objetivo es mejorar la transmisión del esfuerzo y distribuir la fuerza de tensado al interior de la viga confinando localmente el hormigón bajo el anclaje. .

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Figura 4. Refuerzo en forma de Resorte

Fuente: slideshare.net/JONAER/estructuras-postensadas-y-pretensadas 2.2.5. Hormigón El concreto empleado es normalmente de resistencia y calidad más alta que el de las estructuras reforzadas, el concreto de alta resistencia está menos expuesto a las grietas por compresión, que implica el postensado. Las diferencias en el módulo 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. Por lo general la resistencia del hormigón a la compresión debe ser de 350kg/cm 2. 2.2.6. Lechada Es un mortero de alta fluidez que se introduce a presión dentro de las vainas una vez finalizado el tensado de los torones, para la dosificación de la lechada es necesario disponer de cemento de alta resistencia, agua y aditivo expansor. El cemento de alta resistencia le da la resistencia requerida y el aditivo expande el mortero inyectado antes y durante el fraguado.

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2.2.7. Inyectadora lechada La mezcla de cemento, agua y aditivos debe ser hecha bajo un control estricto de tiempo y velocidad de mezclado y no debe contener terrones ni burbujas de aire durante el inyectado, que para meter dentro de los ductos o vainas es necesario el empleo de la bomba de inyectado, la cual incluye la operación de mezclado e inyectado con presiones de hasta 25 bar. Figura 5. Bomba Inyectora

Fuente: https://es.scribd.com/doc/44489753/Concreto-Postensado 2.2.8. Anclaje activo AS Estos anclajes van situados en el extremo de los cables desde el que se aplica la fuerza de tensado, este se forma por un ducto en forma cónica que hace la transición de sección entre la vaina y la placa de acuñamiento, una placa metálica que distribuye la fuerza de compresión y la placa de acuñamiento que separa cada torón pasado para su posterior tensado. Figura 6. Placa de Acuñamiento y Placa de acero.

Fuente: https://es.scribd.com/doc/44489753/Concreto-Postensado .

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2.2.9. Cuña Europea Las cuñas, son pequeñas piezas de acero 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. Figura 7. Cuña Europea

Fuente: https://es.scribd.com/doc/44489753/Concreto-Postensado 2.2.10.

Gato Hidráulico por Torón o Multitorón

La bomba portátil y la prensa está diseñado para el tensado uno a uno de los cables o torones, es de construcción ligera para su utilización manual. Está equipado con un manómetro, que es el equipo de medición con el cual se verifican las cargas inducidas a los torones. Por tratarse de un sistema hidráulico, los manómetros indican lecturas de presiones, permitiendo calcular la carga que se aplica a los torones, conociendo la curva de calibración. Figura 8. Gato Hidráulico

Fuente: http://hercab.com/wp-content/uploads/2016/03/multitoron.png .

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2.3.

Procedimiento Constructivo

El procedimiento constructivo a seguir es el siguiente: 

Disposición de área de trabajo



Colocado de la armadura de fierro.



Disposición de los encofrados, en la base y el perímetro



Instalación del sistema de tendones, tanto el pasivo como el activo debe fijarse convenientemente a la armadura de refuerzo y al moldaje.



Vertido del Hormigón.



Curado del Hormigón



Tensado de Tendones, una vez llegado al 80% de resistencia.



Cortado de tendones o torones en exceso.



Inyectado de lechada de cemento.

De la cual se dará mayor detalle en la siguiente parte: 2.3.1. Disposición de Área de Trabajo. Tomando en cuanta inicialmente la zona de trabajo, realizándose en una superficie plana, o conformándose mesas de apoyo de vigas, con hormigón. 2.3.2. Colocado de las armaduras pasivas Las vigas llevan dos tipos de armaduras, las armaduras pasivas y activas. Las armaduras pasivas son las mismas que utilizamos en los elementos comunes de hormigón armado. La confección de las armaduras se lleva a cabo por los enferradores, que trabajan doblando y cortando la armadura, que finalizada la geometría de las armaduras, se procede el colocado en su posición según indiquen los planos.

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Figura 9. Colocado de armaduras

Fuente: Fabricación de Vigas Postensadas, Miguel Díaz y Cristian Alfaro, Colombia 2011. Estas armaduras, si bien trabajan a tracción, cumplen una función de montaje de viga para entregr soporte y estabilidad a la viga. Además la armadura pasiva es utilizada para aportar al hormigón la resistencia de corte frente a los esfuerzos generados en la pieza. 2.3.3. Colocado de Vainas En el interior de la viga, se disponen unos ductos llamados vainas, que pueden estar fabricados de aluminio. Colocándose los ductos huecos (Vaina) que contienen a los cables o tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el concreto como se puede observar en la siguiente figura: Figura 10. Posición de Vainas y Tendones en Viga.

Fuente: http://es.slideshare.net/JONAER/estructuras-postensadas-y-pretensadas

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Las vainas se introducen de forma manual al interior de la viga, pero teniendo en cuenta una forma parabólica en toda la longitud en base al diseño. Para asegurar que estos ductos cumplan con esta forma geométrica, se disponen de apoyos con barras de acero, en ciertos puntos a medida que avanza en el interior de la viga ó el ducto se amarra con alambres al refuerzo auxiliar de la viga (estribos sin reforzar) para prevenir su desplazamiento accidental. Figura 11. Disposición de vainas en una viga

Fuente: Fabricación de Vigas Postensadas, Miguel Díaz y Cristian Alfaro, Colombia 2011. 2.3.4. Colocado de Encofrados Colocando el encofrado con madera o metal, colocándose una vez que la armadura pasiva este completamente instalada. El encofrado debe ser resistente e indeformable. Tomándose en cuenta de dejar el con orificios coincidiendo en los lugares donde la vaina sale de la viga. Figura 12. Encofrado de vigas

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Fuente: Fabricación de Vigas Postensadas, Miguel Díaz y Cristian Alfaro, Colombia 2011. 2.3.5. Vertido del Hormigón Distribuyendo el hormigón en todo el volumen de la viga, de manera ordenada y avanzando en capas de un espesor compatible con las máquinas de vibrado, de manera que no haya puntos en que el hormigón no haya recibido una adecuada compactación. El espesor de la capa que se está compactando debe ser adecuado al tipo de vibrador y la vibración debe efectuarse en forma y sistemática introduciendo el vibrador de inmersión a distancias similares a su radio de acción, el tiempo de vibración debe ser el estrictamente necesario para lograr el afloramiento de pasta de cemento. 2.3.6. Curado del Hormigón Realizando el curado del hormigón, con la ayuda de agua limpia, durante 21 días mínimo, este proceso no se puede dejar de hacer ya que un mal curado nos puede provocar fisuras no deseadas en las vigas. Retirando el encofrado sin producir golpes, choques o sacudidas, para no destruir los bordes, las esquinas o la superficie del hormigón. 2.3.7. Colocado de Torones y Anclaje Activo Cada torón o cable está conformado por 7 cables de aceros enrollados heliciodalmente a la izquierda. Se hacen pasar los torones de acero de un extremo de la viga a otro por el interior de las vainas ya instaladas. Colocando el anclaje activo, tomando en cuenta que cada vana tendrá 12 torones que deberán pasar por los agujeros de las placas de acuñamiento, para lograr esto se fija un cono de acero galvanizado al extremo de las vainas, luego una placa de acero con un agujero en el centro por donde pasan los torones, posterior la placa de acuñamiento que separa cada torón y finalmente las cuñas que impiden que el torón se recoja al aplicar la carga de tensado.

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Figura 13. Anclaje Activo

Fuente: macalloy.com/folleto/sistema-de-postesado Sosteniendo cada Torón con la ayuda de las cuñas europeas, que una vez colocada el anclaje, quedan listos para la aplicación de la carga de postensado. Figura 14. Placa de acuñamiento y Cuña Europea

Fuente: Fabricación de Vigas Postensadas, Miguel Díaz y Cristian Alfaro, Colombia 2011. 2.3.8. Tensado de Tendones o Torones El proceso de tensado se divide en dos etapas, la primera corresponde a la aplicación de una precarga y la carga final que debe ser aplicada al segundo día, dejando un día para que la viga tome la precarga. El tensado de los cables se hace mediante un sistema con gato hidráulico, se utiliza un manómetro para medir las presiones inducidas en los cables.

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El personal requerido son 3 personas para manipular el dispositivo de agarre del tendón, denominado prensa, este tiene la función de estirar los cables y aplicar la carga. Se necesita de una persona calificada para manipular la bomba portátil, este debe ver el manómetro e indicar cuando se alcanzan las fuerzas requeridas de diseño. Figura 15. Colocado del Gato Hidráulico

Fuente: Fabricación de Vigas Postensadas, Miguel Díaz y Cristian Alfaro, Colombia 2011. El personal se debe aleja para que el operador active la bomba hasta el valor de la precarga, se registra con cinta métrica la elongación del cable como forma de verificación. Figura 16. Verificación de Elongación

Fuente: Fabricación de Vigas Postensadas, Miguel Díaz y Cristian Alfaro, Colombia 2011. .

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La tensión se evalúa midiendo tanto la presión del gato como la elongación del acero. El orden de tensado debe realizarse de arriba hacia abajo, para evitar un pandeo lateral debido al desvío de las vaina. 2.3.9. Cortado de Torones excendentes Se debe supervisas que la tensión del cable sea la especificada por los planos de cálculo, midiendo el exceso de cable y a continuación se corta. Figura 17. Cortado de Torones Excedentes

Fuente: youtube.com- Post tensioning Beams Animation Se instalan los tapones engrasados, asegurando la correcta penetración en el cable para su protección futura. 2.3.10.

Inyectado de Lechada de Cemento.

En primer lugar se debe introducir agua por un extremo de la viga con objeto de limpiar el interior de la vaina. Esto se hace a través del orificio restante en la placa de acuñamiento al que se le suelda un tubo de acero previamente. Luego se introduce la lechada o mortero de alta fluidez de forma de rellenar todos los espacios interiores vacíos. Esto se hace hasta el momento en que salga toda el agua retenida en el interior, luego se sellan los tubos de acero en cada extremo de la viga.

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La lechada se prepara en una máquina mezcladora donde se agrega un producto Sika expansor intraplast y es impulsada por una bomba eléctrica. 2.4.

Consideraciones

Al liberar los anclajes de la presión de la gata hidráulica, se transfieren las fuerzas al concreto que comúnmente ha alcanzado el 80% de su resistencia. Aquí ocurren las pérdidas instantáneas y deslizamientos inevitables, los cuales están previstos por el cáclulo estructural, las acciones a considerar son el esfuerzo que actúa en ese instante y el peso propio del elemento. 3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 3.1. •

Conclusiones El costo con vigas prefabricadas y post tensados se reduce en 40% comparado con la estructura metálica en la que se utiliza acero o en concreto.

•

El plazo de ejecución de la obra utilizando vigas prefabricadas se reduce aproximadamente un 14% referente a la estructura metálica y concreta.

•

Referente a la mano de obra que se utiliza en la propuesta con prefabricados es 75% de ahorro referente a la de estructura metálica y concreto, ya que se requiere de más soldadores y ayudantes.

•

Se puede decir que cada vez es más común la utilización de vigas y elementos prefabricados de concreto en la industria de la construcción ya que ofrece grandes beneficios que se pueden definir en tres palabras "RAPIDEZ, ECONOMÍA Y CALIDAD“.

3.2.

Recomendaciones -

Es indispensable verificar que el concreto de la viga haya alcanzado el 80% de su resistencia antes de realizar el tensado de los cables y el vertido de la lechada.

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Por lo general, los coeficientes de rozamiento de los cables no coinciden con los valores admitidos por el proyectista por lo que es necesario que este verifique los mismos durante todo el proceso.

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Hay la necesidad de establecer una tolerancia, dentro de la cual el pres fuerzo efectuado puede ser considerada satisfactoria.

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Cuando los alargamientos medidos son superiores a los previstos, los coeficientes de rozamiento reales son menores que los utilizados en el cálculo. En este caso, se puede estirar el cable hasta la presión máxima y comparar el alargamiento leído con el previsto.

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Si el alargamiento leído es hasta 10% superior al previsto, el cable puede ser anclado.

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Si la diferencia fuese superior al 10 %, debe consultarse con el proyectista.

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Cuando los alargamientos medidos son inferiores a los previstos, los coeficientes de rozamiento reales son superiores a los utilizados en el calculo. En este caso no se debe aumentar la presión, sin importar la presión estipulada a ser aplicada, pues este aumento puede provocar la rotura del cable, pudiendo entonces adoptar las siguientes alternativas: o Elevar la presión a 1.05 Pmáx, si el alargamiento alcanza el 95% del valor previsto, entonces la operación será aceptable. o Si el alargamiento bajo la presión 105 Pmáx, es inferior al 95% de lo previsto, se debe consultar con el proyectista.

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Los cables que atiendan las condiciones de aceptación, son anclados, cortados e inyectados, por lo que es necesario verificar que los puntos de anclaje estén listos.

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Los cables que no atiendan las condiciones, no deben ser cortados ni inyectados, hasta que el proyectista realice las verificaciones con las tensiones reales obtenidas.

4. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA -https://prezi.com/cfgkg9chc_oz/metodo-constructivo-losas-postensadas-y/ -https://prezi.com/y2arg4fi7zyi/pretensado-y-postensado/ -http://es.slideshare.net/JONAER/estructuras-postensadas-y-pretensadas -https://es.scribd.com/doc/44489753/Concreto-Postensado -http://www.macalloy.com/folleto/sistema-de-postesado -http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6081/08.pdf?sequence=9 -http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/6081/09.pdf?sequence=10 -“FABRICACIÓN INSITU DE VIGAS POSTENSADAS, PUENTE SAN JULIÁN I, OVALLE”, Miguel Díaz y Cristian Alfaro, Colombia, 2011.

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