Trabajo de Concreto de Pretensado

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para La Educación Superior Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Extensión Valencia Cátedra de Estructuras de Aceros

CALCULO ESTRUCTUR AL DE GALPON INDUSTRIA L. Prof. Ing° Rafael Padra Rivodó.

David E. Lampe R.

C.I. 10.718.971 S ección “A” Turno Nocturno

Valencia, Febrero del 2.015 INTRODUCCION

En términos convencionales pretensar una estructura, ó un elemento estructural, es introducirle esfuerzos previamente a su puesta en servicio con el propósito de contrarrestar aquellos que serán ocasionados por la aplicación de las cargas que actuarán cuando ella entre en servicio. Otra forma de definir el concreto pretensado ciertamente una definición que enriquece significativamente su entendimiento y que desarrollaremos en detalle más adelante, es decir, que consiste en la aplicación de la estructura de cargas previas de sentido contrario a las que actuarán sobre la estructura o el elemento en servicio. Evidentemente no es lógico presentar estructuras de materiales, como el acero o la madera, que tienen la propiedad de tener resistencias iguales, o prácticamente iguales, para aceptar refuerzos de tracción y de compresión. Tampoco será apropiado

pretensar estructuras en las que ocurrirán inversiones significativas de esfuerzos: el caso, por ejemplo, de estructuras sometidas a acciones sísmicas severas. El concreto se caracteriza por tener esfuerzos resistentes muy disímiles en tracción (reducidos y asumidos como nulos en la mayor parte de las estructuras) y compresión (elevados) por lo tanto, el material ideal así como también lo es la albañilería, para ser pretensado. La idea básica es aplicar pre esfuerzos de compresión donde aparecerán los de tracción proveyendo así “artificialmente” al material la capacidad para resistir aquellos esfuerzos que no son propios de su naturaleza resistente. De allí el origen y la justificación teórica de la idea del concreto pretensado. En términos convencionales pretensar una

RESUMEN HISTORICO

El principio básico del pretensado fue aplicado a la construcción quizás hace siglos, cuando se ataban cintas o bandas metálicas alrededor de duelas de madera para formar los barriles. Cuando se apretaban los cinchos, estaban bajo una fuerza que creaba un esfuerzo de compresión entre las duelas y las habilitaban para resistir la tensión en arco,

producida contenido.

por

la

presión

interna

del

líquido

Aunque con el tiempo se han hecho diversos intentos para disminuir el agrietamiento del concreto bajo tracción, las contribuciones más importantes a su solución suelen atribuirse al ingeniero francés Eugène Freyssinet, quien convirtió en realidad práctica la idea de pretensar los elementos de concreto. Según Freyssinet, pretensar un elemento estructural consiste en crear en él, mediante algún procedimiento específico, antes o durante la aplicación de las cargas externas, esfuerzos de tal magnitud que, al combinarse con los resultantes de dichas fuerzas externas, anulen los esfuerzos de tensión o los disminuyan, manteniéndolos bajo las tensiones admisibles que puede resistir el material. Ya en un orden cronológico de importantes acontecimientos podemos citar: 1886: En este año es aplicado el principio anterior al concreto cuando P. H. Jackson, un ingeniero de San Francisco, California, obtuvo las patentes para atar varillas de acero en piedras artificiales y en arcos de concreto que servían como losas de pisos. 1888: Hacia este año, C. E. W. Dohering, de Alemania, aseguró una patente para concreto reforzado con metal que tenía aplicado un esfuerzo de tensión antes de que fuera cargada la losa.

1908: C. R. Steiner, de los Estados Unidos, sugirió la posibilidad de reajustar las barras de refuerzo después de que hubiera tenido lugar cierta contracción y fluencia del concreto, con el objeto de recuperar algunas de las pérdidas. 1925: R. E. Dill, de Nebraska, ensayó barras de acero de alta resistencia cubiertas para evitar la adherencia con el concreto. Después de colocar el concreto, se tensaban las varillas y se anclaban al concreto por medio de tuercas en cada extremo. 1928: Se inicia el desarrollo moderno del concreto pretensado en la persona de Eugène Freyssinet, de Francia, quien empezó usando alambres de acero de alta resistencia para el pretensado. Tales alambres contaban con una resistencia a la ruptura tan elevada como 18,000 kg/cm², y un límite elástico de más de 12,600 kg/cm². 1939: Freyssinet produjo cuñas cónicas para los anclajes de los extremos y diseñó gatos de doble acción, los cuales tensaban los alambres y después presionaban los conos machos dentro de los conos hembra para anclarlos a las placas de anclaje. Este método consiste en estirar los alambres entre dos pilares situados a varias decenas de metros, poniendo obturadores entre las unidades, colocando el hormigón y cortando los alambres después de que el concreto adquiera una resistencia de diseño específica.

1945: La escasez de acero en Europa durante la Segunda Guerra Mundial le dio ímpetu al desarrollo del concreto pretensado, puesto que se necesitaba mucho menos acero para este tipo de construcción con respecto a las convencionales en concreto armado. Si bien Francia y Bélgica encabezaron el desarrollo del concreto pretensado, Inglaterra, Alemania, Suiza, Holanda, Rusia e Italia rápidamente lo continuaron. Cerca del 80% de todos los puentes que se construyen en Alemania son de concreto pretensado. En 1945 Pacadar prefabrica la primera viga pretensada en España.

1949: Se empieza a trabajar en Estados Unidos con el pretensado lineal al llevarse a cabo la construcción del afamado puente Filadelfia Walnut Lane Bridge. La Bureau of Public Roads (Oficina de caminos públicos), ha investigado y mostrado que durante los años 19571960 se autorizaron para la construcción 2052 puentes de concreto pretensado, totalizando una longitud de 68 millas, con un costo total de 290 millones de dólares. 1951: Se construye el primer puente pretensado en México. Siendo la ciudad de Monterrey la madrina de tal acontecimiento, al llevarse a cabo la construcción del puente "Zaragoza" que cuenta con 5 tramos de 34 m cada uno y cuya finalidad es la de proporcionar circulación a través del río Santa Catarina.

1952: Hay una reunión en Cambridge, en la cual se crea una sociedad internacional bajo el nombre de Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP). El objetivo principal de este grupo de ingenieros visionarios era diseminar el mensaje e iluminar al mundo acerca del concepto relativamente desconocido de la construcción con concreto pretensado, lo cual se llevaría a cabo alentando la integración de grupos nacionales en todos los países que tuviesen particular interés en el asunto y facilitando un foro internacional para el intercambio de información. 1958: Se construye el puente Tuxpan (carretera México - Tuxpan) con una longitud total de 425 m. Estructura principal de tres luces de 92 m de concreto pretensado, construidos con el procedimiento de doble voladizo (primer puente de este tipo en América Latina). 1962: Se construye el puente Coatzacoalcos con una longitud total de 996 m. Tramos de vigas pretensadas de 32 m y un tramo de armadura metálica levadizo de 66 m de luz, apoyados en pilas de concreto armado. El concreto pretensado es el material predominante en puentes de vigas, en puentes construidos "in situ" de largos tramos entre pilas, o construidos por métodos especiales como voladizos, empuje, etc.

También es muy empleado en pisos de rascacielos, en cámaras de reactores nucleares, así como en los pilares y núcleos resistentes de edificios preparados para resistir un alto grado de terremoto y protección contra explosiones. Una ventaja del concreto pretensado es el menor costo de construcción gracias al empleo de elementos más ligeros, como losas delgadas - especialmente importante en los edificios altos en los que el ahorro de peso del piso puede traducirse en plantas adicionales para el mismo y menos coste. El aumento de las longitudes aumenta el espacio utilizable en los edificios; disminuyendo el número de juntas, lo que conduce a la disminución de los costes de mantenimiento durante la vida de diseño de un edificio, ya que dichas juntas son el principal escenario de debilidad en los edificios de concreto. El primer puente de concreto pretensado en América del Norte es el Walnut Lane Puente Memorial en Filadelfia (Pensilvania). Se terminó y se abrió al tráfico en 1951.

DEFINICIONES. Se denomina concreto pretensado, a la tecnología de construcción de elementos estructurales de concreto cometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante barras, alambres o cables de alambres de acero que son tensados y anclados al concreto. Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del concreto frente a esfuerzos de tracción y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920. El objetivo es el aumento de la resistencia a tracción del concreto, introduciendo un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de servicio en el elemento estructural. Otra ventaja muy importante de la técnica del concreto pretensado, es que con su empleo no sólo se reducen las deformaciones que experimentan los

elementos estructurales, sino que demás dichas deformaciones pueden reajustarse haciendo variar los parámetros de tensión y trazado de las armaduras. El esfuerzo de pretensado se puede transmitir al concreto: Mediante armaduras pretensas; generalmente barras o alambres que se tensan en un banco, se mantienen tensadas y se embeben dentro del molde en concreto fresco para formar una pieza. Cuando el concreto ha fraguado se sueltan los anclajes y el concreto queda comprimido. éste es el método utilizado mayoritariamente en elementos prefabricados. Mediante armaduras postesas; generalmente cables compuestos por alambres que se introducen en conductos huecos dentro de las piezas de concreto y se tensan cuando éste ya ha fraguado. Éste es el método utilizado principalmente para construir tableros de puentes y otras grandes estructuras cuando éstas se vacían "in situ". Normalmente al aplicar esta técnica, se emplean concretos y aceros de alta resistencia, dada la magnitud de los esfuerzos inducidos. Según se ha indicado el pretensado se puede lograr de dos maneras: pretensado (con armaduras pretensas) y posteado (con armaduras postesas). De esta forma, la palabra general pretensado se utiliza

para referirse simultáneamente tanto al concreto pretensado como al concreto postensado, donde lo que cambia es el momento en el que se produce el tesado de los cables. Así, en general, se habla de estructuras pretensadas, cuando no se quiere hacer referencia al momento en que se produce el tesado de los cables y, se dirá estructuras pretensadas o estructuras postensadas cuando este momento es importante.

Se denomina concreto postensado a aquel concreto 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 vaciado, en el postensado las armaduras se tensan una vez que el concreto ha adquirido su resistencia característica. De esta forma, el pretensado se puede lograr de dos maneras: pretensado (con armaduras pretensas) y postensado (con armaduras postesas). La palabra general pretensado se utiliza para referirse simultáneamente tanto al concreto pretensado como al concreto postensado, donde lo que cambia es el momento en el que se produce el tensado de los cables.

Al igual que en el concreto pretensado, la ventaja del postensado consiste en comprimir el concreto antes de su puesta en servicio, de modo que las tracciones que aparecen al flectar la pieza se traducen en una pérdida de la compresión previa, evitando en mayor o menor medida que el concreto trabaje a tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado. VENTAJAS DEL CONCRETO PRETENSADO Son numerosas y entre las más importantes se denotan las siguientes: a) Eliminación de fisuras por estar sometido a esfuerzos de compresión bajo todas las hipótesis de carga. b) Comportamiento elástico y utilización de la sección total. c) Permite salvar grandes luces con cantos muy reducidos. d) Ahorro de acero debido a la posibilidad de utilizar totalmente la armadura hasta cerca de su límite elástico y, como consecuencia, una reducción en la cuantía. e) Aligeramiento de la construcción y, por tanto, reducción de las secciones de elementos sustanciales como pilares y cimientos.

f) Eleva la durabilidad de la construcción. Salta a la vista, la importancia que tiene el hormigón pretensado. No obstante, ofrece algunas desventajas como la aplicación del pretensado en obras de pequeña y mediana importancias, así como en la fabricación de elementos pretensados en serie donde se necesitan grandes inversiones de capital para efectuar las instalaciones.

APLICACIONES PRETENSADO

DEL

CONCRETO

Son numerosas las aplicaciones del concreto pretensado, tanto en forma de elementos para la construcción de viviendas y edificios industriales como en las grandes y atrevidas obras de ingeniería. En el aspecto económico, es cierto que el campo del concreto pretensado se extiende en detrimento del concreto armado. No obstante, la sustitución por

el concreto pretensado del concreto armado es un hecho que no tendrá lugar en un futuro próximo. Existen todavía numerosos problemas que resolver en cuanto a la aplicación del concreto pretensado en obras de pequeña importancia y su empleo resultaría antieconómico. Viguetas Es la fabricación más importante y la que se ha desarrollado más eficazmente. Su fabricación se efectúa en serie y requiere importantes inversiones de capital. Generalmente, las fábricas más destacadas poseen instalaciones de calefacción y curado, con lo cual se reduce a un mínimo el cilco de la fabricación. El curado de las viguetas se hace comúnmente por inmersión 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 producción para aprovechar los movimientos de los puentes grúa. Una vez han sido curadas, pasan al parque o al almacén y de allí se procede al suministro en las obras. El curado de vapor es muy efectivo y rápido pero las instalaciones son excesivamente costosas. El movimiento de las piezas terminadas se realiza mediante puentes-grúa que se desplazan a lo largo de la nave de producción. Asimismo, la mayoría de las

fábricas poseen un laboratorio en el que se llevan a cabo ensayos de granulometría de los áridos, ensayos de viguetas a la rotura y fisuración, y rotura de probetas para determinar la resistencia del concreto. Las dimensiones de estos elementos son variadas. Para edificios destinados a viviendas con crujías normales, se emplean las alturas de 16 a 23 centímetros. Para sobrecargas mayores –almacenes, fábricas, garajes, etcétera- se emplean alturas superiores. actualmente, la mayoría de las fábricas dedicadas a la producción de viguetas pretensadas, suministran jácenas con destino a cargaderos, división de crujías, etc. alcanzándose normalmente momentos flectores entre 3.000 y 10.000 kgm. Canales para regadío Hasta ahora su comportamiento ha resultado altamente satisfactorio, ya que se evita la fisuración tan frecuente en los canales construidos de concreto armado. La sección de los canales semicircular o muy parecida a ésta, realizándose el pretensado en el sentido longitudinal. Pistas para carreteras y aeropuertos El empleo de concreto pretensado en estas obras presenta notables ventajas técnicas. Se reduce el grosor del pavimento, se suprimen las juntas de dilatación y proporciona una economía muy importante en lo que atañe a la conservación.

El empleo del concreto pretensado en la construcción de carreteras todavía está en una fase experimental, pero sin duda alguna, se prevé una aplicación en gran escala. Tubería de alta presión. Se fabrican tuberías con presiones de servicio variables. El diámetro oscila entre 0,30 y 1,50 metros. Las ventajas técnicas y económicas hacen que sean aceptadas en la mayoría 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 concreto que terminaron en la fabricación industrial en gran escala. Al principio tuvieron lugar algunos fracasos, pero después 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 torsión debido a la mala distribución del balasto.

El alambre empleado en la fabricación de traviesas es de armadura delgada (cuerdas de piano) y el anclaje es por adherencia con el hormigón, pudiéndose tensar simultáneamente varias traviesas. Corrientemente las fábricas dedicadas a la fabricación de traviesas poseen notorias y efectivas instalaciones de curado a vapor. Estas consisten en unas cámaras con vapor a presión y con temperatura que oscila entre 70 y 80 grados centígrados. Las traviesas se encuentran en condiciones de ser expedidas al cabo de 7 u 8 días de permanecer en dichas cámaras (figura 49). La fabricación de traviesas está muy extendida en Inglaterra, Francia y Alemania. Concretamente, la firma alemana Thormann und Stiefel, A G., tiene una producción anual de 200.000 traviesas pretensadas por año.

Depósitos La aplicación del concreto pretensado se ha empleado ventajosamente en la construcción de grandes depósitos de agua. Como las tensiones de tracción del concreto producidas por la presión del líquido, no deben sobrepasar de un determinado valor, a fin de evitar la fisuración, las armaduras se

tensan. Mediante el pretensado se consigue una perfecta estanqueidad del depósito y, por tanto, la anulación de fisuras. Los Estados Unidos van a la vanguardia en la construcción de depósitos de hormigón pretensado, técnica que han desarrollado ampliamente, mientras que en Europa se ha dado más importancia a la fabricación de elementos pretensados sometidos a flexión. La solera más indicada para los depósitos es la formada por una losa monolítica de gunita, con una cuantía de armadura de 5% en cada dirección. Cuando el espesor del fondo no excede de 5 centímetros puede prescindir de las juntas de dilatación. Puentes Actualmente el concreto pretensado está desplazando al hormigón armado en la construcción de puentes. Resaltan las ventajas de economía, canto reducido de las vigas y el aspecto agradable del conjunto. La construcción de puentes puede hacerse de dos maneras: ”in situ” o mediante piezas fabricadas en taller que más tarde se acoplan en la obra. El primer sistema ha alcanzado gran desarrollo en Alemania, mientras que en Francia y otros países se ha optado por el segundo sistema.

En la construcción 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 concreto y la armadura a lo largo de la viga. Los cables se tensan después del endurecimiento del concreto (postensado).

VENTAJAS DEL CONCRETO POSTENSADO a) El uso de concreto postensado permite reducir el canto de los elementos de concreto, ya que por un lado aumenta su capacidad resistente, y por otro reduce las deformaciones. b) Conlleva un uso más eficiente de los materiales, por lo que permite reducir el peso total de la estructura. c) Disminuye la fisuración del concreto, aumentando su vida útil más eficientes y esbeltos, menos material Mayor control de calidad elementos pretensados (producción en serie). Siempre se tendrá un control de calidad mayor en una 

Elementos más eficientes y esbeltos, menos material



Mayor control de calidad en elementos pretensados (producción en serie). Siempre se tendrá un control de

c alidad mayor en una planta ya que se trabaja con más orden y los trabajadores están más controlados Mayor rapidez en elementos pretensados. El fabricar muchos elementos con las mismas dimensiones permite tener mayor rapidez

Tubos para cables en el encofrado para el postensado



Desventajas Se requiere transporte y montaje pa

ra

elementos pretensados. Esto puede ser desfavorable según la distancia a la que se encuentre la obra de la planta 

Mayor

APLICACIONES POSTENSADO

DEL

CONCRETO

 

 El empleo de concreto postensado suele reducirse a estructuras sometidas a grandes cargas y con grandes separaciones entre apoyos, en las cuales la reducción del coste de los materiales compensa el aumento de la complejidad de ejecución.  La técnica del postensado se utiliza generalmente in situ, es decir, en el mismo emplazamiento de la obra.

 Techumbres ligeras de grandes claros utilizando cubiertas metálicas Auditorios y Centros Comerciales. Aprovechamiento de alta economía que permite grandes claros. Aulas para Escuelas y Universidades. Inclusión de mezzanines sin sacrificar alturas gracias a la esbeltez de los entrepisos. Combinación eficiente de pisos de estacionamiento con pisos comerciales y salas de cine Centros Comerciales.  Puentes por Dovelas Prefabricadas: Para unir dovelas entre sí y para tomar flexiones y cortantes en servicio. Puentes Empujados: Para

unir dovelas entre sí y para resistir las flexiones y cortantes durante el empuje. Puentes Construidos por Voladizo: para rigidizar la fase ya construida y para resistir las flexiones y cortantes en la fase de servicio. Aplicaciones del Postensado  

apoyos

ELEMENTOS DEL POSTESADO. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES Material para la realización de una pieza en concreto postensado: - Armadura activa/pasiva - Anclaje activo/pasivo - Vainas - Otros accesorios - Hormigón Inyección ARMADURA ACTIVA: - Acero de alta resistencia - Elevado límite elástico - Carga de rotura elevada - Y un importante alargamiento de rotura, que excluya la posibilidad de roturas frágiles.

ARMADURA PASIVA: ANCLAJES ACTIVOS: A través de los cuales se transmite al hormigón la fuerza de pretensado. El efecto de anclaje de los tendones se consigue mediante cuñas de acero

COMPARACION ENTRE CONCRETO PRETENSADO Y POSTENSADO a) En el pretensado la adherencia es la encargada de transmitir las fuerzas del cable al concreto, en el postensado se transmite mediante los anclajes. b) En el postensado pueden obtenerse trayectorias parabólicas que permiten que la carga equivalente de pretensado compense la acción del momento de flexión actuante exterior, manteniendo la totalidad de las secciones en el rango de tensiones admisibles. En el pretensado la trayectoria del cable es siempre recta, lo que limita su uso en determinados rangos de luces, debido a las elevadas tensiones que se generan en las zonas cercanas a los apoyos.

c) En el pretensado la inversión inicial es más elevada, se requiere una cancha de pretensado, incluyendo macizos y anclajes. Los elementos pos tensados no requieren este tipo de inversión. d) Los elementos pos tensados llevan en su interior; vainas y anclajes, estos últimos de un costo, en ocasiones, elevado. Los pretensados no requieren de estos dispositivos y los anclajes que se fijan a los macizos pueden ser reutilizados en múltiples

ocasiones. e) Los elementos pretensados requieren altas resistencias iniciales, por cuanto deberán tensarse con celeridad para desocupar la cancha de pretensar a la brevedad. Los postensados no tienen este problema, incluso pueden tensarse en serie, cuando existe una cantidad considerable de ellos.

MATERIALES USADOS EN LOS CONCRETOS PRETENSADO Y POSTENSADOS Concreto La mezcla del concreto para una obra de presfuerzo deberá ser trabajable cuando se encuentre en estado fresco y resistente cuando haya endurecido. La resistencia del concreto en un elemento, al aplicarle el presfuerzo, constituye un factor muy importante. Por lo general, a esto se le llama la condición “inicial o de “transferencia”. En el pretensado a gran escala, el esfuerzo no puede aplicarse a la unidad para proceder a retirarla hasta que el concreto no haya alcanzado la resistencia especificada para la transferencia de presfuerzos.

El calentamiento externo comprende un curado con saturación de vapor o con calor eléctrico. La resistencia requerida puede alcanzarse en un periodo muy corto, pero como resultado del calentamiento del concreto, y consecuentemente el acero, puede presentarse una pérdida de presfuerzo, al no obtener una adherencia adecuada entre los alambres calentados y el concreto. Esto solo ocurre en el pretensado, ya que si se aplica curado a vapor a las unidades postensadas, que contienen cables, el acero no será tensado ni cubierto por la lechada bajo estas condiciones. El concreto es un material elástico y tan pronto como el esfuerzo se aplica a la unidad, se acorta, por lo que reduce la longitud extendida del acero y, en consecuencia, el esfuerzo en él. A esta pérdida de presfuerzo se le llama deformación elástica del concreto, que es una función del módulo de elasticidad, Ec; del módulo de elasticidad, Es del acero, y del esfuerzo en el concreto en la condición de transferencia. En trabajos de pretensado, cuando todo el esfuerzo se aplica simultáneamente, se presenta la mayor pérdida debido a la deformación elástica y, en caso del postensado, la pérdida es nula, ya que el concreto constituye el anclaje y el esfuerzo en el concreto se alcanza por una transferencia directa al tensar el acero.

Una importante propiedad del concreto, relacionada con su empleo de estructuras preforzadas, es la afluencia (flujo plástico) que puede definirse como la deformación inelástica debido a un esfuerzo sostenido. Cuando el concreto está sujeto a un esfuerzo de compresión permanente, se reduce su longitud lo que a su vez disminuye el esfuerzo en el acero. Acero Generalmente el refuerzo utilizado en el presfuerzo es en forma de alambres de alta resistencia a la tensión estirados en frío, o varillas de aleación en conjunto para formar torones.  cable: Grupo de tendones.  Tendón: Elemento estirado que se usa para transmitir presfuerzos en un elemento de concreto. Los tendones pueden consistir de alambres individuales estirados en frío, varillas o torones.  Alambre: Refuerzo de sección entera que cumple con los requisitos de la norma británica BS4486:1969 y que común mente se suministra en longitudes rectas.  Torón: Grupo de alambres torcidos en forma de hélice alrededor de un eje longitudinal común, el cual se forma mediante un alambre recto, y que cumple con los requisitos de las normas británicas

BS3617:1971 para torones con 7 alambres BS4757:1771 para torones con 19 alambres.

y

Los alambres en su diámetro, desde 2 hasta 8 mm, pero el diámetro más pequeño de uso general para elementos estructurales es de 4 mm y puede suministrarse ya sea “como se extrae” o “prestirado”. La primera condición consistirá de rollos provenientes del laminado con una curvatura natural. El alambre que ha sido “prenderezado mediante un proceso que comprende un tratamiento de calentamiento “reductor de esfuerzos”, provoca una mejoría en las propiedades elásticas y conduce a lo que se denomina un comportamiento de relajamiento “normal” o bien un tratamiento “estiramiento en caliente”, que igualmente induce altas propiedades elásticas, pero que provoca lo que clasifica como un comportamiento de relajamiento “bajo”. Los términos relajamiento “normal o bajo” se aplican lo mismo a los torones que a los alambres. El relajamiento se denomina como la pérdida en el esfuerzo después de un cierto periodo de tiempo en el que un tendón de presfuerzo se tensa para una carga determinada, bajo condiciones de longitud y temperatura constante. Un alambre o torón de relajamiento “bajo” tendrá menor pérdida en el esfuerzo inicial que el de relajamiento “normal”. Con objeto de asegurar la máxima adherencia entre el acero y el concreto debe suministrarse el

alambre en condiciones desengrasadas. Además del desengrasado, a menudo el alambre está indentado para lograr mejores propiedades de adherencia. El “esfuerzo de pruebas” se define como el esfuerzo para el cual la carga aplicada produce una elongación permanente. Para alambres de presfuerzo, se usa una elongación del 0.2% en el “esfuerzo de pruebas”. Existen 2 tipos básicos de torón para presfuerzo, con 7 o 19 alambres. Su elección depende del grado de flexibilidad y resistencia requeridas. El más popular es el de 7 alambres y se usa generalmente en tamaños desde 6.4 hasta 18mm de diámetro exterior. El acero de alta resistencia y el concreto de alta calidad con esenciales para obtener un comportamiento satisfactorio en este tipo de construcción, y que provoca una pérdida de presfuerzo que es inherente a las propiedades de los materiales mismos. También debe tenerse presente que no todas las pérdidas señaladas ocurren de igual forma en los elementos pretensados que los postensados. Es conveniente exponer en esta etapa un resumen de las pérdidas que pueden presentarse a pesar de que algunas no han sido comentadas.  Contracción del concreto  Deformación elástica del concreto  Fluencia del concreto

 Relajamiento del acero  Curado con vapor  Durante el anclaje  Fricción en el gato y en el anclaje  Fricción en el ducto. Nos es posible proporcionar un valor preciso de la magnitud de la pérdida del presfuerzo total, tanto en el pretensado como en el postensado. Normalmente se fija con un porcentaje en base a la fuerza en los tendones inmediatamente después de la transferencia y es del orden del 20%. Las pérdidas que tienen lugar antes y durante la transferencia, son del orden del 5% para postensado y del orden del 10% para pretensado.

Equipo Pretensado El aspecto más importante del equipo en el pretensado consiste básicamente en la mordaza temporal que retienen a los alambres o torones durante y después del tensado. El método de tensado

podrá variar pero la mordaza no, ya que aún está constituida por un barril y una cuña. Generalmente, la cuña consta de 2 a 3 piezas con un collar y una grapa de alambre que mantiene a ambos en la misma posición relativa. Es importante que la cuña quede fija alrededor del alambre o torón y dentro del barril en una posición concéntrica, para que todos los segmentos de la cuña se introduzcan a la misma distancia dentro del barril. En el anclaje fijo, las mordazas se presionan sobre los tendones no tensados cerca de la placa de anclaje. En el extremo de tensado, donde los tendones son tensados en forma individual, debe colocarse la mordaza sobre el tendón no tensado, contra la placa de anclaje. Se coloca ahora el gato con el tendón y se inicia el tensado, en el tendón se jala a través de la mordaza. Cuando se han alcanzado la carga y extensión requeridas, se introduce la cuña con fuerza sobre el tendón, se afloja la carga en el gato y al tratar el tendón de jalar a través de la cuña, la obliga a correrse sobre él quedando firmemente sujeto. Si los tendones se estiran en forma individual, los gatos son relativamente pequeños y operan a base de electricidad.

Postensado El equipo que se requiere para el postensado depende del sistema que se utilice. En Inglaterra existen varios sistemas en operación, cuya lista es orden alfabético proporciona el nombre comercial del sistema y el tipo de tendón empleado. Aún cuando podrían elegirse otros métodos para la clasificación, es conveniente agrupar los sistemas mediante el método que se adopta para el anclaje de los tendones, y aquí tenemos ya sea un sistema de tuerca enroscada o a base de cuña. En la primera categoría, se encuentran BBRV, Dividag y Macalloy. Todos los demás sistemas emplean cuñas. BBRV Este sistema está 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 compresión al concreto. En la parte media superior del rango de fuerzas, el esfuerzo se transmite por medio de calzas metálicas que se insertan entre el ancla de tensado y la placa de apoyo. En todos los casos el elemento básico consiste en un cilindro de acero con un cierto número de agujero axiales

taladrados que acomodan los alambres por separado. El anclaje de cada alambre se efectúa mediante una cabeza redonda preformada. Las cabezas redondas se forman en ambos extremos del alambre después que han pasado después que han pasado a través 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 posición correcta en relación 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 máquina portátil. El número de alambres varía entre 8 y 163, proporcionando fuerzas en el gato que pueden ser entre 37 y 790 toneladas. Dividag Este sistema utiliza como tendón a una barra de acero de aleación. Se emplean 2 tipos de barras: lisa y corrugada. En la barra lisa las roscas están laminadas en frío únicamente 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 varían desde 13 hasta 96 toneladas para tensado sencillo y desde 63 hasta 202 toneladas para tensado múltiple. 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 operación 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 sólida de acero que distribuye el esfuerzo, o sobre una camisa acostillada de hierro forjado, o una placa de acero taladrada que está 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 diseño de construcción, y las pérdidas pueden compensarse en cualquier momento

antes de introducir la lechada. El anclaje es totalmente positivo sin que exista pérdida del presfuerzo en la transferencia de carga del gato a la tuerca.

PERDIDAS EN EL CONCRETO PRETENSADO Y POSTENSADO

Las pérdidas de pretensado se refieren a la reducción de tensión en el tendón. Las pérdidas de pretensado pueden ser divididas en dos categorías. a. Perdidas instantáneas.- Incluyen pérdidas debidas al anclaje del cono (Δfpa), fricción entre los tendones y el material que lo circunda (concreto) (Δfpf) y el acortamiento elástico del concreto (Δfpes) durante la construcción. b. Perdidas Diferidas.- Incluyen las pérdidas debido a la retracción del hormigón (Δfpsr), la fluencia del concreto (Δfpcr) y la relajación del acero (Δfpr) durante su vida útil de servicio. La pérdida total de pretensado (Δfpt) depende del sistema.

a. Pérdidas instantáneas a.1. Pérdidas debidas al anclaje del cono.- Asumiendo que las pérdidas debidas al anclaje del cono varían linealmente con la longitud (LPA) . El efecto del anclaje sobre la tensión del cable puede ser estimado por la siguiente formula

a.2. Perdidas por fricción.- Para miembros postensados, las pérdidas de fricción son causados por el perfil del tendón efecto de curvatura y la desviación local en el perfil del tendón efecto de rozamiento. La AASHTO – LRFD especifica la siguiente formula.

Coeficiente de

Tipos de Tendón y Ductos

rozamiento k(1/mm).10^(6)

Tendones en ductos rígidos y semirrígidos torones de 7 alambres Tendones pre engrasados alambres y torones

Coeficiente de curvatura u(1/rad)

0.66

0.05 – 0.15

0.98 – 6.6

0.05 – 0.15

de 7 alambres Tendones revestidos de mastique alambres y torones de 7 alambres

Desviadores de tubos de acero rígido

3.3 – 6.6

6.6

0.05 – 0.15

0.25 requiere lubricación.

a.3. perdidas por acortamiento elástico del concreto. Las pérdidas debidas a los acortamiento elásticos pueden ser calculados usando las siguientes formulas.

b. Perdidas diferidas b.1. Estimación Global.- La AAHSTO – LRFD proporciona la estimación global de las perdidas diferidas ΔfPTM resultante de la contracción y fluencia del concreto y de la relajación del acero de pretensado. La estimación global de perdidas es aceptable para "condiciones promedio de exposición de la estructura" cuando se sale de estas condiciones se hace una estimación más refinada. A continuación se da una tabla para condiciones promedio. b.2. Estimación refinada b.2.1. Perdida de contracción.- La pérdida de contracción puede ser determinada con las siguientes formulas

b.2.2. perdidas por fluencia del concreto. Esta expresado como

b.2.3. perdida de relajación del acero.- Las pérdidas de relajación ΔfPR incluye dos partes relajación al

momento de transferencia ΔfPR1 y después de la trasferencia ΔfPR2 para miembros pretensados inicialmente más allá de 0.5fPU

Para torones de baja relajación ΔfPR2 es 30% de los valores obtenidos con la ecuación de pérdidas por relajación después de la transferencia Δf PR2. CONCLUSIONES De todo lo expuesto anteriormente se pueden extraer las siguientes conclusiones de índole general. Pretensado El pretensado puede usarse en la obra cuando se requiera de un gran número de unidades similares prefabricadas, pero normalmente se lleva a cabo en la planta donde ya han sido previamente construidas mesas permanentes de tensado. El método más efectivo es el de producción a gran escala, en la que un cierto número de unidades análogas se producen

simultáneamente. Los tendones de acero se tensan entre las placas de anclaje situadas en cada extremo de una mesa larga de tensado. Dichas placas se encuentran soportadas por grandes secciones de acero ahogadas en un macizo de concreto (muerto de anclaje) en cada extremo de la superficie de colado. En uno de los extremos, la placa de anclaje se apoya directamente en las viguetas de acero soportantes, denominadas apoyo fijo. En el otro extremo, el de tensado, se introducen puntales de acero temporales entre la placa de anclaje y las viguetas de apoyo. Las placas de anclaje son placas gruesas de acero con agujeros por donde los alambres o torones pueden introducirse y anclarse. Los extremos de cada unidad tienen un tope que se taladra de acuerdo con la colocación de los tendones requeridos y del diámetro de los alambres o torones utilizados. Los torones o alambres se arrastran a todo lo largo de la mesa de tensado, enhebrándose en los topes y en las placas de anclaje que finalmente se sujetan al apoyo fijo. En el otro extremo de la mesa, el tensado se inicia una vez que hayan sido colocados todos los alambres. Los cables se estiran para levantarlos de la mesa y aplicar la carga. Puede tomarse lectura de la extensión y compararse con el valor calculado, pero como, de hecho, los tendones tienen libertad de movimiento es la fuerza en el cable la que reviste una importancia primordial. En seguida se ancla el alambre y se descarga el gato. La secuencia del tensado no es muy importante en el pretensado, pero es esencial un tensado preciso. En el pretensado, la adherencia entre el acero tensado y el concreto es de vital importancia y en

ésta debe preverse que el acero quede libre de cualquier material, tal como el aceite o grasa de los moldes, que interfiera con la adherencia. Para obtener una comparación completa del concreto, se deben de emplear vibradores, ya sean internos ó externos. Como ocurre con cualquier concreto, el curado es necesario y es un proceso que se acelera mediante la introducción de vapor bajo una cubierta apropiada. Cuando el concreto ha adquirido suficiente resistencia, los puntales provisionales son sustituidos por los gatos que pueden irse aflojando lentamente. Como el acero tensado tiende a regresar a su longitud original, la adherencia entre el concreto y el acero evita que suceda esto, de tal manera que el concreto queda sometido a compresión. La fuerza en cada tendón se transfiere al concreto en una cierta longitud denominada “longitud de transmisión”. Esta longitud se afecta considerablemente por las condiciones de la superficie con respecto a los alambres. En los procedimientos descritos hasta ahora, todos los tendones se han mantenido rectos, continuamente adheridos al concreto. Aun cuando la mayoría de las unidades pretensadas se construyen de esta manera no proporciona el uso más eficiente de la fuerza de presfuerzo, en lo que respecta a miembros a flexión de sección constante. Postensado

El postensado puede usarse en la producción industrial para grandes unidades prefabricadas con propósitos especiales, tanto en la obra como fuera de ella. El uso de tendones rectos no es muy conveniente por qué no se aplica todo el presfuerzo al hablar de grandes unidades. En aquellos puntos donde ocurre el momento máximo se requiere de la máxima fuerza efectiva de presfuerzo y la mínima fuerza es necesaria donde ocurre el mínimo momento flexionante. Ello puede lograrse para una fuerza constante de presfuerzo variando la excentricidad de la fuerza, de tal manera que, el efecto del presfuerzo neutralizará el efecto de la carga. Si los tendones se localizan dentro de la sección del concreto, se colocarán con un perfil curvo, por lo que el encamisado debe quedar sujeto son el perfil necesario, estos ductos deben colocarse en formas precisas y sujetarse al acero de refuerzo, que para entonces ya debe haberse puesto sobre la mesa que contiene los moldes. El anclaje permanente en los extremos de los ductos se fija en el extremo del molde. El concreto se vaciará una vez que los moldes se encuentren ensamblados. Una vez que el concreto ha adquirido resistencia suficiente, se tensan los tendones, anclándolos por un extremo y tensándolos con los gatos contra la cara del anclaje en el otro extremo, o tirando de ellos simultáneamente. Los tendones dentro de cada ducto pueden tensarse individualmente, enganchando un gato de barra o de un solo torón a cada tendón a la vez o conectando también un gato de torón o de múltiples alambres a todos los tendones al mismo tiempo.

En cuanto se haya alcanzado la carga de diseño, se registrará la extensión y, si ésta ha alcanzado el valor calculado podrá anclarse el tendón. Una vez que los tendones han sido tensados y anclados, generalmente se llenan los ductos de una lechada coloidal de cemento introducida a presión. El objeto principal de la lechada endurecida es el de evitar que la corrosión de los tendones, así como proporcionar adherencia entre los tendones y el concreto. En los extremos de las unidades postensadas, los tendones transmiten una gran fuerza al anclaje en cual es de un área relativamente pequeña. El efecto que se produce es similar al de introducir una cuña en un bloque de madera y, a menos de que pueda contenerse esta fuerza de “estallamiento” hasta que se disperse la sección en el extremo de la unidad se presentará fractura. En los cálculos de diseño se ha prestado especial atención a esto, que por lo general, resulta en concentrar refuerzo en las zonas extremas. También el concreto en esta área deberá de ser de buena calidad con una compactación adecuada, a pesar del congestionamiento del refuerzo, ductos y anclajes. En algunos casos, el bloque de extremo será prefabricado, girándolo 90° para darle mejor acceso al concreto en el momento de vaciarlo y posteriormente incorporarlo a la estructura durante la construcción. Tanto el acero para pretensado y postensado son de mayor resistencia que el de las armaduras

ordinarias y es sensible a la oxidación, entalladuras, doblados en codo, calor, etc, por lo tanto, necesitan de cuidados especiales. Para el vaciado en los sistemas de pre y postensado, es vital que se pueda vibrar bien por todas partes y que las deformaciones de los encofrados no ocasionen fisuras en el concreto joven. Estas actividades deben realizarse con el máximo cuidado, pues las graves consecuencias de los defectos que se han comentado, aparecerán al tensar los cables. Es importante en ambos sistemas, No realizar la totalidad del tensado de los cables sin antes asegurarse que el concreto ha adquirido la suficiente resistencia. AI tensar los cables, controle continuamente el recorrido de tensado y la presión del gato. Registre en el acta correspondiente las cifras alcanzadas y las observaciones acerca de la marcha de la operación. Antes de proceder a inyectar los conductos, compruebe que no están atascados en ningún punto. Observe con todo rigor las normas de inyección. El vaciado con concreto Autocompactante otorgan a los sistemas, ventajas relacionadas con la trabajabilidad y van relacionadas con la alta fluidez

de la mezcla, entre estas podemos mencionar: • Facilidad de operación de la faena de vaciado • Mejor terminación de las superficies • Mayor rapidez de vaciado • Menos contaminación acústica • Ahorro en personal y equipos • Óptima calidad de los elementos vaciados • Alta impermeabilidad y durabilidad de las estructuras. Por último, mencionar para los efectos de ejecución del tensado de cables, el sistema que brinda mayor seguridad al personal, es el sistema de Postensado dado que, si los cables se rompen producto de la tensión aplicada estos no salen despedidos ya que se encuentran confinados en el interior del concreto.

ANEXOS

BIBLIOGRAFIA http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig %C3%B3n_pretensado http://concretopreforzado.wordpress.com/2011/1 1/12/concreto-postensado-y-pretensado/ https://es.scribd.com/doc/44489753/ConcretoPostensado

http://www.cuevadelcivil.com/2010/09/perdidas-depretensado.html