Informe Estructuras Pre y Pos Tensadas

FACULTADA DE ARQUITECTURA Y DISEÑOCURSO: PROCESOS CONTRUCTIVOS II

ESTRUCTURAS PRE Y POS TENSADAS

ALUMNOS:

PIMINCHUMO GANOZA LISSETH

MARIN YUCRA GRACIELA

RODRIGUEZ DAVILA YESSICA

CACEDA RODRIGUEZ DANIEL

PINEDO JORGE

DOCENTES: Arq. JUAN CARLOS GASTAÑADUI

FACULTAD DE ARQUITECTURA Y DISEÑO pág. 1

ÍNDICE

CARÁTULA........................................................................................................1

ÍNDICE................................................................................................................2

1. INTRODUCCIÓN.........................................................................................3

2. DESARROLLO............................................................................................8

I. ANTECEDENTES.................................................................................

II. DEFINICIONES BÁSICAS.......................................................................

A. CONCRETO PRE TENSADO...................................................................

A.1 VENTAJAS ……………………………………………………………….

A.2 DESVENTAJAS..................................................................................

A.3 MATERIALES ..................................................................................

A.4 PROCESO CONSTRUCTIVO............................................................

B. CONCRETO POS TENSADO..................................................................

B.1 VENTAJAS.........................................................................................

B.2 DESVENTAJAS.................................................................................

B.2 ESPESOR DE LOSAS POS TENSADAS..........................................

B.2 MATERIALES....................................................................................

B.2 MATERIALES PARA LOS ANCLAJES..............................................

B.2 PROCESO CONSTRUCTIVO...........................................................

B.2 ESTAPA DE TRANSFERENCIA.......................................................

B.2 ESPECIFICACIONES DE LOS CABLES...........................................

B.2 CABLE TRENZADO..........................................................................


5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:...............................................

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................


1. INTRODUCCIÓN

En el presente informe se tratara de explicar del método del presforzado, que son tanto el pretensado como el postensado, trataremos sobre sus ventajas y desventajas, proceso constructivo, como de sus aplicaciones en losas y vigas; también se hablara sobre los diversos materiales que se emplean en estos trabajos, que son materiales de alta resistencia, tanto el concreto como el acero.

Explicaremos el método del hormigón presforzado, el cual se obtuvo su patente en 1866 pero se empezó a usar hasta la década de los cuarenta, debido a la guerra. Este método se divide en dos el pretensado y el postensado.

La principal diferencia entre estos dos métodos radica en el tensado de los cables de acero, ya que el hormigón pretensado como su nombre lo dice se tensa antes del vertido del concreto, mientras que en el sistema postensado, los cables se tensan luego del vaciado y de que el concreto consiga su resistencia máxima.


2. DESARROLLO

2.1 Antecedentes:

En 1866 en California se obtuvo una patente del concreto presforzado pero fue hasta finales de la década de los cuarentas cuando realmente se empezó a desarrollar debido a la gran escasez de acero que presentó Europa para ser reconstruida al finalizar la II guerra mundial.Se considera a Eugene Freyssinet como el padre del concreto presforzado. Él pensó que el presfuerzo podría ser muy útil al tener disponibilidad de acero de alta resistencia con concreto de alta calidad. Estos materiales fueron progresando lentamente y fue hasta 1928 cuando logró conseguir una patente de estos y publicar el libro “Una revolución en el arte de la construcción” pero, los ingenieros de esa época supusieron que era una idea novelesca ya que nunca alcanzaría éxito.

Sin embargo, hubo algunos como Mangel en Bélgica y Hoyer en Alemania que reconocieron su futuro haciendo surgir ideas básicas de los sistemas de presforzados, ya que en su época hacían falta. Se contaba con nuevas herramientas y materiales, por lo que fueron los ingenieros europeos quienes encabezaron el nuevo método de construcción que acaparó la atención del resto del mundo. Algunos ejemplos se dan en Estados Unidos debido a que se había anticipado el uso de este material tuberías, pilotes, depósitos para agua, etc. Pero no fue hasta 1951 que realmente se utilizó el verdadero concreto presforzado al hacer el primer puente vehicular de este material.

En 1952 se creó una sociedad internacional bajo el nombre de Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP) en Cambridge. Su objetivo era diseminar el uso de este material que en ese entonces no era muy conocido. Esto hizo que en varias partes del mundo se crearan otras sociedades y se fomentó a un intercambio de información.Por lo general, la labor del FIP se realiza calladamente por comisiones técnicas, quienes investigan los aspectos especiales de la tecnología del concreto presforzado proporcionando recomendaciones para métodos de diseño y construcción, ya que cada 4 años se celebra un congreso que atrae a la mayoría de las autoridades mundiales más relevantes en la materia.

El presforzado ha hecho posible la creación de estructuras que sin este método no se hubieran podido lograr. Sin embargo, existe un número limitado de medios con los cuales se puede tensar y anclar las varillas y los cables, por lo que el panorama de innovación tiene que ser lento por ahora. Existe todavía mucho por hacer en el trabajo detallado de refinar el presfuerzo y aún más para extender su


uso.Dos de las aplicaciones más importantes que tiene el presforzado se han realizado y desarrollado al construir grandes estructuras marítimas (puertos, terminales fuera de la costa, plataformas fijas y flotantes para la producción del petróleo) y estaciones de energía nuclear.Asimismo, es posible que el concreto presforzado incremente su participación en la construcción de puentes y los defensores del concreto de alta resistencia compitan con los defensores del concreto aligerado sobre la mejor forma de construcción.

Al concreto presforzado también se le conoce como pre comprimido; esto significa que antes de empezar su vida de trabajo se le aplican esfuerzos de compresión en aquellas zonas donde se desarrollarán esfuerzos de tensión bajo cargas de trabajo.

2.2. Definiciones:

A. Concreto Pre tensado

El hormigón se vierte alrededor de tendones tensados. Este método produce un buen vínculo entre el tendón y el hormigón, el cual protege al tendón de la oxidación, y permite la transferencia directa de tensión. El hormigón o concreto curado se adhiere a las barras, y cuando la tensión se libera, es transferida hacia el hormigón en forma de compresión por medio de la fricción. Sin embargo, se requieren fuertes puntos de anclaje exteriores entre los que el tendón se estira y los tendones están generalmente en una línea recta. Por lo tanto, la mayoría de elementos pretensados de esta forma son prefabricados en taller y deben ser transportados al lugar de construcción, lo que limita su tamaño.

Elementos pretensados pueden ser elementos balcón, dinteles, losas de piso, vigas de fundación o pilotes.

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.

Sistema pretensado

En el pretensado, la adherencia entre el acero tensado y el concreto son 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 compactación completa del concreto, se deben de emplear vibradores, ya sean internos o 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.

A.1 Ventajas

FALTAAA A.2 DesventajasFALTAA.3 Materiales

La materia prima necesaria para la fabricación de las piezas de hormigón, está compuesta por cemento, agregados, agua, ductos y tendones de acero, o también puede ser empleando hormigón prefabricado reforzado con tendones de acero estándar. El hormigón empleado en dichos elementos es normalmente de resistencia más alta que el de las estructuras coladas en obra; asimismo se emplea acero de alta resistencia para el presfuerzo, que pueda soportar las tensiones a las que será sometido.

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: 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”.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 dentado 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”.

Torón: Grupo de alambres torcidos en forma de hélice alrededor de un eje longitudinal común, el cual se forma mediante un alambre recto.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.

A.4 SISTEAMS Y EQUIPOS : FALTA A.5 PROCESO CONTRUCTIVO: FALTA

B. Concreto Pos tensado:Se denomina sistema postensado a la tipología de construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al hormigón.

Las losas postensadas, consisten en losas coladas en sitio, postensadas mediante el uso de cables de acero o torones de alta resistencia dispuestos según un trazado parabólico, y ancladosa través de cuñas a sus anclajes extremos. Una vez colada la losa, cada cable es tensado en forma independiente según las indicaciones del proyecto, generando de esta manera una compresión en toda su sección, y un balanceo de las cargas en el centro de éstas. La flexibilidad del sistema ofrece mejores posibilidades creativas para el diseño, permitiendo mayores luces, plantas libres y estructuras más esbeltas.

Es importante destacar que con este sistema pueden eliminarse las vigas tradicionales estáticas, lográndose así una mayor altura útil de piso a piso, y dejando mayor espacio para la instalación de ductos y servicios.

Esto permite resolver problemas de rasante así como, en algunos edificios en altura, agregar pisos adicionales sin modificar la altura total del edificio, o bien, agregar un subterráneo para una determinada profundidad.

B.1 VentajasB.2 Descventajas

B.3 Espesores de las losas pos tensada.

El aumento de las longitudes aumenta el espacio utilizable no comprometido en los


edificios; disminuyendo el número de articulaciones conduce a la disminución de los costes de mantenimiento durante la vida de diseño de un edificio, ya que las articulaciones son los principales escenario de debilidad en edificios de concretos. Para utilizarlos, se funde o vacía primero una torta o capa de mortero con un espesor de 2.5 cm, reforzada con malla electrosoldada o malla de alambre tipo gallinero; luego se colocan los cajones aligerantes, se ubica el refuerzo de acuerdo al plano estructural, se funde el hormigón y finalmente, en la parte superior del aligerante, se funde una capa (diafragma) monolítica con las nervaduras de la losa y de unos 5 cm de espesor.

B.4 Materiales

Concreto: Es normalmente de resistencia y calidad más alta que el de las estructuras reforzadas, es que el concreto de alta resistencia está menos expuesto a las grietas por compresión, que implica el postensado.

Alambres de acero templados: Se fabrican en caliente. 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 continúo de calentamiento hasta obtener propiedades mecánicas superiores.

Los alambres redondos: Se usan en la construcción de concreto presforzado postensado y ocasionalmente en obras pretensadas.Los alambres individuales se fabrican laminando en caliente lingotes de acero hasta obtener varillas redondas. Después del enfriamiento, las varillas se pasan a través de troqueles para reducir su diámetro hasta el tamaño requerido. En el proceso de esta operación de estirado, se ejecuta trabajo en frío sobre el acero, lo cual modifica grandemente sus propiedades mecánicas e incrementa su resistencia.Los alambres se fabrican en diámetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm y las resistencias varían entre 16 000 y 19 000 kg/cm2.Los alambres de 5, 6 y 7 pueden tener acabado liso, dentado y tridentado.

Torón: Se fabrica con siete alambres firmemente torcidos. Sus propiedades mecánica comparadas con las de los alambres mejoran notablemente, sobre todo la adherencia. La resistencia a la ruptura es de 19,000 kg/cm2. Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 3/8” hasta 0.6” cm 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.

Varillas de acero de aleación:

Su alta resistencia se obtiene mediante la introducción de algunos minerales de ligazón durante su fabricación


Adicionalmente se efectúa trabajo en frío en las varillas para incrementar aún más su resistencia. Después de estirarlas en frío se les libera de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas. Las varillas de acero de aleación se producen en diámetros que varían de 1/2" hasta 13/8”.

B.5 Materiales para los Anclajes.

Anclaje Standard

Habitualmente viene dispuesto en el cable o tendón desde fábrica.

Se trata del lado desde el cual no se va a estirar el tendón. Este modelo no deberá utilizarse si la obra se encuentra en zona de ambiente marino o de ambiente agresivo.

Anclaje encapsulado

Posee con tubo protector y tapa engrasada, utilizado en entornos de clima agresivo o ambientes marinos, pues evita la entrada de agua, humedad o salinidad

Molde de posición

Se clava al moldaje para posteriormente al hormigonado retirarlo de manera que podamos tensar el cable.

Cuñas

Una vez retirado el molde de posición se introducen verticalmente dos cuñas que nos permitirán tensar el cable.

B.6 Procedimiento constructivo

El procedimiento constructivo comienza con la instalación del sistema de moldaje, el cual puede ser de cualquier tipo disponible en el mercado. Este procedimiento se simplifica en forma considerable, ya que por lo general no cuenta con vigas, haciendo del moldaje una superficie plana.Una vez comenzada la instalación del moldaje, se inicia la instalación de la armadura tradicional y los cables de pos tensado en forma simultánea.

La faena de hormigonado es igual a una losa tradicional, donde un sistema de capacho o bomba puede ser utilizado.


El procedimiento de tensado se ejecuta una vez que el hormigón ha alcanzado la resistencia suficiente, período que se cumple en promedio al tercer día de vertido el hormigón. Luego de tensada la losa, ésta es capaz de soportar las cargas para lo que fue diseñada, por lo que se puede retirar la totalidad del sistema moldaje. Finalmente se corta el resto del cable que sobresale de la losa una vez tensada, y se sella la cavidad mediante un mortero.

1. Disposición de los moldes, en la base y el perímetro

2. Se cubre con la rejilla de enfierradura, especificada en los planos de estructura

3. Se instala el sistema de tendones. Tanto el lado pasivo como el activo deben fijarse convenientemente a la armadura de refuerzo y al moldaje.

4. Se dispone de una segunda rejilla, si el cálculo estructural lo especifica

5. Se vierte el hormigón

6. Una vez fraguado, y que el hormigón haya alcanzado una resistencia del 80% se procede al tensado de los tendones

Una vez que el hormigón ha fraguado y alcanzado su resistencia necesaria (80%), se procede a la aplicación de compresión a la estructura, a través de la tensión de los cables.

Primero se extraen los moldes de posición (de plástico) y se ajusta el cable con las cuñas

Los tendones son estirados a través de una gata hidráulica que reaccionan contra la propia pieza de hormigón, y comienza a observarse el exceso de cable.

El gato se retira y transfiriendo la presión hacia el hormigón.

B.7 Etapa de Transferencia.

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 cálculo estructural, las acciones a considerar son el esfuerzo que actúa en ese instante y el peso propio del elemento.

Proceso de colocación de los cables postensado.


Se debe supervisar que la tensión de los cables sea la especificada por los planos de cálculo, midiendo el exceso de cable y a continuación se corta.

Etapa final

Se consideran 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 (el elemento cuando alcanza su resistencia máxima empieza a tener deformaciones, pero mantiene el nivel de resistencia)

B.8 Especificaciones de los cables

El uso de cables de acero de alta resistencia para el postensado es necesario por razones físicas básicas. Las propiedades mecánicas de este acero tal como lo revelan las curvas de esfuerzo-deformación, son algo diferentes de aquellas del acero convencional usado para el refuerzo del concreto.

Tipos de Sistemas de Post-Tensado:

a) Postensado interno uso extenso y común.

b) Postensado Externo para puentes, reparaciones y otras aplicaciones.

El Post-Tensado Interno se subdividida a su vez en:

a.1) Sistema No-adherido, mono-filamento cubierto con grasa inhibidora de corrosión y protegido con una capa-forro de plástico.

a.2) Sistema Adherido, de uno o más filamentos instalados en tubos o ductos plásticos o metálicos los cuales son rellenados con una lechada, después del estiramiento de los cables.

Protección contra la corrosión cables ¨Adheridos¨ están protegidos contra la corrosión por estar rodeados de lechada de cemento.

La protección anticorrosiva de cables ¨No-Adheridos¨ está provista por una capa de materia grasa que inhibe la corrosión y luego está cubierta por una funda plástica.

En entornos de ambiente altamente corrosivo, el tendón puede ser completamente encapsulado.


B.9 El cable trenzado.

Se usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa también en construcción pos tensada. Es fabricado con siete alambres firmemente torcidos alrededor de un séptimo de diámetro ligeramente mayor. El paso de la espiral del torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable. Los cables pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 6.35 mm hasta 0.60 mm de diámetro, se fabrican en dos grados: el grado 250 y 270 los cuales tienen una resistencia última mínima de 1720 y 1860 N/mm2 respectivamente, estando estas basadas en el área nominal del cable.

3. Conclusiones

De la información recogida en este trabajo a cerca del concreto pre tensado y pos tensado se puede llegar a las con conclusiones:

El hormigón pretensado y postensado se refiere la tipología de construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionalmente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio.

Estas técnicas se emplean para superar la debilidad natural del concreto a los esfuerzos de tensión.

Para lograr superar esta debilidad a la tensión del concreto se utilizan alambres de acero torcidos alrededor de un eje longitudinal llamados torones.

Los diámetros de los alambres utilizados van desde 2 hasta 8 mm.

Tanto el concreto como el acero utilizado en ambos métodos es de alta resistencia.

El concreto pretensado, se elabora en fábricas de concreto pretensado, donde fabrican principalmente vigas, postes, losas presforzadas, que luego serán transportadas a la obra.

El concreto postensado se utiliza principalmente en piezas hormigonadas in situ.

Ambas técnicas utilizan para tensar los cables gatos hidráulicos.


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