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1 UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA TEMA: vigas y viguetas prefabricados INTEGRANTES : SÁNCHEZ DEL CASTILLO, Huguier Lee MARTÍNEZ CONTRERAS, José Jhonatan QUINO QUISPE, William Pablo QUICAÑO PRADO, Jenner GARCÍA GUTIÉRREZ, Juan Carlos Ayacucho, julio 2013
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1
UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE
HUAMANGA
TEMA: vigas y viguetas prefabricados
INTEGRANTES :
SÁNCHEZ DEL CASTILLO, Huguier Lee
MARTÍNEZ CONTRERAS, José Jhonatan
QUINO QUISPE, William Pablo
QUICAÑO PRADO, Jenner
GARCÍA GUTIÉRREZ, Juan Carlos
Ayacucho, julio
2013
INTRODUCCIÓN
• A lo largo de la historia, el hombre siempre ha buscado de una u
otra forma el progresar optimizando los materiales como la mano de
obra, por lo que han surgido diferentes tipos de procesos constructivos.
• Por lo cual la prefabricación, desde el pasado, es el resultado de
las necesidades socioeconómicas del país.
• Se puede decir que nacimiento la prefabricación no encontramos
en los orígenes de la industrialización, misma surgir en el siglo XVIII, por
medio el trabajo mecánico y organizado; lo que dio como resultado una
marcha ascendente en la producción que vino a cambiar la vida
cotidiana y los conceptos de la construcción.
EUGENE FREYSSINET
• Freyssinet que la arquitectura innovadora usando el concreto
reforzado como su material principal. Más un ingeniero que un
arquitecto, Freyssinet todavía manejó introducir varios trabajos
arquitectónicos de colaboración. Sus proyectos giraron generalmente
alrededor de una búsqueda experimental para un lenguaje común. Sus
diseños permitieron una expresión libre de materiales y espacios
mientras que trabajan dentro de los límites de la tecnología.
• Considerado el "padre del concreto de pre tensado", Freyssinet
muerto en Santo -Martín -Vesubie, Francia en 1962.
HIPÓTESIS
• Al utilizar procedimientos con prefabricados en las obras se
lograrán economizar, y al mismo tiempo reducir los plazos de ejecución,
así como se mejora la calidad requerida.
DEFINICIÓN
• Para poder entender lo que es un prefabricado. Se dará unas definiciones de prefabricados las cuales son:
• La prefabricación es un sistema que permite realizar, por medio de elementos estandarizados fabricados de antemano, un montaje que se realiza según un plan establecido.
• Por otra y prefabricados manuales, hechos en la obra e industrializados que se hacen en grandes cantidades en plantas.
• El prefabricado en construcción es aquel elemento producto en un sitio, colocado y utilizado en otro.
• Prefabricados aquel elemento hecho o fabricado antes de ser aplicado.
• De todas estas definiciones se puede tener una propia definición que
sería.
• El prefabricado se puede definir como una pieza previamente
manufacturada, obteniendo un elemento que cumple con las
especificaciones requeridas del ACI (AMERICAN CONCRETE
INSTITUTE), DEL PCI (PRESTESSED CONCRETE INSTITUTE), y lo
prescrito en el reglamento de construcciones servicios urbanos en vigor
tanto como en el diseño. El prefabricado es llevado a la obra, utilizando
maquinaria para su transportación, colocación y poder ensamblar.
• Con esto se requiere dar una breve idea de lo que es un
prefabricado, considerando todos los aspectos que deben tomarse en
cuenta.
ALCANCES
• Se presenta el seguimiento que se dará, primero conociendo las
clasificaciones de los prefabricados de concreto (vigas pretensadas y
postensadas), procedimiento de fabricación siguiendo un riguroso control de
calidad que se tiene para su elaboración y una gran precisión en su
geometría.
• Los elementos su clasificación, los tipos de prefabricados de concreto
y sus usos; las ventajas y desventajas que se tiene con este tipo de
elementos de la industria de la construcción.
En este tema se hablara de la clasificación que se les da a los elementos
prefabricados
de acuerdo al uso que se le vaya a dar, el cual se define desde su
fabricación,
teniendo:
• SIMPLE.
• REFORZADO.
• PRETENSADO.
• POSTENSADO.
CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
VIGAS SIMPLE
• se denomina viga a un elemento estructural lineal que trabaja principalmente a flexión.
En las vigas, la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser
horizontal.
• El esfuerzo de flexión provoca tensiones de tracción y compresión, produciéndose las
máximas en el cordón inferior y en el cordón superior respectivamente, las cuales se
calculan relacionando el momento flector y el segundo momento de inercia. En las zonas
cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes o punzonamiento.
VIGAS REFORZADAS
• Es el que se le aplica esfuerzos internos, a fin de reducir los esfuerzos potenciales de
tensión derivados de las cargas que resulten en dicha viga.
• La utilización de refuerzos con chapa o pletina, y fibras de carbono favorecen al
reforzamiento de las vigas.
• Tenemos como ejemplo las vigas armadas, vigas apoyadas, unión con brochal o
empalmeso vigas multiples.
VIGAS PRETENSADAS
• Es un sistema estructural en el cual se introducen esfuerzos internos de tal magnitud y
distribución, que los esfuerzos resultantes de las cargas externas se equilibran hasta
grado deseado
• Gracias a la combinación del concreto y el acero traccionado es posible producir, en un
elemento estructural, esfuerzos y deformaciones que contrarresten total o parcialmente a
los producidos por las cargas gravitacionales que actúan en el elemento, lográndose así
diseños más eficientes
HORMIGÓN PRETENSADO
• El término pretensado se usa para describir el método de pre tensionado en el cual las
armaduras activas de la pieza se tesan antes del vertido del hormigón.
• El hormigón se adhiere al acero en el proceso de fraguado, y cuando éste alcanza la
resistencia requerida, se retira la tensión aplicada a los cables y es transferida al
hormigón en forma de compresión. Este método produce un buen vínculo entre las
armaduras y el hormigón, el cual las protege de la oxidación, y permite la transferencia
directa de la tensión por medio de la adherencia del hormigón al acero.
• La mayoría de los elementos pretensados tienen un tamaño limitado debido a que se
requieren fuertes puntos de anclaje exteriores que estarán separados de la pieza a la
distancia correspondiente a la que se deberán estirar las armaduras
VIGAS POSTENZADAS
• El pre esfuerzo o postensado se define como un estado especial de esfuerzos y
deformaciones que es inducido para mejorar el comportamiento estructural de un
elemento.
• Por medio del preesfuerzo se aumenta la capacidad de carga y se disminuye la sección
del elemento se induce fuerzas opuestas a las que produce las cargas del trabajo
mediante cables de acero de alta resistencia al ser tensado contra sus anclas.
• La aplicación de estas fuerzas se realiza después del fraguado utilizando cables de acero
enductados para evitar su adherencia con el concreto.
AGREGADO POSTENZADO
• El hormigón potenzado se diferencia del hormigón pretensado, por el retraso de
aplicación de la tensión a los tendones en el proceso de ejecución. El postenzado es el
método de pre tensionado que
• consiste en tesar los tendones y anclarlos en los extremos del elemento después de que
el concreto ha fraguado y alcanzado su resistencia necesaria.
• En este sistema, los cables de pre esfuerzo serán colocados con la trayectoria deseada,
lo que permite variar la excentricidad dentro del elemento a lo largo del mismo para lograr
las flechas y esfuerzos
• Al hacer las trayectorias del acero de pre esfuerzo curvas, se logra diseñar con mayor
eficiencia los elementos hiperestáticos y evitar esfuerzos en los extremos del elemento.
La fabricación de todos los elementos estructurales de concreto prefabricados, está
diseñado de acuerdo con las especificaciones del ACI (AMERICAN CONCRETE
INSTITUTE).
La (ACI) Instituto Americano del Concreto, es una organización de Estados Unidos de
América que publica normas y recomendaciones técnicas con referencia
al concreto reforzado.
Código ACI-318 en relación con este tema se presenta:
Protección contra la corrosión, proteger contra la corrosión durante su acopio,
transporte, construcción y fabricación
Resistencia al fuego, requisitos sobre transmisión de calor y dimensiones.
PROCESOS DE FABRICACIÓN
CONTROL DE CALIDAD
• En este tema también hay que tomar en cuenta el Control Total de Calidad que es un
conjunto de esfuerzos efectivos, de diferentes grupos de una organización del desarrollo,
del mantenimiento y de la superación de la calidad de un producto..
• La importancia del control de calidad radica principalmente en mejorar sistemas de
producción, para que estos tengan un desperdicio mínimo, que a su vez genera que la
naturaleza sea explotada con un control mucho más estricto y con volúmenes
razonables. Esto es uno de los principios del sistema prefabricado.
PROCESOS DE FABRICACIÓN
MATERIALES
• Es labor del prefabricador que los materiales cumplan con las normas de calidad
especificadas, ya que la resistencia de la estructura depende totalmente de la resistencia
que tenga los materiales usados para su construcción.
• En la prefabricación cada proyecto puede tener especificaciones propias, por lo cual se
debe tener una supervisión rigurosa por parte del proyectista, para verificar que se esté
cumpliendo con las especificaciones propias del proyecto.
Agua casi cualquier agua natural que esté libre de sabor o de olor marcado resulta
satisfactorio como agua de mezclado en la elaboración de concreto.
Acero de refuerzo
PROCESOS DE FABRICACIÓN
Dosificación para 1 m2 de
concreto f´c 350 kg/cm2,
grava ¾”.
• El acero de presfuerzo es de suma importancia para este sistema,
el acero de presfuerzo debe cumplir especificaciones muy estrictas
(la calidad debe estar certificada por el fabricante por lo que se
sugiere que se le hagan pruebas).
• El acero de presfuerzo debe ser acero de alta resistencia, por que
se estira y después se suelta con el objeto de aplicar una fuerza de
compresión previa al concreto.
ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DEL ALAMBRE DE PRESFUERZO
• Grafilado. Es el proceso mediante el cual, la superficie del alambre pasa por rodillos
grafiladores que producen una huella o indentadura. La grafila genera mejor adherencia
del acero con el concreto.
PROCESOS DE FABRICACIÓN
La planta prefabricadora deberá contar con los equipos siguientes
1. Moldes, según líneas de fabricación
2. Dosificadoras de concreto, según la capacidad de la planta
3. Vibradores
4. Montacargas y/o camión distribuidor de concreto
5. Grúas viajeras (pórticos)
6. Grúas de manejo de piezas
7. Gatos de tensado, así como mordazas
8. Planta eléctrica de emergencia
9. Lonas para curado a vapor
10. Soldaduras
11. Flotilla para transporte de elementos prefabricados
12. Grúas para montaje de elementos prefabricados
13. Equipo de laboratorio de Control de Calidad de concreto y materiales
PROCESOS DE FABRICACIÓN
Las actividades del proceso prefabricado pretensado son las siguientes
2. Tendido del alambre
Se tiende el alambre sobre la mesa, luego se pasa por los agujeros separadores.
PROCESOS DE FABRICACIÓN
1.Limpieza de la mesa de colado y preparación
La preparación del molde consiste en limpiarlo y
evitar que tenga polvo o basura antes de la
aplicación del desmoldarte, las rieles tienen hasta
150m de largo.
3. Tensado del alambre
Los alambres son tensados con el equipo hidráulico (gato y bomba), y éste puede ser
manual o eléctrico. Cada alambre se tensa a la misma presión y definido previamente por el
diseño de la viga.
4. Colado de la vigueta de concreto
Una vez elaborado el concreto, éste se distribuye a lo largo de la mesa y se vacía.
PROCESOS DE FABRICACIÓN
6. Corte de la vigueta
Luego de 48 horas se procede a hacer los cortes, de acuerdo a las necesidades del cliente.
Cortadora CR900 (precisión ±0.002m).
PROCESOS DE FABRICACIÓN
5. Curado de la vigueta
Se inicia después del fraguado, aproximado 2 horas
después de colocado el concreto. El objetivo de curar el
concreto es que su resistencia no se vea afectada.
7. Izado con empeine
8. Almacenado de la viguetas
PROCESOS DE FABRICACIÓN
Después de ser cortada se
extrae de la mesa para su
almacenamiento, por medio de
las pinzas de izage (PRESOLA)
Finalmente, las viguetas son
llevadas al patio de almacén para
ser estivadas en paquetes de
vigueta de la misma longitud
• Modelos terminados
CLASIFICACIÓN DE PREFABRICADOS
Los prefabricados se clasifican en:
Prefabricados industrializados
Prefabricados no industrializados
TIPOS
En el sistema prefabricados existen diferentes tipos de secciones
de elementos, los cuales tienen diferentes funciones. Como es
un producción en serie, es un proceso industrial, por lo cual a la
fabricación de cada una de las diferentes secciones se puede
llamar líneas de fabricación.
Los tipos de prefabricados de concreto son muy variados
pero solamente se mencionaran alguno de estos que son:
Vigas T
Vigas TT
Muros prefabricados
Bardas prefabricadas
Trabes TY
Trabes TTV
VIGUETAS
BOVEDILLAS
LOSAS TT
LOSA ALVEOLARES
TRABES AAHSTO
SISTEMA BASADO EN VIGUETAS Y BOVEDILLAS
La vigueta es un elemento estructural
de concreto pres forzado que aunado a
la bovedilla componen un sistema que
sustituye colado tradicional o “losa
maciza”, con la diferencia que es un
sistema más económico, rápido y fácil.
BOVEDILLAS
Las bovedillas son los elementos
aligerantes del sistema y pueden
ser de diversos materiales, las hay
de cemento-arena, de poliestireno,
de barro, etc., las bovedillas se
apoyan directamente en las
viguetas cubriendo en forma
conjunta toda la superficie de la
losa. Su función es eliminar la
cimbra de contacto y aligerar la
losa.
USOS DE VIGUETAS PRETENSADAS Y BOVEDILLAS
La vigueta pretensada es un producto estructural con el cual se desarrollan:
Viviendas de enteres social, media, residencial, corporativos, estacionamientos y proyectos
especiales.
PROSEDIMIENTO DE CONSTRUCCION CON VIGUETAS PRETENSADAS
Almacenamiento en la obra
Las viguetas deberán ser apiladas en
su posición natural y separando las
hileras con barrotes de madera
colocados en los extremos, para que
el peso y el apoyo de las hileras de
arriba no lastimen las viguetas de
abajo.
NIVELACIÓN DE MUROS
MONTAJE DE VIGUETAS
APUNTALAMIENTO
VIGUETA PRETENSADA Y BOVEDILLA VS CIMBRA TRADICIONAL
La cimbra tradicional requiere de más madera, y más tiempo para cimbrar y descimbrar
COLOCACIÓN DE BOVEDILLAS
Se colocan Primero las bovedillas de los
extremos para dar la separación adecuada
entre viguetas.
INSTALACIONES HIDRÁULICAS Y
ELÉCTRICAS
Después de que las bovedillas
han quedado en su lugar, se
colocan las mangueras para la
instalación eléctrica.
Estas se llevan por los muros y por
los huecos de las bovedillas.
Donde se requiera una salida de
cielo se retira esa bovedilla.
COLOCACIÓN DEL ACERO POR TEMPERATURA
La malla soldada se corta en el piso al tamaño deseado, se sube a la losa en
construcción y se amarra con alambre recocido a la varilla superior de las
viguetas.
COLOCADO DE LOSA DE COMPRESIÓN
• La losa de compresión será un
espesor mínimo de 3cm. Y
resistencia mínima de 210kg/cm2.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
En este capítulo se tratarán las ventajas y desventajas de los prefabricados. Siendo esto uno de los aspectos más importantes.
5.1 CONCRETO PRETENSADO
5.1.1 ventajas
Desde la técnica del pretensado elimina grietas del hormigón en todas las etapas de carga, toda la sección de las estructuras de toma parte en la resistencia a la carga externa. En contraste con esto, en el hormigón armado, sólo parte de lo concreto por encima del eje neutro es eficaz.
Como el hormigón no se agrieta, la posibilidad de acero a la corrosión y el deterioro de hormigón se reduce al mínimo.
Ausencia de grietas resulta en una mayor capacidad de la estructura para soportar la carga de esfuerzos, impactos, vibraciones y golpes.
:
En vigas de hormigón pretensado, las cargas muertas son prácticamente neutralizado. Las reacciones se requieren por lo tanto mucho más pequeña que la requerida en hormigón armado. El peso muerto de la carga reducida de la estructura da resultados en el ahorro en los costes de las cimentaciones. La neutralización de la carga muerta es de importancia en los grandes puentes .
El uso de los tendones y la curva antes de la compresión del hormigón ayuda a resistir al corte.
La cantidad de acero necesario para pretensado aproximadamente 1 / 3 de la requerida para el hormigón armado, aunque el acero para el pretensado debe ser de alta resistencia.
En concreto pretensado, bloques prefabricados y elementos pueden aceptarse y utilizarse como una unidad. Esto ahorra en el costo de encofrado y el centrado de grandes estructuras.
Con la llegada de hormigón pretensado, que ha sido posible ahora para la construcción de grandes luces. Estas estructuras tienen bajo costo y están salvo de grietas.
Hormigón pretensado se puede utilizar con ventaja en todas las estructuras
donde la tensión se desarrolla, como la corbata y tirantes de una viga de
cuerda del arco, traviesas de ferrocarril, postes eléctricos, la cara aguas
arriba de la presa de gravedad, etc.
Las vigas de hormigón pretensado la desviación suele ser baja.
5.1.2 Construcción de hormigón pretensado tiene las siguientes desventajas:
Se requiere alta calidad de hormigón denso de alta resistencia. calidad del
hormigón perfecto en la producción, colocación y compactación que se
requiere.
Se requiere de acero de alta resistencia, que es de 2.5 a 3.5 veces más
costoso que el acero suave.
Se requiere complicadas tensión equipos y dispositivos de anclaje, que
suelen ser cubiertos por los derechos patentados.
La construcción requiere supervisión perfecta en todas las etapas de la
construcción.
• 5.1.3 Ventajas de Uso
Alta resistencia a la flexión.
Fácil y rápido colocado.
No requieren apuntalamiento.
Diseño para carga de alto tonelaje.
Reduce los tiempos de ejecución de obra.
Ahorro de la mano de obra.
Luces hasta de 21 m entre apoyos.
5.2 CONCRETO POSTENSADO
5.2.1 Ventajas
• Eficiencia en la utilización del concreto.
• Reducción de secciones hasta un 30%.
• Reducción de acero de refuerzo a cantidades mínimas.
• Aligeramiento de la estructura.
• Menor peso de estructura.
• Menos peso de cimientos.
• Disminuye los efectos de sismo.
• Precisión en diseño utilizando el “Método de Elemento Finito”, que permite:
• Dimensionar las fuerzas reactivas del presfuerzo con gran precisión.
• Controlar deflexiones de los elementos estructurales dentro de
límites aceptables.
• Conlleva un uso más eficiente de los materiales, por lo que
permite reducir el peso total de la estructura.
5.2.2 Desventajas o Inconvenientes
Requiere de maquinaria y mano de obra más especializada que
el hormigón sin postensar.
El cálculo es más complejo.
Necesidad de mano de obra especializada.
Costo elevado.
Necesita de maquinaria para transporte y montaje .
CONCLUSIONES
• El plazo de ejecución de la obra utilizando prefabricados se reduce un 14% referente a la estructura metálica y concreto.
• 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 mas soldadores y ayudantes.
• Se puede decir que cada vez es más común la utilización de los 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 "
GRACIAS
