CONCRETO PRETENSADO

CONCRETO PRETENSADO. o

CONCEPTOS DE PRETENSION

. Pretensado El térm término ino pre pretens tensado ado se usa para des descri cribir bir cua cualqu lquier  ier  método de preesforzado en el cual los cables se tensan antes de colocar el concreto. os cables! cables! que "eneralmente son de cable torcido con #arios torones de #arios alambres cada uno! se estiran o tensan entre apo$os que forman parte  permanente de las instalaciones de la planta. Se mide el alar"amiento de los cables! as% como la fuerza de tensi&n aplicada por los "atos.

'abricaci&n de un elemento pretensado Con la forma formale leta ta en su lu"ar! se #ac%a el concreto en torno al cable esforzado. ( menudo se usa concreto de alta resistencia a corto tiempo! a la #ez que curado con #apor de a"ua! para acelerar el endurecimiento del concreto. Después de )aberse lo"rado su*ciente resistencia! se ali#ia la presi&n en los "atos! los cables tienden a acortarse! pero no lo )acen  por estar li"ados por ad)erencia al concreto. En esta forma el el  preesfuerzo es transferido al concreto por ad)erencia! en su ma$ ma $or par arte te cerc rca a de los e+tre remo mos s de la #i"a! $ no se necesita de nin",n ancla-e especial.

Características Característ icas de los elementos pretensados: . Pieza prefabricada /. El preesfuerzo se aplica antes que las car"as 0. El ancla-e se da por ad)erencia

1. a acci&n del preesfuerzo es interna 2. El acero tiene tra$ectorias rectas 3. as #i"as son "eneralmente simplemente apo$adas 4elemento est5tico6

. Postensado Contrario al pretensado el postensado es un método de  preesforzado en el cual el cable que #a dentro de unos conductos es tensado después de que el concreto )a fra"uado. (s% el preesfuerzo es casi siempre e-ecutado e+ternamente contra el concreto endurecido! $ los cables se anclan contra el concreto inmediatamente después del  preesforzado. Esté método puede aplicarse tanto para elementos prefabricados como fundidos en sitio. 7eneralmente se colocan en los moldes de la #i"a conductos )uecos que contienen a los cables no esforzados! $ que si"uen el per*l deseado! antes de #aciar el concreto.

'abricaci&n de un elemento postensado

Características: . Piezas prefabricadas o fundidas en sitio. /. Se aplica el preesfuerzo después de fundido. 0. El ancla-e requiere de dispositi#os mec5nicos. 1. a acci&n del preesfuerzo es e+terna. 2. a tra$ectoria de los cables puede ser recta o cur#a. 3. a #i"a permite continuidad en los apo$os 4elemento )iperest5tico6.

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PRINCIPIOS GENERALES PARA EL DISEÑO DE NA ESTRCTRA DE CONCRETO PRETENSADO. Proceso de dise!o

 ( continuaci&n se muestra los pasos del proceso de dise8o de un elemento pretensado9 Primero9 comenzar calculando la fuerza que los alambres de pretensado transmiten a la #i"ueta para #er si resiste la trasmisi&n del preesfuerzo.

 A. os alambres tienen un esfuerzo a la ruptura 4f:s6; 3< =">mm/. Se tensara al ?<@ se",n manda el c&di"o (CI 0? secci&n ?.2! para obtener la fuerza inicial 4fsi6. ".   Ana #ez obtenido el esfuerzo inicial por alambre se decide el n,mero de alambres que se usaran! obteniendo la fuerza de transferencia. C. Obtenida la fuerza de transferencia! ser5 necesario encontrar el 5rea de la secci&n que se traba-ara! pues no se puede esforzar m5s de lo que permite el C&di"o (CI 0? en su secci&n ?.1. fB ; Esfuerzo en la *bra E+trema en Compresi&n ; <.12 + f:c. f ; Esfuerzo en la *bra E+trema en tensi&n en la zona de tensi&n comprimida ;.3 f :c fci ; Esfuerzo m5+imo de compresi&n del concreto durante la transferencia se",n C&di"o (CI 0? ; <.3< + f:c.

Se#$ndo:  Como $a se sabe que la #i"ueta resiste la transmisi&n del preesfuerzo! se pasa a dise8ar dic)o elemento como #i"ueta indi#idual! para que se auto soporte simplemente apo$ada.

 A.

Se tiene que obtener la fuerza ,til 4'u6 de  preesfuerzo 'u ; 'i  perdidas. as pérdidas de

". C.

D. E.

 preesfuerzo ser5n estimadas se",n el c&di"o  ((STO.11 Se tiene que obtener las propiedades "eométricas de la secci&n simple! que son el centroide $ la inercia. Con las propiedades de la secci&n $ la fuerza ,til se est5 en el momento de poder obtener el estado de esfuerzos en la *bra superior e inferior  debido al preesfuerzo. Se"uidamente se tendr5 que dise8ar la dia"onal del -oist para que la #i"ueta se autosoporte simplemente apo$ada. C)equear la deFe+i&n de la #i"ueta simple! simplemente apo$ada! que ocasiona el  preesfuerzo 4contraFec)a6.

Tercero: Es el momento de c)equear c&mo funciona la #i"ueta apuntalada! para lo cual se propondr5 los puntales a cada / mts. De separaci&n.

C$arto: Ga que la #i"ueta se soporta as% misma! $  soporta la car"a de traba-o en obra se tiene que c)equear su funcionamiento a secci&n mi+ta.

 A. Determinando la inercia de la secci&n compuesta transformando el concreto. ". Obtener el momento que actuara sobre cada #i"ueta  por el peso propio en s% de la losa $ el ner#io que conforma la secci&n compuesta endurecida. C. Se realiza el dia"rama de los estados de esfuerzos por   peso propio de la secci&n compuesta $ lo obtenido en la secci&n simple para obtener la pauta de lo que se tiene

de esfuerzo disponible para utilizarlo en car"a #i#a $  car"a muerta sobreimpuesta. D.  ( continuaci&n se analiza la m5+ima car"a que soporta a deFe+i&n! pues a una luz de 3.2 mts.! la diferencia  puede ser cr%tica $ podr%a ser limitante de car"a. E.  ()ora se calcula la m5+ima capacidad de resistencia a Fe+i&n que tiene la secci&n compuesta. %. C)equear la resistencia al corte de la secci&n9 o

 ACEROS DE ALTA RESISTENCIA

 (cero de refuerzo el uso del acero de refuerzo ordinario es com,n en elementos de concreto preesforzado. Este acero es mu$ ,til para9  (umentar ductilidad  (umentar resistencia Resistir esfuerzos de tensi&n Resistir cortante Resistir torsi&n Restrin"ir a"rietamiento Reducir deformaciones a lar"o plazo Con*nar el concreto • • • • • • • •

El acero de refuerzo suplementario con#encional 4#arillas de acero6 se usa com,nmente en la re"i&n de altos esfuerzos locales de corte $ compresi&n en los ancla-es de #i"as  postensadas. Tanto para miembros postensados como  pretensados es usual pro#eerlos de #arillas de acero lon"itudinal para controlar las "rietas de contracci&n $  temperatura. 'inalmente! a menudo es con#eniente incrementar la resistencia a la Fe+i&n de #i"as preesforzadas empleando #arillas de refuerzo lon"itudinales suplementarias. as #arillas se pueden conse"uir en di5metros nominales que #an desde 0>?

 pul". )asta 0>? pul".! con incrementos de >? de pul". $  también en dos tama8os m5s "randes de m5s o menos 0>1 $  />1 pul". De di5metro.

Grados de Acero  (cero de refuerzo de "rados de 1< $ 3< =si 4/?<< $ 1/<< H">cm/6 son usados en la construcci&n de concreto. (un cuando el refuerzo de "rado 3< tiene ma$or resistencia ,ltima que el de "rado 1
 Acero de prees&$er'o E+isten tres formas comunes en las cuales se emplea el acero como cables en concreto preesforzado9 alambres redondos estirados en fr%o! tor&n $ #arillas de acero de aleaci&n. os alambres $ los torones trenzados tienen una resistencia a la tensi&n de m5s o menos J!3<< H">cm/! en tanto que la resistencia de las #arillas de aleaci&n est5 entre los cm/ dependiendo del "rado.

 Alam(res redondos os alambres indi#iduales se fabrican laminando en caliente lin"otes de acero )asta obtener #arillas redondas. Después del enfriamiento! las #arillas se pasan a tra#és de troqueles para reducir su di5metro )asta su tama8o requerido. En el proceso de esta operaci&n de estirado! se e-ecuta traba-o en fr%o sobre el acero! lo cual modi*ca notablemente sus propiedades mec5nicas e incrementa su

resistencia. ( los alambres se les libera de esfuerzo después de estirado en fr%o mediante un tratamiento continuo de calentamiento )asta obtener las propiedades mec5nicas  prescritas. También se puede conse"uir alambres de ba-o rela-amiento! a #eces conocidos como estabilizados. Se emplean cuando se quiere reducir al m5+imo la pérdida de  preesfuerzo. os torones est5n compuestos normalmente por "rupos de alambres! dependiendo el n,mero de alambres de cada "rupo del sistema particular usado $ de la ma"nitud de la fuerza pretensora requerida. os torones para prefabricados  postensados t%picos pueden consistir de J a 2/ alambres indi#iduales. Se pueden emplear torones m,ltiples! cada uno de ellos compuesto de "rupos de alambres para cumplir con los requisitos.

Torones El tor&n se usa en miembros pretensados! $   re"ularmente se usa m5s en construcci&n postensada. El tor&n es fabricado con siete alambres! 3 *rmemente torcidos alrededor de un séptimo de di5metro li"eramente ma$or. El paso de la espiral de torcido es de / a 3 #eces el di5metro nominal del cable! teniendo una resistencia a la ruptura "arantizada de J!2K< H">cm/ conocido /<  como "rado /2<=. Se )a estado produciendo un acero m5s resistente conocido como "rado /J<=! con una resistencia m%nima a la ruptura de /Jpul"/ 4?!KKcm/6.

Para los torones se usa el mismo tipo de alambres rele#ados de esfuerzo $ estirados en fr%o que los que se usan  para los alambres indi#iduales de preesfuerzo. Sin embar"o! las propiedades mec5nicas se e#idencian li"eramente diferentes debido a la tendencia de los alambres torcidos a enderezarse cuando se les su-eta a tensi&n! debido a que el e-e de los alambres no coincide con la direcci&n de la tensi&n.  (l tor&n se le rele#a de esfuerzos mediante tratamiento térmico después del entorc)ado. os torones de ba-o rela-amiento se pueden conse"uir mediante pedido especial. os torones pueden obtenerse entre un ran"o de tama8os que #a desde <./2 pul"adas )asta <.3 pul"adas de di5metro.

)arillas de acero de aleaci*n. En el caso de #arillas de aleaci&n de acero! la alta resistencia que se necesita se obtiene mediante la introducci&n de ciertos elementos de li"az&n! principalmente man"aneso! silic&n $ cromo durante la fabricaci&n de acero.  (dicionalmente se efect,a traba-o en fr%o en las #arillas al fabricar estas para incrementar a,n m5s su resistencia. Después de estirarlas en fr%o! a las #arillas se les rele#a de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas. as #arillas de acero de aleaci&n se consi"uen en di5metros que #ar%an de L pul"ada )asta 0>? de pul"ada. as #arillas casi no se usan para la fabricaci&n de elementos preesforzados! siendo los torones de ba-a rela-aci&n los m5s utilizados.

CONCEPTO DE P+RDIDAS Perdidas en el prees&or'ado o

a fuerza del preesforzado que actua sobre el concreto! di*ere la tensi&n inicial de los tendones! por las pérdidas que ocurren de inmediato o con el paso del tiempo.

Contracci*n El,stica del concreto: En los componentes pretensados cuando se liberan los tendones en su ancla-e *-o $ el esfuerzo sobre el acero se trans*ere al concreto debido a la ad)erencia! el concreto se contrae o acorta debido al esfuerzo de compresi&n. En los elementos postensados! si los tendones o cables se tensan en forma indi#idual la perdida de esfuerzo de cada uno! debida a la comprensi&n del concreto! depende del "rado de tensi&n. a pérdida ser5 m5+ima para el primer  tend&n o cable tensado $ m%nima para el ,ltimo. Puede lo"rarse una apro+imaci&n de la pérdida total! si se asi"na a todos los cables la mitad de la pérdida en el primero. Como alternati#a! los tendones pueden tensarse por etapas )asta el  preesforzado *nal.

Perdidas Por %ricci*n En los elementos postensados puede )aber una pérdida del preesfuerzo cuando los tendones cur#os rozan contra su alo-amiento. Para los tendones desple"ados en forma de arpa! la perdida puede calcularse en términos de coe*ciente de fricci&n 4 µ) por cur#atura. as pérdidas debidas a la desalineaci&n accidental pueden calcularse con coe*ciente de fricci&n = por e+centricidad 4por pie lineal6. Dado que los coe*cientes tienen #ariaciones considerables se",n el material $ métodos de construcci&n del ducto! si es posible! se deben determinar por e+perimentaci&n u obtenerlos del fabricante de los tendones. En la tabla si"uiente se listan los

#alores de = $ de µ su"eridos en el Comentario (CI 0? del  (merica Concrete Institute! para tendones postensados.

Coe-ciente de %ricci*n para tendones Postensados.

Desli'amiento en los Anclaes Para los elementos postensados! la perdida de los esfuerzos puede ocurrir en los ancla-es! el momento de anclar.

Contracci*n del Concreto El cambio de lon"itud debido a la contracci&n de un concreto ocurre con el paso del tiempo por perdida de  preesfuerzo. Esto se debe determinar con pruebas o por  e+periencia. Por lo "eneral! la perdida es ma$or para elementos pretensados que para elementos postensados.

Esc$rrimiento Pl,stico del Concreto

El cambio en la lon"itud del concreto con car"as continuas induce una pérdida de preesforzado con el tiempo. Esta pérdida puede ser #arias #eces ma$or que el acortamiento el5stico.

Relaamiento del Acero En al"unos aceros ocurre la disminuci&n en el esfuerzo con una deformaci&n alta constante. Por e-emplo! para acero tensado al 3<@ de la resistencia ultima! la perdida por  rela-amiento puede ser de 0@. Este tipo de perdida puede reducirse con un sobretensado temporal! estabilizando el tor&n con la aceleraci&n arti*cial del rela-amiento $! por lo tanto! reduciendo la perdida que ocurrir5 m5s tarde cuando )a$a esfuerzos m5s ba-os. o

TIPOS DE CONCRETO PRETENSADO. Concreto de Alta Resistencia

El concreto que se usa en la construcci&n presforzada se caracteriza por una ma$or resistencia que aquel que se emplea en concreto reforzado ordinario. Se le somete a fuerzas m5s altas! $ por lo tanto un aumento en su capacidad "eneralmente conduce a resultados m5s econ&micos. El uso de concreto de alta resistencia permite la reducci&n de las dimensiones de la secci&n de los miembros a una secci&n m%nima! lo"r5ndose a)orros si"ni*cati#os en car"a muerta siendo posible que "randes claros resulten técnica $  econ&micamente posibles. as ob-etables deFe+iones $ el a"rietamiento! que de otra manera estar%an asociados con el empleo de miembros esbeltos su-etos a ele#ados esfuerzos!  pueden controlarse con facilidad mediante el preesfuerzo. a pr5ctica actual pide una resistencia de 02< a 2<< H">cm/ para el concreto preesforzado! mientras el #alor 

correspondiente para el concreto reforzado es de /<< a /?< H">cm/ apro+imadamente. E+isten otras #enta-as. El concreto de alta resistencia tiene un m&dulo de elasticidad m5s alto que el concreto de ba-a resistencia! de tal manera que se reduce cualquier   pérdida de la fuerza pretensora debido al acortamiento el5stico del concreto. as pérdidas por Fu-o pl5stico que son apro+imadamente proporcionales a las pérdidas el5sticas! son también menores.

 (lta resistencia en el concreto preesforzado es necesaria  por #arias razones9 Primero/ para minimizar el costo de la #i"ueta! se  puede utilizar el concreto de alta resistencia! $a que el concreto de menor resistencia requiere ancla-es especiales o  puede fallar mediante la aplicaci&n del preesfuerzo. Tales fallas pueden tomar lu"ar en los apo$os o en la ad)erencia entre el acero $ el concreto! o en la tensi&n cerca de los ancla-es.

Se#$ndo ! el concreto de alta resistencia ofrece una ma$or resistencia a tensi&n $ cortante! as% como a la ad)erencia $ al empu-e! $ es deseable para las estructuras de concreto preesforzado ordinario.

Por 0ltimo! otro factor es que el concreto de alta resistencia est5 menos e+puesto a las "rietas por contracci&n que aparecen frecuentemente en el concreto de ba-a resistencia antes de la aplicaci&n del preesfuerzo. Para obtener una resistencia de 02< H">cm/! es necesario usar una relaci&n

a"uaBcemento no muc)o ma$or de <.12 en peso. Con el ob-eto de facilitar la mezcla! se necesitar%a un re#enimiento de 2 a < cm a menos que se fuera a aplicar el #ibrador m5s tiempo de lo ordinario! o esto se puede lo"rar por medio de Fuidi*cantes.

Concreto li#ero El concreto li"ero se lo"ra mediante el empleo de a"re"ados li"eros en la mezcla. El concreto li"ero )a sido usado donde la car"a muerta es un factor importante $ el concreto de peso normal es mu$ pesado para ser pr5ctico. Es un material apropiado para la construcci&n de puentes de concreto. Debido a que las propiedades f%sicas de los a"re"ados normales $ li"eros son diferentes! sus factores de dise8o también #ar%an. Sin embar"o! los procedimientos de dise8o son idénticos. El concreto li"ero )a sido particularmente ,til en estructuras de #arios ni#eles! donde se requieren peraltes m%nimos $ la ubicaci&n para las columnas est5 limitada! $ en  puentes mu$ altos donde la car"a muerta de la superestructura requiere columnas $ estribos e+cesi#amente "randes para resistir las fuerzas s%smicas. El peso reducido del concreto minimiza la cantidad de acero de refuerzo en la superestructura! concreto $ acero de refuerzo en la subestructura al "rado de que el a)orro en los materiales  pueda contrarrestar el li"eramente m5s ele#ado costo de los a"re"ados li"eros. os esfuerzos por car"a muerta en puentes de concreto en #oladizo con claros de /0< metros son alrededor del K<@ de los esfuerzos totales. Es as% ob#io que reducir la car"a muerta es un enfoque l&"ico para la construcci&n de claros "randes m5s econ&micos.

a deformaci&n del concreto es dependiente del tiempo debido al Fu-o pl5stico $ a la contracci&n! es de importancia crucial en el dise8o de estructuras de concreto preesforzado! debido a que estos cambios #olumétricos producen una  pérdida en la fuerza pretensora $ debido a que ellos producen cambios si"ni*cati#os en la deFe+i&n.