Elementos pretensados y postensados Elementos pretensados y postensados
Pretensado Pretensado
El término pretensado se usa para describir el método de El término pretensado se usa para describir el método de
presfuerzo
presfuerzo en el cual los tendones se en el cual los tendones se tensan antes de colar eltensan antes de colar el concreto. Se requiere de moldes (bloques de concreto
concreto. Se requiere de moldes (bloques de concreto enterrados en el suelo) que
enterrados en el suelo) que sean capaces de soportar el totalsean capaces de soportar el total de la fuerza de pre
de la fuerza de presfuerzo durante el colado y curado delsfuerzo durante el colado y curado del concreto antes de cortar los tendones y que la
concreto antes de cortar los tendones y que la fuerza puedafuerza pueda ser transmitida al elemento.
ser transmitida al elemento.
La mayoría de los elementos presforzados se fabrican en La mayoría de los elementos presforzados se fabrican en serie dentro de plantas con instalaciones adecuadas, donde se serie dentro de plantas con instalaciones adecuadas, donde se logra la reutilización de moldes metálicos o de concreto y se logra la reutilización de moldes metálicos o de concreto y se pueden presforzar en una sola opera
pueden presforzar en una sola operación varios elementos. Losción varios elementos. Los elementos pretensados más comunes son viguetas, trabes, elementos pretensados más comunes son viguetas, trabes, losas y gradas, aplicados edificios, naves, puentes, gimnasios losas y gradas, aplicados edificios, naves, puentes, gimnasios y estadios principalmente.
y estadios principalmente.
El curado de los elementos se realiza con vapor de El curado de los elementos se realiza con vapor de aguaagua cubriéndolos con lonas. La acción del presfuerzo en el concreto cubriéndolos con lonas. La acción del presfuerzo en el concreto es interna ya que el
es interna ya que el anclaje se da por adherencia.anclaje se da por adherencia.
Fabricación de un elemento pretensado Fabricación de un elemento pretensado
(a)
(a) Trayectoria horizontalTrayectoria horizontal
(b)
(b) Desvío de toronesDesvío de torones
(c)
(c) Producción en serieProducción en serie
Postensado Postensado
El postensado es el método de presfuerzo que consiste en El postensado es el método de presfuerzo que consiste en tensar los tendones y anclarlos en los extremos de los tensar los tendones y anclarlos en los extremos de los elementos después de que el concreto ha fraguado y elementos después de que el concreto ha fraguado y alcanzado su resistencia necesaria.
alcanzado su resistencia necesaria.
Previamente al colado del concreto, se dejan ductos fijos con Previamente al colado del concreto, se dejan ductos fijos con la trayectoria deseada, lo que permite variar la excentricidad la trayectoria deseada, lo que permite variar la excentricidad dentro del elemento a lo largo
dentro del elemento a lo largo del mismo para lograr las flechasdel mismo para lograr las flechas y esfuerzos deseados. Los ductos serán
y esfuerzos deseados. Los ductos serán rellenados conrellenados con mortero o lechada una vez que el
mortero o lechada una vez que el acero de presfuerzo hayaacero de presfuerzo haya sido tensado y anclado. Las funciones del mortero son las de sido tensado y anclado. Las funciones del mortero son las de proteger al presfuerzo de la corrosión y
proteger al presfuerzo de la corrosión y evitar movimientosevitar movimientos relativos entre los torones durante
relativos entre los torones durante cargas dinámicas. En elcargas dinámicas. En el postensado la acción del presfuerzo se ejerce externamente y postensado la acción del presfuerzo se ejerce externamente y los tendones se anclan
los tendones se anclan al concreto con dispositivos mecánicosal concreto con dispositivos mecánicos especiales (anclajes), generalmente colocados en los extremos especiales (anclajes), generalmente colocados en los extremos del tendón.
del tendón.
Este postensado puede emplearse tanto para elementos Este postensado puede emplearse tanto para elementos fabricados en planta, a pie de obra
fabricados en planta, a pie de obra o colados en sitio. Laso colados en sitio. Las aplicaciones más usuales son para vigas de grandes aplicaciones más usuales son para vigas de grandes
dimensiones, losas con presfuerzo bidireccional, diafragmas de dimensiones, losas con presfuerzo bidireccional, diafragmas de puentes, vigas hiperestáticas, cascarones y tanques de agua, puentes, vigas hiperestáticas, cascarones y tanques de agua, entre otros.
entre otros.
Trayectorias
Trayectorias típicas típicas de tendonde tendones en es en viga viga postensadaspostensadas
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.
Mayor rapidez en elementos pretensados. El fabricar muchos elementos con las mismas dimensiones permite tener mayor rapidez.
Desventajas
Se requiere transporte y montaje para elementos
pretensados. Esto puede ser desfavorable según la distancia a la que se encuentre la obra de la planta.
Mayor inversión inicial.
Diseño más complejo y especializado (juntas, conexiones, etc)
Planeación cuidadosa del proceso constructivo, sobre todo en etapas de montaje.
Detalles en conexiones, uniones y apoyos.
Materiales
CONCRETO
El concreto que se usa para presforzar se caracteriza por tener mayor calidad y resistencia con respecto al utilizado en construcciones ordinarias.
Las deflexiones y el agrietamiento del concreto pueden controlarse y hasta evitarse mediante el presfuerzo. Es posible el uso de aditivos y agregados especialmente en elementos arquitectónicos.
- Contracción por secado - Comportamiento elastic
- Deformaciones por flujo plastico
ACERO DE PRESFUERZO
El acero de presfuerzo es el material que va a provocar de manera activa momentos y esfuerzos que contrarresten a los causados por las cargas. Existen tres formas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres, torón y varillas de acero de aleación.
Alambres.
Los alambres individuales se fabrican laminando en caliente lingotes de acero hasta obtener alambres redondos que, después del enfriamiento, pasan a través de troqueles para reducir su diámetro hasta su tamaño requerido.
. 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 continuo de calentamiento hasta obtener las propiedades mecánicas prescritas.
Torón.
El torón se fabrica con siete alambres firmemente torcidos cuyas características se mencionaron en el párrafo anterior; sin embargo, las propiedades mecánicas comparadas con las de los alambres mejoran notablemente, sobre todo la adherencia.
Varillas de acero de aleación.
La alta resistencia en varillas de acero 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 diámetrosque varían de 1/2" hasta 13/8”.
Relajación del acero.
Cuando al acero de presfuerzo se le mantiene en tensión experimenta un reacomodo y rompimiento interno de partículas conocido como relajación. Esta relajación debe tomarse en cuenta en el diseño ya que produce una pérdida significativa de la fuerza presforzante.
ACERO DE REFUERZO
El uso del acero de refuerzo ordinario es común en
elementos de concreto presforzado. La resistencia nominal de este acero es f y= 4,200 kg/cm2. Este acero es muy útil para:
• aumentar ductilidad
• aumentar resistencia
• resistir esfuerzos de tensión y compresión
• resistir cortante y torsión
• restringir agrietamiento por maniobras y cambios de temperatura
• reducir deformaciones a largo plazo
• confinar al concreto
ACERO ESTRUCTURAL
En muchos elementos prefabricados es común el uso de placas, ángulos y perfiles estructurales de acero. Éstos son empleados en conexiones, apoyos y como protección.
MALLA ELECTROSOLDADA
Por su fácil colocación, las retículas de alambre o mallas Electrosoldadas se emplean comúnmente en aletas de trabes cajón, doble te y similares.
Anclajes
1. AS Activo Simple.
Los anclajes activos o móviles son los que van situados en el extremo de los cables y desde el cual se aplica la fuerza de tensado.
2. AE Activo para postensado externo.
Diseño especial para trabajar ante
solicitaciones dinámicas en los extremos de tendones externos y asegurar la correcta protección anticorrosiva.
3. AR Activo con Rosca.
Se usa cuando el Proyecto exige ajustes en la fuerza de tensado posteriores al gateo
4. PA Pasivo por Adherencia
Pasivo o fijo, se unen cuando el proyecto solo exige el tensado desde un extremo del cable. Si existe espacio para la longitud de adherencia, los PA son los más apropiados.
5. PC Pasivo con Cabezas.
Se usan en el lado desde el cuál no se tensa, cuando no se admiten los PA, ni existe acceso para utilizar los AS como pasivos
Acopladores
1. F Fijos.
Se utilizan para la unión postensada de elementos de concreto presforzado (anclajes de continuidad).
2. M Móviles.
Se utilizan para la prolongación de cables de postensado.
Ductos
En el postensado Multitorón adherente, el ducto para formar el hueco para el paso del cable debe ser metálico o plástico y engargolado.
De esta manera se garantizan tanto la estanqueidad del hueco destino al cable durante el colado, como la transmisión de la adherencia acero-cemento de concreto una vez fraguada la lechada de inyección.
Para la correcta instalación del presfuerzo multitorón, se deben usar una serie de productos complementarios para la unión de ductos, aditamentos para inyección, y preparación de puntas son surtidos y recomendados con todos los pedidos de materiales.
Equipo
Gatos:
Existen dos líneas de gran rendimiento y durabilidad de los Gatos para tensado de cables de torón, con o sin acuñado y soltado automático, de peso y tamaño adecuados para sus funciones y para los tamaños y longitudes de los cables.
1. Gatos E
Son gatos multitorón más ligeros, más fáciles de manejar y de mantener. Ofrecen operación manual básica para acuñamiento y soltado, semiautomático, la pérdida en el asiento esta
limitado a 10 mm.
2. Gatos T
Equipados con amordazado / soltado automático frontal y dispositivo de asiento de cuñas. Realizan una operación de tensado/acuñado, en menos de 10 minutos y requieren puntas de torón de sólo 0.3m para medidas normales de torón . Son la opción recomendada para tendones cortos y operaciones precisas de tensado, incluyendo control de pérdida en el asiento de las cuñas.
Unidades de bombeo:
Incluyen todos los dispositivos de control hidráulico necesarios para la operación.
Han sido diseñados ergonómicamente para trabajo pesado y bajo mantenimiento. Pueden suministrarse con motor eléctrico o de gasolina.
1. Bombas T
Tienen tres circuitos para tensado, retracción y asentado de cuñas, ofrecen dos escalas para un control supresor. Se usan con Gatos T.
2. Bombas E
Doble circuito, para tensado y retracción, trabajan a presión de aceite medio-alto, para el menor mantenimiento, en
concordancia con el correspondiente Gato E.
Inyectadora:
La mezcla de concreto, agua y aditivos debe ser hecha bajo un control estricto de tiempo y
velocidad de mezclado y no debe contener terrones ni burbujas de aire durante el inyectado dentro de los ductos.
Las inyectadoras incluyen la operación de mezclado e inyectado en una simple pieza de equipo fácilmente
maniobrable, con presiones hasta de 25 bar, sin presencia de burbujas de aire, usando cualquier tipo de cemento y aditivo
Insertadora:
Se usa para colocar los torones dentro de los ductos cuando la colocación manual se dificulta. La máquina
insertadora , de acción hidráulica ha sido usada con éxito en cables de más de 100 mts. de longitud y en todos los diámetros y tipo de curvaturas.
1. Insertadora 2. Engargoladora de ductos
Engargoladora de ductos:
Trabaja con hojas de acero sin tratar o galvanizadas y es capaz de fabricar ductos hasta de 200 mm de diámetro interior a su mayor velocidad de producción. Se suministran completas, en herramientas de deformación, carrete de alimentación y dispositivo de corte.