APLICACIÓN DEL SISTEMA POSTENSADO EN LOSAS DE CONCRETO ARMADO Juan Manuel Velarde Ponce de León
Daniel Eduardo Portocarrero Ccaccya
________________________________________________________________________________ Sinopsis : La mayoría de edificaciones presenta sistemas estructurales convencionales que consisten en sistemas aporticados. Si bien es cierto este tipo de sistema trabaja bien ante las diversas solicitaciones durante la vida útil de la estructura, existen variantes que pueden ayudarnos a mejorar no solo el comportamiento estructural de la edificación sino también, la rapidez de los procesos constructivos, optimizando recursos que al final repercuten en un menor costo.
Palabras Clave: Tensado, Entrepiso, Proceso Constructivo, Eficiencia.
________________________________________________________________________________ INTRODUCCION
El boom de la construcción en nuestro país, ha sido uno de los factores que ha incentivado a las empresas relacionadas con la ingeniería y construcción a desarrollar nuevos procesos constructivos, que mejoren cada vez más la eficiencia de diversos proyectos, optimizando de esta manera una serie de recursos como materiales, mano de obra, tiempo, etc.
El concreto postensado se ha convertido en una alternativa interesante para optimizar procesos constructivos aplicados a diferentes tipos de estructuras en concreto armado. En nuestro país es utilizado en la construcción de Puentes y Losas.
OBJETIVOS
Éste documento tiene la finalidad de dar a conocer las ventajas de aplicar el sistema postensado en estructuras de concreto armado, y su aplicación en las rampas de acceso del proyecto Clínica Delgado, donde se obtuvieron buenos resultados económicos y se optimizó el proceso constructivo integrándolo a los trenes de trabajo.
DESARROLLO
El proyecto CLINICA DELGADO consiste en la construcción de un edificio de 10 pisos y otro de 4, además de 5 sótanos.
Inicialmente las rampas de acceso vehicular consistían en placas colaborantes de 15 cm de espesor apoyadas sobre perfiles metálicos tipo W22X55, y estos a su vez apoyados en placas de concreto armado.
Vista en planta de la rampa
La altura de entre piso para los sótanos 5, 4,3 de 3.1m y de 4.25m para el sótano 2.
APLICACIÓN DEL POSTENSADO EN RAMPAS VEHICULARES Página 2 Elevación
Con lo cual se tendría una altura libre de 2.35, y llegando a ser menor en el sótano 5 como se muestra en la figura adjunta.
Para poder instalar las vigas metálicas W24X55, hubiera sido necesario fijar las planchas metálicas en las placas de concreto, luego montar las vigas metálicas, colocar la plancha colaborante y finalmente instalar el acero para realizar el vaciado del concreto. Para este caso en particular previamente se debió haber vaciado el 100% de las placas de concreto para que se apoyen las vigas metálicas, lo que hubiera significado que esta actividad se convirtiese en la ruta crítica del proyecto, sin mencionar que se hubiese necesitado mano de obra calificada para realizar los trabajos de soldadura y equipos de izaje para montar las vigas.
Detalle de apoyo de vigas w24x55 en los muros de concreto
Sistema Postensado en Concreto Armado Los elementos de concreto postensado, son estructuras sometidas a esfuerzos mediante el tensado de cables en los extremos del elemento en forma tal que el concreto este trabajando todo el tiempo bajo esfuerzos de compresión y tenga esfuerzos de tracción menores al agrietamiento. El postensado del concreto se realiza mediante el tensado de cables colocados o embebidos en su interior y que posteriormente son anclados sobre el mismo elemento de concreto.
Existen dos sistemas de postensado que se utilizan: el sistema Adherido y el No Adherido. El sistema que usado en este proyecto, fuel e l sistema Adherido.
El sistema adherido del postensado se logra
a través de toda la longitud del torón inyectándole una lechada de cemento de alta resistencia “grout cementicio”. La adherencia entre el torón y la losa se logra a través de un ducto después de la inyección de la lechada de grout. Con esto se garantiza la adherencia entre el acero y el concreto. Este sistema además utiliza torones con multicables lo que proporciona alta capacidad de resistencia a grandes cargas.
APLICACIÓN DEL POSTENSADO EN RAMPAS VEHICULARES Página 3 Losa Postensada Losa con Plancha Colaborante Descripción Costo (US$) Descripción Costo (US$)
Concreto 54,068.64 Concreto 15,402.61 Acero 38,723.81 Acero 8,000.45 Postensado 57,491.83 Placa Colaborante 43,536.21 Encofrado 16,577.12 Estructura Metálica 220,617.48
TOTAL (US$) 166,861.40 TOTAL (US$) 287,556.75
Los componentes principales de este sistema son:
Sistema de anclaje multicable. Ducto corrugado.
Accesorios de inyección Cuñas
Cajuelas dejadas en el concreto para el tensado, etc.
Se realizó la evaluación técnica y económica entre el sistema de losas colaborantes apoyadas en estructura metálica y el sistema postensado, donde se corroboró que al utilizar el sistema postensado se obtenían mayores ventajas, descritas a continuación:
Estructuralmente.
El concreto como material de construcción es de gran durabilidad, de una larga vida útil y requiere muy poco mantenimiento. A diferencia del concreto armado que trabaja agrietado en las zonas de tracción, en el concreto postensado el concreto trabaja a compresión la mayor parte del tiempo, y solo por periodos cortos de tiempo esta compresión se puede reducir a cero 0 ó esfuerzos permisibles de tracción. Estas características aumentan la vida útil del concreto y del acero de refuerzo. Mayor rigidez del elemento (losa).
Control efectivo de fisuras y deflexiones.
Una vez que se tensa el cable, ya no es necesario el apuntalamiento de la losa.
Arquitectónicamente Techos planos.
Flexibilidad para la disposición de columnas e instalaciones (mecánicas, sanitarias, eléctricas, etc.).
Se pueden realizar modificaciones y pases en la losa sin ningún problema al estar distribuidos los cables en paquetes.
Solución a interferencias entre vigas metálicas y estacionamiento proyectados 5to sótano.
Económicas
Menor área de encofrado Menor cantidad de acero
Menor área a ser solaqueada por la eliminación de peralte de vigas. Permite realizar un tren de trabajo
continuo.
Menor cantidad de horas hombre en encofrado.
Se realizó un comparativo de los costos para el sistema con placa colaborante apoyada en vigas metálicas y el sistema postensado, se obtuvo lo siguiente:
APLICACIÓN DEL POSTENSADO EN RAMPAS VEHICULARES Página 4
Podemos apreciar, que utilizando el sistema de losas postensadas, se obtiene un ahorro del 42% del costo con respecto al sistema con plancha colaborante apoyada en vigas metálicas. Como se puede apreciar, la partida más influyente en el sistema con vigas metálicas es la estructura metálica, debido a los perfiles W24X55, mientras que en el sistema postensado las partidas más influyentes son el sistema de cables postensados y el concreto.
Además en este caso el sistema de losas postensadas da al cliente una sensación de amplitud al no tener interferencias como las vigas metálicas, todo esto sin mayor impacto en costo.
Si comparamos el sistema postensado con un sistema convencional de concreto armado, consistente en losa apoyada sobre vigas y estas a su vez sobre elementos verticales como placas o columnas, se obtiene las siguientes ventajas:
Se eliminan las vigas peraltadas, lo que se traduce en menos horas hombre utilizadas en el encofrado, menor cantidad de equipos de encofrado así como menor cantidad de remates de madera, el desencofrado se hace más sencillo. Menor cantidad de acero.
Si obtiene una menor área para realizar los acabados en los techos, se obtiene mejores rendimientos en los acabados por tener una superficie libre interferencias para realizar este tipo de acabado.
Propuesta
Se realizo el diseño de losa postensada para las rampas, con lo cual se obtuvo lo siguiente:
El espesor de la losa aumentó a 30cm.
Se incrementó el refuerzo de la losa a varillas de ½”@ 30cm y en los apoyos varillas de ½”@ 7.5cm. La resistencia del concreto se
incrementó a 350kg/cm2
Planta de la losa postensada Proceso constructivo
El proceso constructivo de la losa postensada consta de las siguientes actividades:
Encofrado de losa
Se traza la ubicación de cada cable Instalación de la malla inferior de
losa.
Se coloca el ducto plano sobre apoyos de acero para dar la curvatura respectiva al cable según el tipo de anclaje del diseño.
APLICACIÓN DEL POSTENSADO EN RAMPAS VEHICULARES Página 5 Malla inferior de losa y colocacion de los torones
con las cajas tipo cuña.
Se introducen los torones en cada ducto.
Se instalan en los extremos, las cajuelas de madera, así como también los accesorios y refuerzos que van en los extremos.
Instalación de la malla superior de losa.
Malla superior instalada y detalle de caja tipo cuña listos para el vaciado.
Se realiza el vaciado de la losa.
Losa vaciada y acabado bruñado
Se desencofra las cajuelas, en las cuales se colocara la gata para el tensado de los cables.
Una vez alcanzada la resistencia requerida, que para nuestro caso es de 350 kg/cm2 se tensa el cable con una fuerza de 195 KN (por cable). Posteriormente del tensado se
procede a inyectar la lechada a través de una manguera ubicada en los extremos.
Finalmente se procede a rellenar con grout los agujeros dejados por las cajuelas de madera y se le da el acabado bruñado.
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Conclusiones
1. En el caso aplicativo se corroboraron los siguientes hechos luego de la culminación de las rampas postensadas:
El costo final fue 55% menos que el sistema de losas con plancha coloborante y vigas metálicas. Se utilizaron menos recursos en que
en una losa colaborante.
Con lo cual se puede afirmar que el sistema postensado es una buena opción para reemplazar losas colaborantes apoyadas en vigas metálicas.
2. Se tiene que realizar un análisis técnico económico antes de tomar la decisión de adoptar un sistema postensado, influyen factores como posición de instalaciones, alturas de entrepiso, etc. En algunos casos conviene continuar con el sistema aporticado convencional (columnas y vigas peraltadas).
3. Las losas postensadas al ser planas y no tener interferencias dan un sensación de amplitud y sencillez desde el punto de vista arquitectónico.
Recomendaciones
1. Se recomienda usar este sistema en sótanos pues al no existir cargas sísmicas significativas se requieren pocos capiteles en los elementos verticales.
2. Al realizar el cambio de losas convencionales con vigas peraltadas a losas postensadas se puede reducir la altura de entrepiso del edificio pudiendo ahorrar altura de elementos verticales, volúmenes de excavación y accesorios en las instalaciones.
3. Si se quisiera acelerar el proceso de desencofrado, se puede utilizar concreto con acelerante de fragua para adelantar el tensado de los cables. Si se va a utilizar el concreto con acelerante de fragua, es recomendable no vaciar áreas superiores a 250m2, de manera que el acabado (bruñado) no se vea afectado por el rápido proceso de fraguado del concreto. 4. Si en el caso de las rampas se tiene un
acabado bruñado es recomendable realizar las bruñas con disco de corte cuando el concreto este totalmente fraguado, cuando se realiza el acabado en concreto fresco el acabado tiene más imperfecciones.
Referencias
1. Autor CCL “Post Tensioned Slabs”. 2. Autor Victor Sanchez Moya
