ESCUELA DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA PÚBLICA DE GESTIÓN PRIVADA

SENCICO – TRUJILLO

PROGRAMA DE DISEÑO DE INTERIORES

Asignatura:

MATERIALES Y PROCESOS CONSTRUCTIVOS I

“CLASE DIEZ”

“SISTEMAS ESTRUCTURALES: PRETENSADOS Y POSTENSADOS”

Docente:

ARQ° Mg. MANUEL GERMAN LIZARZABURU AGUINAGA

TRUJILLO, SEPTIEMBRE DE 2013

SISTEMAS ESTRUCTURALES:

PRETENSADOS Y POSTENSADOS

I. ELEMENTOS PRETENSADO

El término pretensado se usa para describir cualquier método de presforzado en el cual los tendones se tensan antes de colocar el concreto.

Los tendones, que generalmente son de cable torcido con varios torones de varios alambres cada uno, se re-estiran o tensan entre apoyos que forman parte permanente de las instalaciones de la planta, como se ilustra en la Figura 6.

Se mide el alargamiento de los tendones, así como la fuerza de tensión aplicada por los gatos.

A. FABRICACIÓN DE UN ELEMENTO PRETENSADO

Con la cimbra en su lugar, se vacía el concreto en torno al tendón esforzado. A menudo se usa concreto de alta resistencia a corto tiempo, a la vez que curado con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento del concreto. Después de haberse logrado suficiente resistencia, se alivia la presión en los gatos, los torones tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados por adherencia al concreto. En esta forma, la forma de presfuerzo es transferida al concreto por adherencia, en su mayor parte cerca de los extremos de la viga, y no se necesita de ningún anclaje especial.

B. CARACTERÍSTICAS: 1. Pieza prefabricada 2. El presfuerzo se aplica antes que las cargas 3. El anclaje se da por adherencia 4. La acción del presfuerzo es interna 5. El acero tiene trayectorias rectas 6. Las piezas son generalmente simplemente apoyadas (elemento estático)

Las vigas prefabricadas de hormigón pretensado son elementos de sección estándar, que tienen infinidad de usos dentro la construcción de edificios y de vialidad como por ejemplo: Auditorios, centros comerciales, estacionamientos, depósitos, puentes, industrias, etc, o toda aquella construcción de necesite salvar grandes luces, y diseñadas con cargas establecidas por los reglamentos nacionales. consigue minimizar los tiempos y tareas a realizar en obra

Las vigas de concreto pretensado, son realizadas dentro de nuestra planta, bajo los más estrictos controles de calidad, lo que permite garantizar que nuestros productos, cumplen

con todas las normas y reglamentos vigentes, obteniéndose además excelentes acabados de obra limpia.

Puede revisar, diseñar o adaptar otros tipos de vigas u otros sistemas de prefuerzo con el fin de satisfacer las necesidades y exigencias del cliente. Se especifican hormigones de alta resistencia y calidad (F`c= 420 Kg/cm2) y torones de baja relajación de grado 270K

Las vigas de hormigón pretensadas son elementos diseñados para soportar las cargas del trafico vehiculas más riguroso (tren de cargas tipo AASHTO HS20-44 x 1.38, tomando en consideración las últimas exigencias del Ministerio de Obras Públicas de Ecuador, año 2002).

Alta durabilidad y estética. Diseñadas para trabajar hasta con 2.40 metros de separación. Ajustes al diseño se pueden realizar a pedido.

C. APLICACIONES 1. Tanques de almacenamiento de agua

a. Tanque de Almacenamiento en Villahermosa, Tabasco.

(Grupo TICONSA, 1994)

Esta solución fue compuesta de elementos prefabricados de concreto, "tabletas", los cuales fueron colocados para formar los muros del tanque y posteriormente se postensaron conjuntamente con la cimentación colada en sitio, para de esta manera realizar un trabajo muy similar al desarrollado en un tonel de madera. En el tonel de madera las dovelas de madera forman el mismo, y dos zunchos de acero comprimen los elementos entre sí para no permitir que este se desarme.

2. Estadios y graderías

a. Gradas del Autódromo Hermanos Rodríguez, México, D.F.

(Grupo TICONSA, 1997)

La construcción del foro permanente de los Hermanos Rodríguez, proyecto realizado con prefabricados para acortar los tiempos de construcción y de esta manera tener un programa financiero de recuperación reducido, permitió su construcción en un periodo muy corto de tiempo.

La obra fue realizada con gradas prefabricadas (más de 4,684 elementos de entre 3 a 12 metros de longitud) con un acabado excelente que realza la gran belleza arquitectónica del foro, tal como fue concebido. Se realizó en un tiempo verdaderamente corto, permitiendo la ocupación por los espectadores en el área terminada para los conciertos que se comenzaron casi de inmediato al terminar la obra.

El sistema se diseñó para que las secciones rectas de gradas se pudieran colocar en las zonas curvas de la gradería. La sección T utilizada para estas gradas es la que se utilizó en el escalonamiento de la gradería, y asimismo, permite una adecuada isóptica para los eventos que se presentan. Su forma general es de una herradura partida en dos precisamente por la pista de automóviles del autódromo. El diseño se pensó para servir de gradería para las carreras de autos o bien, mediante la colocación de un escenario, al centro de la herradura, sirviera de foro para eventos masivos. También denominado Foro Sol, es una clara muestra de las ventajas de la prefabricación.

La estructura fue sometida exitosamente a pruebas de vibración como las que se producirían masivamente en conciertos de música, así como las de la gente celebrando en dichos eventos.

El Foro Sol, cuenta con columnas prefabricadas, trabes T presforzadas y escalones prefabricados, siendo esto una muestra de la versatilidad actual de la construcción industrializada en México.

La ubicación en una zona de acceso complicada se solucionó con la determinación de montar la estructura prefabricada en horario nocturno, incluso sin interrumpir los eventos automovilísticos que se estuvieron presentando aún durante el período de construcción del mismo.

b. Grada del Estadio del Club Celaya, Celaya, Gto.

(Grupo TICONSA, 1997)

La construcción de este estadio es un ejemplo de la flexibilidad de los sistemas constructivos prefabricados al ampliarse las gradas originales del Estadio Celaya.

La importancia de la obra radicaba en que en el estadio se jugaban partidos de la primera división profesional de futbol soccer, siendo la casa del equipo de los Toros del Club Atlético.

La obra se realizó aún durante la operación del mismo, tan solo tomó un par de meses la terminación de la obra, con la ocupación inmediata de espectadores en el área terminada.

La estructura prefabricada muestra una vez más la compatibilidad del sistema aún con procedimientos constructivos de colado en sitio. Se utilizaron columnas prefabricadas con trabes de rigidez y trabes alfarda para soporte de las gradas hechas con losas T con un nervio recortado.

c. Estadio Corregidora Josefa Ortiz de Domínguez, Querétaro.

(VIBOSA) Sobre la Autopista México–Querétaro, en la ciudad de Querétaro, se ubica el estadio Corregidora Josefa Ortiz de Domínguez.

Las graderías de la parte superior fueron precoladas y pretensadas. Se llevaron los moldes al propio sitio del estadio y se precolaron a pie de obra. Esto permitió cumplir con el programa de construcción. Por otra parte, el precolado en sitio redujo el costo de la mano de obra, ya que se ahorró todo el costo del transporte en la distancia México – Querétaro. Lienzo Charro Apaseo, Apaseo El Grande, Gto.

(SEPSA, 1997) Estructura totalmente prefabricada a base de columnas, trabes portantes de graderío, trabes de rigidez y gradas para un lienzo charro ubicado en Guanajuato. La sección de las gradas es de tipo T, lo que permite una producción en serie a favor de los tiempos de construcción.

Lienzo Charro Morelia, Morelia, Michoacán.

(SEPSA, 1999) Estructura a base de columnas circulares, trabes portantes, trabes de rigidez, gradas tipo t y losa extruida spiroll. El lienzo charro cuenta con capacidad de cinco mil personas, más una área de palcos. El transporte y montaje de la obra se llevó a cabo en un lapso de ocho semanas, cumpliendo así con las expectativas del cliente en cuanto a calidad, costo y tiempo.

3. Muros de retención de tierras

a. Periférico ecológico de Puebla, Puebla. (Grupo TICONSA, 1995) El crecimiento poblacional de las ciudades trae consigo el problema del incremento del parque vehicular, lo cual ocasiona grandes trastornos en el diseño vial de las ciudades, sobre todo en las ciudades construidas bajo esquemas en los cuales el diseño urbano de las vialidades es ya obsoleto.

b. La ciudad de Puebla, la cual posee una bella arquitectura colonial, requería debido a su crecimiento en las últimas décadas de un circuito periférico para evitar el paso de transportes pesados por la ciudad y de ese modo manejar de mejor manera el tránsito de la misma.

c. La construcción del Periférico de Puebla fue en su momento la respuesta más adecuada para el manejo de los problemas viales, pero debido a la topografía y al gran número de carreteras que parten de la ciudad a otras poblaciones de los

d. Estados de Puebla, Oaxaca y Veracruz, fue necesario construir varios puentes sobre ríos (Río Atoyac), y Pasos Vehiculares, los cuales debían armonizar con el entorno y construirse con las mínimas interrupciones a las vialidades existentes, por lo que la utilización de muros de concreto prefabricado con nervios variables, los cuales incluso sirven de estribos para la colocación de las trabes de los puentes, fue la solución más exitosa.

e. Se utilizaron más de 4,000 m2 de muros de contención de tierras, los cuales fueron incluso grabados en la cara expuesta con el logotipo de la Angelópolis, lo cual permitió enmarcar aún más la belleza de la ciudad, al imponer a la moderna obra el sello distintivo de la ciudad.

4. Túneles en autopista

5. Cubiertas

6. Puentes pretensados

a. PUENTE BAHÍA SAN VICENTE.

Tiene una longitud total de 1980 m.

Pilotes del puente:

Los pilotes hincados en el acceso Bahía son de hormigón pretensado de sección rectangular de 50 cm x 50 cm y de 60 cm x 60 cm, con una resistencia a la compresión f´c = 280 kg/cm2 y de f´c = 350 kg/cm2 respectivamente, un límite de fluencia Fy = 4200 kg/cm2, una resistencia a la tracción fu = 18900 kg/cm2, un varillaje de 4 Ф 25mm + 12 Ф ½” y 8 Ф 25mm + 16 Ф ½” respectivamente, con azuche de acero, de 2 m de longitud en la punta del pilote.

II. ELEMENTOS POSTENSADO

Contrario al pretensado el postensado es un método de presforzado en el cual el tendón que va dentro de unos conductos es tensado después de que el concreto ha fraguado. Así el presfuerzo es casi siempre ejecutado externamente contra el concreto endurecido, y los tendones se anclan contra el concreto inmediatamente después del presforzado. Esté método puede aplicarse tanto para elementos prefabricados como colados en sitio.

Generalmente se colocan en los moldes de la viga conductos huecos que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el concreto, como se ilustra en la siguiente figura:

A. FABRICACIÓN DE UN ELEMENTO POSTENSADO

1. Características:

a. Piezas prefabricadas o coladas en sitio. b. Se aplica el presfuerzo después del colado. c. El anclaje requiere de dispositivos mecánicos. d. La acción del presfuerzo es externa. e. La trayectoria de los cables puede ser recta o curva. f. La pieza permite continuidad en los apoyos (elemento hiperestático).

Hormigón postensado, el cual es similar al pretensado, pero con la diferencia que después del llenado y endurecido, se introducen esfuerzos de compresión conformados por torones de acero en estructuras interiores, que se han colocado previamente, denominadas vainas. Luego de ello, lo cables, al igual que en el pretensado, son estirados con máquinas especiales y anclados con placas de anclaje, rellenándose las vainas con mortero (lechada) de tal forma de asegurar la protección del acero y la adherencia al resto de la estructura.

Al igual que en el hormigón pretensado, la ventaja del postensado consiste en comprimir el hormigón antes de su puesta en servicio, de modo que las tracciones que aparecen al flectar la pieza se traducen en una pérdida de la compresión previa, evitando en mayor o menor medida que el hormigón trabaje a tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado.

Como había mencionado en anteriores artículos el hormigón postensado funciona cuando se emplea combinado con algunos elementos que le permiten resistir los esfuerzos. Uno de los más importantes es la zona de anclaje, se emplean en vigas con tendones postensados, las cuales deben utilizarse bloques extremos a fin de distribuir las fuerzas concentradas del preesfuerzo en el anclaje; tomando en cuenta que los mismos deben proporcionar espacio suficiente para permitir la colocación del acero de preesfuerzo y alojar los dispositivos de anclaje, y deben ser diseñados para resistir tanto la fuerza máxima de tensado como la fuerza última de diseño de los tendones utilizando que en el caso del hormigón es de 0.9 (FR).

2. Aplicaciones

El empleo de hormigón postensado suele reducirse a estructuras sometidas a grandes cargas y con grandes separaciones entre apoyos, en las cuales la reducción del coste de los materiales compensa el aumento de la complejidad de ejecución.

La técnica del postensado se utiliza generalmente in situ, es decir, en el mismo emplazamiento de la obra.

3. Ventajas

a. El uso de hormigón postensado permite reducir el canto de los elementos de hormigón, ya que por un lado aumenta su capacidad resistente, y por otro reduce las deformaciones.

b. Conlleva un uso más eficiente de los materiales, por lo que permite reducir el peso total de la estructura.

c. Disminuye la figuración del hormigón, aumentando su vida útil. d. Inconvenientes e. Requiere de maquinaria y mano de obra más especializada que el hormigón sin

postensar. f. El cálculo es más complejo.

B. DIFERENCIAS

Las dos formas en que se puede presforzar un elemento estructural son las siguientes:

1. Pretensado

Pretensar el hormigón, es una técnica que consiste en someterlo a esfuerzos de compresión previos a que tome cargas exteriores. El objetivo es eliminar los esfuerzos de tracción del hormigón, introduciendo tensiones artificiales de compresión antes de que la estructura sea sometida a cargas externas. Luego que la estructura es sometida a cargas externas, la superposición entre estas y las cargas de pretensado, debe ser tal que las tensiones permanentes queden comprendidas dentro de los límites que el material puede soportar.

2. Postensado

El término pretensado se utiliza para describir el método de presfuerzo en el cual los cables se tensan antes de colar el concreto. Se requiere de anclajes y moldes (bloques de concreto enterrados en el suelo) que sean capaces de soportar el total de la fuerza de presfuerzo durante el colado y curado del concreto antes de cortar los cables y que la fuerza pueda ser transmitida al elemento.

El postensado es el método de presfuerzo que consiste en tensar los cables y anclarlos en los extermos de los elementos después de que el concreto ha fraguado y alcanzado la resistencia necesaria.

III. CONCLUSIÓN

Hay ocasiones en que se desean aprovechar las ventajas de los elementos pretensados pero no existe suficiente capacidad en las mesas de colado para sostener el total del presfuerzo requerido por el diseño del elemento; en otras, por las características particulares de la obra, resulta conveniente aplicar una parte del presfuerzo durante alguna etapa posterior a la fabricación. Al menos ante estas dos situaciones, es posible dejar ahogados ductos en el elemento pretensado para postensarlo después, ya sea en la planta, a pie de obra o montado en el sitio.