REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA

ARMADA NACIONAL (UNEFA)

NÚCLEO DELTA AMACURO.

CONCRETO PRETENSADO.

DOCENTE. BACHILLERES:

Ing. Jean Carlos Sánchez.

8mo Semestre de Ingeniería Civil,

Sección U.

MARZO – 2014

Abou Rita V-21.675.915

Sánchez Elismar V-24.119.278

Introducción.

Los elementos del concreto pretensado se producen tensando los tendones entre

anclajes externos antes de vaciar el concreto y al endurecerse el concreto fresco, se

adhiere al acero.se asocia a elementos prefabricados. La adherencia entre el acero

tensado y el concreto son de vital importancia y en esta debe preverse que el acero

quede libre de cualquier material, tal como el aceite o grasa de los moldes, que

interfiera con la adherencia, para obtener una comparación completa del concreto, se

deben de emplear vibradores ya sean internos o externos.

El concreto preesforzado ha demostrado ser técnicamente ventajoso, económicamente

competitivo, y estéticamente superior para puentes, esto es para estructuras de claros

muy cortos que emplean componentes prefabricados estándar. El hormigón

pretensado surge ante la posibilidad de utilizar armaduras con límite elástico elevado

[≥ 1500 N/mm2], más de tres veces el de las armaduras del hormigón armado. Dicho

acero no podría utilizarse en el hormigón armado pues su aprovechamiento

conllevaría valores de flechas y de aberturas de fisura inadmisibles.

El hormigón pretensado surge también como una forma de introducir en la estructura

un estado de solicitación (tensión o deformación) contrario al que posteriormente

producirán las acciones exteriores, generando compresiones allí donde se van a

producir tracciones; generando flechas en las piezas flectadas hacia arriba allí donde

las acciones producirán flechas hacia abajo, etc. De esta forma, puede reducirse e

incluso evitarse la fisuración por tracción.

Se entiende por hormigón pretensado aquel en el que la estructura resulta solicitada

antes que actúen las acciones exteriores sobre ella. El estado de solicitación previo

suele introducirse mediante armaduras activas (alambres, barras o cordones) que se

tesan previamente a la entrada de las cargas, lo que conducen a dos soluciones

habituales.

Una de las grandes ventajas del concreto pretensado es que se puede emplear la

sección completa de hormigón, se reduce el peso de la estructura, reducción o

eliminación de la fisuración, lo que mejora la impermeabilidad y durabilidad,

reducción del mantenimiento, reducción de las deflexiones totales, mayor resistencia

a la fatiga y al impacto.

Contenido.

Concreto pretensado.

El hormigón posee una buena resistencia a la compresión y resulta un material

versátil para su uso en estructuras. Su principal inconveniente, no obstante, es su

desigual resistencia: esta es muy pequeña a tracción. Este motivo obliga a suplir esta

carencia mediante armaduras que tomen las tensiones de tracción resultando de esta

manera el conocido material hormigón armado.

La idea del pretensado es la de introducir un estado de tensión, previo a la carga de la

estructura de manera tal que anule, o disminuya, las tensiones de tracción en el

hormigón.

Características del pretensado.

El hormigón pretensado requiere utilizar material de alta calidad, tanto para el

hormigón como para el acero.

El valor de la carga de pretensado no permanece constante a lo largo del tiempo.

Debido a los efectos de deformaciones diferidas (relajación del acero, fluencia lenta

del hormigón) su valor va disminuyendo en el tiempo hacia un valor asintótico.

Debido a esto hay que tener en cuenta los distintos valores de la fuerza P en el cálculo

de las tensiones.

Las condiciones de resistencia de la estructura deben verificarse a lo largo de la

historia de la misma. Hay estados tensionales diferentes durante las etapas de la

construcción; la puesta en tensión de los cables o barras de pretensado; los estados de

carga permanentes; los estados de cargas permanentes más variables; etc. Y a ello se

debe agregar lo dicho acerca de la variación de fuerza de pretensado en el tiempo.

Todo esto hace que deban verificarse no uno, sino varios estados de tensiones en la

estructura.

Tipos de pretensado.

Se utiliza una terminología para referirse a los distintos tipos de pretensado.

Pretensado en banco o pretensado con adherencia inmediata:

Este es el pretensado de piezas prefabricadas. Se realiza en plantas donde se coloca el

cable en el molde de la pieza; se pone en tensión; luego se hormigona y cuando el

hormigón está seco y ha endurecido se corta los extremos del cable que trata de

contraerse poniendo así en tensión al hormigón.

En general los cables son rectos, pero puede -mediante un desvío- dársele forma

poligonal. También se utiliza en caños o tubos, en forma de hélice dando un estado de

pretensión circunferencial.

Pretensado con adherencia posterior:

A veces se lo denomina postesado, si bien continúa siendo un pre-tensado en el

sentido que las tensiones que se agregan a la estructura se hacen previamente a que

ella sea solicitada por los estados de carga debido a la utilización de la misma.

En este caso se dejan vainas incluidas en la pieza de hormigón, por donde se insertan

los cables para pretensado. Luego se pone en tensión a los cables mediante gatos.

Alcanzada la tensión se anclan los cables a la estructura a través de dispositivos

específicos (anclajes). Finalmente se rellena el espacio entre la vaina y el cable

inyectando un mortero.

Pretensado con adherencia:

El caso descripto, en el cual se inyecta un mortero para dar adherencia entre cable y

vaina, corresponde a este tipo de pretensado con adherencia.

Pretensado sin adherencia:

En este caso no se realiza la inyección. El pretensado sin adherencia permite un facil

reemplazo de los cables.

En cuanto al grado de pretensado, se puede distinguir:

Pretensado total: cuando la fuerza P se coloca de manera de eliminar

completamente las tensiones de tracción del hormigón;

Pretensado limitado: en este casos no se elimina completamente la tracción en

el hormigón, pero se mantiene los valores de tensión por debajo de la

resistencia a tracción del hormigón;

Pretensado parcial: en este caso no se elimina la tracción y tampoco se

mantiene por debajo de la resistencia del hormigón. Pero para evitar la fisura

se coloca una armadura convencional (no tesada), como en hormigón armado.

Pretensado moderado o constructivo: en este caso el pretensado no se utiliza

para dotar capacidad portante a la estructura, sino para evitar la fisura de la

misma.

Solicitaciones y tensiones debidas al pretensado.

La acción del cable de pretensado sobre la estructura de hormigón se manifiesta en un

conjunto de fuerzas:

Fuerzas concentradas en los anclajes

Fuerzas de desvío debido a la curvatura. Estas fuerzas se producen cuando el

cable no es recto y son fuerzas distribuidas dirigidas hacia el centro de

curvatura. En el caso límite de un quiebre en la línea del trazado del cable, se

manifiesta una fuerza concentrada.

Fuerzas de fricción, que se producen entre el cable y la vaina.

Verificación de necesaria para estructuras de hormigón pretensado.

Las piezas de hormigón pretensado requieren ciertas verificaciones, que varían algo

según el tipo de pretensado elegido. Leonhardt recomienda las siguientes:

Verificación para la capacidad de servicio: Se calculan con la teoría de la

elasticidad, con los esfuerzos característicos para Estado I. Tensiones de

compresión en la zona traccionada pretensada inferiores a las admisibles; en

la zona comprimida no deben aparecer tensiones de tracción apreciables

debidas a P0. Las curvaturas o flechas negativas no deberán afectar la

capacidad de servicio. Cuando el peso propio no actúa completamente sino

hasta una cierta etapa, se deberán verificar los estados de obra con el peso

propio que corresponda a cada caso.

Verificaciones de capacidad portante: Corresponde a las acciones mayoradas

frente a las resistencias de los materiales afectadas por el coeficiente de

minoración respectivo. Corresponden a los valores característicos en Estado

II, y el esfuerzo de pretensado P.

Pérdidas de tensión por fricción, contracción y fluencia lenta del hormigón.

Cálculo de la longitud de los elementos tensores individuales: sirven para

controlar el registro del protocolo de pretensado y verificar las pérdidas

correspondientes al momento de introducción del esfuerzo de tesado.

Fuerzas de desvío y de divergencia: Se deben verificar las presiones sobre el

hormigón en los lugares de desvío de los elementos tensores y los esfuerzos

de tracción que puedan aparecer.

Introducción de esfuerzos de pretensado: Se deben verificar las presiones

sobre el hormigón y las tensiones de tracción que aparecen en las zonas de

anclaje, disponiendo la armadura que resulte necesaria. De manera muy

general, podemos decir que estos esfuerzos de tracción son del orden del 20 a

25% del esfuerzo de pretensado, aunque se debe estudiar detenidamente en

cada caso.

Acortamiento de las estructuras: Debe ser determinado, tanto para 0 t como

para t, y verificar sus efectos sobre esfuerzos hiperestáticos, juntas de

dilatación, niveles, etc.

Curvatura por flexión y peralte: Para los estados de servicio con tensiones

iniciales y finales y prever la contra flecha necesaria en los encofrados de ser

necesario.

Ventajas del hormigón pretensado.

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.

Desventajas del concreto pretensado.

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.

Concreto postensado.

El concreto postensado es una forma de concreto preesforzado en donde los cables de

preesfuerzo son tensados directamente contra el concreto una vez que este ha

endurecido. Los cables pueden ubicarse en ductos dentro de la sección de concreto o

inclusive fuera de ella.

La base principal del concreto preesforzado es someter al concreto a compresiones

antes de que existan cargas externas que produzcan tracciones excesivas. Es así que

las cargas externas deben vencer a las fuerzas de compresión producto del

preesfuerzo para que en el concreto aparezcan esfuerzos de tracción.

Pérdida parcial de la fuerza del preesfuerzo.

A partir de la fuerza de tensado original en un elemento de concreto preesforzado se

presentarán pérdidas que deben considerarse para calcular la fuerza de preesfuerzo de

diseño efectiva que deberá existir cuando se aplique la carga.

De cualquier modo, la fuerza efectiva no puede medirse fácilmente; sólo se puede

determinar convencionalmente la fuerza total en los tendones en el momento de

presforzarlos (preesfuerzo inicial). El preesfuerzo efectivo es menor que el

preesfuerzo inicial y a la diferencia entre estos dos valores se le llama pérdida de la

fuerza de preesforzado.

Las pérdidas en la fuerza de preesfuerzo se pueden agrupar en dos categorías:

aquellas que ocurren inmediatamente durante la construcción del elemento, llamadas

pérdidas instantáneas y aquellas que ocurren a través de un extenso periodo de

tiempo, llamadas pérdidas diferidas o dependientes del tiempo. La fuerza de

preesfuerzo o fuerza de tensado del gato Pt, puede reducirse inmediatamente a una

fuerza inicial Pi debido a las pérdidas por deslizamiento del anclaje, fricción,

relajación instantánea del acero, y el acortamiento elástico del concreto comprimido.

A medida que transcurre el tiempo, la fuerza se reduce gradualmente, primero

rápidamente y luego lentamente, debido a los cambios de longitud provenientes de la

contracción y el flujo plástico del concreto y debido a la relajación diferida del acero

altamente esforzado. Después de un periodo de muchos meses, o aún años, los

cambios posteriores en los esfuerzos llegan a ser insignificantes, y se alcanza una

fuerza pretensora constante definida como la fuerza pretensora efectiva o final Pf.

Para calcular las diferentes pérdidas de preesfuerzo existen diferentes fórmulas en

varios libros y en los diferentes códigos de distintos países.

Las pérdidas de preesforzado en miembros construidos y preesforzado en una sola

etapa, pueden tomarse como:

En miembros pretensados:

D PT = D AE+ D CC + D FP + D RE 2.1

En miembros postensados

D PT = D FR + D DA + D AE + D CC + D FP + D RE

Dónde:

D = Delta

D PT = pérdida total (kg/cm2)

D FR = pérdida debido a fricción (kg/cm2)

D DA = pérdida debido al deslizamiento del anclaje (kg/cm2)

D AE = pérdida debido al acortamiento elástico (kg/cm2)

D CC = pérdida debido a la contracción (kg/cm2)

D FP = pérdida debido al flujo plástico del concreto (kg/cm2)

D RE = pérdida debido a la relajación del acero (kg/cm2)

Se muestran los diferentes tipos de pérdidas que existen y en qué etapa ocurren.

Tipos de pérdidas de preesfuerzo

Tipo de pérdida Etapa de ocurrencia

Elementos pretensados Elementos postensado

Deslizamiento del anclaje ------ En la transferencia

Acortamiento elástico del

concreto

En la transferencia Al aplicar los gatos

Relajación instantánea del

acero

Antes de la transferencia ------

Fricción ------ Al aplicar los gatos

Contracción del concreto Después de la transferencia Después de la transferencia

Flujo plástico del concreto Después de la transferencia Después de la transferencia

Relajación diferida del acero Después de la transferencia Después de la transferencia

Normas para el concreto pretensado.

La Norma Venezolana COVENIN 1750-80 "Especificaciones Generales para

Edificios", fue aprobada con carácter provisional en el año 1980. Desde su

aprobación y dado que no se recibieron observaciones a la misma, la COVENIN en

su reunión N° 6-87(84) de fecha 08/12/87 decidió aprobarla como definitiva,

conservándose su contenido original.

Extensión del Trabajo

Comprende todos los elementos indicados en los planos o en las especificaciones

como obra de concreto precomprimido.

Ejecución del Trapajo

En general, las obras de concreto precomprimido se ejecutarán de conformidad con lo

estipulado en las Normas para Obras de Concreto Armado y sin Armar y en especial

por las indicaciones contenidas en las "NORMAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE

EDIFICIOS CONCRETO PRECOMPRIMIDO" M.0.P. 1963.

Ejemplos de proyectos estructurales donde se utiliza el concreto pretensado.

Stressed Ribbon Bridge Underside.

La técnica del hormigón está muy desarrollada en el siglo XXI permitiendo

soluciones muy complejas. En este puente sobre el río Almonte (España) se ve como

progresa la ejecución del primer arco desde los márgenes apoyados en tirantes

provisionales faltando de hormigonar solo la clave del mismo. Detrás, en paralelo, se

observa el avance de un segundo arco en una fase más preliminar.

El tesado del tablero de un puente se realiza mediante la técnica del postesado o

postensado, siendo prácticamente imprescindible en los sistemas constructivos por

voladizos sucesivos y dovelas. Se denomina hormigón pretensado a la tipología de

construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a

esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se

consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al hormigón. Esta

técnica se emplea para superar la debilidad natural del hormigón frente a esfuerzos de

tracción y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920. El objetivo es el aumento de

la resistencia a tracción del hormigón, introduciendo un esfuerzo de compresión

interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de

servicio en el elemento estructural.

El principio resistente del puente colgante está pensado para la estructura metálica,

pero últimamente se ha aplicado el hormigón pretensado, como por ejemplo en el

puente de Maracaibo, en Venezuela.

Conclusión.

La combinación del concreto y el acero de preesfuerzo es posible producir en un

elemento estructural esfuerzos y deformaciones que se contrarresten total o

parcialmente con los producidos por las cargas, lográndose así diseños muy

eficientes. Los elementos que se pueden obtener son más esbeltos y eficientes.

El concreto preesforzado permite que el ingeniero proyectista controle las deflexiones

y grietas al grado deseado. Como se observó, el uso de materiales de alta resistencia y

calidad son necesarios en la fabricación de elementos de concreto preesforzado ya

que si estos no cumplen con las características requeridas podrían fallar en cualquiera

de las etapas críticas.

Es necesario que el acero sea de una resistencia mucho mayor que el acero ordinario

ya que este se debe de preesforzar a altos niveles para que el elemento sea eficiente y

debido a que esta fuerza de preesfuerzo es disminuida con el tiempo por a las

pérdidas que ocurren.

Hoy en día la cantidad de obras construidas con los sistemas de pretensionado en todo

el mundo es cada vez mayor. Se observa en nuestro país un gran incremento en la

recurrencia a dichos sistemas, con una ascendente estandarización de los procesos

constructivos y un incremento en la cantidad de mano de obra capacitada.

Lo más destacable de este fenómeno es el crecimiento de la utilización de estos

sistemas para obras arquitectónicas, como edificios residenciales, de oficinas, o

galpones, ya que, hasta hace algunos años, éstos se limitaban casi totalmente a obras

de ingeniería civil. Las razones de este aumento son varias: son cada vez más

accesibles a nivel económico, así como más redituables en la relación costo-

beneficio. A su vez se simplifican mucho los procesos constructivos por tratarse ya

sea de piezas prefabricadas trasladadas a obra por el subcontrato, o estructuras

generalmente de losas sin vigas que conllevan a encofrados planos reutilizables.

Bibliografía.

Bianco Giovanni (1995). El Comportamiento Del Concreto Pretensado. Ediciones

Codecih. Valencia, Venezuela.

Eli Abadi Tagger. (1990).Concreto Pre comprimido. Nociones Y Prácticas. Editorial

Arte. Sidetur. Caracas. Venezuela.

Nilson A. H., Winter G. (1994). Diseño de Estructuras de Concreto. Undécima

Edición. Editorial Mc Graw Hill Interamericana. Bogotá, Colombia

Páginas Web.

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http://www.slideshare.net/JONAER/estructuras-postensadas-y-pretensadas

http://www.aahes.org.ar/index.htm

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http://www.monografias.com/trabajos81/fuerzas-construccion-puente-

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http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:StressedRibbonBridgeUnderside7138.JPG