9.0 HORMIGÓN PREESFORZADO

El procedimiento consiste básicamente en someter una estructura o pieza de hormigón a un preesfuerzo de compresión , antes de su puesta en servicio, de forma de equilibrar en la medida deseada los esfuerzos de tracción originados por el peso propio mas las sobrecargas de trabajo.

De acuerdo al momento en que se someta el hormigón al preesfuerzo, se denomina:

- Hormigón pretensado- Hormigón postensado.

Este procedimiento, dada la complejidad de su ejecución, solo puede materializarse en elementos prefabricados

9.1 Breve descripción básica del método.9.1.1 Hormigón pretensado

Para obtener hormigón pretensado se introducen armaduras en el molde y se tensan con gatos hidráulicos contra bloques de hormigón o metálicos como reacción.

El diámetro de los cables, su número y la tensión de cada cable depende del preesfuerzo deseado.

Independientemente de los cables de pretensado en elementos de hormigón es necesario considerar armaduras de repartición y estribos para absorbes el corte.

Los moldes, una vez tensados los cables, se llenan de hormigón y se deja fraguar hasta obtener resistencias necesarias para someter el hormigón al preesfuerzo de diseño, generalmente un 60 o 70 % de la resistencia a compresión especificada a 28 dias. Obtenidas las resistencias necesarias se trasmite la tensión de los cables a la estructura soltando lentamente los gatos y cortando los cables.

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9.1.2 Hormigón postensado.En el caso de hormigón postensado, en reemplazo de cables se introducen en el molde vainas de plástico o metálicas a través de las cuales, una vez endurecido el hormigón, se introducen cables y se tensa el elemento mediante gatos hidráulicos, apoyados contra placas metálicas insertadas en los extremos de los elementos a preesforzar

Una vez tensados los cables se inyectan las vainas con un grout de cemento fluido para fijar los cables y cuando la resistencia del grout lo permite se relajan los gatos transmitiendo el preesfuerzo a la estructura

En las vigas con hormigón postensado las vainas generalmente se colocan con una cierta curvatura tipo parábola invertida, siguiendo la curva de momento, para colaborar con el esfuerzo de corte cerca de los apoyos.

Al igual que los hormigones pretensados los elementos postensados normalmente tienen armaduras y estribos, que en este caso permiten el transporte y colocación de la pieza, ya que el postensado generalmente se realiza en obra una vez montada la pieza

9.2 Fundamentos teóricos.9.2.1 Cable coincidente con la fibra neutra

Supongamos una viga como la de la figura siguiente:

donde v es la distancia del borde a la fibra neutra.

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Si la viga se precomprime por efecto del tensado de un cable coincidente con la fibra neutra se producen en ella los siguientes esfuerzos:

Compresión en el hormigón como reacción a la tensión del cable

Si F es la tensión del cable en kg. o ton y A es el área transversal = a x h

C o m p r e s i ó nF

a h

F

A

Por otra parte la carga de trabajo mas el peso propio de la viga produce una flexión que tiene el siguiente diagrama de momento

El esfuerzo originado por el momento es:

EsfuerzoM

W

WI

vE

M v

I

Esfuerzo totF

A

M v

I

..........

.

Lo que permite el siguiente diagrama resultante

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El caso nº 1 o nº 2 depende de la tensión del cable.

10.2.2 Cable excéntrico

La solución anterior se complica cuando, como ocurre normalmente, el cable tensado no coincide con la fibra neutra.

En este caso, además de los esfuerzos indicados para el cable centrado, se genera un momento adicional por la excentricidad del cable:

e = distancia del cable o centróide de todos los cables tensados a la fibra neutra.

El momento , respecto a la fibra neutra originado por la tensión de los cables es:

Me= F x e

El esfuerzo correspondiente

ESFexcentF e v

I

Esf totF

A

M v

I

F e v

I

.

.

81

En la relación planteada debe tenerse presente que el momento de excentricidad F e es contrario al momento originado por el peso propio mas la sobrecarga de trabajo.

M tracciona la fibra inferior F e tracciona la fibra superior

9.2.3 Ejemplos.Consideremos una viga rectangular de 51 x 76 cm y 7 m de largo simplemente apoyada. La carga de trabajo mas el peso propio son de 4450 kg/m y tiene 10 cables de 1 cm2 de sección tensados a 16300 kg/ cm2 ubicados en la fibra neutra.

Como son 10 cables de 1 cm2 de sección tenemos 10 cm2 x 16300= 163 Ton o 163000 kg

CompresiónF

A

Momentop l

kgm

Ib h

cm

FlexiónM v

I

kgcm

kgcm

163000

51 7642

8

4450 7

827356

12

51 76

121865648

27256 100 38

186564855

2

2

2 2

3 34

Esf totalF

A

M v

I

Compresión

Tracción

kgcm

kgcm

.

42 55

42 55 97

42 55 13

2

2

Supongamos ahora el mismo ejemplo pero con el cable excéntrico

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El momento adicional generado por la excentricidad es: F e = 163.000 13 = 2.119.000 kg. cm

EsfuerzoF e v

I

Esf totalF

A

M v

I

F e v

I

kgcm

2119000 38

186564843 2

.

Compresión = -42 - 55 + 43 = -54 kg./cm2

Tracción = -42 + 55 - 43 = -24

Si se reduce la distancia e a 4 cm

F e = 163000 4 = 652000 kg cm

Esfuerzo kgcm

652000 38

186564813 2

Compresión = -42 - 55 + 13 = -84 kg/cm2

Tracción = -42 + 55 - 13 = 0.

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