Mono Strand

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UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP Universidad de los Talentos Pos tensado monostrand Presentado por: HUAYLLACAYAN VICUÑA NELSON LIMA PERU Diciembre 2015
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  • UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP

    Universidad de los Talentos

    Pos tensado monostrand

    Presentado por:

    HUAYLLACAYAN VICUA NELSON

    LIMA PERU

    Diciembre 2015

  • 1. Introduccin

    El principio bsico de tensar un elemento factible de ello para obtener algn beneficio es

    probablemente tan antiguo como la humanidad. Es evidente que el hombre ha empleado este

    principio desde el mismo instante en que supo fabricar sus primeras herramientas, siendo el arco

    el ejemplo ms antiguo y representativo. Cuando nos referimos a la ingeniera de la construccin, el trmino pretensado va asociado

    indefectiblemente al hormign, dando lugar a la expresin hormign pretensado para designar

    a uno de los materiales de construccin ms comunes en la actualidad.

    1.1. El hormign pretensado La idea de precomprimir el hormign es tan natural que se intent aplicar desde los primeros

    tiempos del hormign armado. La invencin del hormign armado supone un gran avance, pero

    falla en un aspecto muy importante, el de la proteccin eficaz del acero, y esto especialmente

    cuando se trata de estructuras a la intemperie o en ambientes agresivos. A la hora de resistir el

    acero sustituye de un modo total al hormign en las zonas de traccin, quedando este material

    fuera de servicio por agrietamiento. En esta situacin queda franco el paso a la humedad. Al

    iniciarse la oxidacin de una barra de armadura, prxima a la superficie, el material aumenta de

    volumen, haciendo estallar el recubrimiento de hormign, lo que agrava el problema, por

    aparecer nuevas zonas de armadura directamente atacable. En el hormign pretensado no se

    espera hasta que se produce el estado de traccin, sino que nos adelantamos e introducimos una

    solicitacin que produzca permanentemente un estado de compresin neutralizador [1]. As pues, los orgenes del hormign pretensado se remontan a finales del siglo XIX. El siglo XX

    ha sido el escenario propio del desarrollo y auge del hormign pretensado. As, las

    investigaciones y descubrimientos fundamentales se dan en su primera mitad, mientras que la

    aplicacin estructural del hormign pretensado a gran escala se inicia al comienzo de su segunda

    mitad. Desde los inicios del pretensado se atisbaron varias maneras de comprimir al hormign, la

    siguiente lista data de 1964: - Extensin longitudinal del acero por medios diversos - Arrollando alambres en tensin alrededor de un cuerpo cilndrico de hormign - Aplicando directamente una fuerza entre la estructura y sus estribos - Deformando controladamente una estructura estticamente indeterminada - Deformando un perfil de acero durante el tiempo de fraguado del hormign en contacto con

    l

    - Empleando cementos expansivos

    Sin embargo, de todos ellos, el que ha prevalecido por encima de los dems es el primero. Se

    pueden distinguir varios mtodos para alcanzar la extensin longitudinal deseada: - Aplicando fuerzas directamente en uno o ambos extremos y anclando posteriormente sobre la

    estructura

    - Aplicando la fuerza longitudinal entre los extremos del cable - Desplazando transversalmente una seccin intermedia del cable anclado en sus extremos - Girar dos alambres anclados en sus extremos

  • - Precalentar una barra y anclarla an en caliente

    1.2 APLICACIONES DE LOS SISTEMAS DE POS TENSADO MONOSTRAND

    Desde sus inicios, los sistemas de pretensado han tomado dos vas o categoras fundamentales de

    aplicacin: - Cables tensados despus del endurecimiento del hormign (cable Freyssinet y cable

    Magnel):

    Alambres tensados antes del endurecimiento del hormign (procedimiento Hoyer):

    Interesa comprender que las modalidades de aplicacin de estas dos categoras son

    completamente distintas. En el procedimiento Hoyer, basado estrictamente en la adherencia, se tienden hilos sobre el

    encofrado o entre macizos especiales; siendo un procedimiento econmico nicamente para la

    fabricacin de elementos en serie, en una fbrica equipada especialmente. De ah que estos

    elementos sean de un largo limitado para poder transportarlos al lugar en que sern empleados.

    En cambio, en la primera modalidad, en la que los cables se fijan por sus extremos en los

    anclajes, es por su naturaleza el ms conveniente para elementos importantes a construirse en el

    mismo lugar en que sern empleados [8]. Enunciar y explicar todas las aplicaciones de los sistemas de pretensado est fuera del alcance de

    este trabajo. Son numerossimas y algunas de ellas muy particulares. La siguiente lista tomada de

    [9], en la que se mezclan el pretesado y el postesado muestra solamente aplicaciones para

    elementos estructurales de los ms comunes: - Estructuras de edificacin - Puentes y pasarelas peatonales - Columnas y puntales - Mstiles - Pilotes - Lminas y lminas plegadas - Tuberas y depsitos A las que se deben aadir la de los anclajes al terreno y las reparaciones. A continuacin se

    tratan las aplicaciones de los sistemas de pretensado ms comunes: estructuras de edificacin y

    puentes

    Estructuras de edificacin Aunque conocida, sta es una aplicacin poco usual en Europa. Sin embargo, en EE.UU., Asia y

    Australia, las losas de hormign postesado son uno de los principales elementos en la

    construccin de forjados de edificacin, encontrando la mayora de sus aplicaciones en

    estructuras de aparcamientos, oficinas, hoteles y hospitales, y, en general, en aquellos edificios

    solicitados por cargas relativamente importantes y en los que se precisan luces, tambin

    relativamente importantes. Los primeros ejemplos datan de 1955 en EE.UU., cuando apareci el sistema de construccin

    denominado lift-slab, consistente en hormigonar las losas en la planta baja, sirviendo unas de

    encofrado de otras, y en izarlas hasta su posicin definitiva en sucesivas operaciones de

    elevacin (ver Figuras 1-23 y 1-24). Inicialmente, las losas eran de hormign armado, lo que

    generaba dos problemas bsicos: - Las losas tendan a pegarse las unas con las otras en el momento del izado y se

  • fisuraban debido al peso propio aadido al tratar de despegarlas.

    - En vanos de 8,5 a 9 m los espesores de las losas oscilaban entre 20 y 25 cm., por lo que las

    deformaciones eran un problema importante.

    - Los ingenieros que trabajaban con este mtodo constructivo tenan conocimiento del

    pretensado y del modo como poda evitar las deformaciones. Por esto buscaron en Europa

    un sistema de pretensado que no exista en su pas en esa poca. - - El sistema introducido fue el suizo BBRV, en el que los cables estaban compuestos de

    alambres y los anclajes se materializaban deformando los extremos de los alambres

    (cabeza recalcada), de modo que se impeda su paso a travs de los orificios de la placa

    de anclaje (ver Figuras 1-25 y 1-26). Este sistema era el nico que ofreca garantas

    cuando el cable no tena adherencia

  • El cable estaba compuesto por 6 o 7 alambres de acero de alta resistencia deformados en fro,

    inmersos en grasa y envueltos con papel para prevenir la adherencia con el hormign. Cuando el

    hormign alcanzaba la resistencia requerida, se tesaban los cables mediante gatos hidrulicos a

    una elongacin exacta establecida previamente por clculo. Una vez alcanzada dicha elongacin

    se interpona una cala cuya longitud corresponda a la elongacin entre las placas de anclaje y de

    reparto (ver Figura 1-27). Con este sistema no haba margen para el error ya que las longitudes

    de los alambres y de las calas eran calculadas previamente a la instalacin. En realidad, este sistema presentaba un segundo problema dado que las placas de anclaje y las

    calas bien sobresalan de los bordes de la losa o se deban prever nichos para integrarlas en la

    losa. En el primer caso se deba hormigonar una banda alrededor de la losa para embeber los

    extremos de los cables. En el segundo, tambin se deba proceder a un hormigonado posterior de

    los nichos. Claro que el problema de las deformaciones importantes haba desaparecido gracias al

    pretensado. Adems, se haban reducido los espesores de las losas y se haba reducido a la mitad

    la cuanta de armadura pasiva. En pocos aos, entre las dcadas de 1950 y 1960, los

    constructores que empleaban el mtodo lift -slab junto con el pretensado se hicieron dueos de

    una parte muy importante del mercado de la edificacin en los EE.UU. En la dcada de los aos 1960 ya existan otros sistemas de pretensado capaces de competir con

    los cables de cabezas recalcadas en el pretensado de losas de edificacin. Sin embargo, los

    constructores ofrecan un precio cerrado en el que no slo incluan los cables y anclajes (sistema

    de pretensado) sino tambin el encofrado, los medios de elevacin y fijacin de las losas a los

    pilares. As pues, los clientes no podan saber si el precio ofrecido por los otros sistemas de

    pretensado eran competitivos. Los contratistas no cejaron en su postura para mantener el

    mercado, de modo que los otros sistemas de pretensado tuvieron que proponer un paquete

    alternativo. As fue como se indujo al desarrollo de los flying form panels, en castellano mesas de encofrado voladoras o simplemente mesas (ver Figuras 1-28 y 1-29), muy fciles de mover entre

    pisos, que adems hacan innecesarios a los sistemas de elevacin.

    A finales de la dcada de los aos 1960 el sistema lift slab haba perdido ya la competicin a favor de los sistemas de pretensado junto con las mesas de encofrado. Es posible que el mtodo

    constructivo del lift-slab se siguiera utilizando con ms profusin en la actualidad si los contratistas que lo utilizaban hubieran facilitado la entrada de los otros sistemas de pretensado en

    el mercado

  • Los cables de alambres y cabezas recalcadas fueron sustituidos por cordones de siete alambres

    con anclajes de cua, que eran ms baratos y eliminaban las calas y tambin la necesidad de

    prefijar una longitud del cable. En cuanto al diseo, dado su alto grado de hiperestatismo, las losas presentaban una enorme

    dificultad de clculo, adems el conocimiento de su comportamiento era muy pobre y, como

    consecuencia, los criterios de diseo tendan al conservadurismo

    Pero en 1963 T.Y. Lin [7] introdujo la tcnica de compensacin de cargas (load balancing) que

    facilit la comprensin y el clculo, lo que dio un enorme impulso al proyecto y construccin de

    forjados postesados [10]. Esta tcnica consiste bsicamente en sustituir, eliminndolo, el

    pretensado por sus efectos, es decir por las acciones que ejerce sobre el hormign. De este modo,

    las estructuras se calculan como cualquier otra estructura sin pretensado. En la actualidad, los

    clculos no representan ningn problema gracias a los ordenadores. La unidad de tesado o cable fundamental que se emplea en la edificacin no tiene adherencia con

    el hormign. Fue S. Lang, de los EE.UU., quien desarroll este tipo de cable o cordn

    autoprotegido (monostrand), que en sus comienzos consista en rodear con grasa al cordn de 7

    alambres y envolverlo todo con papel kraft. Con el tiempo se mejor la envoltura que en la actualidad es de plstico y tambin el sistema de

    fabricacin, en el que los seis hilos exteriores se destrenzan en un tramo corto permitiendo que la

    grasa alcance el hilo central y rellene completamente los huecos, minimizando as el volumen de

    aire ocluido

  • Aunque existen soluciones con cables de ms de un cordn autoprotegido, lo

    habitual es que cada cordn sea anclado en sus extremos de modo que cada cable est

    compuesto por un solo cordn. La Figura 1-31 muestra un anclaje para un cordn de un

    sistema de pretensado para losas de edificacin junto con los elementos necesarios para

    su fijacin al encofrado. Con este tipo de cables se han construido y se construyen an miles de metros

    cuadrados al ao en todo el mundo. No slo en estructuras de edificacin, sino en

    pavimentos industriales y tambin se ha empleado en pistas de aeropuertos. Sin

    embargo, a mediados de los aos 1970 se empezaron a detectar una serie de problemas

    en losas con slo 15 aos de servicio, en las que el acero haba sido atacado fuertemente

    por la corrosin. Este hecho motiv la mejora de los cordones autoprotegidos y la

    edicin de especificaciones para su fabricacin por parte del Post-tensioning Institute

    (PTI) de los EEUU. Por otro lado, los sistemas de pretensado han puesto a punto cables con adherencia para

    losas similares a los empleados en la construccin de puentes, con vainas corrugadas de

    plstico, lo que adems de proporcionar una mejor proteccin contra la corrosin,

    confiere a la losa un mejor comportamiento en rotura (ver Figura 1-32). Con la

    adherencia se puede considerar que la contribucin a la resistencia del acero activo es

    completa, mientras que el cable no adherente slo trabaja hasta donde llega el hormign

    armado. La adherencia tiene el inconveniente constructivo de que hay que crearla y hacerlo bien,

    pero por otro lado hace que cualquier obertura posterior a la realizacin de la losa no

    tenga ninguna complicacin

  • Sistema de anclaje para cordn autoprotegido

    Sistema de anclaje para cable de losas de dos cordones

  • En cuanto a las tipologas estructurales (ver Figura 1-34) se pueden diferenciar: - losas planas bidireccionales, para luces entre 7 y 10 m, una relacin canto/luz de

    1/40 y cargas ligeras a medias (2-10 kN/m)

    - losas con capiteles o bacos, para luces entre 9 y 13 m, relaciones canto/luz de 1/48 en losa y 1/30 en capitel y cargas medias a elevadas (5-20 kN/m)

    - losas con vigas planas, para luces entre 10 y 20 m, relaciones canto/luz de 1/55 en losa y entre 1/30 y 1/20 en vigas y cargas medias a elevadas (7-20 kN/m)

    - losas reticulares y aligeradas, para luces entre 10 y 16 m, relacin canto/luz entre

    1/28 y 1/32 y cargas medias a elevadas (7-20 kN/m)

    a) plana bidireccional b) con capiteles o bacos

    c) con vigas planas, bi y uni-direccionales

    d) reticulares y aligeradas

  • Perspectiva de los tres edificios del conjunto Gateway II (Hong Kong)

    Planta tpica. Luces de 10 a 12 m. Canto 26 cm

  • Edificios Gateway II en construccin