UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Estructuras de Concreto II Grupo 02
Informe grupal PRETENSADO
Elaborado por:
Profesor
Viernes 8 de junio de 2012 I Semestre 2012
Tabla de Contenidos 1.
Introducción Introd ucción .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 3
2.
Conceptos Concepto s importantes importa ntes .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................ ....... 3 Aumentar la resistencia última del elemento ................................................................................. 3 Materiales ....................................................................................................................................... 4 Concreto .......................................................................................................................................... 4 Acero ............................................................................................................................................... 4 Pérdidas de pretensión: causas ....................................................................................................... 6
3.
CÓDIGOS....................... CÓDIGOS..... ................................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 7
4.
Construcción Constr ucción en planta .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 16
5.
Diferencia Difere ncia con postensión postensió n................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... 17
6.
EJEMPLO (ejemplos de usos) .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ............................... ............. 18
1. Introducción Según el código ACI-318 el concretopreesforzado es “concreto estructural al que se le han introducido esfuerzos internos con el fin de reducir los esfuerzos potenciales de tracción en el concreto causados por las cargas”
Es decir, en el concreto preesforzado se “crean deliberadamente esfuerzos permanentes en un elemento estructural para mejorar su comportamiento de servicio y aumentar su resistencia ” (Escosa, 2012), es decir, se fabrica un concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes de las cargas externas dadas se equilibran hasta un grado deseado. El preesfuerzo se usa principalmente en vigas de concreto para contrarrestar los esfuerzos de tracción causados por el peso propio del miembro y las cargas aplicadas. Debido a que la resistencia a la tracción del concreto es de sólo 10% de su resistencia a la compresión, los esfuerzos inducidos buscan que el concreto trabaje a compresión, para así aprovechar las capacidades máximas del material. Los esfuerzos de compresión inducidos por el preesfuerzo permiten reducir la aparición de grietas en el concreto, es decir, se requiere de cargas más altas para lograr revertir los momentos inducidos por el preesfuerzo y generar momentos adicionales que generen agrietamientos y falla en los elementos en flexión.
2. Conceptos importantes Aumentar la resistencia última del elemento El concreto preesforzado, a diferencia del concreto simplemente reforzado, permite utilizar las secciones enteras de los miembros para resistir las cargas. De este modo, pueden usarse miembros más pequeños para soportar las mismas cargas o miembros del mismo tamaño para claros más grandes. Esto representa una ventaja importante, puesto que el peso de los miembros es una parte considerable de las cargas totales de diseño en las estructuras de concreto. Usualmente, los elementos de concreto requieren un cierto agrietamiento bajo cargas de servicio para lograr un trabajo integrad de sus componentes (es decir, para iniciar el esfuerzo en los elementos de refuerzo tradicional). Los miembros preesforzados por su parte, no se agrietan bajo cargas de trabajo, y por ello tienen mejor aspecto y son más impermeables, lo que implica una mejor protección contra la corrosión del acero. Además, los elementos sin grietas (como los preesforzados) requieren menos mantenimiento y tienen mayor durabilidad que los miembros de concreto reforzados con g rietas. Los momentos negativos causados por el preesfuerzo producen combadura inversa en los miembros que se revierten al colocar las cargas sobre el elemento, y en consecuencia las
deflexiones totales resultan siendo menores. Por otro lado, las estructuras de concreto presforzado presentan una mayor resistencia a la fatiga y al impacto, en comparación con las estructuras comunes de concreto reforzado.
Materiales El concreto preesforzado requiere el uso de concretos y aceros de alta resistencia, asimismo, es necesario utilizar una formaleta más complicada y mantener un control más estricto en la fabricación. “Se requiere de anclajes y moldes que sean capaces de soportar el total de la fuerza de
preesfuerzo durante el colado y curado del concreto antes de cortar los cables y que la fuerza pueda ser transmitida al elemento” (Escosa, 2012)
Concreto El concreto es de mayor resistencia que el usado en los miembros comunes de concreto reforzado por diversas razones. Normalmente, el concreto de alta resistencia tiene un módulo de elasticidad mayor, esto significa una reducción en la deformación elástica inicial con la aplicación de la fuerza de preesfuerzo y una reducción en la deformación por flujo plástico, que es aproximadamente proporcional a la deformación elástica. Por lo tanto, el concreto de alta resistencia genera una reducción en la pérdida de preesfuerzo, además de proveer una mejor transmisión de esfuerzos por adherencia. A menudo para acelerar el endurecimiento muchas veces es curado con vapor de agua.
Acero Los aceros de alta resistencia son necesarios para producir y mantener fuerzas de preesfuerzo satisfactorias en los miembros, pues las deformaciones unitarias que se presentan en esos aceros durante el preesfuerzo son mayores que las que pueden obtenerse con aceros de refuerzo ordinario. Las propiedades mecánicas de este acero tal como lo revelan las curvas de esfuerzo-deformación, son algo diferentes de aquellas del acero convencional usado para el refuerzo del concreto. Por consiguiente, cuando el concreto se acorta elásticamente por compresión, por contracción y por flujo plástico, las pérdidas en la deformación unitaria del acero (y por tanto en los esfuerzos) representan un porcentaje menor del esfuerzo total. Otra razón para el uso de aceros de alta resistencia es que puede desarrollarse una fuerza de preesfuerzo grande en un área pequeña. Las varillas de refuerzo comunes también desempeñan un papel importante dentro de la construcción de elementos de concretopreesforzado, ya que se principalmente como refuerzo en el alma, y refuerzo longitudinal complementario.
Los tendones pueden ser barras, aunque normalmente están compuestos por grupos de alambres, dependiendo el numero de alambres de cada grupo del sistema particular usado y de la magnitud de la fuerza pretensora requerida. El cable trenzado se usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa también en construcción postensada. El cable trenzado se fabrica de acuerdo con la especificación ASTM A416, "Cable Trenzado, Sin Revestimiento, de Siete Alambres, Relevado de Esfuerzos, Para Concreto Presforzado". Es fabricado con seis alambres firmemente torcidos alrededor de un séptimo de diámetro ligeramente mayor. El paso de la espiral del torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable. Los cables se fabrican en dos grados: el grado 250 y 270 los cuales tienen una resistencia última mínima de 1720 y 1860 N/mm2 respectivamente.
Figura 1.
Cables de acero usados para el preesfuerzo.
Fuente:http://www.misaplicaciones.com/
Los torones una vez liberados de los gatos hidráulicos tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados al concreto por adherencia. Gracias a la adherencia la fuerza de preesfuerzo es transferida al concreto, en su mayor parte cerca de los extremos de la viga. Con frecuencia se usan uno, dos o tres depresores intermedios del cable para obtener el perfil deseado. Estos dispositivos de sujeción quedan embebidos en el elemento al que se le aplica el preesfuerzo.
Figura 2.
Anclajes de tensión.
Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/
Pérdidas de pretensión: causas Cualquier diferencia entre la fuerza ejercida por el gato hidráulico en la puesta en tensión y la fuerza que ejerce en un punto el cable en un momento dado se conoce como pérdida del pretensado. Una de las primeras pérdidas de pretensión se debe al retroceso del anclaje (ajuste de cuñas) cuando se libera la tensión del acero producida por el gato hidráulico., el cual es un pequeño deslizamiento a medida que las cuñas se acomodan a los tendones o el dispositivo de anclaje se deforma. Otra causa de pérdidas es la retracción, definida como la contracción o disminución de volumen debido a la pérdida de humedad. El secado del hormigón hace que el agua libre se evapore y la reducción de volumen se da con mayor velocidad al principio que al final. La retracción está influenciada por los siguientes factores: agregados, relación agua/cemento, tamaño del elemento, condiciones del medio ambiente, refuerzo aditivos y tipo de cemento. La retracción aumenta con el aumento de las siguientes variables: temperatura ambiente, temperatura gradiente en los miembros, relación agua/cemento y contenido de cemento. La cedencia por otro lado, es la pérdida de pretensión que se da a largo plazo, pues el flujo plástico del hormigón es definido como el aumento en la deformación con el tiempo bajo una carga constante. La fuerza pretensora que produce el flujo plástico del hormigón va disminuyendo con el tiempo debido al relajamiento del acero y a la contracción del concreto. La deformación causada por la cedencia depende de la magnitud de la carga aplicada, la duración de la carga aplicada, el
diseño de mezcla, las condiciones de curado, la edad de la carga y las condiciones el medio ambiente. Recién se mencionó la relajación del acero, la cual se define como la reducción de la tensión del acero a lo largo del tiempo bajo una carga constante. Debido a la relajación el esfuerzo de pretensión en el tendón disminuye con el tiempo. Así que para obtener una fuerza final de pretensado determinada es necesario aplicar al elemento una fuerza de pretensado inicial superior. Esto suele ser desfavorable porque en m uchas ocasiones el dimensionado de los elementos es efectuado a partir de la tensión en el estado de puesta en tensión. Las perdidas, entonces, son un verdadero inconveniente porque además de disminuir el rendimiento del acero, provocan un aumento en el estado de solicitación del hormigón. Por estas razones es fundamental predecir con exactitud las pérdidas en la realización de los cálculos.
3. CÓDIGOS El código ACI 318-08 hace indicaciones respecto al diseño de elementos de concreto pre esforzado en las siguientes secciones: 9.5.4 Elementos de concreto preesforzado 9.5.4.1 Para elementos a flexión diseñados de acuerdo con el Capítulo 18, las deflexiones inmediatasdeben ser calculadas por los métodos o fórmulas usuales para deflexiones elásticas, y se permite utilizar el momento de inercia de la sección total de concreto, Ig , para los elementos a flexión Clase U, como se define en 18.3.3. 9.5.4.2 Para los elementos en flexión Clase C
y Clase T, como se definen en 18.3.3, los cálculos dedeflexión deben basarse en un análisis de la sección agrietada transformada. Se permite que los cálculos se basen en una relación momento-deflexión bilineal o en un
momento efectivo de inercia, le' como lo define la ecuación (9-8). 9.5.4.3 La deflexión adicional a largo plazo en
elementos de concreto preesforzado debe calcularse teniendo en cuenta los esfuerzos en el concreto y en elacero bajo carga permanente, e incluyendo los efectos del flujo plástico y la retracción del concreto, así como la relajación del acero. 9.5.4.4 La deflexión calculada de acuerdo con
9.5.4.1 ó 9.5.4.2, y 9.5.4.3 no debe exceder los límitesestablecidos en la tabla 9.5(b). 9.5.4.1 ó 9.5.4.2, y 9.5.4.3 no debe exceder los límites establecidos en la tabla 9.5(b).
18. 1. Alcance
18.1.1 Las disposiciones del Capítulo 18 se
deben aplicar a elementos preesforzados con alambre, torones o barras que cumplan con
los requisitos para aceros de preesforzado de 3.5.5.
18.1.2 Todas las disposiciones de este
Reglamento no excluidas específicamente y que no contradigan las disposiciones del Capítulo 18, deben considerar aplicables al concreto preesforzado. 18.1.3 Las siguientes disposiciones de este
preesforzado excepto cuando esté específicamente señalado: 6.4.4, 7.6.5, 8.12.2, 8.12.3, 8.12.4, 8.13, 10.5, 10.6, 10.9.1 Y 10.9.2; Capítulo 13; y secciones 14.3, 14.5 Y 14.6, salvo que se puedan aplicar algunas secciones de 10.6 comose indica en 18.4.4.
Reglamento no deben aplicarse al concreto 18.2 Generalidades
18.2.1 Los elementos preesforzados deben
cumplir con los requisitos de resistencia especificados en este Reglamento. 18.2.2 El diseño de elementos preesforzados
debe basarse en la resistencia y en el comportamiento en condiciones de servicio durante todas las etapas de carga que serán críticas durante la vida de la estructura, desde el momento en que el preesforzado se aplique por primera vez. 18.2.3 En el diseño deben considerarse las
concentraciones de esfuerzos debidas al preesforzado. 18.2.4 Deben tomarse medidas con respecto
a los efectos sobre estructuras adyacentes
producidos por deformaciones plásticas y elásticas, deflexiones, cambio de longitud y rotaciones provocados por el preesforzado. También deben incluirse los efectos debido a cambios de temperatura y a retracción. 18.2.5 Debe considerarse la posibilidad de
pandeo de un elemento entre los puntos en que el concreto y el acero de preesforzado estén en contacto intermitente en un dueto de mayor tamaño del necesario, al igual que la posibilidad de pandeo de almas y alas delgadas. 18.2.6 Al calcular las propiedades de la
sección antes de la adherencia del acero de preesforzado, debe considerarse el efecto de la pérdida de área debida a duetos abiertos.
18.3 - Suposiciones de diseño
18.3.1 - El diseño por resistencia de
elementos preesforzados para cargas axiales y de flexión debe basarse en las suposiciones de 10.2, excepto que 10.2.4.se debe aplicar únicamente al refuerzo que cumpla con lo señalado en 3.5.3. 18.3.2 Para el estudio de los esfuerzos en
transferencia del preesforzado, bajo cargas de servicio y en el estado correspondiente a
cargas de fisuración, se debe emplear la teoría elástica con las suposiciones de 18.3.2.1 y 18.3.2.2. 18.3.2.1 - Las deformaciones unitarias varían
linealmente con la altura en todas las etapas de carga. 18.3.2.2 - En las secciones fisuradas el concreto no resiste tracción.
18.3.3 Los elementos preesforzados a flexión
deben clasificarse como Clase U, Clase T o Clase C en función de ft , correspondiente al esfuerzo calculado en la fibra extrema en tracción en la zona precomprimida en tracción, calculada para cargas de servicio, de la siguiente forma: (a) Clase U: ft ≤0.62√ (b) Clase T: 0.62√ < ft≤1.0 √ (c) Clase C: ft > 1.0√
Los sistemas de losas preesforzadas en dos direcciones deben ser diseñadas como Clase
18.3.4 - Para los elementos sometidos a
flexión Clase U y Clase T, se permite calcular los esfuerzos para cargas de servicio usando la sección no fisurada. Para los elementos sometidos a flexión de la Clase C, los esfuerzos para cargas de servicio se deben calcular usando la sección transformada fisurada. 18.3.5 - Las deflexiones de los elementos
preesforzados sometidos a flexión deben ser calculadas de acuerdo con 9.5.4. (Elementos de concreto preesforzado)
U con ir ft ≤0,50 √ . 18.4 -Requisitos de funcionamiento - Elementos sometidos a flexión Tabla
18.4.1. Los esfuerzos en el concreto
El esfuerzo en la fibra extrema en compresión no debe exceder 0.60 fc’ El esfuerzo en la fibra extrema en compresión en los extremos de elementos simplemente apoyados no debe exceder
Esfuerzo en la fibra extrema en compresión debido al preesforzado y a las cargas permanentes en el tiempo 0.45fc’
Esfuerzo en la fibra extrema en compresión debida al preesforzado y a todas las cargas 0.60 fc’
0.70 fc’
Para los elementos preesforzados sometidos a flexión Clase U y T, los esfuerzos del concreto no deben exceder 18.4.2
18.4.4 Para los elementos clase C, no
sometidos a fatiga, el espaciamiento del refuerzo adherido mas cercano al borde más alejado en tracción no debe exceder (10.6.4) s=380(280/fs)-2.5c
18.5 - Esfuerzos admisibles en el acero d e preesforzado
18.5.1 Los esfuerzos de tracción en el acero
de preesforzado no deben exceder Según la fuerza del gato 0.94fpy
Después de la transferencia del preesfuerzo 0.82 fpy Tendones de postensado, en anclajes y acoples 0.70 fpy
18.6 - Pérdidas de preesfuerzo
18.6.1
La fuerza en los tendones a una distancia lpx del extremo donde se aplica la fuerza del gato Ppx= Ppj
determinados experimentalmente, y deben verificarse durante las operaciones de tensionamiento del tendón
18.6.2 Las pérdidas por fricción deben
18.6.3 En los planos de diseño se deben
basarse en coeficientes de fricción por desviación accidental K y por curvatura
colocar los valores de K y sitio
empleados en el
18.7 - Resistencia a flexión
18.7.1 La resistencia de diseño para elementos sometidos a flexión se debe calcular con los
métodos de diseño por resistencia de este Reglamento
18.8 - Límites del refuerzo en elementos sometidos a flexión
Las secciones de concreto preesforzado deben clasificarse como secciones controladas por tracción. 18.8.1
18.8.2 La cantidad total
de refuerzo preesforzado y el que no lo es debe ser la necesaria para desarrollar una carga mayorada de por lo menos 1.2 veces la carga de fisuración
18.8.3 Parte o todo el refuerzo adherido
consistente en barras o tendones debe colocarse lo más cerca posible de la cara en tracción en los elementos preesforzados sometidos a flexión. En elementos preesforzados con tendones no adheridos, el refuerzo mínimo adherido consistente en barras o tendones debe cumplir con los requisitos de 18.9.
18.9 - Refuerzo mínimo adherido
18.9.1 En todos los elementos sometidos a
18.9.3 - En sistemas de losas planas en dos
flexión con tendones no adheridos, debe proporcionarse un área mínima de refuerzo adherido, tal como se requiere en 18.9.2 y 18.9.3.
direcciones, el área minima y la distribución del refuerzo adherido deben cumplir con lo requerido en 18.9.3.1, 18.9.3.2 Y 18.9.3.3.
Con excepción de lo dispuesto en 18.9.3, el área mínima del refuerzo adherido debe calcularse mediante As=0.004Act
adherido requerido en 18.9.2 y 18.9.3 debe ser la indicada en 18.9.4.1, 18.9.4.2 Y 18.9.4.3.
18.9.2
18.9.4 La longitud mlnlma del refuerzo
18.10 Estructuras estáticamente indeterminadas
18.10.1 Los pórticos y elementos continuos
de concreto preesforzado deben diseñarse para un comportamiento satisfactorio en condiciones de cargas de servicio y para ofrecer una resistencia adecuada.
reacciones inducidas por el preesforzado (con un factor de mayoración de 1.0) y los momentos debidos a las cargas de diseño mayoradas. Se permite ajustar la suma de estos momentos tal como lo indica 18.10.4.
18.10.2 El comportamiento en condiciones
18.10.4.1 - Cuando se provee refuerzo
de carga de servicio debe determinarse mediante un análisis elástico, considerando las reacciones, momentos, cortantes y fuerzas axiales producidas por el preesforzado, flujo plástico, retracción, variaciones de temperatura, deformación axial, restricción de los elementos estructurales adyacentes y asentamientos de la cimentación.
adherido en los apoyos de acuerdo con 18.9, se permite disminuir los
18.10.3 - Los momentos que se utilizan para
calcular la resistencia requerida deben ser la suma de los momentos debidos a las
momentos negativos o positivos calculados por medio de la teoría elástica para cualquier tipo de carga, según 8.4. 18.10.4.2 - El momento reducido debe
utilizarse para calcular los momentos redistribuidos en todas las demás secciones de los vanos. Se debe mantener el equilibrio estático después del a redistribución de momentos para cada disposición de carga.
18.11 - Elementos a compresión - Carga axial y flexión combinadas
- Los elementos de concreto preesforzado sometidos a carga axial y flexión combinadas, con o sin refuerzo no preesforzado, deben diseñarse de acuerdo con los métodos de diseño por resistencia de este reglamento para elementos no preesforzados. Deben incluirse los efectos de preesforzado, retracción, flujo plástico y cambio de temperatura. 18.11.1
18.11.2.1 - Los elementos con un esfuerzo
promedio de compresión en el concreto debido solamente a la fuerza de
preesforzado efectivo menor que 1.6 MPa deben contar con un refuerzo mínimo de acuerdo con 7.10, 10.9.1 y 10.9.2 para columnas, o con 14.3 para muros. 18.11.2.3 Para
muros con un esfuerzo promedio de compresión en el concreto, debido únicamente a la fuerza efectiva de preesforzado igualo mayor que 1.6 MPa, los requisitos mínimos de refuerzo de 14.3 pueden obviarse cuando el análisis estructural demuestre una resistencia y estabilidad adecuadas.
18.12 - Sistemas de losas
- Los momentos y cortantes mayorados en sistemas de losas preesforzadas, reforzadas a flexión en más de una dirección, deben determinarse de acuerdo con las disposiciones de 13.7 (excluyendo lo encionado en 13.7.7A y 13.7.7.5) o mediante procedimientos de diseño más elaborados. 18.12.1
18.12.2 El ФM en losas preesforzadas exigido
por 9.3 para cada sección debe ser mayor o igual a Mu t eniendo en cuenta 9.2, 18.10.3 Y 18.1 DA. El ФVn de losas preesforzadas exigido por 9.3 en la zona aledaña a las
columnas debe ser mayor o igual a Vun teniendo en cuenta 9.2, 11.1, 11.11.2 Y 11.11.6.2. 18.12.3 - En condiciones de carga de servicio,
todas las limitaciones de funcionamiento, incluyendo los límites especificados para las deflexiones, deben cumplirse considerando adecuadamente los factores enumerados en 18.10.2. 18.12.5 En losas con tendones no adheridos
debe proporcionarse refuerzo adherido de acuerdo con 18.9.3 y 18.9.4.
18.13 Zona de anclaje de tendones postensados
La zona de anclaje se debe considerar como compuesta de dos sectores: 18.13.1
(a) La zona local es el prisma rectangular (o rectangular equivalente para anclajes circulares u ovalados) que circunda al dispositivo de anclaje y cualquier refuerzo de confinamiento. (b) La zona general que es la zona de anclaje tal como se define en 2.2 e incluye la zona local. 18.13.2.1 El diseño de las zonas locales debe
basarse en la fuerza mayorada de preesforzado, P en los requisitos de 9.2.5 y 9.3.2.5. 18.13.2.2 Debe proporcionarse refuerzo a la
zona local en donde se requiera para un funcionamiento Adecuado del dispositivo de anclaje.
18.13.2.3 - Los requisitos para la zona local
de 18.13.2.2 se satisfacen con 18.14.1 18.15.1 y 18.15.2.
Ó
18.13.5.1 – Para el diseño de zonas generales
se permiten los siguientes métodos, siempre que los procedimientos específicos usados den como resultado predicciones de resistencia que concuerden Sustancialmente con los resultados de ensayos de amplio alcance: (a) Modelos de plasticidad basados en equilibrio (modelos "puntal tensor"); (b) Análisis lineal de esfuerzos (incluyendo análisis por elementos finitos o equivalente); o (c) Ecuaciones simplificadas, cuando sean aplicables. 18.13.5.2 - No deben usarse las ecuaciones
simplificadas en los casos en que la sección transversal del elemento no sea rectangular,
en donde las discontinuidades en o cerca de la zona general causen desviaciones en la trayectoria de las fuerzas, en donde la distancia mínima al borde sea menor que 1.5 veces la dimensión lateral del dispositivo de anclaje en esa dirección, o en donde se usen dispositivos múltiples de anclaje que no queden dispuestos como un solo grupo compacto.
18.13.6 - Requisitos de detallado La elección
de los tamaños de refuerzo, espaciamientos, recubrimiento, y otros detalles para las zonas de anclaje debe contemplar las tolerancias en el doblado, fabricación e instalación del refuerzo, el tamaño del agregado y la correcta colocación y consolidación del concreto.
18.14 Diseño de las zonas de anclaje para tendones de un alambre o barras de 16 mm de diámetro
18.14.1 - Diseño de la zona local Los
dispositivos de anclaje de un solo tendón o barras de 16 mm o menos de diámetro y el refuerzo de una zona local deben cumplir con los requisitos establecidos en ACI 423.7 o con los requisitos para dispositivos especiales de anclaje indicados en 18.15.2. 18.14.2 Diseño de la zona general para
tendones de losa 18.14.2.1 - Para los dispositivos de anclaje
para torones de 13 mm de diámetro o menores en losas de concreto de peso normal, se debe proporcionar refuerzo mínimo que cumpla con los requisitos de 18.14.2.2 y 18.14.2.3, a menos que un análisis detallado que cumpla con lo indicado en 18.13.5 demuestre que tal refuerzo no es necesario. 18.14.2.2 Se deben disponer dos barras
horizontales no menores de No. 13 paralelas al borde de la losa. Se permite que dichas barras estén en contacto con la cara frontal del dispositivo de anclaje y deben estar dentro de una distancia h/2 adelante de cada dispositivo. Dichas barras deben extenderse,
a lo menos, 150 mm a cada lado de los bordes exteriores de cada dispositivo. 18.14.2.3 Si el espaciamiento, centro a
centro, de los dispositivos de anclaje es de 300 mm o menos, los Dispositivos de anclaje se deben considerar como agrupados. Por cada grupo de seis o más dispositivos de anclaje, se deben proporcionar n + 1 barras en horquilla o estribos cerrados al menos No. 10, donde n es la cantidad de dispositivos de anclaje. Debe colocarse una barra en horquilla o estribo entre cada dispositivo de anclaje y uno a cada lado del grupo. Las barras en horquilla o estribos deben colocarse con los extremos extendiéndose dentro de la losa perpendicularmente al borde. La parte central de las barras en horquilla o estribos deben colocarse perpendicularmente al plano de la losa desde 3h/8 hasta h/2 adelante de los dispositivos de anclaje. 18.14.2.4 - Para dispositivos de anclaje que
no se ajusten a lo indicado en 18.14.2.1, el refuerzo mínimo debe basarse en un análisis detallado que cumpla con los requisitos de 18.13.5.
18.14.3 - Diseño de la zona general para
grupos de tendones de un alambre en vigas principales y secundarias. El diseño de la zona general para los grupos de tendones de
un alambre en vigas principales y secundarias debe cumplir con los requisitos de 18.13.3 a la 18.13.5.
18.15 - Diseño de las zonas de anclaje para tendones de varios torones
18.15.1 - Diseño de la zona local. Los
dispositivos básicos de anclaje para varios torones y el refuerzo de la zona local deben cumplir con los requisitos establecidos por AASHTO en "Standard Specification for Highway Bridges" División 1, artículos 9.21.7.2.2 al 9.21.7.2.4.
dispositivo de anclaje. Este refuerzo suplementario debe ser igual en configuración y por lo menos equivalente en cuantía volumétrica a cualquier refuerzo de superficie suplementario usado en los ensayos para calificar la aceptación del dispositivo de anclaje.
18.15.2 - Uso de dispositivos especiales de
18.15.3 - Diseño de la zona general. El diseño
anclaje. Cuando se vayan a usar dispositivos especiales de anclaje se debe proporcionar refuerzo de superficie suplementario en las regiones correspondientes a las zonas de anclaje, además del refuerzo de confinamiento especificada para el
de la zona general para los tendones de varios torones debe cumplir con los requisitos establecidos en 18.13.3 a 18.13.5.
18.19 Protección del acero de preesforzado
Las operaciones de soldadura o calentamiento en las proximidades de tendones de preesforzado deben realizarse de manera tal que el acero de preesforzado no quede expuesto a temperaturas excesivas, chispas de soldadura o descargas eléctricas. 18.20 Aplicación y medición de la fuerza de preesfuerzo
18.20.1 - La fuerza de preesforzado debe
18.20.2 - Cuando la transferencia de fuerza
determinarse por medio de los dos métodos siguientes:
desde los extremos del banco de pretensado se efectúe cortando el acero de preesforzado con soplete, los puntos de corte y la secuencia de cortado deben predeterminarse con el objeto de evitar esfuerzos temporales no deseados.
(a)La medición de la elongación del acero. La elongación requerida debe determinarse a partir de las curvas promedio cargaelongación para el acero de preesforzado usado; (b) La medición de la fuerza del gato en un manómetro calibrado o celda de carga o por medio del uso de un dinamómetro calibrado.
18.20.3 Los tramos largos de torones
pretensados expuestos deben cortarse lo más cerca posible del elemento para reducir al mínimo los impactos en el concreto.
18.20.4 La pérdida total de preesforzado
debida al acero de preesforzado roto que no
es reemplazado no debe exceder del 2 por ciento del preesforzado total.
18.21 - Anclajes y conectores para postensado
18.21.1 - Los anclajes y conectores para
tendones adheridos y no adheridos deben desarrollar al menos el 95 por ciento de f cuando se ensayen bajo condiciones de no adherencia, sin que excedan la deformación pu prevista. Para los tendones adheridos los anclajes y conectores deben ser colocados de manera que f se desarrolle al 100 por ciento en las secciones críticas, después que el acero de preesforzado esté adherido al elemento. 18.21.2 - Los conectores deben colocarse en
las zonas aprobadas por el profesional
facultado para diseñar y ser alojadas en cajas lo suficientemente largas como para permitir los movimientos necesarios. 18.21.3 - En el caso de elementos no
adheridos sometidos a cargas repetitivas, debe prestarse atención especial a la posibilidad de fatiga en los anclajes y conectores. Los anclajes, conectores y dispositivos auxiliares de anclaje deben estar protegidos permanentemente contra la corrosión. 18.21.4 –
18.22- Postensado externo
18.22.1 Se permite que los tendones de
18.22.3 Los tendones externos deben
postensado sean externos a cualquier sección de un elemento. Para evaluar los efectos de las fuerzas de los tendones externos en la estructura de concreto se deben usar los métodos de diseño por resistencia y condiciones de servicio indicados en este Reglamento.
acoplarse al elemento de concreto de manera tal que se mantenga la excentricidad deseada entre los tendones y el controide del concreto para todo el rango de deflexiones previstas del elemento.
18.22.2 Al calcular la resistencia a flexión se
considerarán los tendones externos como tendones no adheridos a menos que se tomen las precauciones para adherir efectivamente los tendones externos a la sección de concreto en toda su longitud.
18.22.4 - Los tendones externos y las
regiones de anclaje deben estar protegidas contra la corrosión y los Detalles del sistema de protección deben estar indicados en los planos o en las especificaciones del proyecto.
4. Construcción en planta El Código ACI explica que “el pretensado es un método en el cual el acero de preesforzado se
tensiona antes de la colocación del concreto ”. Los miembros de concreto pretensado se producen tensando los tendones de acero entre anclajes externos mediante la fuerza de un gato hidráulico antes de vaciar el concreto y al endurecerse el concreto, éste se adhiere al acero. Cuando el concreto alcanza la resistencia requerida, se retira la fuerza aplicada a los tendones, la cual, por adherencia del acero al concreto crea los preesfuerzosen el elemento. Fuerzas de compresión son inducidos en una estructura de hormigón de tendones de acero tensado de hilos o barras situadas en conductos empotrados en el hormigón. Los tendones se instalan después de que el concreto haya sido colocado y curado lo suficiente como para una resistencia a la compresión inicial prescrita. Un gato hidráulico está unido a uno o ambos extremos del tendón y la presión a un valor predeterminado teniendo contra el extremo de la viga de hormigón. Esto induce una fuerza predeterminada en el tendón y el tendón se alarga elásticamente en esta fuerza. Después de gato a toda la fuerza, es necesario, la fuerza en el tendón se transfiere desde la salida a la entrada de anclaje final. Los tendones componen de hebras están asegurados por medio de cuñas de acero que sujetan cada cadena y el asiento firmemente en una placa de cuña. La placa de cuñas se lleva todos los hilos y los osos en un anclaje de acero. El anclaje puede ser una placa de acero de rodamiento simple o puede ser una pieza de fundición especial con dos o tres superficies de apoyo concéntrica que transmiten la fuerza del tendón a lo concreto. Tendones de barra roscada y por lo general son de anclaje por medio de tuercas esféricas que llevan en contra de una placa de apoyo cuadrada o rectangular, lanzado en el hormigón. Después de haber subrayado, líneas o barras que sobresalen de los tendones permanentes se cortan con un disco abrasivo. Los trabajos de soplete no se deben utilizar, ya que afecta negativamente a las características del acero pretensado. Aproximadamente 20 mm (¾) de la cadena se deja sobresalir de cuñas o de una longitud mínima de barra de ciertas queda más allá de la tuerca de la barra de un ancla. Los tendones son luego rellenados con una lechada de cemento base. Esta lechada se bombea a través de una entrada de lechada de cemento en el conducto por medio de una bomba de mortero. Lechada se hace con cuidado bajo condiciones controladas, utilizando medios de lechada de cemento para asegurarse de que el anclaje del conducto y las tapas de mortero estén completamente llenos. Para la protección final, después del rejuntado, un anclaje puede ser cubierto por una capa de lechada de alta calidad contenidos en un permanente no metálicos y / o de hormigón vertido de vuelta con una duradera capa de sellado.
Figura 3.
Construcción en planta
Fuente: http://www.pascualblanch.com/images/maquinaria/NORDIPANTI/pretensado.jpg
5. Diferencia con postensión En la postensión se aplica carga a los tendones después de que el concreto ha alcanzado la resistencia requerida. Es decir, el mecanismo de transmisión de esfuerzos no se da por adherencia y la acción de los catos se da contra el concreto mismo. Cuando se hace el presforzado por postensado, generalmente se colocan en los moldes de las vigas ductos huecos que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el concreto. Los tendones pueden ser alambres paralelos atados en haces, cables torcidos en torones, o varillas de acero. El ducto se amarra con alambres al refuerzo auxiliar de la viga (estribos sin reforzar) para prevenir su desplazamiento accidental, y luego se vacía el concreto. Cuando éste ha adquirido suficiente resistencia, se usa la viga de concreto misma para proporcionar la reacción para el gato de esforzado. La tensión se evalúa midiendo tanto la presión del gato como la elongación del acero. Los tendones se tensan normalmente todos a la vez ó bien utilizando el gato monotorón. Normalmente se rellenen de mortero los ductos de los tendones después de que éstos han sido esforzados. Se forza el mortero al interior del ducto en uno de los extremos, a alta presión, y se continua el bombeo hasta que la pasta aparece en el otro extremo del tubo. Cuando se endurece, la pasta une al tendón con la pared interior del ducto. En construcción postensada, se tienen grandes esfuerzos de contacto en los extremos de las vigas, donde la fuerza de preesfuerzo se transfiere desde los tendones hasta los dispositivos de anclaje, que se apoyan directamente sobre el concreto. Este problema se puede resolver aumentando el tamaño de los dispositivos de anclaje o incrementando la capacidad portante del concreto mediante un aumento en su resistencia a la compresión. Esta última solución es por lo general más económica.
6. EJEMPLO (ejemplos de usos) El concreto pretensado es utilizado en todo tipo de estructuras que requieran soportar cargas altas. Algunos ejemplos son: Naves industriales, puentes, viaductos, estadios, gimnasios, salones multiusos, graderías, anfiteatros, entre otros.
Figura 6. Figura 4.
Nave industrial con concreto pretensado
Fuente: http://t2.gstatic.com/images?q=tbn
Aplicación de concreto pretensado
Fuente: http://www.saceem.com/imagenes/mediana_avitalia.jpg
Figura 7.
Aplicación de concreto pretensado
Fuente: http://www.ingroupop.com.ar/admin/_projectFiles/3/_images/08gr.jpg
Figura 5.
Estadio Ricardo Saprissa, gradería oeste.
Fuente: http://www.escosa-construccion.com/
Figura 8.
Aplicación de concreto pretensado Fuente: http://www.saceem.com/
Figura 9. Aplicación de concreto pretensado, Puente Rio Magdalena. Fuente: http://upload.wikimedia.org
Figura 10. Aplicación de concreto pretensado Fuente: http://img.archiexpo.es/images_ae
Figura 11. Aplicación de concreto pretensado Fuente: http://upv.es/files/
Referencias bibliográficas
ACI 318-08, Requisitos de reglamento para concreto estructural y comntario. 2008. McCormac, J. (2005). Diseño de concreto reforzado. Editorial Alfaomega. México. Nilson, A. (1999). Diseño de estructuras de concreto. McGrawHill. Bogotá, Colombia. Cocnreto Preesforzado. Disponoble en www.escosa-construccion.com el 6 de junio de 2012.
Referencias bibliográficas para Figuras
http://www.misaplicaciones.com/ http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/ http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRoQwpAC2P3drJx7Pq7sVmXknSxZTJ2KWvH npmxPAOCDoI-eNnVhqlnQsQ1
http://www.saceem.com/imagenes/mediana_avitalia.jpg http://www.ingroup-op.com.ar/admin/_projectFiles/3/_images/08gr.jpg http://www.saceem.com/imagenes/mediana_aperimetral.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Puente-Rio_Magdalena.jpg http://img.archiexpo.es/images_ae/photo-m2/vigas-en-t-de-hormigon-pretensado562403.jpg http://victoryepes.blogs.upv.es/files/2012/04/DSC01252.jpg
