Materiales de hormigón pretensado

A. del Caño / M.P. de la Cruz Universidad de La Coruña

Materiales Hormigón pretensado - 1

HORMIGÓN PRETENSADO

Materiale terialess de constru cons trucc cción ión:: hormig hor migón ón pretensado pretensado




CONCEPTO Cuando no es sufi ciente con armar el el hormigón (grandes luces o cargas), se usa hormigón pretensado.

Se denomina pretensado porque dicho proceso se realiza antes de que la estructura estruct ura tome tom e cargas externas externas . A su vez, las armaduras pueden ser pretesas o postesa post esass según se pongan en tensión

antes antes o después de hormi hor migon gonar ar

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CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga uniforme •Concepto básico: • Se introduce un tendón (barra o barras de acero) y se pretensa . (Lacroix y Fuentes)

Tendón




CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga uniforme •Concepto básico: • Tracción en el tendón ; alargamiento del mismo en estado elástico . •El tendón queda rodeado por el hormigón , adherido a él; o aislado del mismo pero con topes al final de la viga • Liberamos al tendón de la tracción : el acortamiento lo impiden el hormigón o los topes, y generan precompresión

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CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga uniforme •Concepto básico: •Dicha precompresión evita las tracciones en el seno del hormigón, con lo cual hemos solucionado el problema que teníamos.



HORMIGÓN PRETENSADO CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga unifo rme • Si la viga pudiese resistir tr acciones, sus solicitaciones internas serían (en función de sus flectores):

(Lacroix y Fuentes)

Máximo Mf en sección central

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HORMIGÓN PRETENSADO CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga unifo rme • Tendón lineal centrado: comportamiento • Sea un tendón lineal centrado (colocado en su cdg) pretensado p = peso propio y cargas externas T = precompresión

Tendón en cdg

p T

T

l (Lacroix y Fuentes)

A. del Caño / M.P. de la Cruz CONCEPTO Universidad de La Coruña Ejemplo viga isostática carga uniforme HORMIGÓN PRETENSADO


• Tendón lineal centrado: comportamiento Aplicamos un T (pretensado) tal que las compresiones por su causa igualen a las tracciones en la s ección central a causa de p.

Calculamos los flectores (diagrama A) y los axiles (diagrama B).

Y calculamos las solicit aciones en la sección central de la viga mediante la suma de las que sufre dicha sección debido a dichos flectores ( A) y axiles (B).

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HORMIGÓN PRETENSADO CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga unifo rme • Tendón lineal centrado: comportamiento • Resultado: no hay tracciones, pero las compresiones son muy altas pp. y cargas ext.

+ pretensado = NO tracciones

Sección central

+

= Compresiones muy altas

(Lacroix y Fuentes)



HORMIGÓN PRETENSADO CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga unifo rme • Tendón lineal descentrado: comportamiento • Sea ahora un tendón lineal descentrado

Tendón a h/6 por debajo del centro de gravedad

p = peso propio y c argas externas T’ = precompresión T’·e = momento generado por la excentri cidad del tendón

p T’ T’·e

T’

l

T’·e

(Lacroix y Fuentes)

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A. del Caño / M.P. de la Cruz CONCEPTO Universidad de La Coruña Ejemplo viga isostática carga uniforme HORMIGÓN PRETENSADO


• Tendón lineal descentrado: comportamiento T’
Calculamos lo s fl ectores debidos a p (diagrama a) y al momento causado por el pretensado (diagrama b), y calculamos los axiles (diagrama c).

Y calculamos , al igual que antes, las solici taciones en la sección central de la viga mediante la sum a de las que suf re dicha sección debido a flectores y axiles.



HORMIGÓN PRETENSADO CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga unifo rme • Tendón lineal descentrado: comportamiento • Resultado: no hay tracciones, y las compresiones son ahora menores (la máxima es la del pretensado) (Lacroix y Fuentes)

pp. y cargas ext.

+ pretensado = NO tracciones

Sección central

+

=

En extremos solo compresión del pretensado

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CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga uniforme: resumen




CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga uniforme • El comportamiento real de la estructura pretensada es mucho más complejo que lo que

aquí se acaba de referir, ya que para el cálculo que se ha hecho no se han tenido en cuenta: • Ni los acortamientos del hormigón p or retracción y fluencia . •Ni los fenómenos de relajación isotérmica de armaduras activas (pérdida relativa de

tensión, a lo largo del tiempo, a una temperatura dada).

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CONCEPTO Ejemplo viga isostática carga uniforme • Ambos efectos (acortamiento del hormigón y relajación isotérmica de armaduras activas) reducen la precompresión calculada del modo simplificado que se acaba de ver. • De todos modos, una vez tenidos en cuenta también dichos fenómenos reológicos y de relajación de armaduras, el concepto general del

hormigón pretensado y de su comportamiento tensional queda aquí reflejado de manera resumida.




ARMADURAS PRETESAS Y ARMADURAS POSTESAS: CONCEPTO Y PROS-CONTRAS

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ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Concepto • Pretesas: se tesa el tendón, se encofra, se hormigona y, en su momento, se desencofra y se cortan las armaduras activas transfiriendo a las piezas la fuerza del pretensado (por adherencia)

(Lacroix y Fuentes)



HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS PRETESAS Ejemplo de pistas de pretensado para viguetas y losas de forjado (Castelo)

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) A. del Caño / M.P. de la Cruz e o d l e Universidad de La Coruña s t a s t s a i C ( p e o d d a j o l r p o f m e e j d E s : a S s o A l S E y T s a E t R e P u g i S A v R a r U a D p A o d M R a s A n e t e r p



N




ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Concepto • Postesas : se prefabrica la pieza en taller o se ejecuta in situ, dejando en su interior una o varias vainas (tubos flexibles); tras el endurecimiento, si ha lugar (prefabricación), se transporta y se pone en obra y, finalmente, se introducen los tendones en las vainas, se ancla un extremo, se tesa y se ancla el otro extremo. (Lacroix y Fuentes)

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ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Concepto • Postesas : tipos de vaina

Vaina de chapa galvanizada corrugada: tendones adheridos (lechada de cemento) (Calavera)

Vaina de tubo de pl ástico: tendones no adheridos (sin inyección o c on grasa soluble)




ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Principales pros y contras • Pretesas (I): •Todo se realiza en taller; prefabricación : rapidez, control, calidad, industrialización . •Las posibilidades de armaduras activas que no sean lineales y horizontales son muy limitadas. • Por ello es más difícil hacer variar la precompresión ajustándose a las variaciones de los flectores. • Sólo podemos diseñar piezas de este tipo (viga isostática): vigas, losas, ...

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ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Principales pros y contras • Pretesas (II):

Secciones típicas de este tipo de piezas


(Calavera)



ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Principales pros y contras • Postesas (I): • Se prefabrica la pieza en taller o se ejecuta in situ, y el tesado es in situ. Menor grado de industrialización , si lo llega a haber. • Menos limitaciones geométricas: el tendón se puede curvar , aunque con ciertas restricciones. •Con este sistema podemos diseñar piezas (vigas, losas) y conjuntos (vigas continuas, forjados, depósitos, ...).

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ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Principales pros y contras • Postesas (II):

VIGAS

Secciones de piezas que pueden pretensarse con armaduras postesas, y otras estructuras que pueden pretensarse de esta manera

(Calavera)


MUROS Y PANTALLAS



ARMADURAS PRETESAS Y POSTESAS Principales pros y contras • En ambos casos (pre y postesas): •Cubrimos luces mucho mayores (tracciones). •El hormigón se hace más dúctil (más que el

hormigón armado). •Normalmente no hay fisuras y, si llegase a haberlas, se cierran al descargar la pieza (en todo caso, y sobre todo si la armadura se mantiene en régimen elástico).

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COMPONENTES



HORMIGÓN PRETENSADO COMPONENTES

• Hormigón (ya visto) • Armaduras pasivas (ya visto: es de

aplicación todo lo dicho en la parte de armaduras resistentes del sub-capítulo de hormigón armado) • Armaduras activas: • Sólo se usan aceros de alta resistencia • Resistencias entre 1.000 y 2.100 MPa (1.000 MPa = 10.000 kg/cm2 ±)

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HORMIGÓN PRETENSADO COMPONENTES: ARMADURAS ACTIVAS

• Las armaduras activas son más sensibles

a la corrosión que las pasivas • Como evitar la corrosión; principalmente: •Evitar contacto con agua •Hormigón de consistencia seca • Inyección adecuada de vainas con materiales que no provoquen dicha corrosión




HORMIGÓN PRETENSADO CON ARMADURAS PRETESAS: EJECUCIÓN

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HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS PRETESAS: EJECUCIÓN 1

2

3 ) a r e v a l a C (

4



HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS PRETESAS: EJECUCIÓN 1. Colocación, anclaje y tesado de armaduras, y colocación del molde y ferralla. 2. Hormigonado, compactación y curado 3. Desmoldado (siempre antes de transferencia: deformaciones) 4. Corte de armaduras activas y transferencia de la fuerza de pretensado a la pieza

1 2 3

4

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) A. del Caño / M.P. de la Cruz n o o l c t e Universidad de La Coruña s s a a d C ( a s r n a r e f t o e r c p n s e a e g d i v s e e t d n n a , ó i s c a a s c t e i r e b r a p f e s d a r u o l d p a m m e r j a E



) A. del Caño / M.P. de la Cruz n o o l c t e Universidad de La Coruña s s a a d C ( a s r n a r e f t o e r c p n s e a e g d i v s e e t d n n a , ó i s c a a s c t e i r e b r a p f e s d a r u o l d p a m m e r j a E



N

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Ejemplo de fabricación de vigas pretensadas con armaduras pr etesas, antes de encofr ar (Castelo)


N



Ejemplo de fabricación de vigas pretensadas con armaduras pretesas, tras desencofrar: i nterrupción del hormigo nado entre viga y viga (Castelo)

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HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS PRETESAS: EJECUCIÓN Zonas no adheridas con tendon es pretensados lineales horizontales de armaduras pretesas: una alternativa para variar la precompresión ajustándos e a las variaciones de los flectores

Tendón en contacto con el hormi gón Tendón vendado o entubado (plástico)



HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS PRETESAS: EJECUCIÓN zonas no adheridas con tendones pretensados lineales horizontales de armaduras pretesas

) e c a r D a í s e t r o C (

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HORMIGÓN PRETENSADO CON ARMADURAS POSTESAS: EJECUCIÓN



HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS POSTESAS: EJECUCIÓN 1

2 3

4 ) a r e v a l a C (

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HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS POSTESAS: EJECUCIÓN 1. Colocación y fijación del molde. 2. Colocación de armaduras pasivas y de vainas. 3. Hormigonado, compactación y curado. 4. Envainado de tendones y desmoldado. 5. Tras alcanzar el hormigón resistencia suficiente, tesado de armaduras.


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HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS POSTESAS: EJECUCIÓN Anclajes (Lacroix y Fuentes)

Anclajes activos

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HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS POSTESAS: EJECUCIÓN Anclajes

Anclaje act ivo MK4 (Calavera)




HORMIGÓN PRETENSADO ARMADOS TÍPICOS

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HORMIGÓN PRETENSADO HORMIGÓN PRETENSADO: ARMADOS TÍPICOS Ejemplos viga isostática carga uniforme

Armaduras pretesas

Armaduras postesas




TRANSMISIÓN DE LOS ESFUERZOS DE PRETENSADO: INTRODUCCIÓN

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HORMIGÓN PRETENSADO TRANSMISIÓN DE LOS ESFUERZOS DE PRETENSADO • Simplificación acerca de las transmisiones de esfuerzos en estructuras pretensadas: armaduras pretesas o postesas con tendón adherido Transmisión repartida a lo largo d e la superficie del tendón (Lacroix y Fuentes)



HORMIGÓN PRETENSADO TRANSMISIÓN DE LOS ESFUERZOS DE PRETENSADO • Simplificación acerca de las transmisiones de esfuerzos en estructuras pretensadas: armaduras postesas con tendón NO adherido ) a r e v a l a C (

Transmisión concentrada en l os extremos (anclajes) del t endón

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HORMIGÓN PRETENSADO TRANSMISIÓN DE LOS ESFUERZOS DE PRETENSADO • Simplificación acerca de las transmisiones de esfuerzos en estructuras pretensadas: tendones horizontales no lineales provocan un empuje como el que se refleja en la figura, que genera flectores variables que se oponen a los de las cargas gravitator ias (Lacroix y Fuentes)



Propiedades del hormigón pretensado

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HORMIGÓN PRETENSADO PROPIEDADES •Como en todo composite, adopta las propiedades de sus componentes ; fundamentalmente son propiedades similares a las del hormigón armado , pero modificadas: • Puede resistir tracciones (y, por tanto, mayores luces , pero no tantas como el acero). • Ductilidad (mayor, pero no tanto como el acero) •Comportamiento frente a corrosión y fuego adecuados (pero algo peores que en en el caso del hormigón armado). ...



HORMIGÓN PRETENSADO PROPIEDADES •Como en todo composite, adopta las propiedades de sus componentes ; fundamentalmente son propiedades similares a las del hormigón armado , pero modificadas: • ... Reología: retracción y fluencia • Excepciones: •No fisuración . • Monolitísmo : lo más frecuente es diseñar

uniones flexibles y estructuras isostáticas; el pretensado en estructuras hiperestáticas , menos frecuente, supone resolver problemas complejos .

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Materiales de hormigón pretensado

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