Unidad 1 Introducci Introducción ón Desarrollo del concreto hidráulico en el siglo XX. De todos los conglomer conglomerados ados hidráulicos el cemento portland y sus derivados son lo más empleados en la construcción debido a estar formados básicamente por mezclas de caliza, arcilla y yeso, que son miembros muy abundantes en la naturaleza, su precio relativamente relativamente bajo en comparación con otros materiales y tener unas propiedades muy adecuados para las metas que se deben alcanzar. Dentro de los conglomerados hidráulicos entran también los cementos de horno alto, los pusilánimos y los mistos, teniendo todos estos un campo muy grande de empleo en concretos para determinados medios así como son los cementos aluminosos que se aplican en casos especiales. Los cementos se emplean para producir morteros y concretos cuando se mezclan con agua y áridos naturales o artificiales, obteniéndose con ellos element elementos os constructivos prefabricados o colados in-situ. Historia del concreto Presforzado . El concreto presforzado ha surgido de la intensa búsqueda de una alternativa que permitirá superar las dificultades encontradas por la técnica del concreto reforzado. La idea del presfuerzo es muy antigua y puede encontrarse como un claro ejemplo de esta idea la ejecución manual de forneles, donde al calor los arcos se producen pre-compresiones pre-compresiones circunferenciales circunferenciales en las duelas, uniéndolas estrechamente. La rueda de una bicicleta y el aire comprimido de los neumáticos, son muestras distintas de la aplicación del principio de presforzado Principio de presfuerzo Someter a un material incapaz de soportar esfuerzos en determinado sentido, a esfuerzos iniciales en sentido de contrario. Esta idea es perfectam perfectamente ente aplicada al concreto, como es un material incapaz de soportar esfuerzos de tensión. Bien conocido es el hecho de que se una suposición de la teoría de diseño con concreto reforzado es la que inhibe la tensión aplicada al concreto, limitando a este a trabajar en las áreas diseñadas para esfuerzos de compresión. A finales del siglo XIX surge la inquietud en diversos investigadores investigadores de utilizar el concreto como un elemento que soportara cargas mayores de diseño que las permitidas por el concreto reforzado, lo que llevo a una de las innovaciones más grandes en la historia de la ingeniería civil. En la actualidad los sistemas de aplicación de presfuerzo y las obras de Ing. Civil realizadas de ellos, son tantos y tan variables que sería poco práctico enumerarlos. Se puede decir que el concreto presforzado presforzado es un material que le permite al Ing. Civil diseñar estructuras que antes difícilmente se llevarían a cabo, teniendo como único limite la imaginación.
Comparación del concreto reforzado y concreto presforzado. El concreto reforzado es un material mixto donde cada uno de sus componentes, concreto y acero cumplen su función específica. El concreto presforzado no es un material mixto, en esencia se trata de concreto que gracias a un tratamiento mecánico inicial podría resistir un estado de tenciones que de otro modo lo hubiera agotado. Ventajas del concreto presforzado. 1- el concreto presforzado tiene mayor durabilidad, a consecuencia de la estricta limitación de la aparición de fisuras y aberturas del concreto, factor que redunda en una mayor protección del acero contra la corrosión. 2- el concreto presforzado está especialmente capacitado parar recuperar su forma inicial cuando cesa la carga que lo deforma. 3- incluso en las fisuras que se producen bajo la actuación de cargas excepcionales pueden llegar a cerrarse cuando estas desaparecen. 4- la resistencia a fatiga del concreto pretensado es muy superior a la que se presenta en otros materiales constructivos, superando incluso de las estructuras metálicas. Esto se debe a que los ciclos de tensión transmitidos a la armadura son muy pequeños, permitiendo a la estructura soportar cargas cíclicas y dinámicas como la de los puentes de ferrocarril. 5- la deformación en elementos de concreto presforzado es del orden de una cuarta parte de los producidos con concreto reforzado para estructuras de igual sección bajo la acción idéntica de cargas. Estas deformaciones permiten al proyectista diseñar estructuras de gran esbeltez, que dan como resultado pequeñas amplitud de vibración. 6- en diversas pruebas del laboratorio se ha llegado a la conclusión de que el concreto presforzado no produce derrumbamientos inmediatos en caso de incendios, produciéndose grandes deformaciones antes de desplomarse. Así mismo si el salto térmico puede atembarse y si la superficie se enfría lentamente los elementos de concreto presforzado tienden a comportarse de manera semejante a las de concreto reforzado. 7- de forma mecánica, las estructuras de concreto preforzado eliminan los esfuerzos de tensión en el concreto, debidos a las cargas externas, reduciendo los esfuerzos máximos de compresión y los esfuerzos principales de tensión debidos al esfuerzo cortante. 8- esta reducción de esfuerzos permite al diseño de peraltes mas pequeños que los obtenidos con concreto reforzado, permitiendo una reducción en la carga muerta y una mejor vista arquitectónica de los elementos.
9- el concreto empleo del concreto reforzado se ahorra del 15% al 30% del concreto, con relación al concreto reforzado, gracias a la cooperación total de la sección. El ahorro en el acero es aún mayor del 60% al 80% debido al elevado límite elástico de los aceros de presfuerzo. Para que el concreto presforzado cumpla, necesita aceros con elevación límite elástica, que permita deformaciones mayores producidas por los fenómenos de fluencia y retracción en el concreto. el presfuerzo remanente es el que debe usarse en el diseño de este tipo de estructuras. Un análisis mecánico explica de mejor manera como entender el funcionamiento estas estructuras. Estructuras de concreto presforzado pretensado. Estas estructuras tienen una armadura que se sujeta a tención antes de ser colado; la tensión se obtiene mediante aparatos puestos en los extremos, fijos en el tamaño o bien en los mismos moldes. La transmisión de los esfuerzos al concreto, cuando este ya se halla endurecido se hace por la simple adherencia en sus extremos fenómeno conocido como auto anclaje. Este tipo de estructuras es el utilizando en la prefabricación utilizada de viguetas, debido como ventajas de rapidez de ejecución, variedad de diseños, variedad de aplicaciones, administración de pérdidas de materiales, y fácil manejo de elementos terminados. Estructuras de concreto presforzado postenzado. Tienen una armadura que se somete a tensión después que el concreto ha alcanzado el fraguado, el acero debe ser colado dentro del elemento antes de ser fundido, y debe protegerse de la adherencia mediante una envoltura que permita un deslizamiento al aplicar la fuerza de presfuerzo. El presfuerzo se aplica mediante aparatos portátiles después de que el concreto ha alcanzado la resistencia especificada para el diseño, para conservar el presfuerzo, el acero debe de ser anclado mediante un sistema mecánico que minimice la pérdida del presfuerzo aplicada por un último los anclajes y el acero adherencia del concreto, entre el concreto y el acero. Esto dependerá del tipo de diseño, con el que se trabaje. Estas estructuras son en su mayoría usados en la construcción de elementos de grandes cruces donde el mayor ejemplo lo representas los puentes. Principios generales del concreto presforazdo. El presfuerzo significa la creación intencional de esfuerzos permanentes en una estructura o conjunto de piezas, con el propósito de mejorar su comportamiento y resistencia bajo condiciones de servicio y de resistencia. Los principios y técnicas del presforzado se han aplicado a estructuras de muchos tipos y materiales, la aplicación más común ha tenido lugar en el diseño de concreto estructural. El concepto original del concreto presforazado consistió en introducir en vigas suficiente precompresion axial para que se eliminaran todos los presfuerzos de tensión que actúan en el concreto. Con la práctica
y el avance de conocimiento, se ha visto que esta idea es innecesariamente descriptiva pues puede permitirse esfuerzos de tensión con el concreto y un cierto ancho de grietas. El ACI propone la siguiente definición concreto presforzado, concreto en el cual se ha introducido esfuerzos resultantes debido a cargas externas son contrarrestadas a un grado deseado. En elementos de concreto reforzado el presfuerzo es introducido comúnmente tensando el acero de refuerzo. Dos conceptos o características diferentes pueden ser aplicados para explicar y analizar el comportamiento básico del concreto presforzado. Es importante que el diseñador entienda los dos conceptos que pueden ayudar a proporcionar y diseñar estructuras de concreto presforzado con inteligencia y eficacia. Presforzado para mejorar el comportamiento elástico del concreto. Este concepto trata del concreto como un material elástico y probablemente es todavía el criterio de diseño más común. El concreto es comprimido generalmente por medio de acero con tensión elevada de tal forma que sea capaz de resistir los esfuerzos de tensión. Desde este punto de vista el concreto está sujeta a dos sistemas de fuerzas presfuerzo interno y carga externa, con los esfuerzos de tensión debido a la carga externa contrarrestada por los esfuerzos de compresión debido al presfuerzo. Similar mente el agrietamiento del concreto debido a la carga es contrarrestada por la precompresion producida por los tendones. Mientras que no halla grietas, los esfuerzos de deformaciones y deflexiones debido a los dos sistemas de fuerzas pueden ser considerados separados y súper puestos si es necesario. En su forma más simple consideramos una viga rectangular con una carga externa y presforzada por un tendón atreves de su eje centroidal. Presforzar para aumentar la resistencia ultima del elemento. Este concepto es considerar al concreto de una combinación de acero y concreto, similar al concreto reforzado, con acero tomando a tensión y concreto tomando compresión, de tal manera que los dos materiales formen un par resistente contra el momento externo. Esto general mente es un concepto fácil para ingenieros familiarizados con el concreto reforzado. El concreto preforzado se usa acero de alta resistencia que tendrá que fluir antes de que su resistencia sea completamente alcanzada. Si el acero de alta resistencia es simplemente envivido en el concreto, como en el refuerzo ordinario de concreto, el concreto alrededor tendrá que agrietarse antes de que la resistencia total del acero se desarrolle. Es necesario pre estirar o presforzar el acero presforzando y anclando el acero contra el concreto, se producen esfuerzos deseables estos esfuerzos permiten la utilización segura y económica de los materiales para claros grandes lo cual no puede lograrse en el concreto simplemente reforzado.
