CONCEPTOS BASICOS DE CONCRETO PRESFORZADO

CONCRETO PRESFORZADO

1.- DEFINICION.-

El presfuerzo puede definirse como la imposición a una estructura de esfuerzos internos que son de carácter opuesto a los causados por las cargas de servicio o de trabajo. 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 del concreto estructural.

El pres fuerzo 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 del concreto estructural.

 

ventajas del concreto presforzado se pueden citar las  siguientes:

–  Es recomendable su uso en estructuras impermeables o en aquellas expuestas a agentes agresivos; hecho que tiene lugar por eliminarse las fisuras estando los elementos sometidos a esfuerzos de compresión bajo todas las hipótesis de cargas.

–  La escasa o nula fisuración posibilita que la sección del elemento trabaje íntegramente. Por consiguiente toda ella se considera útil o efectiva. –  La sección se desempeña en el rango elástico; lo que de alguna manera redunda en una mayor flexibilidad en el elemento, al limitarse los efectos de fluencia y retracción.

–  Posibilita ahorro de acero al utilizar totalmente la armadura hasta cerca de su límite elástico (aceros de elevado límite elástico) y, como consecuencia: una reducción en la cuantía de acero de refuerzo.

–  Se consiguen reducciones considerables de las dimensiones de las secciones de los elementos, y por tanto: aligeramiento de la estructura, lo que a su vez redunda en una reducción de la masa dinámica y por tanto de los niveles en los esfuerzos de diseño.

–  El uso de concreto presforzado permite que los elementos cubran grandes claros con pequeños niveles de peralte, lo que trae como consecuencia una reducción en el consumo de materiales.

–  Al limitarse los niveles de fisuramiento se eleva la durabilidad de la construcción.

desventaja del concreto presforzado se pueden citar el siguiente:

– Para su fabricación se requieren equipos e instalaciones especiales; que se necesitan materiales (acero y concreto) de altas prestaciones, lo que infiere por este concepto elevados costos; que se requiere
personal calificado en el proceso de construcción y montaje; que es necesaria la consideración de elevados procesos de control de calidad, tanto en el proceso de producción como en el de la puesta en obra, y que por lo general se requiere el desarrollo de sofisticados proyectos de ingeniería, en los que se especifiquen a detalle estrictos procesos constructivos.

– Se requiere un control de calidad más estricto en la fabricación.

– Pérdidas en las fuerzas de presfuerzo inicial. Cuando se aplican las fuerzas de compresión al concreto debido al presfuerzo, se presenta un cierto acortamiento que relaja parcialmente los cables. El resultado es cierta reducción en la tensión en los cables con una pérdida resultante en las fuerzas de presfuerzo.

– En el diseño deben revisarse condiciones adicionales de esfuerzo, tales como los esfuerzos que se presentan cuando se aplican por primera vez las fuerzas iniciales de presfuerzo y luego después de que han ocurrido las pérdidas del presfuerzo, así como los esfuerzos que se presentan por las diferentes condiciones de carga.

– El costo de los dispositivos de anclaje terminales y de las placas de extremo de viga que se requieren.

2.- MÉTODOS

2.1.- MÉTODOS DE PRESFORZADO

En el concreto presforzado existen dos categorías: pretensado o postensado, el de que el concreto este endurecido, a diferencia del postensado en el cual se primero recibe la precarga al tensar los tendones entre los anclajes del elemento, antes precarga luego de que el concreto este curado correctamente.

Los tendones los cuales son los elementos utilizados para el presfuerzo son generalmente cables torcidos con torones de diferentes diámetros, los cualesdependerán de las especificaciones de diseño requeridas por el constructor, en el caso del pretensado actuaran en el elemento por medio de una trayectoria recta, a diferencia que en el postensado que puede variar entre recta y curva.

Los sistemas de presfuerzo se entiende como los métodos y maquinarias utilizados para aplicar la precarga a un elemento, estos varían de acuerdo al método del pretensado que se utilizara, sin embargo habrán sistemas que pueden ser usados en ambos casos.

 

2.2.- MÉTODOS DE PRETENSADO

El término pretensado se usa para describir cualquier método de presforzado en el cual los tendones se tensan antes de colocar el concreto.

Los tendones, que generalmente son de cable torcido con varios torones de varios alambres cada uno, se re-estiran o tensan entre apoyos que forman parte permanente de las instalaciones de la planta.

Se mide el alargamiento de los tendones, así como la fuerza de tensión aplicada por los gatos.

2.3.- MÉTODOS DEL POSTENSADO

El presfuerzo o postensado se define como un estado especial de esfuerzos y deformaciones que es inducido para mejorar el comportamiento estructural de un elemento.
Por medio del presfuerzo se aumenta la capacidad de carga y se disminuye la sección del elemento. Se inducen fuerzas opuestas a las que producen las cargas de trabajo mediante cable de acero de alta resistencia al ser tensado contra sus anclas

Este método puede aplicarse tanto para elementos prefabricados como colados en sitio.

Generalmente se colocan en los moldes de la viga conductos huecos que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el concreto.

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.

3.- PÉRDIDAS DE PRESFUERZO

Los esfuerzos de flexión calculados para las vigas se basaron en los esfuerzos iniciales de los tendones de presfuerzo. Sin embargo, estos esfuerzos se reducen con el paso del tiempo (en un periodo de aproximadamente cinco años) debido a varios factores. Estos factores, que se analizan en los siguientes párrafos, son:

– Acortamiento elástico del concreto

– Contracción y À ujo plástico del concreto

– Relajación o escurrimiento de los tendones

– Deslizamiento en los sistemas de anclaje en el postensado

– Fricción a lo largo de los ductos usados en el postensado

Aunque es posible calcular las pérdidas de presfuerzo individualmente para cada uno de los factores indicados arriba, es usualmente más práctico e igualmente satisfactorio usar una sola estimación global para todos los factores juntos. Se tienen demasiados factores interrelacionados que afectan las estimaciones para pretender lograr un valor exacto.

Tales estimaciones globales de pérdida total de presfuerzo son aplicables sólo a miembros presforzados promedio hechos con concreto, procedimientos de construcción y control de calidad normales. Si las condiciones son muy diferentes de éstas y/o el proyecto es sumamente importante, conviene considerar hacer estimaciones detalladas de las pérdidas como las que se presentan en los siguientes párrafos.

La resistencia última de un miembro presforzado es casi completamente controlada por la resistencia a la tensión y el área de la sección transversal de los cables. En consecuencia, las pérdidas de presfuerzo tendrán muy poco efecto en la resistencia última por flexión. Sin embargo, las pérdidas de presfuerzo ocasionarán que se presente un mayor agrietamiento bajo cargas de trabajo, lo que conduce a mayores de  deflexiones. Además, la resistencia del miembro a cortante y fatiga se reducirá en alguna medida.

4.- SECCIONES PRESFORZADAS COMÚNMENTE APLICADAS

Las secciones I y en caja mostradas en las partes (c) y (d) de la figura tienen una mayor proporción del concreto en sus patines, por lo que tienen mayores momentos de inercia (en comparación con secciones rectangulares con iguales cantidades de concreto y tendones de presfuerzo). Sin embargo, la cimbra es complicada y el colado del concreto resulta difícil. Las trabes en caja se usan con frecuencia para claros de puentes. Sus propiedades son iguales a las de las secciones I. Las I asimétricas, con grandes patines inferiores para alojar los tendones y pequeños patines superiores, pueden ser económicas en ciertas secciones compuestas donde se usan junto con una losa colada en el lugar, para proporcionar el patín de compresión. En la figura ( f) se muestra una situación similar, donde una T invertida se usa junto con una losa colada en el sitio. Se usan muchas variantes de esas secciones, tales como la sección en canal mostrada en la figura (g). Esta sección puede hacerse eliminando los patines de una sección doble T, como se muestra, y los miembros resultantes pueden entonces usarse para asientos en estadios o para usos similares.