REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSION VALENCIA

CONCRETO PRECOMPRIMIDO-PRETENSADO-POSTENSADO

PROF: Realizado por:

Fernando Demacedo Sandra Aguilar

C.I:.22.736.869

Esc: .42

Valencia, abril de 2015

Introducción

Los sistemas "pretensados" y "postensados" son dos tipos de sistemas

constructivos de elementos de concreto prefabricado comúnmente, aunque

actualmente también ambos sistemas se pueden dar en sitio, es decir en la obra si

esta es factible por varios aspectos para su fabricación, vamos a hablar de los

prefabricados que son los mas comunes. Para ambos casos se usa acero de

refuerzo especial para este tipo de construcciones, y es un acero de mayor

resistencia al normal y es acero que se le llama "torones" que está conformado de

varios "hilos"

Estos sistemas constructivos, se utilizan para elementos de concreto

prefabricados, y el sistema constructivo es muy similar. Para ambos casos se hace

el molde del elemento de concreto, se coloca el acero de refuerzo (en caso de que

el cálculo estructural así lo solicite), se colocan los "torones”, hasta ahí es el

mismo procedimiento constructivo después: Para el sistema de pretensados: Se

"tensan" los torones, es decir se estiran por medio de una sistema hidráulico en un

extremo, se cuela el concreto y una vez que el concreto esté listo se cortan los

torones.

Para el sistema de postensado: Primero se cuela el concreto y después se

le da tensión a los elementos. Por eso se llaman:"pre" tensado por que se tensan

antes del vaciado del concreto o "post"tensado por que se tensan después de

vaciar el concreto. En ambos casos la resistencia de los elementos se incrementa

en resistencia de manera considerable a comparación de los métodos

tradicionales.

CONCRETO PRESFORZADO

A este proceso también se le conoce como concreto precomprimido.

Consiste en aplicar una fuerza de compresión al elemento de concreto (el cual

incluye elementos prefabricados o industrializados como: viguetas, trabes,

columnas, losas, pilotes y durmientes). Tal fuerza de presfuerzo es producida

mediante el uso de tendones (acero). Se estira el acero dentro de su rango

elástico, que al momento de regresar al estado de relajación, la fuerza que se

opone a la deformación del acero, comprime el concreto para contrarrestar las

fuerzas producidas por cargas gravitacionales que actúen sobre el elemento,

mejorando así la rigidez y resistencia del mismo.

Dos de las aplicaciones más importantes que tiene el presforzado se han

realizado y desarrollado al construir grandes estructuras marítimas (puertos,

terminales fuera de la costa, plataformas fijas y flotantes para la producción del

petróleo) y estaciones de energía nuclear.

Asimismo, es posible que el concreto presforzado incremente su

participación en la construcción de puentes y los defensores del concreto de alta

resistencia compitan con los defensores del concreto aligerado sobre la mejor

forma de construcción.

Al concreto presforzado también se le conoce como precomprimido; esto

significa que antes de empezar su vida de trabajo se le aplican esfuerzos de

compresión en aquellas zonas donde se desarrollarán esfuerzos de tensión bajo

cargas bajo cargas de trabajo. El concreto es muy resistente ante la compresión,

pero débil en tensión, considérese una viga de concreto simple soportando una

carga:

Al incrementar la carga, la viga se deflexiona ligeramente y después falla

repentinamente. Bajo la carga, los esfuerzos en la viga serán de compresión en

las fibras superiores, y de tensión en las inferiores. Es probable que la viga se

agriete en su parte inferior y sufra rupturas, aún con cargas relativamente

pequeñas, debido a la baja resistencia del concreto a la tensión. Existen dos

formas de contrarrestarla: con al empleo de refuerzos o presforzando.En el

concreto reforzado, en las zonas donde se desarrollarán esfuerzos de tensión bajo

la carga, debe de colocarse refuerzo en forma de varillas de acero.

El refuerzo absorbe toda la tensión y si se limita el esfuerzo con el acero, el

agrietamiento en el concreto se mantendrá dentro de los límites permisibles. En el

concreto presforzado los esfuerzos de compresión introducidos en las zonas

donde se desarrollan los esfuerzos de tensión bajo la carga, resistirán o anularán

estos esfuerzos de tensión. En este caso, el concreto reacciona como si tuviese

una alta resistencia a la tensión propia y en tanto que los esfuerzos de tensión no

excedan a los esfuerzos de precompresión, no podrán presentarse agrietamientos

en la parte inferior de la viga.

Por lo general los tendones se forman de alambre de alta resistencia,

torones o varillas, que se colocan aisladamente o formando cables. Existen dos

métodos básicos para usar tendones: pretensado y postensado.

CONCRETO PRETENSADO

Es aquel que combina el concreto con refuerzos el abordos mediante

cables compactos o alambres de acero (torones) en su estructura. Las

combinaciones de cables, alambres o hierros se denominan estructuras

prearmadas, y son las encargadas de transmitir al hormigón el esfuerzo de dos

maneras distintas; la primera de ellas consiste en emplear armaduras pretensas

(generalmente alambres), y constituye el método empleado por lo general en

construcciones pre-fabricadas; por su parte el método de empleo de armaduras

postensas (generalmente torones, grupos de cables o de hierros de construcción

delgados), es el método preferido y adecuado para utilizarse en piezas

hormigonadas en la misma obra.

El término pretensado se usa para describir el método de presfuerzo en el

cual los tendones se tensan antes de colar el concreto, de esta manera deberán

emplearse moldes de metal y el método de fabricación exige que las piezas sean

elaboradas en serie contando con instalaciones adecuadas a este fin, las mismas

que deben ser capaces de soportar el total de la fuerza de presfuerzo durante el

colado y curado del concreto antes de cortar los tendones y que la fuerza pueda

ser transmitida al elemento. Ahora este método se emplea comúnmente en la

elaboración de viguetas, trabes, losas y gradas, aplicados a edificios, naves,

puentes, fábricas, estadios, etc.

Ventajas

Permite aprovechar materiales de alta resistencia, lo que conduce a

estructuras más esbeltas y livianas.

Presenta deformaciones reducidas, manteniendo su nivel de estado no

fisurado.

Presenta una alta resistencia a la fatiga, la cual depende de la relación

entre la variación de tensiones y las tensiones medias.

Soporta mejor excesos de carga sin sufrir daños que puedan considerarse

permanentes.

El hormigón pretensado es el menor coste de construcción gracias al

empleo de elementos más ligeros, como losas delgadas - especialmente

importante en los edificios altos en los que el ahorro de peso del piso puede

traducirse en plantas adicionales para el mismo y menos coste. El aumento

de las longitudes aumenta el espacio utilizable en los edificios;

disminuyendo el número de juntas, lo que conduce a la disminución de los

costes de mantenimiento durante la vida de diseño de un edificio, ya que

dichas juntas son el principal escenario de debilidad en los edificios de

hormigón

Desventajas

Problemas con el transporte de los elementos presforzados puede

encarecer el montaje.

La inversión inicial es mayor por la disminución en los tiempos de

construcción.

Es necesario un diseño relativamente especializado de conexiones, uniones

y apoyos.

Se debe planear y ejecutar cuidadosamente el proceso constructivo, sobre

todo en las etapas de montaje y colados en obra.

Existen aplicaciones que solo son posibles gracias al empleo del

preesfuerzo. Este es el caso de puentes sobre avenidas con tránsito

intenso o de claros muy grandes, el de algunas naves industriales o

edificaciones que requieren una gran rapidez en la construcción.

Usos

El hormigón pretensado es el material predominante en puentes de vigas,

en puentes construidos "in situ" de largos tramos entre pilas, o construidos por

métodos especiales como voladizos, empuje, etc. También es muy empleado en

pisos de rascacielos, en cámaras de reactores nucleares, así como en los pilares y

núcleos resistentes de edificios preparados para resistir un alto grado de terremoto

y protección contra explosiones.

PERDIDAS

Las pérdidas en la fuerza de presfuerzo se agrupan en dos categorías:

aquellas que ocurren inmediatamente durante la construcción, conocidas como

pérdidas instantáneas y aquellas que ocurren a través de un periodo de tiempo

prolongado, llamadas pérdidas diferidas o dependientes del tiempo. Ahora bien si

se realiza un estudio más minucioso podremos obtener que la clasificación

también viene de forma significativa según la técnica y material utilizado. Para las

perdidas en presfuerzos tenemos.

Perdida por fricción

Deslizamiento de anclaje

Acortamiento elástico del concreto

Relajación del acero Contracción del concreto

Flujo plástico del concreto

En los elementos pretensados las pérdidas por Deslizamiento de anclaje se

desprecian, ya que son consideradas pequeñas, se acostumbra tensar un poco

más para absorber el deslizamiento.

Perdidas Diferidas

Relajación del Acero: Depende de la calidad del material y de la tensión de

trabajo. Existen aceros tratados denominados BR que significa de “baja

relajación”.

Fluencia del Hormigón.

Depende de:

Condiciones higrométricas del ambiente.

Dimensiones de la pieza.

Composición granulométrica del H°.

Grado de endurecimiento (edad).

Magnitud y duración de las cargas.

Retracción o Contracción de Fraguado del Hormigón.

Depende de:

Condiciones higrométricas del ambiente.

Dimensiones de la pieza.

Composición del Hormigón.

ENSAYOS QUE SE LE REALIZAN A DICHO CONCRETO.

Los alambres para cables de acero son sometidos a varios procesos de

ensayo para comprobar su calidad, los ensayos a los que son sometidos son:

Ensayo de tracción:

Los términos ensayo de tensión y ensayo de comprensión se usan

normalmente a la hora de hablar de ensayos en los cuales una probeta preparada

es sometida a una carga mono axial gradualmente creciente (estática) hasta que

ocurre la falla. En un ensayo de tensión simple, la operación se realiza sujetando

los extremos opuestos de la pieza de material y separándolos.

Ensayo de Torsión:

El ensayo de torsión consiste en aplicar un par torsor a una probeta por

medio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el

extremo de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento

linealmente elástico del material. Los resultados del ensayo de torsión resultan

útiles para el cálculo de elementos de máquina sometidos a torsión tales como

ejes de transmisión, tornillos, resortes de torsión y cigüeñales. Las probetas

utilizadas en el ensayo son de sección circular.

Ensayo de doblado:

Este ensayo sirve para obtener una idea aproximada sobre el

comportamiento del acero a la flexión o esfuerzo de doblado, necesaria para

prevenir roturas frágiles durante las manipulaciones de doblado y transporte. Se

comienza el ensayo, colocando la pieza sobre dos apoyos, cuya separación está

normalizada. Se aplica luego una fuerza controlada y que aumenta paulatinamente

hasta que la barra se dobla completamente o comienzan a aparecer las primeras

grietas.

Determinación de la adherencia del recubrimiento de zinc:

La verificación de la adherencia de la capa de zinc se realizará según la

norma ASTM A-123, el procedimiento es determinar la adherencia del

revestimiento de zinc a la superficie del metal base cortando o levantando con la

punta de un cuchillo grueso, aplicado con considerable presión para lograr

remover una parte del revestimiento. La adherencia será considerada inadecuada

si el revestimiento se descascara en forma de una capa de revestimiento y se deja

expuesto el metal base antes de usar la punta del cuchillo. No usarlos ensayos

realizados en bordes o esquinas (sectores de más baja adherencia) para

determinar la adherencia del revestimiento. Tampoco quitar pequeñas partículas

del revestimiento cortando o tallando para determinar la falla.

Ensayo de uniformidad del recubrimiento de zinc:

La verificación de la uniformidad de la capa de zinc se realizará según la

norma ASTM A-123 A-239. El ensayo de uniformidad se emplea, especialmente,

para tornillos, tuercas y otros artículos de tamaño similar. Sólo sirve para

establecer cuál es la parte más delgada del revestimiento, y consiste en

determinar el número de veces, descontada la última inmersión, que es necesario

sumergir la muestra en una solución adecuada de sulfato cúprico, para obtener un

depósito adherente de cobre después de desalojado el zinc. No debe utilizarse,

por lo tanto, para determinar el espesor relativo de la capa de zinc, pues éste se

disuelve con distinta velocidad, según su grado de pureza y la manera como ha

sido depositado.

CONCRETO POSTENSADO

El cual es similar al pretensado, pero con la diferencia que después del

llenado y endurecido, se introducen esfuerzos de compresión conformados por

torones de acero en estructuras interiores, que se han colocado previamente,

denominadas vainas , luego de ello, lo cables, al igual que en el pretensado, son

estirados con maquinas especiales y anclados con placas de anclaje (las hay de

varios tipos, ejemplo tipo trompeta.

El hormigón postensado funciona cuando se emplea combinado con

algunos elementos que le permiten resistir los esfuerzos. Uno de los más

importantes es la zona de anclaje, se emplean en vigas con tendones

postensados, las cuales deben utilizarse bloques extremos a fin de distribuir las

fuerzas concentradas del preesfuerzo en el anclaje; tomando en cuenta que los

mismos deben proporcionar espacio suficiente para permitir la colocación del

acero de preesfuerzo y alojar los dispositivos de anclaje, y deben ser diseñados

para resistir tanto la fuerza máxima de tensado como la fuerza última de diseño de

los tendones utilizando que en el caso del concreto es de 0.9 (FR).

Con el fin de resistir el esfuerzo de quiebre y evitar las fisuras y el desprendimiento

del recubrimiento (tarrajeo o acabado), debe colocarse refuerzo en los miembros

postensados con la separación y cantidad recomendadas por el fabricante del

anclaje.

En el caso de los anclajes y acopladores para postensado si se aplican a

tendones adheridos o no adheridos deben desarrollar, como mínimo el 95 por

ciento de la resistencia máxima de los tendones cuando se prueben bajo condición

de no adherencia, sin que se excedan los corrimientos previstos. Sin embargo,

para tendones adheridos dichos anclajes y acopladores deben ser ubicados para

poder desarrollar el 100 por ciento de la resistencia a la ruptura de los tendones en

las secciones críticas una vez producida la adherencia al elemento.

Ventajas

Consiste en comprimir el concreto antes de su puesta en servicio,

disminuyendo su trabajo a tracción, esfuerzo para el que no es un material

adecuado.

Por medio del preesfuerzo 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 mediantes cables de acero de alta

resistencia al ser tensadas contra sus anclas.

La aplicación de estas fuerzas se realizan después del fraguado, utilizando

cables de aceros inductados para evitar su adherencia con el concreto.

Desventajas

El postensado requiere de un gato portátil y anclajes permanentes; su costo

hace que sea empleado para miembros de gran luz, pesados, cuyo transporte no

es económico y de igual forma estos transportes no son muy comunes, adicional

el cuidado que se debe tener a la hora de transportar dichos elementos, Mayor

inversión inicial, Diseño más complejo y especializado (juntas, conexiones, etc.),

Planeación cuidadosa del proceso constructivo, sobre todo en etapas de montaje,

Detalles en conexiones, uniones y apoyo

Usos

Este método es comúnmente utilizado para crear losas monolíticas para la

construcción de casas en los lugares donde los suelos expansivos crean

problemas típicos para el perímetro de la cimentación. Todas las fuerzas

producidas por la expansión temporal y asentamiento del suelo subyacente son

absorbidas por la losa pre-tensada, que soporta la construcción sin flexión

importante.

El postensado también se utiliza en la construcción de puentes, siendo

prácticamente imprescindible en los sistemas de construcción por voladizos y

dovelas. Su versatilidad permite una gran variedad de usos en la construcción.

Edificios para oficinas, habitacionales, centros comerciales, pisos industriales. Con

este método se obtienen elementos estructurales más esbeltos, con menos acero

de refuerzo, más ligeros y con una mayor capacidad de carga logrando mayores

claros o espacios entre los elementos de soporte.

En losas postensadas, en las cuales se requiera un esfuerzo mínimo de

compresión de 175 kg/cm2 para el tensado a 72 horas (tres días) y de 161 kg/cm2

a 48 horas (2 días), Vigas de puente, Edificios, Pisos industriales, Tanques, Naves

industriales, Instalaciones deportivas, entre otras

Perdidas Instantáneas

En elementos postensados, la pérdida por acortamiento elástico varía

desde cero, si todos los tendones se tensan simultáneamente, hasta la mitad del

valor calculado para el caso de pretensado, si varios pasos de tensado tienen

lugar. Cuando se tensan al mismo tiempo todos los tendones, la deformación

elástica del concreto ocurre cuando se aplica la fuerza en el gato, y existe una

compensación automática para las pérdidas por acortamiento elástico, las cuales

por lo tanto no necesitan calcularse. Para el caso en que se usan tendones

múltiples y se tensan siguiendo una secuencia, existirán pérdidas. El primer

tendón que se ancle sufrirá una pérdida de esfuerzo cuando se tense el segundo,

el primero y e segundo sufrirán pérdida de esfuerzo cuando se tense el tercero,

etc.

Perdidas Diferidas

Relajación: El relajamiento se define como la perdida de esfuerzo en el

acero de presfuerzo, esta depende del tiempo para el acero de presfuerzo es el

porcentaje de pérdida de temperatura constante y longitud constante. La perdida

de esfuerzo debe preverse en el diseño ya que produce una pérdida significativa

en la fuerza pretensora. La relajación en el acero pude ser instantánea, ocurre al

momento de aplicación de la carga o diferida que se produce en función de la

perdida de la fuerza tensora a través del tiempo.

Macalloy

Es un acero de grano fino con una excepcional mezcla de propiedades

mecánicas, combinado con una rosca por deformación, lo que hace un material

con mejores prestaciones y resistente a la fatiga. Macalloy es un acero soldable

con un equivalente máximo de carbono de 0.55%.Todos los accesorios son

diseñados y probados para darle una capacidad igual o superior a la resistencia

teórica de la barra.

El tirante estándar “rosca izquierda y rosca derecha” ofrece tolerancia para

ajustarse a su local de aplicación y absorber las tolerancias de fabricación:

tolerancia de corte para barras, ajuste para barras en cada extremo. Se puede

suministrar con diferentes tipos de revestimiento de acuerdo a sus

especificaciones. Los accesorios arquitecturales tienen acabados para ofrecer una

transición armónica y suave entre la barra y la horquilla. Esta apariencia estética

se consigue con la utilización de Contratuercas Cónicas roscadas, que combinan

la función de bloqueo como una tuerca con la de recubrimiento acabado.

Dividag

Este sistema utiliza como tendón a una barra de acero de aleación. Se

emplean 2 tipos de barras: lisa y corrugada. En la barra lisa las roscas están

laminadas en frío únicamente en los extremos de la barra; y la otra, tiene

corrugaciones laminadas en los lados de su longitud. La fuerza se transmite a la

placa de apoyo extrema por medio de una tuerca que se atornilla a los extremos

de la barra; las fuerzas de pretensado varían desde13 hasta 96 toneladas para

tensado sencillo y desde 63 hasta 202 toneladas para tensado múltiple.

Los tendones de cualquier longitud pueden ensamblarse en la obra

mediante acopladores huecos de acero roscado internamente para recibir las

barras lisa o corrugada. Durante la operación de tensado, la barra sea estirada por

el gato, se atornilla a la tuerca en forma continua y posteriormente se transfiere la

carga al anclaje una vez que se ha aflojado el gato

BBRV

Este sistema está clasificado como de tuerca roscada debido a que, en la

parte media baja del rango de fuerzas disponibles, es una contratuerca la que se

apoya en una placa de acero y que transmite la compresión al concreto. En la

parte media superior del rango de fuerzas, el esfuerzo se transmite por medio de

calzas metálicas que se insertan entre el ancla de tensado y la placa de apoyo. En

todos los casos el elemento básico consiste en un cilindro de acero con un cierto

número de agujero axiales taladrados que acomodan los alambres por separado.

El anclaje de cada alambre se efectúa mediante una cabeza redonda preformada.

Las cabezas redondas se forman en ambos extremos del alambre después

que han pasado después que han pasado a través del cabezal del anclaje. La

longitud del cable es por lo tanto fija y debe determinarse en forma precisa, de tal

manera que cuando el cable ha sido tensado el cabezal de anclaje quede en

posición correcta en relación a la placa de apoyo.

Todo el cable, incluyendo la camisa preformada y los anclajes en ambos

extremos, se deben ensamblar en el taller y ser transportados posteriormente a la

obra siempre y cuando se pueda realizar, si no es posible determinar la longitud

del cable, las cabezas redondas en un extremo se forman en la obra con el

empleo de una máquina portátil. El número de alambres varía entre 8 y 163,

proporcionando fuerzas en el gato que pueden ser entre 37 y 790 toneladas.

Torones

Es un cordón de conformación simple de varios hilos de alambres de acero

para trabajar a tracción. Cada uno de los torones está conformado por cierta

cantidad de alambres los cuales también se encuentran colocados en forma

helicoidal alrededor de un alambre central del torón. Los alambres en el torón

están colocados en una forma geométrica definida y predeterminada, En esta

manera se evitan cruces y roces de los alambres en las capas interiores, que

debilitan el cable y reducen su vida útil y puede fallar sin previo aviso.

Ductos

Los ductos para cables que se inyectan con mortero de inyección deben ser

impermeables y no reactivos con el concreto, acero de preesforzado, mortero de

inyección e inhibidores de la corrosión. Los mismos inyectados para un solo

alambre, un torón o una barra deben tener un diámetro interior al menos 6 mm

mayor que el diámetro del acero de preesforzado, también para los inyectados

para alambres, torones o barras agrupados deben tener un área transversal

interior al menos igual a dos veces el área transversal del acero de preesforzado.

Los ductos deben mantenerse libres de agua empozada si los elementos

que van a inyectarse con mortero de inyección pudieran estar expuestos a

temperaturas bajo el punto de congelamiento antes de la inyección del mortero.

Los ductos en los cuales se enhebran los cables pueden ser de diversos

materiales. La Asociación Americana de Carreteras del Estado y Funcionarios de

Transporte (AASTHO por sus siglas en inglés) tienen requerimientos básicos para

ductos de algunos materiales, como los metálicos y los plásticos

Conclusión

Es necesario comprender los conceptos básicos del concreto presforzado

para que tenga un buen criterio en el diseño de estos elementos. Gracias a la

combinación del concreto y el acero de presfuerzo es posible producir en un

elemento estructural esfuerzos y deformaciones que se contrarresten total o

parcialmente con los producidos por las cargas, lográndose así diseños muy

eficientes

El concreto presforzado permite que el diseñador controle las deflexiones y

grietas al grado deseado. El uso de materiales de alta resistencia y calidad son

necesarios en la fabricación de elementos de concreto presforzado ya que si estos

no cumplen con las características requeridas podrían fallar en cualquiera de las

etapas críticas.

Es necesario que el acero sea de una resistencia mucho mayor que el

acero ordinario ya que este se debe de presforzar a altos niveles para que el

elemento sea eficiente y debido a que esta fuerza de presfuerzo es disminuida con

el tiempo por a las pérdidas que ocurren.