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Universidad Cesar Vallejo Facultad de Escuela de Civil Sede Ate Grupo 12 CIVIL CONCRETO PRESFORZADO. Principios generales del concreto pretensado y Postensado y sus diferentes usos. Concretos: Pretensado y Postensado Universidad Cesar Vallejo Facultad de Escuela de Civil Sede Ate Grupo 12 INDICE GEN...

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Universidad Cesar Vallejo - Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Sede Ate - Grupo 12

INGENÍERIA CIVIL

CONCRETO PRESFORZADO. Principios generales del concreto pretensado y Postensado y sus diferentes usos.

Concretos: Pretensado y Postensado

Universidad Cesar Vallejo - Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil Sede Ate - Grupo 12

INDICE

1- GENERALIDADES DEL CONCRETO 1.1Fundamentos sobre el concreto 1.2Introducción al concreto pretensado y postensado 2- GENERALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO 2.12.22.32.42.52.62.72.8-

Corrugaciones Dimensiones nominales (norma NMX -C- 407) Varillas delgadas Clasificación Pruebas de laboratorio (prueba de tensión) NMX-C- 407 Comportamiento al doblado (prueba NMX-c-407) Recomendaciones generales en el manejo del acero de refuerzo Separadores

3- CONCRETO PRETENSADO 3.13.23.33.4-

Diferencia entre concreto armado y concreto pretensado Proceso del Pretensado Ventajas del concreto pretensado Desventajas del Pretensado

4- USOS DEL CONCRETO PRETENSADO 4.1Aplicaciones 5- CONCRETO POSTENSADO 5.1Especificaciones Técnicas 5.2Ventajas 5.3Desventajas 5.4Sistema de Postensado 5.5Sistema No Adherido Postensado 5.6Sistema Adherido Postensado 6- USOS DEL CONCRETO POSTENSADO 7- BIBLIOGRAFIA

Concretos: Pretensado y Postensado

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1.2 Introducción al concreto pretensado y postensado. 1928: Se inicia el desarrollo moderno del hormigón pretensado en la persona de Eugène Freyssinet, de Francia, quien empezó usando alambres de acero de alta resistencia para el pretensado. Tales alambres contaban con una resistencia a la ruptura tan elevada como 18,000 kg/cm², y un límite elástico de más de 12,600 kg/cm².

Desde entonces a la actualidad se han estado utilizado concretos Presforzados para dar claros muy grandes y alta resistencia, el concreto utilizado en estras estructuras son 350, 400, 450, 500 y 550 kg/cm2.

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Concreto Postensado.

Concreto Pretensado.

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1- GENERALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO El concreto simple, sin refuerzo, es resistente a la compresión, pero es débil en tensión, lo que limita su aplicabilidad como material estructural. Para resistir tensiones se emplea refuerzo de acero. El acero de refuerzo es aquel que se coloca para absorber y resistir esfuerzos provocados por cargas y cambios volumétricos por temperatura y para quedar ahogado dentro de la masa del concreto. El acero restringe el desarrollo de las grietas originadas por la poca resistencia a la tensión del concreto. El uso del refuerzo no está limitado a la finalidad anterior. También se emplea en zonas de compresión para aumentar la resistencia del elemento reforzado, para reducir las deformaciones debidas a cargas de larga duración y para proporcionar confinamiento lateral al concreto, lo que indirectamente aumenta su resistencia a la compresión. El acero de refuerzo es la varilla corrugada o lisa; además de los torones y cables utilizados para pretensados y postensados. Otros elementos que se utilizan como refuerzo para el concreto son las mallas electrosoldadas, castillos y cadenas electrosoldadas (armex), escalerillas, etc. Todas las varillas, con excepción del alambrón de l/4 de pulg., que generalmente es liso, tienen corrugaciones en la superficie, para mejorar su adherencia al concreto.

2.1 Corrugaciones. La superficie de la varilla esta provista de rebabas o salientes llamadas corrugaciones, las cuales evitan el movimiento relativo longitudinal entre la varilla y el concreto que la rodea. Las características y requisitos de las corrugaciones para varillas son las siguientes: • Deben estar distribuidas de manera uniforme en la varilla.

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• Deben estar colocadas con una inclinación de entre 45° y 70° con respecto al eje longitudinal de la varilla. • La distancia entre ellas no debe exceder del 70% del diámetro nominal. Varilla corrugada de acero

2.2 Dimensiones nominales (ASTM-A194-41)

Varilla Corrugada de Acero La norma mexicana NMX-C- 407-ONNCCE es la relativa a las varillas. Se fabrican desde el número 3 al 12 (3/8” a 1½” de diámetro) su presentación comercial más común es en tramos de 12m de largo. Número de Diámetro Área Peso Varill mm2 kg/m Pulgadas Milímetros 3

3/8

9.5

71

0.560

4

1/2

12.7

127

0.994

5

5/8

15.9

198

1.552

6

3/4

19.0

285

2.235

8

1

25.4

507

3.973

10

1 1/4

31.8

794

6.225

12

1 1/2

38.1

1140

8.938

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2.3 Varillas delgadas. Generalmente presenta una resistencia fy = 4200 kg/cm2, aunque también se fabrican en fy = 6000 kg/cm2 y diámetros en pulgadas de 5/32, 3/16, 1/4 y 5/16 con longitud de 6 y 12m.

2.4 Clasificación Generalmente el tipo de acero se caracteriza por el Límite o esfuerzo de fluencia. Este límite se aprecia claramente en las curvas esfuerzo-deformación de barras laminadas en caliente. Se clasifica de acuerdo al límite de fluencia según la siguiente tabla:

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GRADO

LIMITE DE FLUENCIA MAXIMA (kg / cm2)

30

3000

42

4200

52

5200

El acero trabajado en frío no tiene un Iímite de fluencia bien definido. En este caso, el Iímite de fluencia suele definirse trazando una paralela a la parte recta de la curva esfuerzo-deformación desde un valor de la deformación unitaria de 0.0002; la intersección de esta paralela con la curva define el Iímite de fluencia. En México se cuenta con una variedad relativamente grande de aceros de refuerzo. Las barras laminadas en caliente pueden obtenerse con límites de fluencia desde 2300 hasta 4200 kg/cm2. Una propiedad importante que debe tenerse en cuenta en refuerzos con detalles soldados es la soldabilidad. La soldadura de aceros trabajados en frío debe hacerse con cuidado.

2.5 Pruebas de laboratorio (prueba de tensión) ASTM- A242 La prueba de tensión proporciona los datos básicos de diseño, incluyendo el módulo de elasticidad; la resistencia a la cedencia, resistencia a la tensión, ductilidad y tenacidad.

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2.6 Comportamiento al doblado Otra propiedad importante es la facilidad de doblado, que es una medida indirecta de ductilidad y un índice de su trabajabilidad. La probeta o pedazo de varilla debe doblarse alrededor de un mandril (maquina dobladora de acero en barra) sin que se agriete en la parte exterior de la zona doblada

2.7 Recomendaciones generales en el manejo del acero de refuerzo      

El acero debe estar libre de oxidación, sin grasa, quiebres, escamas, deformaciones e imperfecciones que afecten su uso. La presencia de escamas u oxidación no será causa de rechazo solo si estas desaparecen al limpiar manualmente con un cepillo de alambre. Los pedidos que se reciban en la obra se estibaran de tal manera que se aislé de la humedad excesiva para evitar deformaciones Del material estibado se tomaran las muestras para las pruebas de calidad y en caso que los resultados no sean satisfactorios el material del lote será rechazado Debe evitarse el contacto de sustancias grasosas con la superficie de las varillas. Si esto sucede se limpiaran con solventes que no dejen residuos grasos. De acuerdo a las sanas prácticas de la construcción no se permite reenderezar y desdoblar varillas, ya sea por corrección de armado o para su reutilización



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Las varillas se deben colocar y amarrar en los lugares especificados por los planos, es importante verificar el alineamiento y posición del armado antes del vaciado de concreto. Antes del colado, el acero debe calzarse con calzas prefabricadas de plástico, calzas elaboradas de concreto o silletas de varilla. No utilizar madera.

2.8 Separadores. Son diseñados para lograr recubrimientos de concreto uniformes, separando lateralmente el acero de refuerzo de la cimbra.

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2- CONCRETO PRETENSADO En el Concreto armado convencional se proporciona resistencia a la tracción a los elementos estructurales colocando acero de refuerzo (pasivo) en las zonas de los elementos estructurales donde pueden aparecer tracciones. Esta forma de proporcionar resistencia a la tracción puede garantizar una resistencia poco adecuada al elemento y presenta el inconveniente de no impedir el agrietamiento del hormigón para ciertos niveles de carga. El Concreto pretensado consiste en eliminar los esfuerzos de tracción del hormigón mediante la introducción de tensiones artificiales de compresión antes de la aplicación de las cargas exteriores y que, superpuestas con éstas, las tensiones totales permanentes, y para todas las hipótesis consideradas queden comprendidas entre los límites que el material puede soportar indefinidamente. El Concreto se vierte alrededor de tendones tensados. Este método produce un buen vínculo entre el tendón y el Concreto, el cual protege al tendón de la oxidación, y permite la transferencia directa de tensión. El concreto fraguado se adhiere a las barras, y cuando la tensión se libera, es transferida hacia el concreto en forma de compresión por medio de la fricción. Sin embargo, se requieren fuertes puntos de anclaje exteriores entre los que el tendón se estira y los tendones están generalmente en una línea recta. Por lo tanto, la mayoría de elementos pretensados de esta forma son prefabricados en taller y deben ser transportados al lugar de construcción, lo que limita su tamaño. Elementos pretensados pueden ser elementos balcón, dinteles, losas de piso, vigas de fundación o pilotes. Al salir una viga pretensada, del taller toda la sección trabajada a compresión y la repartición de esfuerzos es un diagrama triangular (fig. 1a), teniendo un valor cero en el vértice superior y al fatiga máxima admisible para el hormigón en la parte inferior. Este diagrama se logra mediante un detallado estudio de la repartición de los alambres y empieza a tener efecto en el momento de transmitir al concreto el esfuerzo total de pretensado (operación de destensado).

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Figura 1 Al entrar en servicio en la obra, en la viga tiene lugar unos esfuerzos de compresión y tracción (diagrama b de fig. 1) que sumados con el esfuerzo de pretensado de la viga, resulta un diagrama cuya sección está sometida íntegramente a compresión (diagrama c de fig. 1), obteniéndose, de esta manera un elemento trabajando a flexión en el que se han eliminado totalmente los esfuerzos de tracción. Algunas veces se aprovecha la resistencia a tracción del hormigón aceptando fatigas admisibles del orden de 6 kg/cm2. No obstante, es costumbre no tenerlo en cuenta para mayor seguridad ya que dentro de los ensayos a tracción del hormigón existe una notoria dispersión en los resultados (fig. 2)

Figura 2 y 3 Asimismo, puede obtenerse un diagrama total en el que la parte inferior trabaja a compresión sin llegar a alcanzar el valor cero (fig. 3), correspondiendo al momento útil de la viga. De esta manera se alcanza un mayor coeficiente de seguridad a la fisura.

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Figura 4 Cuando se va cargando sucesivamente la viga se rebasa la resistencia a tracción del concreto rápidamente la figuración, ya que los alambres ofrecen poca resistencia por estar tensados hasta cerca de su límite elástico. De ahí, pues, que el intervalo existente entre el momento útil de la viga y su momento de fisuración es muy reducido. La figura 4 muestra esquemáticamente el proceso de pretensado así como las consecuencias que de él se derivan al aplicarlo a una viga. La fase 1 indica la longitud de un alambre sin tensar. Al aplicar un esfuerzo de tensión, dicho alambre sufre un alargamiento (fase 2). Una vez en tensión se le coloca concreto a la pieza quedando los alambres embebidos en la masa (fase 3). Cuando el concreto está suficientemente endurecido se procede al destensado, transmitiéndose el esfuerzo al hormigón por adherencia en la fabricación de vigas de dimensiones modestas, y por anclaje terminal, en los casos de vigas grandes. Con el desentensado la pieza experimenta un acortamiento, complementado por una deformación plástica bajo el esfuerzo transmitido (fluencia) y de un relajamiento del acero con el transcurso del tiempo (fase 4). Todos estos fenómenos traen como consecuencia una pérdida de tensión en el acero que hay que reducir en lo posible. Una precaución importante es de dejar bien anclados los alambres en las placas de los macizos de amarre ya que un pequeño deslizamiento de la armadura se traduciría en una pérdida de tensión de capital importante. Las viguetas recibidas en obra, presentan, normalmente, una contraflecha debido a que la parte inferior de la vigueta sufre un acortamiento mientras que en la parte superior no ha habido deformación alguna puesto que el hormigón no está comprimido. Esta contraflecha es favorable, ya que al colocar la vigueta en obra para efectuar el forjado, ésta desaparece debido al peso que sobre ella gravita. En sus condiciones normales de apoyo, las viguetas no deben presentar una contraflecha superior al quinientosavo de su longitud.

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Figura 5

3.1 Diferencia entre concreto armado y concreto pretensado. El hormigón pretensado consta de los mismos materiales que el hormigón armado: hormigón y acero. En hormigón armado solamente trabaja a compresión la parte de hormigón que se halla por encima de la fibra neutra, siendo el acero el que soporta los esfuerzos de tracción (fig. 5). En cierto modo, la armadura puede considerarse como un hormigón ficticio con elevada resistencia a la tracción y que tiene por función reemplazar al hormigón sometido a causa de los alargamientos excesivos. En hormigón pretensado la armadura es una fuerza creada artificialmente con el único fin de conseguir que la sección entera trabaje a compresión, eliminándose los esfuerzos de tracción y por tanto la fisuración.

3.2 Proceso de pretensado. Los elementos de hormigón pretensado son productos habituales de las plantas de prefabricados. Para poder realizar el tesado de las armaduras activas, se utilizan bancadas de tesado. Estos elementos permiten anclar los cables en los extremos de la pista, donde se encuentra una solera de hormigón que servirá de base al molde. Estas bancadas suelen ser largas, de 100 a 150 m, pues a mayor distancia entre los elementos de anclaje, mayor economía, siempre y cuando no se contrarreste el momento flector a que se le somete. Las bancadas son estructuras metálicas realizadas con chapas de resistencia suficiente para soportar la tracción de las armaduras. Además, presentan unas cimentaciones

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muy grandes capaces de estabilizar las fuerzas de pretensado que se apliquen. En otras ocasiones, el propio molde presenta los elementos de anclaje en sus extremos, sirviendo la bancada como fondo de molde. En este caso el molde es autorresistente y se puede mover a otro lugar de la planta

Extremo de la bancada de tesado.

Se pueden fabricar distintos tipos de piezas en una misma bancada, siempre que no se sobrepase el límite de la fuerza de pretensado capaz de soportar la bancada. La cantidad de cables colocados definirá la magnitud de la fuerza de pretensado aplicada. Para comprobar que la relación fuerza de pretensado/altura de actuación de los cables se mantiene dentro de los márgenes de seguridad exigibles, las bancadas disponen de una placa visible con un gráfico donde se establecer los valores máximos. A mayor altura de la resultante de la acción de los cables, menor será la fuerza total admisible.

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Entendedora del cable de pretensado en la bancada.

Los moldes se comercializan y las bancadas se dimensionan para una fuerza máxima nominal determinada. Esto se corresponde con la fuerza y excentricidad de cables correspondientes al canto máximo que se pueda fabricar. Si la excentricidad es menor, se podría aplicar una fuerza de pretensado superior a la nominal.

3.3 Ventajas del concreto pretensado a) Eliminación de fisuras por estar sometido a esfuerzos de compresión bajo todas las hipótesis de carga. b) Comportamiento elástico y utilización de la sección total. c) Permite salvar grandes luces con cantos muy reducidos. d) Ahorro de acero debido a la posibilidad de utilizar totalmente la armadura hasta cerca de su límite elástico y, como consecuencia, una reducción en la cuantía. e) Aligeramiento de la construcción y, por tanto, reducción de las secciones de elementos sustanciales como pilares y cimientos. f) Eleva la durabilidad de la construcción.

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3.4 Desventajas del concreto pretensado. A) Requiere una inversión inicial. B) El diseño de los elementos estructurales es más complejo y especializado. C) Es necesario contar con operarios especializados, tanto para la construcción de los elementos postesados como el montaje de los elementos pretesados. D) Si no se emplea adecuadamente y en los elementos que corresponde, se pueden incrementar los costos de la obra E) Problemas con el transporte de los elementos presforzados puede encarecer el montaje. F) Es necesario un diseño especializado de conexiones, uniones y apoyos. G) Se debe planear y ejecutar cuidadosamente el proceso constructivo, sobre todo en las etapas de montaje y colados en obra.

3- USOS DEL CONCRETO PRETENSADO Una ventaja del 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 aume...