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XIV CONGRESO NACIONAL DE INGENIERIA CIVIL - IQUITOS 2003 Captulo de Ingeniera Civil del Consejo Departamental de Loreto del Colegio de Ingenieros del Per

MULTIPLES APLICACIONES DEL CONCRETO POSTENSADO

Ing. Roberto Lainez-Lozada MSc-UW

La ingeniera es motor de desarrollo y beneficio para la comunidad, por lo que mediante el ingenio y la creatividad mejoran nuestra calidad de vida. Con el proceso natural de la inflacin, la realizacin de proyectos de ingeniera requieren que tal tecnologa logre abaratar los costos de construccin, mediante la sistematizacin del proceso constructivo.

El Per, pas en vas de desarrollo, necesita de una ingeniera creativa que busque y produzca soluciones ptimas tcnico-econmicas utilizando los escasos recursos econmicos para lograr dichos objetivos. El Postensado ha sido usado en la construccin de losas por varias dcadas, especialmente en Estados Unidos, Australia y algo extendido en Europa. Sus ventajas tcnicas y econmicas estn siendo incrementadas apreciablemente, y la proporcin de losas de concreto postensadas est creciendo. Actualmente en el Per el uso de losas postensadas est muy difundido; siendo ms ligeras que una losa de concreto armado de una luz similar y la misma carga aplicada, impone cargas menores en las columnas y cimientos. Adicionalmente, se requiere mucho menos trabajo para el ensamblaje de acero, dado que la cantidad de refuerzo para una losa postensada es menor que para una de concreto armado equivalente.

Gerencia XIV CONIC: ICG Instituto de la Construccin y Gerencia Calle Nueve 1056 Urb. Corpac San Isidro, LIMA PERU / (51 1) 225-9066 / www.construccion.org.pe / [email protected]

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ESFUERZOS ACTUANTES Y RESISTENTES El Postensado es una tcnica de precargar el concreto en forma tal que se eliminen, o reduzcan, los esfuerzos de tensin que son inducidos por las cargas muertas. Los cables de acero de alta resistencia, llamados strands, se arreglan para pasar a lo largo de la losa de concreto. Cuando el concreto ha endurecido, cada set de strands es empuado en las mandbulas de un gato hidrulico y estirado con una fuerza predeterminada. Luego el strand es asegurado en un dispositivo hecho para este propsito, llamado anclaje, el cual ha sido empotrado en el concreto; esto induce un esfuerzo de compresin en el concreto. El strand estar de ah en adelante, agarrado permanentemente por el anclaje.

El Postensado ofrece algunas tcnicas y ventajas econmicas bastante tiles sobre el concreto armado, particularmente para paos largos, donde el control de deflexiones es importante, o si su peralte constructivo puede ser minimizado.


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LOSAS Y VIGAS PRETENSADAS La forma bsica de una losa postensionada es similar al de una losa armada. Los paos pueden ser macizos, nervados o waffle; las vigas pueden ser peraltadas, invertidas o confundidas dentro del espesor de losa. El tipo de sistema pretensado a usar es el monostrand, en el cual el tensado se realiza cable por cable Una innovacin que se est usando en muchas edificaciones del Per es el uso de las losas aligeradas postensadas, las cuales constan de dos ladrillos de techo y una vigueta de 15 cm de ancho. El peralte efectivo de una losa postensada es particularmente ventajosa en edificios; en algunos casos esto ha hecho

posible adicionar un nivel extra donde era restringido por la altura de la edificacin. Adicionalmente, donde no hay tal restriccin, la reduccin en el volumen de construccin genera ahorros en el costo de servicios y en costos subsecuentes de mantenimiento. La reduccin en el peso de las edificaciones genera adicionalmente ahorros

en el costo de las cimentaciones; el peso del concreto en losas de un edificio de almacenes puede ser ms de la mitad del peso total de la edificacin.


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POSTENSADO EN STANOS

En los stanos de las edificaciones se utilizan con frecuencia bandas (vigas anchas y de poco peralte) y losas macizas dado que no se considera el efecto ssmico. En playas de estacionamiento subterrneas se ha usado la

tecnologa del postensado, dado que el espacio entre columnas es mayor y permite mayor comodidad al usuario. CIMENTACIONES

Se han logrado soluciones en pases como Sudfrica en las que el costo de la vivienda es muy bajo para cubrir necesidades de los sectores ms deprimidos utilizando cimentaciones postensionadas, reduciendo considerablemente el peralte de la cimentacin. Adicionalmente, las cimentaciones quedan unidas de forma que previenen los asentamientos en suelos arenosos o arcillosos. Cimientos postensados en torres para tomar fuerzas horizontales (sismo o viento) y plateas de cimentacin son otro tipo de aplicaciones.

ESTABILIZACIN DE MUROS En stanos de hasta un mximo de dos niveles se postensan las columnas verticalmente para que funcionen en cantilever conjuntamente con los muros, previniendo de esta manera posibles desmoronamientos.


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ANCLAJES DE MUROS BACK TO BACK

Una estructura de contencin es un elemento que no es solamente el conjunto del muro el que debe ser estable, sino cada una de sus partes y ello define los espesores y pesos en todo lo alto del muro. (Ver grfico). En la construccin de el paso a desnivel el Derby se utiliz este sistema.

Este sistema permite anclar ambos muros entre si, de tal manera que los cables tensados anulen los esfuerzos horizontales debido a las cargas verticales. La reduccin de la seccin de las columnas as como el espesor de los muros genera adicionalmente ahorros en el costo de las cimentaciones.


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POSTENSADO VERTICAL EN MUROS

En muros de hasta 6 metros de altura se puede postensar las columnas verticalmente. Cuando las columnas de una estructura trabaja en cantilever, como en el caso de las columnas de muros de contencin, se realiza un postensado vertical anclado en la cimentacin para dar mayor estabilidad a la estructura. El postensado vertical permite que la estructura tenga el efecto de un porfiado debido a las fuerzas horizontales que actan en los muros.

POSTENSADO EN PISOS SUPERIORES

En los pisos superiores se utilizan vigas peraltadas que tomen el sismo y losas postensionadas macizas o aligeradas. Se trata de colocar las vigas que tomen el sismo en todo el permetro para que en los paos interiores colocar bandas y losas postensionadas.


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LAS VIGAS PRETENSADAS, TIENEN USO PRINCIPALMENTE EN PUENTES

En puentes peatonales se usa el sistema monostrand por ser estructuras livianas. El sistema a usar en puentes vehiculares es el multistrand, el cual aloja un grupo de cables en una funda o ducto formando de esta manera un tendn; en este sistema el tensado se realiza

tensando simultneamente todos los cables. Este tipo de vigas se usan tambin en las naves industriales cuando se trata de cubrir grandes luces. COLUMNAS POSTENSADAS Cuando las columnas de una estructura trabajan en cantilever, como el caso de puentes peatonales, se realiza un postensado anclando en la cimentacin para dar mayor estabilidad. TIRANTES Dada la resistencia del cable de tensado y su baja relajacin, stos son usados como tirantes ya sea en puentes atirantados; en arcos de tablero inferior, siendo las pndolas los elementos que sostienen el tablero (muy efectivo para grandes luces); o en arcos como elementos que toman la componente horizontal de fuerza.


LEVANTAMIENTO DE PESOS Debido a que se cuenta con gatos y bombas hidrulicas, colocadas convenientemente y una buena programacin del trabajo a realizar, el equipo de tensado sirve para levantar pesos en diversos lugares con gran precisin.

Levantamiento e izaje de puentes, montaje de estructuras con gatos de accionar simultneo son algunas de sus aplicaciones. REHABILITACION

DE ESTRUCTURAS

Actualmente se realizan muchas rehabilitaciones, una de ellas es la que se hizo en el puente Salitral en Piura, donde por un mnimo porcentaje del costo de la estructura se levant los 2.40m que se haba asentado por efectos de la socavacin durante el fenmeno El

Nio y se nivel totalmente. Se aumenta la capacidad de carga en puentes de concreto armado. Reparacin y restauracin de estructuras daadas (albailera postensada) como el caso de monumentos histricos sin afectar exteriormente.


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ESTRUCTURAS DE ALMACENAMIENTO (TANQUES Y

SILOS) En este tipo de estructuras, se coloca un postensado perimetral horizontal para comprimir la estructura, dndole al cable tensor la capacidad de soportar las cargas de traccin que producen el empuje de la sobrecarga. Este postensado evita filtraciones, fisuras y en general tracciones que son perjudiciales. PRESAS

El postensado se utiliza para aumentar la capacidad de las presas colocando un suple sobre la coronacin mediante un tensado vertical adems del uso clsico de anclar el contrafuerte para estabilizarlo.

TUNELES Y CAVERNAS

En centrales hidroelctricas o en minera, mediante tneles pretensados que pasan a travs de roca fisurada o donde la resistencia no es suficiente, o en cavernas mediante anclajes en roca, brinda seguridad necesaria en este tipo de trabajos. En hidroelctricas para la casa de mquinas y ductos de cada forzada.


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ANCLAJES EN ROCA (SEGURIDAD EN EXCAVACIONES) En los ltimos aos se viene utilizando con mayor frecuencia en las construcciones que por tener estructuras bajo tierra o cortes en carreteras necesitan contener el suelo y evitar accidentes por desmoronamiento del talud. El uso de los muros pantalla se ha convertido en rutina para los constructores, ya que bajo un diseo y programacin adecuadas permite adosar los muros de contencin a la estructura misma. Una solucin ms ventajosa con respecto al muro de gravedad cuanto ms altura tenga el corte. Las soluciones as planteadas estn slo limitadas por la imaginacin del ingeniero y son mltiples las aplicaciones.

POSTENSADO EXTERIOR (VIGAS METALICAS Y DE

CONCRETO) Debido al incremento a lo largo del tiempo de las cargas de trfico, se hace necesario un incremento en la fuerza de las vigas postensadas. Una manera para no interrumpir el trfico en un puente es colocar un postensado exterior. Su uso en estructuras metlicas reticulares disminuyen el peralte y mejoran su capacidad de carga y logran en concreto secciones ms esbeltas y livianas.

MEMBRANAS

La idea es tejer con los cables tensores una malla, se coloca un spandel-metal para impermeabilizar con el concreto, prescindiendo de falso puente y encofrado. Se ahorra en concreto y acero para cubrir grandes reas tales como estudios, coliseos, anfiteatros y otros. El postensado da formas que slo la imaginacin puede limitar.


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Ing. Roberto Lainez-Lozada MSc-UW

Resumen de Curriculum

Graduado en 1975 en la Universidad Ricardo Palma Master en Ciencias en la Universidad de Waterloo-Canad Director Gerente de SEC PERU S.A. Gerente de Proyectos de P. LAINEZ-LOZADA INGENIEROS S.A. Profesor en la Universidad Ricardo Palma (1979-1989) Ha diseado ms de 95 estructuras diversas. Responsable del diseo de ms de 40 puentes peatonales y

puentes vehiculares.

Ha participado en el postensado de ms de 100 estructuras Ha dictado 20 seminarios, asistido a 17 Conferencias y

Seminarios internacionales y 20 visitas nacionales e

internacionales a obras y plantas.


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