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8/13/2019 Materiales en las piezas.docx

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Concreto tensado

Para aumentar resistencia disminuyendo las secciones de los elementos

estructurales en concreto armado, se utiliza la tcnica de concreto tensado.

En el concreto tensado existen dos categoras: pretensado y postensado.

Los miembros del concreto pretensado se producen reestirando o tensando los

tendones entre anclajes externos antes de vaciar el concreto y al endurecerse el

concreto fresco, se adhiere al acero. Cuando el concreto alcanza la resistencia

requerida, se retira la fuerza presforzante aplicada por gatos, y esa misma fuerza

es transmitida por adherencia, del acero al concreto.

Los miembros del concreto postensado se producen estirando o tensando

los tendones entre los anclajes externos una vez el concreto de la seccin ya esta

vaciado, endurecido, con una resistencia capaz de soportar la compresin y

mantenerla mediante adherencia con el acero.

Materiales en las piezas

Un material estructural es aquel material que se usa para hacer aquellas

partes de la estructura que soportan las cargas, que le proporcionan resistencia y

estabilidad. Segn el tipo de concreto tensado se utilizan diferentes materiales.

- Concreto

La mezcla del concreto para una obra de presfuerzo deber ser trabajable

cuando se encuentre en estado fresco y resistente cuando haya endurecido.

La resistencia del concreto en un elemento, al aplicarle el presfuerzo,

constituye un factor muy importante. Por lo general, a esto se le llama la condicin

inicial o de transferencia.

En el pretensado a gran escala, el esfuerzo no puede aplicarse a la unidad

para proceder a retirarla hasta que el concreto no haya alcanzado la resistencia

especificada para la transferencia de presfuerzos.


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El calentamiento externo comprende un curado con saturacin de vapor o

con calor elctrico. La resistencia requerida puede alcanzarse en un periodo muy

corto, pero como resultado del calentamiento del concreto, y consecuentemente el

acero, puede presentarse una prdida de presfuerzo, al no obtener una

adherencia adecuada entre los alambres calentados y el concreto. Esto solo

ocurre en el pretensado, ya que si se aplica curado a vapor a las unidades

postensadas, que contienen cables, el acero no ser tensado ni cubierto por la

lechada bajo estas condiciones.

El concreto es un material elstico y tan pronto como el esfuerzo se aplica a

la unidad, se acorta, por lo que reduce la longitud extendida del acero y, en

consecuencia, el esfuerzo en l. A esta prdida de presfuerzo se le llama

deformacin elstica del concreto, que es una funcin del mdulo de elasticidad,

Ec; del mdulo de elasticidad, Es del acero, y del esfuerzo en el concreto en la

condicin de transferencia.

En trabajos de pretensado, cuando todo el esfuerzo se aplica

simultneamente, se presenta la mayor prdida debido a la deformacin elstica y,

en caso del postensado, la prdida es nula, ya que el concreto constituye el

anclaje y el esfuerzo en el concreto se alcanza por una transferencia directa al

tensar el acero.

Una importante propiedad del concreto, relacionada con su empleo de

estructuras preforzadas, es la afluencia (flujo plstico) que puede definirse como la

deformacin inelstica debido a un esfuerzo sostenido. Cuando el concreto est

sujeto a un esfuerzo de compresin permanente, se reduce su longitud lo que a su

vez disminuye el esfuerzo en el acero.

- Acero

Generalmente el refuerzo utilizado en el presfuerzo es en forma de

alambres de alta resistencia a la tensin estirados en fro, o varillas de aleacin en

conjunto para formar torones.


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- Cable: Grupo de tendones.

- Tendn: Elemento estirado que se usa para transmitir presfuerzos en un

elemento de concreto. Los tendones pueden consistir de alambres

individuales estirados en fro, varillas o torones.

- Alambre: Refuerzo de seccin entera que cumple con los requisitos de la

norma britnica BS4486:1969 y que comn mente se suministra en

longitudes rectas.

- Torn: Grupo de alambres torcidos en forma de hlice alrededor de un eje

longitudinal comn, el cual se forma mediante un alambre recto, y que

cumple con los requisitos de las normas britnicas BS3617:1971 para

torones con 7 alambres y BS4757:1771 para torones con 19 alambres.

Los alambres en su dimetro, desde 2 hasta 8 mm, pero el dimetro ms

pequeo de uso general para elementos estructurales es de 4 mm y puede

suministrarse ya sea como se extrae o prestirado. La primera condicin

consistir de rollos provenientes del laminado con una curvatura natural. El

alambre que ha sido prenderezado mediante un proceso que comprende un

tratamiento de calentamiento reductor de esfuerzos, provoca una mejora en las

propiedades elsticas y conduce a lo que se denomina un comportamiento de

relajamiento normal o bien un tratamiento estiramiento en caliente, que

igualmente induce altas propiedades elsticas, pero que provoca lo que clasifica

como un comportamiento de relajamiento bajo.

Los trminos relajamiento normal o bajo se aplican lo mismo a los torones

que a los alambres. El relajamiento se denomina como la prdida en el esfuerzo

despus de un cierto periodo de tiempo en el que un tendn de presfuerzo se

tensa para una carga determinada, bajo condiciones de longitud y temperatura

constante. Un alambre o torn de relajamiento bajo tendr menor prdida en el

esfuerzo inicial que el de relajamiento normal.

Con objeto de asegurar la mxima adherencia entre el acero y el concreto

debe suministrarse el alambre en condiciones desengrasadas. Adems del

desengrasado, a menudo el alambre est indentado para lograr mejores


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propiedades de adherencia. El esfuerzo de pruebas se define como el esfuerzo

para el cual la carga aplicada produce una elongacin permanente. Para alambres

de presfuerzo, se usa una elongacin del 0.2% en el esfuerzo de pruebas.

Existen 2 tipos bsicos de torn para presfuerzo, con 7 o 19 alambres. Sueleccin depende del grado de flexibilidad y resistencia requeridas. El ms popular

es el de 7 alambres y se usa generalmente en tamaos desde 6.4 hasta 18mm de

dimetro exterior.

El acero de alta resistencia y el concreto de alta calidad son esenciales para

obtener un comportamiento satisfactorio en este tipo de construccin, y que

provoca una prdida de presfuerzo que es inherente a las propiedades de los

materiales mismos. Tambin debe tenerse presente que no todas las prdidas

sealadas ocurren de igual forma en los elementos pretensados que los

postensados. Es conveniente exponer en esta etapa un resumen de las prdidas

que pueden presentarse a pesar de que algunas no han sido comentadas.

o Contraccin del concreto

o Deformacin elstica del concreto

o Fluencia del concreto

o Relajamiento del acero

o Curado con vapor

o Durante el anclaje

o Friccin en el gato y en el anclaje

o Friccin en el ducto.

No es posible proporcionar un valor preciso de la magnitud de la prdida del

presfuerzo total, tanto en el pretensado como en el postensado. Normalmente se

fija con un porcentaje en base a la fuerza en los tendones inmediatamente

despus de la transferencia y es del orden del 20%. Las prdidas que tienen lugar

antes y durante la transferencia, son del orden del 5% para postensado y del

orden del 10% para pretensado.


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Equipo

Cada tipo de anclaje requiere utilizar un equipo de tensado. En general se

utilizar el recomendado por el suministrador del sistema.

Todos los aparatos utilizados en las operaciones de tensado debern

encontrarse en buen estado con objeto de que su funcionamiento no ofrezca

peligro alguno.

Los aparatos de medida incorporados al equipo de tensado, permitirn

efectuar las correspondientes lecturas con una precisin del 2%. Debern

contrastarse cuando vayan a empezar a utilizarse y, posteriormente, cuantas

veces sea necesario.

En los bancos de prefabricacin de piezas con armaduras pretensas

ancladas por adherencia, el tesado deber efectuarse por medio de dispositivos

debidamente experimentados.

Pretensado

El aspecto ms importante del equipo en el pretensado consiste

bsicamente en la mordaza temporal que retienen a los alambres o torones

durante y despus del tensado. El mtodo de tensado podr variar pero la

mordaza no, ya que an est constituida por un barril y una cua.

Generalmente, la cua consta de 2 a 3 piezas con un collar y una grapa de

alambre que mantiene a ambos en la misma posicin relativa. Es importante que

la cua quede fija alrededor del alambre o torn y dentro del barril en una posicin

concntrica, para que todos los segmentos de la cua se introduzcan a la misma

distancia dentro del barril.

En el anclaje fijo, las mordazas se presionan sobre los tendones no

tensados cerca de la placa de anclaje. En el extremo de tensado, donde los

tendones son tensados en forma individual, debe colocarse la mordaza sobre el

tendn no tensado, contra la placa de anclaje. Se coloca ahora el gato con el


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tendn y se inicia el tensado, en el tendn se jala a travs de la mordaza. Cuando

se han alcanzado la carga y extensin requeridas, se introduce la cua con fuerza

sobre el tendn, se afloja la carga en el gato y al tratar el tendn de jalar a travs

de la cua, la obliga a correrse sobre l quedando firmemente sujeto.

Si los tendones se estiran en forma individual, los gatos son relativamente

pequeos y operan a base de electricidad.

Postensado

El equipo que se requiere para el postensado depende del sistema que se

utilice. En Inglaterra existen varios sistemas en operacin, cuya lista es orden

alfabtico proporciona el nombre comercial del sistema y el tipo de tendn

empleado.

An cuando podran elegirse otros mtodos para la clasificacin, es

conveniente agrupar los sistemas mediante el mtodo que se adopta para el

anclaje de los tendones, y aqu tenemos ya sea un sistema de tuerca enroscada o

a base de cua. En la primera categora, se encuentran BBRV, Dividag y

Macalloy. Todos los dems sistemas emplean cuas.

BBRV

Este sistema est 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 compresin al concreto. En la

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

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

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

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

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

Las cabezas redondas se forman en ambos extremos del alambre despus

que han pasado despus que han pasado a travs del cabezal del anclaje. La

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


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

posicin correcta en relacin 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 laobra 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 mquina porttil.

El nmero de alambres vara entre 8 y 163, proporcionando fuerzas en el

gato que pueden ser entre 37 y 790 toneladas.

Dywidag

Este sistema utiliza como tendn a una barra de acero de aleacin. Se

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

laminadas en fro nicamente 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 varan desde 13 hasta 96 toneladas para

tensado sencillo y desde 63 hasta 202 toneladas para tensado mltiple. 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 operacin 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.

Macalloy

El presforzado Macalloy consiste en un sistema de barras lisas con roscas

laminadas en sus extremos. La fuerza se transmite al concreto por medio de una

tuerca roscada que se comprime contra roladas de acero colocadas sobre una

placa slida de acero que distribuye el esfuerzo, o sobre una camisa acostillada de


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hierro forjado, o una placa de acero taladrada que est situada en un anclaje

muerto proporcionando fuerzas de tensado desde 23 hasta 350 toneladas.

En todos los sistemas de tuercas roscadas, la carga se puede aplicar por

intervalos para ajustarse a los requisitos de diseo de construccin, y las prdidaspueden compensarse en cualquier momento antes de introducir la lechada. El

anclaje es totalmente positivo sin que exista prdida del presfuerzo en la

transferencia de carga del gato a la tuerca.

Consideraciones para eleccin de materiales

Los anclajes y empalmes deben entregarse convenientemente protegidos

para que no sufran daos durante su transporte, manejo en obra y

almacenamiento.

Debern guardarse convenientemente clasificados por tamaos y se

adoptarn las precauciones necesarias para evitar su corrosin o que puedan

ensuciarse o entrar en contacto con grasas, aceites no solubles, pintura o

cualquier otra sustancia perjudicial.

En los elementos estructurales con armaduras postensas es necesario

disponer conductos adecuados para alojar dichas armaduras. Para ello, lo ms

frecuente es utilizar vainas que quedan embebidas en el hormign de la pieza, o

se recuperan una vez endurecido ste.

Las vainas metlicas son las ms frecuentemente utilizadas. En general, se

presentan en forma de tubos metlicos, con resaltos o corrugaciones en su

superficie exterior, para favorecer su adherencia al hormign y aumentar su

rigidez. Debern presentar una resistencia suficiente al aplastamiento, para que no

se deformen o abollen durante su manejo en obra, bajo el peso del hormign

fresco, la accin de golpes accidentales, etc. Asimismo, debern soportar el

contacto con los vibradores internos, sin riesgo de perforacin.

En ningn caso debern permitir que penetre en su interior lechada de

cemento o mortero durante el hormigonado. Por ello, los empalmes, tanto entre los


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distintos trozos de vaina como entre sta y los anclajes, habrn de ser

perfectamente estancos.

El dimetro interior de la vaina, habida cuenta del tipo y seccin de la

armadura que en ella vaya a alojarse, ser el adecuado para que puedaefectuarse la inyeccin de forma correcta.

Los accesorios ms utilizados son:

Tubo de purga o purgador. Pequeo segmento de tubo que comunica los

conductos de pretensado con el exterior y que se coloca, generalmente, en

los puntos altos y bajos de su trazado para facilitar la evacuacin del aire y

del agua del interior de dichos conductos y para seguir paso a paso el

avance de la inyeccin. Tambin se le llama respiradero.

Boquilla de inyeccin. Pieza que sirve para introducir el producto de

inyeccin en los conductos en que se alojan las armaduras activas.

Separador. Pieza generalmente metlica o de plstico que, en algunos

casos, se emplea para distribuir uniformemente dentro de las vainas las

distintas armaduras constituyentes del tendn.

Trompeta de empalme. Es una pieza, de forma generalmente troncocnica,

que enlaza la placa de reparto con la vaina.

Tubo matriz. Tubo, generalmente de polietileno, de dimetro exterior algo

inferior al interior de la vaina que se dispone para asegurar la suavidad del

trazado.

En algunos sistemas de pretensado la trompeta est integrada en la placa

de reparto y su forma es caracterstica.

El suministro y almacenamiento de las vainas y sus accesorios se realizaradoptando precauciones anlogas a las indicadas por las armaduras.


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Proteccin de armaduras

Con el fin de asegurar la proteccin de las armaduras activas contra la

corrosin, en el caso de tendones alojados en conductos o vainas dispuestas en el

interior de las piezas, deber procederse al relleno de tales conductos o vainas,utilizando un producto de inyeccin adecuado.

Los productos de inyeccin estarn exentos de sustancias tales como

cloruros, sulfuros, nitratos, etc., que supongan un peligro para las armaduras, el

propio material de inyeccin o el hormign de la pieza.

Los productos de inyeccin pueden ser adherentes o no, debiendo cumplir,

en cada caso, las condiciones siguientes:

Productos de inyeccin adherentes

En general, estos productos estarn constituidos por lechadas o morteros

de cemento y sus componentes debern cumplir las siguientes condiciones:

El cemento ser Portland, del tipo CEM I. Para poder utilizar otros tipos de

cementos ser precisa una justificacin especial.

El agua no tendr un pH inferior a 7.

Cuando se utilicen ridos para la preparacin del material de inyeccin,

debern estar constituidos por granos silceos o calcreos, exentos de

iones cidos y de partculas laminares tales como las de mica o pizarra.

Podrn utilizarse aditivos si se demuestra, mediante los oportunos ensayos,

que su empleo mejora las caractersticas del producto de inyeccin, por

ejemplo, aumentando la facilidad de su puesta en obra, reduciendo la

tendencia a la decantacin, sirviendo como aireante o para provocar una

expansin controlada de la lechada.


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La relacin agua/cemento deber ser la ms baja posible compatible con la

necesidad de obtener la fluidez precisa para poder realizar la inyeccin de

forma adecuada.

La exudacin del mortero o lechada de inyeccin, no debe exceder del 2%,en volumen, transcurrida tres horas desde la preparacin de la mezcla. En

casos excepcionales podr admitirse hasta un 4%, como mximo. Adems,

el agua exudada deber reabsorberse pasadas veinticuatro horas.

La reduccin de volumen de la mezcla no exceder del 3%, y la expansin

volumtrica eventual ser inferior al 10%.

La resistencia a compresin, a 28 das, de la mezcla de inyeccin no ser

inferior a 30 N/mm2

Aparte de las lechadas y morteros de cemento, podrn utilizarse otros

materiales como productos de inyeccin adherentes, siempre que se justifique su

adecuacin mediante ensayos de suficiente garanta.

Productos de inyeccin no adherentes

Estos productos estn constituidos por betunes, mstiques bituminosos,

grasas solubles o, en general, cualquier material adecuado para proporcionar a las

armaduras activas la necesaria proteccin sin que se produzca adherencia entre

stas y los conductos.

Para poder autorizar su utilizacin ser preciso que se hayan realizado

previamente los oportunos ensayos que garanticen su idoneidad.


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CONCLUSIONES

El concreto tensado consiste en eliminar los esfuerzos de traccin del

hormign mediante la introduccin de tensiones artificiales de compresin antes

de la aplicacin de las cargas exteriores y que, superpuestas con stas, lastensiones totales permanentes, y para todas las hiptesis consideradas queden

comprendidas entre los lmites que el material puede soportar indefinidamente.

Tanto el concreto tensado como el concreto armado constan de los mismos

materiales, como lo son el concreto y el acero. Dado que en el concreto armado

solamente trabaja a compresin la parte de concreto que se halla por encima del

eje neutro, siendo el acero el que soporta los esfuerzos de traccin. En cierto

modo, la armadura puede considerarse como un concreto ficticio con elevada

resistencia a la traccin y que tiene por funcin reemplazar al hormign sometido a

causa de los alargamientos excesivos. En concreto tensado la armadura es una

fuerza creada artificialmente con el nico fin de conseguir que la seccin entera

trabaje a compresin, eliminndose los esfuerzos de traccin y por tanto la

fisuracin. Son numerosas las ventajas y entre las ms importantes podemos

mencionar las siguientes:

a) Eliminacin de fisuras por estar sometido a esfuerzos de compresin

bajo todas las hiptesis de carga.

b) Comportamiento elstico y utilizacin de la seccin 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 lmite elstico y, como consecuencia, una reduccin en la

cuanta.

e) Aligeramiento de la construccin y, por tanto, reduccin de las secciones

de elementos sustanciales como pilares y cimientos.f) Eleva la durabilidad de la construccin. Salta a la vista, la importancia que

tiene el concreto tensado. No obstante, ofrece algunas desventajas como la

aplicacin del pretensado en obras de pequea y mediana importancias, as como

en la fabricacin de elementos pretensados en serie donde se necesitan grandes

inversiones de capital para efectuar las instalaciones.

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