ConcretoPresforzadoIntroduccin

Ing.MarioMamaniLen

DIPLOMADO DE PUENTESCAJAMARCA

CCACTE CONSULTING

El Concreto Presforzado consiste en crear deliberadamenteesfuerzos permanentes en un elemento estructural para mejorarsu comportamiento de servicio y aumentar su resistencia. Loselementos que se utilizan van desde una vigueta para casahasta vigas para puentes de grandes luces.

El presfuerzo se puede dividir en 2 grandes grupos de acuerdo alinstante y mtodo de aplicar la fuerza de presfuerzo al elemento:el Pretensado y el Postensado.

GENERALIDADES

Gracias a la combinacin del concreto y el acero de presfuerzoes posible producir esfuerzos y deformaciones que contrarrestentotal o parcialmente a los producidos por las cargasgravitacionales que actan en el elemento, logrndose asdiseos ms eficientes.

De acuerdo con lo anterior, la deformacin y el agrietamiento deelementos presforzados disminuyen por la compresin y elmomento producidos por los tendones, lo que se traduce enelementos ms eficientes.

a) Simplemente reforzado - grietas y deflexiones excesivasb) Presforzado sin grietas y con pequeas deflexiones

POR QU CONCRETO PRESFORZADO?

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO PRESFORZADO.

Ventajas

Mejor comportamiento ante cargas de servicio por el control del agrietamiento y la deflexin. Uso ptimo de materiales de alta resistencia. Elementos ms eficientes y esbeltos, con menos empleo de material. La produccin en serie en plantas permite mayor control de calidad y abatimiento de costos. Mayor rapidez de construccin al atacarse al mismo tiempo varios frentes o construirse simultneamente distintas partes de la estructura; esto en general conlleva importantes ventajas econmicas.

Desventajas

La falta de coordinacin en el transporte de los elementos presforzados puede encarecer el montaje. En general, la inversin inicial es mayor por la disminucin en los tiempos de construccin. Se requiere tambin de un diseo relativamente especializado de conexiones, uniones y apoyos. Se debe planear y ejecutar cuidadosamente el proceso constructivo, sobre todo en las etapas de montaje y vaciados in situ.

CONCRETO PRETENSADO

El trmino pretensado se usa para describir el mtodo depresfuerzo en el cual los tendones se tensan antes de vaciar elconcreto.

Fabricacin de elemento pretensado:(a) Trayectoria horizontal(b) Desvo de torones(c) Produccin en serie

CONCRETO POSTENSADO

El postensado es el mtodo de presfuerzo que consiste en tensar los tendones y anclarlos en los extremos de los elementos despus de que el concreto ha fraguado y alcanzado su resistencia necesaria.

DEFINICION DE PRESFUERZOPretensar, o mejor an, presforzar una estructura es introducirle, artificial ypreviamente a su puesta en servicio, esfuerzos: a) permanentes; b) desentido contrario a los que causarn las cargas de servicio; y, c) demagnitud controlada, de modo que los esfuerzos resultantes no excedanlos que la estructura es capaz de resistir indefinidamente y en forma tal quemejore su comportamiento general.

COMPORTAMIENTO DE UNA VIGA DE CONCRETO PRESFORZADO

5

1. Viga simplemente apoyada con su propio peso.

2. Tensado del tendn de presfuerzo.

3. Transferencia del presfuerzo por medio de los anclajes

4. Viga Presforzada.

5. Aplicacin de cargas actuantes

TIPOS DE REALIZACIN DE PRESFUERZO

PRESFORZADO POR PRETENSADO Consiste en tensar los tendones (torones o alambres) antes de la

colocacin del concreto, anclndolos en macizos exteriores y una vez

que el concreto haya alcanza la resistencia adecuada, se sueltan dichos

tendones transfindole as el presfuerzo al miembro del concreto por

adherencia.

MATERIALES

Concreto.- Alta resistencia, entre 350 Kg/cm2 y 800 kg/cm2

Acero de Presfuerzo.- Alambres, torones o varillas de acero.

Acero de Refuerzo.- Aumentar ductilidad, resistir corte y torsin.

Acero Estructural.- para conexiones, apoyos y como proteccin.

MATERIALES

MATERIALES

CURVAS:

ESFUERZO -DEFORMACION

MATERIALES

ANCLAJES DE POSTENSADO

DUCTOS METALICOS CORRUGADOS

EQUIPOS DE POSTENSADO

EQUIPOS DE INYECCION

ConcretoPresforzadoConceptosGenerales

Ing.MarioMamaniLen

DIPLOMADO DE PUENTESCAJAMARCA

CCACTE CONSULTING

Donde:H = Peralte de la Viga.

Eje Neutro = Centro de Gravedad de la Seccin.

Exc. = Distancia del C.G. del Tendn al E.N.

yt = Distancia del E.N. a la Fibra Superior.

yb = Distancia del E.N. a la Fibra Inferior.

Propiedades:

A: Area Total de la Seccin de Concreto.

I = Inercia de la Seccin alrededor del E.N.

r = (I/A)^0.5 : Radio de Giro

St = I/yt :Mdulo de Seccin con respecto a la fibra

Superior.

Sb = I/yb :Mdulo de Seccin con respecto a la fibra

Inferior.

PROPIEDADES DE LA SECCIN

ANALISIS ELASTICOS DE ESFUERZOS

Convencin de signos: (-) Esfuerzo de Compresin. (+) Esfuerzo de Traccin.

Esfuerzos de compresin por carga axial :

Esfuerzos de Flexin :

Donde : y = Distancia del Eje Neutro a la Fibra en estudio Cuando y = yt Entonces I/yt=StCuando y = yb Entonces I/yb=Sb

ANALISIS ELASTICOS DE ESFUERZOS

1. - METODO CONVENCIONAL Se consideran los esfuerzos axiales y de flexin producidos por la fuerza de presfuerzo y por los momentos externos.

ANALISIS ELASTICOS DE ESFUERZOS

2. METODO DE LA CARGA EQUIVALENTE Es un sistema de cargas externas aplicado sobre el elemento, el cual produce un efecto equivalente al del tendn de presfuerzo.

Caso ms genrico:

ANALISIS ELASTICOS DE ESFUERZOS

2. METODO DE LA CARGA EQUIVALENTE Este sistema de cargas externas equivalentes es mayormente usado para el anlisis de elementos hiperestticos

Parbola Simple Parbola Parcial

Parbola Invertida o Reversa Parbola Arpeada

CLCULO DE LA FUERZA FINAL PRETENSORA

Y VERIFICACIN DE LOS

ESFUERZOS ADMISIBLES

ESTADOS DE CARGA EN UN ELEMENTO PRESFORZADO

1. ESTADO INICIAL El elemento est bajo presfuerzo pero no est sujeto a ninguna cargaexterna superpuesta. Este estado puede dividirse en los siguientesperiodos:Durante el tensado.Esta es una prueba crtica para la resistencia de los tendones.Generalmente, el mximo esfuerzo de los tendones a travs de su vidaocurre en ste periodo. Para el concreto la prueba ser en la zona deanclajes donde es posible la trituracin del concreto si su resistencia noes adecuada.En la transferencia del presfuerzo.Para elementos pretensados, la transferencia del presfuerzo se hace enuna operacin y en un periodo muy corto. Para elementos postensados,la transferencia es generalmente gradual, y el presfuerzo en los tendonespuede ser transferido al concreto uno por uno. En ambos casos no haycarga externa en el elemento excepto su propio peso.

2. ESTADO INTERMEDIOEste es el estado durante el transporte y montaje. Ocurre slo paraelementos prefabricados cuando son transportados al sitio y montados essu lugar. Tambin se puede considerar en el caso de que la estructuraest bajo cargas permanentes sin sobrecarga.

3. ESTADO DE SERVICIO (FINAL)Para estructuras presforzadas de concreto, especialmente los tipos noconvencionales, es usualmente necesario investigar sus sucomportamiento bajo cargas permanentes y carga de trabajo, es as que,se debe considerar varias combinaciones de cargas vivas en diferentespartes de la estructura con cargas laterales tales como fuerzas de viento,empuje y sismo, y cargas por esfuerzos tal como aquellas producidas porasentamientos de apoyos y efectos de temperatura. Todas las cargas aconsiderar sern sin factorar.

4. ESTADO DE RESISTENCIA ULTIMA (ROTURA)En este caso se debern considerar todas las combinaciones de cargasfactoradas segn el reglamento, para verificar su comportamiento bajocargas de agrietamiento y carga ltima.

CAMBIOS EN LA FUERZA PRETENSORA La magnitud de la fuerza de presforzado en un miembro de concreto no es constante, sino que toma diferentes valores durante la vida del elemento. La Fuerza del gato Pj inmediatamente despus del tensado se convierte en la Fuerza de Presfuerzo Inicial Pi, debido a:

La Friccin entre el ducto y los tendones. Deslizamiento o embutimiento de las cuas de anclaje. Acortamiento Elstico del concreto.

Luego existe una reduccin adicional de la fuerza desde Pi hasta el Presfuerzo Efectivo Pe, el cual ocurre en un perodo largo de tiempo, debido a los siguiente efectos:

El Flujo Plstico del Concreto debido a la accin de la fuerza sostenida en el tiempo.

La Contraccin de fragua del concreto La Relajacin del Acero.

La Relacin R = Pi / Pe es la proporcin entre la fuerza Inicial con respecto a la Final, donde R vara aproximadamente desde 1.10 hasta 1.35

ESTADO INICIAL Cuando el elemento est bajo presfuerzo inicial y peso propio pero no est sujeto a ninguna carga externa superpuesta.

ESTADO FINAL Cuando la estructura est sometida a todas las cargas permanentes y vivas pero en condiciones de Servicio

ESFUERZOS ADMISIBLES EN EL CONCRETO SEGN ASSHTO LRFD

ESTADO INICIAL

ESFUERZOS ADMISIBLES EN EL CONCRETO SEGN ASSHTO LRFDESTADO FINAL