hormigon_postensado

Hormigón Presforzado

Hormigón postensado+Definición

En el caso de los miembros de concreto postensado, se esfuerzan los tendones después de que ha endurecido el hormigón y de que se haya alcanzado suficiente resistencia, aplicando la acción de los gatos contra el miembro de concreto mismo.La ventaja del postensado consiste en comprimir el hormigón antes de su puesta en servicio, disminuyendo su trabajo a tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado.

Hormigón en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes de las cargas externas dadas se equilibran hasta un grado deseado. En el concreto presforzado existen dos categorías: pretensado y postensado

Hormigón pretensado+Definición

Los miembros del concreto pretensado se producen tensando los tendones entre anclajes externos antes de vaciar el concreto y al endurecerse el concreto fresco, se adhiere al acero. Se asocia a elementos prefabricados

Hormigón postensado+Ventajas

+ Se obtienen elementos más eficientes y esbeltos, con reducción de los materiales de construcción(hasta un 40% de hormigón y un 75% de acero)

+ La reducción de peso de la estructura permite reducir el espesor y el armado de la losa de cimentación.

+ Continuidad estructural que permite un menor número de juntas de hormigonado y dilatación, así como una mayor integridad estructural.

+ Reducción considerable del número de pilares y aumento de los vanos

+ Reduce el número de fisuras, al estar el hormigón comprimido

+ Planta libre

Hormigón postensado+Precauciones

Por ser un proceso realizado en obra, es importante prever:

+ La falta de coordinación en el transporte de los elementos, puede encarecer el montaje

·+ Se debe planear y monitorear cuidadosamente el procesoconstructivo, sobre todo en las etapas de montaje y coladosen sitio

Esfuerzos+Trayectorias típicas de tendones en vigas postensadas

Anclaje

Tendón Gata hidráulica

1. Losa/viga isostática

2. Losa/viga hiperestáticaLas trayectorias del presfuerzo pueden ser curvas, lo que permite diseñar con mayor eficiencia elementos hiperestáticos y disminuir esfuerzos en los extremos del elemento, y disminuir la flecha de los elementos, al contrarrestar las tracciones de la superficie inferior

Tensión

Tensión Tensión

El sistema postensado por el sistema No-adherido, se compone de un mono-filamento cubierto con grasa inhibidora de corrosión y protegido con una capa-funda de plástico, que permite el libre movimiento del cabo dentro de ella.

Sistema no adherido postensado+ Distinción

En este sistema el tendón tiene un contacto más directo con el hormigón, pero la desventaja radica, en que una eventual falla de los anclajes , provocaría el deslizamiento del tensor al interior, produciendo la rotura de la losa, pues la fuerza de tensión depende casi exclusivamente de sus extremos

Tendón Cable

Anclaje activo

Molde de posición

Anclaje pasivo Hormigón

Moldaje

Sistema no adherido postensado+ Elementos constituyentes

2.Anclaje del cable postensado (lado pasivo)

a. Anclaje Standardhabitualmente viene dispuesto en el cable o tendón desde fábrica.Se trata del lado desde el cual no se va a estirar el tendón. Este modelo no deberá utilizarse si la obra se encuentra en zona de ambiente marino o de ambiente agresivo.

b. Anclaje encapsulado Posee con tubo protector y tapa engrasada, utilizado en entornos de clima agresivo o ambientes marinos, pues evita la entrada de agua, humedad o salinidad

1. Molde de posición y cuñas (lado activo)a. Molde de posiciónSe clava al moldaje para posteriormente al hormigonado retirarlo de manera que podamos tensar el cable.

b. Cuñas Una vez retirado el molde de posición se introducen verticalmente dos cuñas que nos permitirán tensar el cable

CUÑAS

http://www.edingaps.com/files/productimages/moldes.jpg

3. Cable o Tendones(no adheridos)

Ejemplo: monofilamento de 7 alambres para la ejecución de losas postensadas mediante el sistema no adherido PTE

4. Separadores o Sillas

Son de diferentes tamaños y se utilizan para conseguir la curvatura necesaria especificada en el cálculo estructural, para lograr las flechas y esfuerzos deseados. Se colocan previamente al vertido del hormigón


5. Equipo de Tesado

a. Gata gato de tesado y una bomba hidráulica

b. Manómetro, para controlar la presión, del cable

c. Huincha de medir metálica, para verificar que el exceso de cable, coincida con los cálculos previstos


http://www.edingaps.com/files/productimages/rep.jpg

+ Se diferencia en el recubrimiento del Tensor (vaina), que posteriormente al tensado, es rellenado con un mortero que asegura la protección del tensor de acero y la adherencia al resto de la estructura

+ Este sistema es más seguro que el sistema no adherido, pues el tensado no dependerá exclusivamente de sus anclajes, sino también de la adherencia de su superficie

Sistema adherido postensado+ Elementos constituyentes

Es importante que entre el acero de refuerzo y el mortero exista adherencia suficientemente resistente entre los dos materiales. Esta adherencia proviene de la rugosidad natural de las corrugaciones poco espaciadas en la superficie del cable

Tensor de acero

Mortero

PVC corrugado, el ducto corrugado aporta también en la adherencia del tensor con su medio externo (hormigón)

+Los ductos : estancos y no deben reaccionar químicamente

+Para facilitar la inyección de lechada el diámetro del ducto será al menos 6 mm mayor que el diámetro del tendón

+ Los ductos que alojen varios tendones tendrán un área de sección por lo menos del doble del área de todos los tendones

El concreto empleado es normalmente de resistencia y calidad más alta que el de las estructuras reforzadas, es que el concreto de alta resistencia está menos expuesto a las grietas por compresión, que implica el postensado

Sistema de postensado+ Materialidades

+Concreto

Las diferencias en el módulo de elasticidad, capacidad de deformación

y resistencia deberán tomarse en cuenta en el diseño y las características

de deterioro asumen una importancia crucial en el diseño.

Se debe asegurar la calidad del hormigón, al tratarse de un procedimiento tan riguroso, por ello es aconsejable utilizar hormigón premezclado

+Concreto


ResistenciaPor lo general para obtener una resistencia de 350 Kg/cm2, es necesario usar una relación de agua-cemento no mucho mayor que 0.45. Puesto que con una cantidad excesiva de cemento se tiende a aumentar la contracción, es deseable siempre un factor bajo de cemento

Trabajabilidad (medida en el cono de abrams)

+Para una menejabilidad optima es necesario un revenimiento de 5 a 10 cm. Para obtener un revenimiento de 7.5 cm con una relación agua-cemento de 0.45

+ Pueden emplearse ventajosamente aditivos apropiados. (auto-compactanes y fluidificantes)

+Si es posible un vibrado cuidadoso, se puede emplear concreto con un

revenimiento de 1.2 cm o cero.

El uso de acero de alta resistencia para el presfuerzo es necesario por razones físicas básicas. Las propiedades mecánicas de este acero son algo diferentes de aquellas del acero convencional usado para el refuerzo del concreto.


Existen tres formas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres, torón y varillas de acero de aleación

+Acero

Alambres de acero templados

Se fabrican en caliente. El proceso de estirado, se ejecuta en frío lo que modifica notablemente sus propiedades mecánicas e incrementa su resistencia.Posteriormente se les libera de esfuerzos residuales mediante untratamiento continuo de calentamiento hasta obtener propiedades mecánicas superiores.

Los alambres se fabrican endiámetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm y las resistencias varíandesde 16,000 hasta 19,000 kg/cm2.

Los alambres de 5, 6 y 7 mm pueden tener acabado liso, dentado y tridentado.

TorónSe fabrica con siete alambres firmemente torcidos. Sus propiedades mecánicas comparadas con las de los alambres mejoran notablemente, sobre todo la adherencia.

La resistencia a la ruptura es de 19,000 kg/cm2

Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 3/8” hasta 0.6” cm de diámetro, siendo los más comunes los de 3/8” y de 1/2" con áreas nominales de 54.8 y 98.7 mm2, respectivamente.

Varillas de acero de aleación. Su alta resistencia se obtiene mediante la introducción de algunos minerales de ligazón durante su fabricación

Adicionalmente se efectúa trabajo en frío en las varillas para incrementar aún más su resistencia. Después de estirarlas en frío se les libera de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas.

Las varillas de acero de aleación se producen en diámetros que varían de 1/2" hasta 13/8”.


1. placa de anclaje2. tuerca 3. barra de postensado4. vaina termoretráctil5. vaina

Relajación del aceroCuando al acero de presfuerzo se le mantiene en tensión experimenta un reacomodo y rompimiento interno de partículas conocido como relajación. Esta relajación debe tomarse en cuenta en el diseño ya que produce una pérdida significativa de la fuerza presforzante. Actualmente, la mayoría de los aceros son de baja relajación y son conocidos como Acero de Baja Relajación o LO-LAX, y deben de preferirse sobre los otros para evitar pérdidas excesivas.

Sistema de postensado+ Materialidades, precauciones

Sistema no adherido de losas postensadas+Proceso constructivo

+ Planta libre

+Los capiteles que evitan el apuntalamiento en la losa y a su vez aportan estructuralmente en

conjunto con el postensado, pues en la mayoría de sus partes estos dos sistemas combinados

hacen prescindir de la presencia de vigas

+En cuanto al sismo es absorbido casi en su totalidad por el núcleo central rígido

+ Trayectoria postensados se ubica donde deberían encontrarse las vigas

+ Edificio de oficinas, Holanda 100


Hormigón

Malla de acero

Tablas contrachapadas

Vigas de madera

Vigas de madera traslapadas

Postenzado

Tubos de PVC

Alzaprima

Trípode


1. Disposición de los moldajes, en la base y el perímetro

2. Se cubre con la rejilla de enfierradura, especificada en los planos de estructura

3. Se instala el sistema de tendones. Tanto el lado pasivo como el activo deben fijarse convenientemente a la armadura de refuerzo y al moldaje

4. Se dispone de una segunda rejilla, si el calculo estructural lo especifica


5. Se vierte el hormigón

6. Una vez fraguado, y que el hormigón haya alcanzado una resistencia del 80%, se procede al tensado de los tendones


Sistema no adherido de losas postensadas+Proceso constructivo, losas extensas

1.

2.

Los tendones muy extensos se ven disminuidos en sus propiedades mecánicas. Es por ello que de deben poner dos tendones, uno a continuación del otro, como se muestra en las imágenes

Tensado+Descripción del proceso

Una vez que el hormigón ha fraguado y alcanzado su resistencia necesaria (80%), se procede a la aplicación de compresión a la estructura, a través de la tensión de los cables

Primero se extraen los moldes de posición (de plástico) y se ajusta el cable con las cuñas (1.)

Los tendones son estirados a través de una gata hidráulicos que reaccionan contra la propia pieza de hormigón, y comienza a observarse el exceso de cable (2.)

1.

2.

La gata es retirada y transfiriendo la presión hacia el hormigón (3.)

Etapa de TransferenciaAl liberar los anclajes de la presión de la gata hidráulica se transfieren las fuerzas al concreto que comúnmenteha alcanzado el 80% de su resistencia. Aquí ocurren las pérdidas instantáneas y deslizamientos inevitables, los cuales están previstos por el calculo estructural, las acciones a considerar son el esfuerzo que actúa en ese instante y el peso propio del elemento.

3.

4.

Se debe supervisar que la tensión del cable sea la especificada por los planos de cálculo, midiendo el exceso de cable y a continuación se corta (4.)

Etapa finalSe considerarán las condiciones de servicio tomando en cuenta esfuerzos permisibles, deformaciones y agrietamientos, y las condiciones de resistencia última de tal manera que además de alcanzar la resistencia adecuada se obtenga una falla dúctil (el elemento cuando alcanza su resistencia máxima empieza a tener deformaciones, pero mantiene el nivel de resistencia)

Tensado+Descripción del proceso

Cementado del ducto para el sistema adherido +Procedimiento y especificaciones

Se procede a cementar los ductos con mortero, para proteger los tendones de la corrosión, mientras que en sistema no adherido se procede inmediatamente al ajuste de los anclajes

1 - Placa de cuñas 2 - Placa de apoyo 3 - Tensor 4 - Punto De Rotura 5 - Tubo primario de inyección 6 - Distanciador 7 - Lechada de cemento, dentro de ducto corrugado

+La lechada para inyección debe ser de cemento Portland y agua, o de cemento Portland, arena y agua

+Para mejorar la manejabilidad y reducir el bleeding y la contracción, pueden usarse aditivos que no sean dañinos ni a la lechada ni al acero ni al concreto, y no debe utilizarse NaCl

+ El contenido del agua será el mínimo necesario para que la lechada pueda bombearse adecuadamente, pero la relación agua-cemento en peso no será mayor que 0.45. No se podrá emplear agua para incrementar la fluidez de la lechada si aquella fue disminuida por retraso en su colocación

La lechada debe inyectarse con equipo mecánico de mezclado y agitación continua que de lugar a una distribución uniforme de los materiales; asimismo, debe bombearse de modo que llene completamente los ductos de los tendones, hasta ver la lechada por el otro extremo del conducto

Cementado del ducto para el sistema adherido +Procedimiento y especificaciones

Lechadoras.Son equipos particularmente aptos para inyectar lechadas de cemento, consolidar o impermeabilizar paredes, rocas, túneles; bombardear productos para anclajes y sellados. Una máquina lechadora o inyectora-mezcladora de cemento, permite el paso de áridos de hasta 8mm, y una presión de inyección de hasta 40 Bar. Existen quipos de accionamiento neumático y eléctrico.

Lechadoras Neumáticas de PistónDiseñadas para inyectar lechada de cemento a presión con sistemas de filtros en línea y dispositivos lubricadores incorporados, los cuales protegen al equipo utilizado en faenas mineras y grandes obras.

Lechadoras EléctricasLechadoras con bomba progresiva (camisa de goma y gusano de acero), verticales y horizontales.

Protección de los anclajes+ Precauciones generales

Las funciones primordiales del mortero son las de proteger al tendón de la corrosión y evitar movimientos relativos entre los torones durante cargas dinámicas, es decir mantener el cable en si posición tensado

Otras precaucionesSe debe tener cuidado con las operaciones con soplete y las de soldadura en la proximidad del acero, las cuales deben realizarse de modo que éste no quede sujeto a altas temperaturas, chispas de soldadura, o corrientes eléctricas a tierra.

Se deberá posteriormente rellenar el hueco donde se encuentra con mortero no retráctil, de manera de proteger el anclaje de la corrosión, impidiendo la entrada de humedad al sistema

Un ejemplo de mortero de relleno predosificado no retráctil es Morex 400® de Groutex ®

+ Cimentaciones por losa, monolíticas , lugares de suelos expansivos (tales como adobe de arcilla) que crean problemas típicos para el perímetro de la cimentación.

+ Puentes, depósitos y otros similares

Hormigón postensado+ Usos

+ Estructuras en altura (rascacielos).

+ Estructuras por debajo de la cota cero

+ Estacionamientos subterráneos

+ Estructuras de edificaciones industriales, etc

+ David Brower Center, USA

Para proteger el edificio contra la alta probabilidad de un gran terremoto, la estructura integra una combinación única de postensado paredes de concreto y los marcos que mejoran el rendimiento, reducen los daños, y permiten un uso más eficiente de los materiales de construcción.

Otras estructuras de postensado+ Sistemas de resistencia sísmica en muros

+ Son los marcos y los muros que contituyen núcleo central los en mayor medida reforzados, pues son los que asumen casi la totalidad de las cargas dinámicas en la estructura


Su sistema de auto-centrado, prácticamente elimina deformaciones provocada por los sismos. El sistema híbrido combina la elasticidad de los tendones, capaces de disipación de energía de la armadura de acero a la estructura de manera conveniente y las altas resistencias de hormigón

+ David Brower Center, USA

Los avances recientes en la práctica de diseño y técnicas de análisis demuestran que el postensado como refuerzo sísmico ofrece beneficios significativos en cuanto a costos y rendimiento

Tesado de tendones de un muro se realiza en la losa superior, ya construida


+ http://www.edingaps.com/soluciones_constructivas/

+ Seguimiento de obra, edificio de oficinas, Holanda 100, Providencia, julio 2009

+ http://www.construaprende.com/tesis01/11-conceptos-basicos/113-clasificacion-y-tipos.html

+ videos, explicativos

http://www.youtube.com/watch?v=IPAEG6VJv_I&feature=related (Tensado Cable Monotorón)

http://www.youtube.com/watch?v=wOglrpKKPJs (Sistema Post-tensado - Obra: Bristol)

http://www.youtube.com/watch?v=d51lciZRwF0&feature=related (Monolithic Post Tension Preslab)

http://www.youtube.com/watch?v=7JsuNg5r4Is&feature=related (Post Tension Concrete Construction)

+ Repair and strengthening of concrete structures, Fédération internationale de la précontrainte

Bibliografía+ Fuentes

hormigon_postensado

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