Las dos formas en que se puede presforzar un elemento estructural son las siguientes: Pretensado PostensadoEl trminopretensadose utiliza para describir el mtodo de presfuerzo en el cual los cables se tensan antes de colar el concreto. Se requiere de anclajes y moldes (bloques de concreto enterrados en el suelo) que sean capaces de soportar el total de la fuerza de presfuerzo durante el colado y curado del concreto antes de cortar los cables y que la fuerza pueda ser transmitida al elemento.Elpostensadoes el mtodo de presfuerzo que consiste en tensar los cables y anclarlos en los extermos de los elementos despus de que el concreto ha fraguado y alcanzado la resistencia necesaria.

2.4.2.- CONCRETO PRESFORZADOEl presfuerzo puede definirse en trminos generales como el precargado de una estructura, antes de la aplicacin de las cargas de diseo requeridas, hecho en forma tal que mejore su comportamiento general.Una de las mejores definiciones del concreto presforzado es la del Comit de Concreto Presforzado del ACI (AMERICAN CONCRETE INSTITUTE), que dice:Concreto presforzado: Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribucin que los esfuerzos resultantes de las cargas externas dadas se equilibran hasta un grado deseado.MTODOS DE PRESFORZADOEn el concreto presforzado existen dos categoras: pretensado o postensado. Los miembros del concreto pretensado presforzado se producen restirando 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. En el caso de los miembros de concreto postensado, se esfuerzan los tendones despus de que ha endurecido el concreto y de que se haya alcanzado suficiente resistencia, aplicando la accin de los gatos contra el miembro de concreto mismo.A. PretensadoLos tendones, generalmente son de cable torcido con varios torones de varios alambres cada uno, se restiran o se tensan entre apoyos. Se mide el alargamiento de los tendones, as como la fuerza de tensin aplicada con los gatos. Con la cimbra en su lugar, se vaca el concreto en torno al tendn esforzado. A menudo se usa concreto de lata resistencia a corto tiempo, a la vez que es curado con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento. Despus de haberse logrado la resistencia requerida, se libera la presin de los gatos. Los torones tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados al concreto por adherencia. En esta forma la fuerza de presfuerzo es transferida al concreto por adherencia, en su mayor parte cerca de los extremos de la viga.Con frecuencia se usan uno, dos o tres depresores intermedios del cable para obtener el perfil deseado. Estos dispositivos de sujecin quedan embebidos en el elemento al que se le aplica el presfuerzo.

MTODOS DE PRETENSADO

B. PostensadoCuando se hace el presforzado por postensado, generalmente se colocan en los moldes de las vigas ductos huecos que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el concreto. Los tendones pueden ser alambres paralelos atados en haces, cables torcidos en torones, o varillas de acero. El ducto se amarra con alambres al refuerzo auxiliar de la viga (estribos sin reforzar) para prevenir su desplazamiento accidental, y luego se vaca el concreto. Cuando ste ha adquirido suficiente resistencia, se usa la viga de concreto misma para proporcionar la reaccin para el gato de esforzado.La tensin se evala midiendo tanto la presin del gato como la elongacin del acero. los tendones se tensan normalmente todos a la vez bien utilizando el gato monotorn. Normalmente se rellenen de mortero los ductos de los tendones despus de que stos han sido esforzados. Se forza el mortero al interior del ducto en uno de los extremos, a alta presin, y se continua el bombeo hasta que la pasta aparece en el otro extremo del tubo. Cuando se endurece, la pasta une al tendn con la pared interior del ducto.

MTODO DEL POSTENSADOEl uso de acero de alta resistencia para el presfuerzo es necesario por razones fsicas bsicas. Las propiedades mecnicas de este acero tal como lo revelan las curvas de esfuerzo-deformacin, son algo diferentes de aquellas del acero convencional usado para el refuerzo del concreto.Las varillas de refuerzo comunes usadas en estructuras no presforzadas, tambin desempean un papel importante dentro de la construccin del presforzado. Se usan como refuerzo en el alma, refuerzo longitudinal suplementario , y para otros fines.El concreto empleado en miembros presforzados es normalmente de resistencia y calidad ms alta que el de las estructuras no presforzadas. Las diferencias en el modulo de elasticidad, capacidad de deformacin y resistencia debern tomarse en cuenta en el diseo y las caractersticas de deterioro asumen una importancia crucial en el diseo.TIPOS DE ACERO UTILIZADOS PARA EL CONCRETO PRESFORZADOLos alambres redondosque se usan en la construccin de concreto presforzado postensado y ocasionalmente en obras pretensadas se fabrican en forma tal que cumplan con los requisitos de la especificacin ASTM A-421, "Alambres sin Revestimiento, Relevados de Esfuerzo, para Concreto Presforzado". Los alambres individuales se fabrican laminando en caliente lingotes de acero hasta obtener varillas redondas. Despus del enfriamiento, las varillas se pasan a travs de troqueles para reducir su dimetro hasta el tamao requerido. En el proceso de esta operacin de estirado, se ejecuta trabajo en fro sobre el acero, lo cual modifica grandemente sus propiedades mecnicas e incrementa su resistencia.Los alambres se consiguen en cuatro dimetros tal como se muestra en la tabla siguiente:Mnima resistencia de Tensin (N/mm2)Mnimo Esfuerzo para una Elongacin de 1% (N/mm2)

Dimetro nominal(mm)Tipo BATipo WATipo BATipo WA

4.88*1725*1380

4.981655172513251380

6.351655165513251325

7.01*1622*1295

*"Estos tamaos no se suministran comnmente para el alambre Tipo BA"Los tendones estn compuestos normalmente por grupos de alambres, dependiendo el numero de alambres de cada grupo del sistema particular usado y de la magnitud de la fuerza pretensora requerida. Los tendones para prefabricados postensados tpicos pueden consistir de 8 a 52 alambres individuales.El cable trenzadose usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa tambin en construccin postensada. El cable trenzado se fabrica de acuerdo con la especificacin ASTM A-416, "Cable Trenzado, Sin Revestimiento, de Siete Alambres, Relevado de Esfuerzos, Para Concreto Presforzado". Es fabricado con siete alambres firmemente torcidos alrededor de un sptimo de dimetro ligeramente mayor. El paso de la espiral del torcido es de 12 a 16 veces el dimetro nominal del cable. Los cables pueden obtenerse entre un rango de tamaos que va desde 6.35 mm hasta 0.60 mm de dimetro, se fabrican en dos grados: el grado 250 y 270 los cuales tienen una resistencia ultima mnima de 1720 y 1860 N/mm2respectivamente, estando estas basadas en el rea nominal del cable.A continuacin se muestran en una tabla las propiedades del cable de siete alambres sin revestimiento que se deben cumplir:Dimetro Nominal(mm)Resistencia ala Ruptura(kN)rea Nominal del Cable(mm2)Carga mnima para una Elongacin de 1% (kN)

Grado 250

6.3540.023.2234.0

7.9464.537.4254.7

9.5389.051.6175.6

11.11120.169.68102.3

12.70160.192.90136.2

15.24240.2139.35204.2

Grado 270

9.53102.354.8487.0

11.11137.974.19117.2

12.70183.798.71156.1

15.24260.7140.00221.5

En el caso de varillas de aleacin de acero, la alta resistencia que se necesita se obtiene mediante la introduccin de ciertos elementos de ligazn, principalmente manganeso, silicn y cromo durante la fabricacin del acero. Las varillas se fabrican de manera que cumplan con los requisitos de la Especificacin ASTM A-277, "Varillas de Acero de Alta Resistencia, Sin Revestimientos, Para Concreto Presforzado". Las varillas de acero de aleacin se consiguen en dimetros que varan de12.7 mm hasta 34.93 mm de dimetro y en dos grados, el grado 45 y el 160, teniendo resistencias ultimas mnimas de 1000 y 1100 N/mm2, respectivamente, tal como se muestra en la tabla:Dimetro Nominal (mm)rea Nominal de la Varilla (mm2)Resistencia a la Ruptura(kN)Mnima Carga para una Elongacin de 0.7 % (kN)

Grado 145

12.70127125111

15.88198200178

19.05285285258

22.23388387347

25.40507507454

28.58642641574

31.75792792712

34.93958957859

Dimetro Nominal (mm)rea Nominal de la Varilla (mm2)Resistencia a la Ruptura(kN)Mnima Carga para una Elongacin de 0.7 % (kN)

Grado 160

12.70127138120

15.88198218191

19.05285316276

22.23388427374

25.40507561490

28.58642708619

31.75792872765

34.939581059926

TIPOS DE CONCRETO UTILIZADOS PARA EL CONCRETO PRESFORZADOGeneralmente se requiere un concreto de mayor resistencia para el trabajo de presforzado que para el reforzado. La practica actual en puentes pide una resistencia a los cilindros de 28 das de 280 a 350 Kg/cm2para el concreto presforzado, mientras que el valor correspondiente para el concreto reforzado es de 170 Kg/cm2aproximadamente. Un factor por el que es determinante la necesidad de concretos ms resistentes, es que el concreto de alta resistencia est menos expuesto a las grietas por contraccin que aparecen frecuentemente en el concreto de baja resistencia antes de la aplicacin de presfuerzo.Es importante seguir todas las recomendaciones y especificaciones de cada proyecto a fin de cumplir con las solicitaciones requeridas. Por lo general para obtener una resistencia de 350 Kg/cm2, es necesario usar una relacin de agua-cemento no mucho mayor que 0.45. Con el objeto de facilitar el colado, se necesitara un revenimiento de 5 a 10 cm. Para obtener un revenimiento de 7.5 cm con una relacin agua-cemento de 0.45 se requeriran alrededor de 10 sacos de cemento por metro cubico de concreto. Si es posible un vibrado cuidadoso, se puede emplear concreto con un revenimiento de 1.2 cm o cero, y serian suficientes poco menos de 9 sacos por metro cubico de concreto. Puesto que con una cantidad excesiva de cemento se tiende a aumentar la contraccin, es deseable siempre un factor bajo de cemento. Con este fin, se recomienda un buen vibrado siempre que sea posible, y para aumentar la maniobrabilidad pueden emplearse ventajosamente aditivos apropiados.

Son elementos estructurales de concreto presforzado; Ideales para soportar cargas para puentes en claros hasta de 30m.Su longitud es variable de acuerdo a las necesidades del proyecto.En nuestras plantas tenemos instalaciones fijas para tensado de torones con capacidad de 700 TON. de fuerza presforzante. Las trabes AASHTO pueden ser pretensadas, postensadas o combinadas.

Nosotros recomendamos utilizar el pretensado en trabes no mayores de 30m. ya que su fabricacin se realizara en planta industrial, donde se fabrica en moldes metlicos y se cura el concreto a base de vapor, lo que permite ciclos de colado diario; su produccin se realiza bajo un estricto control de calidad. La trabes AASHTO se utilizan comnmente en puentes de caminos y pasos a desnivel, salvando vas de ferrocarril, barrancas, ros, etc.Debido a sus dimensiones se pueden transportar prcticamente a cualquier sitio, una de sus ventajas es el ahorro del tiempo total de ejecucin de la obra.

Caractersticas Geomtricas y Grficas de Sobre Carga

Caractersticas Geomtricas y Utilizacin Tipo I a VI

Concreto presforzado: una tcnica con historiaEl concreto resiste los esfuerzos de compresin, no as los de tensin; por lo que debe reforzarse en las zonas tensionadas por medio de la adicin de acero de refuerzo; es ste el principio fundamental del concreto armado.

Usualmente, en el clculo no se considera el aporte del concreto en la parte de la seccin sometida a esfuerzos de tensin, que es donde se forman grietas o fisuras. Si se quieren estructuras ms ligeras e impermeables, debern lograrse diseos en los que no aparezcan esfuerzos de tensin o en los que stos sean mnimos. Lo anterior puede ser logrado mediante el empleo de concreto presforzado.A partir de la segunda mitad del siglo XX, el concreto presforzado cubri las expectativas de grandes obras de la ingeniera a nivel mundial. Todas las ramas de las estructuras se vieron representadas al punto de volverse muchas veces necesario e imprescindible su empleo, revelndose excelencias de estudios tericos y experimentales en su prctica. Un ejemplo distintivo lo constituye el puente que cruza el Valle de Kocher (Kochertal), entre las ciudades de Heibronn y Nremberg, (diseo de Way y Freytag), construido entre octubre de 1977 y junio de 1979. El puente atirantado de referencia tiene una longitud de 1,127.70 m, con dos tramos extremos de 80,50 m de luz y siete tramos intermedios de 138.10 m de luz cada uno, constituyendo una viga continua en toda su extensin.Con una altura mxima de 185 m, constituye el viaducto ms alto de Alemania, y uno de los ms altos del mundo (Ver Foto 1).

Los orgenesLa idea original del concreto presforzado surgi aproximadamente en 1888 con el concepto de precompresin de Doehring. Segn sta, las placas y las vigas se fabricaban vertiendo el concreto fresco en cofres donde previamente se presforzaban barras de acero. Esta idea desafortunadamente fue abandonada a principios del siglo XX pues al descuidar las calidades de los materiales (concreto y acero), los elementos se comportaban de forma similar a los del concreto armado. No es hasta 1928 que el ingeniero francs Freyssinet retoma el fundamento original del concreto presforzado y justifica la necesidad de su uso a partir del empleo de materiales de alta calidad. Comienza as su desarrollo como parte de la ingeniera estructural. Entre los investigadores ms significativos pueden citarse a Freyssinet, Guyn y Dossier (Francia); Mijailov y Gvosdev (Unin Sovitica); Magnel (Blgica) y Leonhardt (Alemania).Una definicin muy difundida del concreto presforzado parte de eliminar los esfuerzos de tensin en el concreto mediante la introduccin de esfuerzos artificiales de compresin antes de la aplicacin de cargas externas y que, superpuestas con stas, los esfuerzos de tensin totales permanentes; y para todas las hiptesis consideradas,queden comprendidas entre los lmites que el material puede soportar indefinidamente. En resumen, el presforzado se lleva a cabo tensando acero de alta resistencia para inducir esfuerzos de compresin en la seccin de concreto.Mediante un detallado estudio de reparticin de los aceros de presfuerzo en la seccin transversal, es posible garantizar que toda la seccin se encuentre solicitada a esfuerzos de compresin. Al entrar en servicio el elemento debido a la flexin, tienen lugar en ste, esfuerzos de tensin y compresin que sumados con los esfuerzos resultantes del pretensado aplicado previamente, resultan en un diagrama de esfuerzos; en el que la seccin transversal ntegramente trabaja a compresin (Ver Fig. 1).En general, el concreto presforzado se constituye de los mismos materiales que el armado: concreto y acero. Asimismo, la diferencia fundamental entre ambos radica en que en el concreto armado slo trabaja a compresin la parte de la seccin transversal que se ubica en la zona comprimida; y es el acero de refuerzo el que soporta los esfuerzos de tensin. Por esta razn, el acero de refuerzo en el concreto armado puede considerarse como un concreto ficticio de elevada resistencia, concebido desde un principio, para absorber los esfuerzos de tensin que se originan en la seccin transversal debido a las diferentes acciones que se pueden generar (Ver Fig. 2).En el caso del concreto presforzado, la armadura de refuerzo se concibe para crear artificialmente niveles de fuerza o de esfuerzos a fin de que toda la seccin transversal se encuentre sometida ntegramente a esfuerzos de compresin; eliminndose o limitndose as los esfuerzos de tensiones; y por ende, la fisuracin o agrietamiento asociado.Las fuerzas compresoras se inducen en la seccin de concreto presforzado a travs de la aplicacin de tensiones (alargamiento) en el acero de refuerzo antes (concreto pretensado) o despus de que se endurezca el concreto (concreto postensado). Una vez que el concreto se ha endurecido alrededor de estos refuerzos tensados, se sueltan estos ltimos y se acortan, inducindose as por adherencia, esfuerzos de compresin en toda la superficie que conforma la seccin de concreto. En el caso del concreto postensado, la adherencia se garantiza por medio de la inyeccin, por lo general, de materiales cementicios en el interior del conducto, por donde se hace circular el acero de refuerzo una vez que el concreto ha quedado suficientemente endurecido. Especial importancia en la induccin de esfuerzo de compresin por adherencia, tiene la estimacin de la resistencia del concreto a la compresin al momento de la transferencia, pues se debe garantizar que el concreto absorba por s solo los grandes esfuerzos de compresin concentrados que se generan alrededor de los aceros de refuerzo (presfuerzo).Fue Freyssinet quien revel las directrices a seguir para su empleo en la construccin y aclar el comportamientoplstico del concreto bajo la accin del presforzado. Igualmente recomend el uso de concretos de buena calidad(altos niveles en la resistencia a la compresin y en el mdulo de elasticidad) y aceros de elevado lmite elstico.Si se compara un elemento de concreto armado con otro de concreto presforzado, las ventajas de este ltimo son muy evidentes. Entre las ventajas ms importantes se pueden citar las siguientes:1. Es recomendable su uso en estructuras impermeables o en aquellas expuestas a agentes agresivos; hecho que tiene lugar por eliminarse las fisuras estando los elementos sometidos a esfuerzos de compresin bajo todas las hiptesis de cargas.2. La escasa o nula fisuracin posibilita que la seccin del elemento trabaje ntegramente. Por consiguiente toda ella se considera til o efectiva.3. La seccin se desempea en el rango elstico; lo que de alguna manera redunda en una mayor flexibilidad en el elemento, al limitarse los efectos de fluencia y retraccin.4. Posibilita ahorro de acero al utilizar totalmente la armadura hasta cerca de su lmite elstico (aceros de elevado lmite elstico) y, como consecuencia: una reduccin en la cuanta de acero de refuerzo.5. Se consiguen reducciones considerables de las dimensiones de las secciones de los elementos, y por tanto: aligeramiento de la estructura, lo que a su vez redunda en una reduccin de la masa dinmica y por tanto de los niveles en los esfuerzos de diseo.6. El uso de concreto presforzado permite que los elementos cubran grandes claros con pequeos niveles de peralte, lo que trae como consecuencia una reduccin en el consumo de materiales.7. Al limitarse los niveles de fisuramiento se eleva la durabilidad de la construccin.Asimismo, el concreto presforzado tiene algunas desventajas respecto al concreto armado, aunque es importante referir que en general no minoran su importancia y extendido uso en la construccin. Entre las desventajas estn que para su fabricacin se requieren equipos e instalaciones especiales; que se necesitan materiales (acero y concreto) de altas prestaciones, lo que infiere por este concepto elevados costos; que se requiere personal calificado en el proceso de construccin y montaje; que es necesaria la consideracin de elevados procesos de control de calidad, tanto en el proceso de produccin como en el de la puesta en obra, y que por lo general se requiere el desarrollo de sofisticados proyectos de ingeniera, en los que se especifiquen a detalle estrictos procesos constructivos.

Estas desventajas estn vinculadas con la economa no slo en su tecnologa de fabricacin; sino tambin en la concepcin de sus instalaciones; fundamentalmente si se trata de obras pequeas y de mediana importancia. Son numerosas las aplicaciones del concreto presforzado, no slo en edificios, sino tambin en grandes e importantes obras de ingeniera en general. El concreto presforzado se ha empleado fundamentalmente en la construccin de: trabes (AASHTO, cajn), viguetas (alma libre o alma llena para el sistema de piso de vigueta y bovedilla), losas de entrepiso (alveolar, T y doble T), tuberas de alta presin, durmientes para ferrocarril, pisos industriales y pistas para aeropuertos, depsitos, postes para la conduccin de energa elctrica, pilotes, entre otros; para los que se han generado gran variedad de secciones tpicas (Ver Fig. 3).En el caso de los pilotes presforzados, sobradas ventajas garantizan su difundido uso frente a los del concreto armado. Resistencia, durabilidad y economa los caracterizan, y fundamentalmente en obras martimas sustituyen provechosamente a los de otros materiales; estando sometidos a grandes impactos y a la accin corrosiva del medio. Se hace notar que desde que se experiment la tcnica del concreto presforzado por primera vez, sta se ha desarrollado ampliamente; siendo cada da ms numerosas sus aplicaciones. En un inicio se construan slo elementos presforzados de tamao mediano; pero hoy sus usos se amplan a obras de gran importancia y dimensiones como es el caso de hangares, estructuras de cubiertas laminares, puentes, grandes depsitos, entre otros.La propiedad del concreto presforzado de eliminar la posibilidad de formacin de fisuras, le hace apto para la construccin de estructuras que requieren una total estanqueidad; tal y como sucede con las tuberas de conduccin de agua. Igualmente numerosos estudios han arrojado resultados satisfactorios referidos al comportamiento del concreto presforzado bajo la accin de altas temperaturas.El concreto presforzado puede clasificarse de diversas maneras, de acuerdo a:1. Ubicacin del acero de preesfuerzo en la seccin transversal (interior y exterior).2. Grado de pretensado (total o parcial).3. Momento con que se aplica el presfuerzo (pretensado o postensado).4. Condiciones de adherencia entre el concreto y el acero (adherente y no adherente)5. Posicin del refuerzo en la seccin, tomando en consideracin la resultante de todas las fuerzas y el centroide de la seccin de transversal (centrado y excntrico).De igual manera, deben vigilarse los materiales componentes del concreto presforzado. A continuacin se exponen algunas generalidades de stos.

ConcretoEn cuanto al concreto, como ya se dijo, se requieren aquellos con altas resistencias siempre logrando que la retraccin y la fluencia sean las menores posibles, pues ambas propiedades disminuyen con el tiempo la fuerza inicial de pretensado. Es importante por consiguiente su resistencia, granulometra, naturaleza de los agregados, relacin agua/cemento y mtodos de compactacin y vibrado. Al aprovecharse ntegramente toda la seccin, se hace necesario contar con hormigones de elevada resistencia mecnica. Como ya se expres, la retraccin resulta un fenmeno peligroso y conviene reducirlo al mximo. Adems del estado higromtrico del ambiente, este fenmeno puede verse incrementado con el empleo de altas dosificaciones de cemento, gran cantidad de agua, arenas muy absorbentes y elevado porcentaje de finos. Del mismo modo se cuidar la fluencia, la cual depende de los mismos factores que la retraccin, y sumado a ellos: la edad del hormign a partir de la actuacin de la carga y el intervalo de tiempo durante el cul acta la carga.AceroReferido al acero utilizado en el concreto pretensado, ya se ha expuesto la necesidad de que sea portador de alta resistencia y elevado lmite elstico. Las fuerzas de preesfuerzo son ejercidas por medio de alambres, barras, cordones, torones o cables de alta resistencia.c