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CONCRETO PREESFORZADO

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by

Ramces Guzman

on 27 December 2013

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Transcript of CONCRETO PREESFORZADO

CONCRETO PREESFORZADO
INTEGRANTES
Jaime Martinez Plata
Oscar Carrero
Nathalia Rodriguez
Yessica Pérez
Omar Afanador
Concreto en el cual se han introducido esfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes de las cargas externas dadas se equilibran hasta un grado deseado, con el propósito de mejorar su comportamiento y resistencia bajo condiciones de servicio
Que es el concreto pre-esforzado?
PRESENTADO A:
ING. ORLANDO RODRIGUEZ
CONTENIDO:
Historia
Conceptos básicos
ventajas y desventajas
Materiales y equipo
Aplicaciones
Proceso constructivo
QUE TANTO SABES?
Ques es preesforzado?
Que es una carga de servicio?
Que entiende por toron?
MATERIALES
En estructuras pre-esforzadas basicamente hablamos de dos componentes principales que tienen caracteristicas especiales:
El acero
El concreto
Anclajes (postensado)
ACERO
El acero usado en el preesfuerzo es diferente al acero convencional, pues por razones fisicas se necesita que sea de alta resistencia.

El refuerzo comun usado en estructuras no preesforzadas tambien es importante dentro de la construccion del pre-esforzado, pues se usan como refuerzo en el alma y refuerzo longitudinal.
CONCRETO
El concreto que se usa para presforzar se caracteriza por tener mayor calidad y resistencia con respecto al utilizado en construcciones ordinarias. Los valores comunes de f´c oscilan entre 350 y 500 kg/cm2, siendo el valor estándar 350 kg/cm2. Se requiere esta resistencia para poder hacer la transferencia del presfuerzo cuando el concreto haya alcanzado una resistencia de 280 kg/cm2.
TIPOS DE ACERO DE PREESFUERZO
El acero es el material que soporta de forma activa los esfuerzos y momentos de las piezas terminadas con la finalidad de contrarrestar los mismo pero causados por las cargas a las que el elemento esta sometido. Existen cuatro formas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres, torón, varillas de acero de aleación y tendones.
Deben cumplir ASTM A 421
Varillas de aleacion de acero
La alta resistencia que se necesita se obtiene mediante la introducción de ciertos elementos de ligazón, principalmente manganeso, silicón y cromo durante la fabricación del acero. Las varillas de acero de aleación se consiguen en diámetros que varían de 12.7 mm hasta 34.93 mm de diámetro y en dos grados, el grado 45 y el
160, teniendo resistencias ultimas mínimas de 1000 y 1100 N/mm2
Se fabrica a partir de lingotes de acero laminando en caliente, de ello se obtiene alambres redondos los cuales después de un proceso de enfriamiento, pasan a través de troqueles que les dan forma y reducen su diámetro.
diámetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm
resistencias desde 16,000 hasta 19,000 kg/cm2.
acabado liso, dentado y tridentazo,( 5, 6 y 7) acabado liso para menores
flexible y a al vez resistente
ALAMBRES REDONDOS
El torón se usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa también en construcción pos tensada.
se fabrica con 7 alambres firmemente torcidos
El paso de la espiral o hélice de torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable.
La resistencia a la ruptura, fsr, es de 19,000 kg/cm2 para el grado 270K (270,000 lb/pulg2)
tamaños que va desde 3/8” hasta 0.6 pulgadas de diámetro,
TORONES
Requerimientos mecanicos de los alambres. empresa EMCOCABLES
Los cables de acero están compuestos de una determinada cantidad de torones o trenzas colocados o cerrados en forma helicoidal alrededor de un núcleo o alma de soporte.
Los cables de acero dependiendo de su composicion pueden llegar a alcanzar resistencias a la rotura de hasta 220000 Kgf.
CABLES
Paso de un cable de acero
Paso de un cable de acero
Anclajes y cuñas
Un anclaje es un sistema de hierro fundido que aloja un sistema de
cuñas
, las cuales tienen forma de cono truncado con un agujero central de superficie dentada que ajusta los torones y los bloquea para mantener la tension.
Tipo de cargas
PERMANENTES
VARIABLES
Es uno de los tipos de acero que se usa en el concreto pre-esforzado. Esta constituido por 7 alambres.
TORÓN
Eugène Freyssinet
, quien convirtió en realidad práctica la idea de pretensar los elementos de hormigón. Pretensar mediante algún procedimiento específico un elemento estructural al crear en él aplicación de las cargas externas, al combinarse con los resultantes de dichas fuerzas actuantes se anulen o disminuyan los esfuerzos de tensión.
• Cargas móviles

• Acciones de viento, lluvia o nieve

• Acciones de temperatura

• Maquinaria y equipo


CARGAS DE SERVICIO

• Peso propio

• Elementos constructivos no estructurales

• Empuje de suelos

• Deformaciones durante la construcción


PRETENSADO Y POSTENSADO

1886
: Jackson, California. Atar varillas de acero en piedras artificiales.
1888
: Dohering, Alemania. Hormigón reforzado con metal que tenía aplicado antes de que fuera cargada la losa.
1908 y 1925:
Steiner (Recuperar algunas de las pérdidas). Dill (Barras de acero de alta resistencia cubiertas para evitar la adherencia)



Cronograma
1945
: Escasez de acero en Europa durante la Segunda Guerra Mundial.
1949
: Llega a Estados Unidos con el pretensado al llevarse a cabo la construcción del afamado puente Filadelfia Walnut Lane Bridge

1952
: (FIP) Diseminar el mensaje e iluminar al mundo acerca del concepto relativamente desconocido de la construcción con hormigón pretensado,
1958
: Se construye el puente Tuxpan con una longitud total de 425 m. Estructura principal de tres luces de 92 m de hormigón pretensado.


El puente General Rafael Urdaneta (Venezuela) 8.678 Km
Puente Río-Niterói (Rio Janeiro) 13 km
Chesapeake Bay Bridge USA: 7 km
Puente Jiaozhou Bay (China): 41,58 km
CONCEPTOS BASICOS
CARGAS SOBRE LA ESTRUCTURA
El concreto simple es muy resistente ante la compresión, pero débil a la tensión, lo que limita su aplicabilidad como material estructural.
DEFORMACIONES TÍPICAS

pueden clasificarse en cuatro tipos:

Deformaciones elásticas.
Deformaciones laterales.
Deformaciones plásticas.
Deformaciones por contracción.

HISTORIA
Deformaciones plásticas

Esta deformación por flujo plástico en el concreto depende no solamente del tiempo, sino que también de las proporciones de la mezcla, de la humedad, de las condiciones del curado, y de la edad del concreto a la cual comienza a ser cargado.

La deformación elástica es aquella que es reversible o no permanente, el concreto recupera su forma original al retirar la fuerza que le provoca la deformación
Deformaciones elásticas

La relación entre la deformación transversal y la longitudinal se conoce como relación de Poisson (varía entre 0.15-0.20).

Deformaciones laterales

Deformaciones por contracción
La calidad de los agregados es también una consideración importante. Agregados más duros y densos de baja absorción y alto módulo de elasticidad expondrán una contracción menor.
Concreto que contenga piedra caliza dura tendrá una contracción menor que uno con granito, basalto, y arenisca.

¿Cómo contrarrestar las deformaciones?

 CONCRETO REFORZADO

El concreto reforzado es la combinación del concreto simple con acero en busca de mejorar las propiedades mecánicas del concreto.

CONCRETO PRESFORZADO
El ACI propone la siguiente definición:
Concreto presforzado: Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes debido a cargas externas son contrarrestados a un grado deseado
PRETENSADO
POSTENSADO
Ubicar la cimbra en su lugar, y vaciar el concreto en torno al tendón esforzado. A menudo se usa concreto de alta resistencia, y curado con vapor de agua, para acelerar el endurecimiento del concreto.

Después de haberse logrado suficiente resistencia, se alivia la presión en los gatos, los torones tienden a acortarse, pero no lo hacen por estar ligados por adherencia al concreto.

Al liberarse la tensión de los gatos, se mide el alargamiento de los tendones, así como la fuerza de tensión aplicada por los gatos.

Características:


Piezas prefabricadas, con producción a gran escala.
El presfuerzo se aplica antes que las cargas.
La acción del presfuerzo es interna.
El acero tiene trayectorias rectas.
Las piezas son generalmente simplemente apoyadas (elemento estático).
Ésta técnica del hormigón pretensado ha favorecido enormemente el desarrollo de la prefabricación en taller o factoría, donde se obtienen elementos resistentes con peso reducido y por lo tanto, fácilmente transportables.

Producción.

Se requiere dejar ductos ahogados y ubicados según las trayectorias de cálculo.

Tensar los tendones una vez que el concreto ha fraguado y su resistencia es del 80%.

En cuanto se haya alcanzado la carga de diseño, se registrará la extensión y, si ésta ha alcanzado el valor calculado podrá anclarse el tendón.

Una vez tensados y anclados los tendones se requiere inyectar los conductos con mortero para proteger a los tendones.
PRESFORZADO PARCIAL VS COMPLETO

La ventaja principal del presforzado completo es que ofrece la posibilidad de eliminar en su totalidad las grietas bajo la carga de servicio, sin embargo, existe la posibilidad de que se produzcan simultáneamente miembros de deflexión negativa.

El presforzado parcial puede llevar a una economía significativa.

Aun cuando pueda reducirse la fuerza del presfuerzo mediante el empleo  del presforzado parcial, una viga debe tener de todas maneras un factor de seguridad adecuado contra su falla.

ESTAPAS DE UN ELEMENTO PRESFORZADO

Un elemento presforzado, y en general cualquier elemento prefabricado, está sometido a distintos estados de carga. Estos estados pueden representar condiciones críticas para el elemento en su conjunto o para alguna de sus secciones
Etapa de transferencia del presfuerzo:
Las acciones a considerar son el presfuerzo que actúa en el instante y el peso propio del elemento
Etapa final
Se 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.
Etapa intermedia
Este es el estado durante la transportación y montaje. Es muy importante asegurar que los miembros sean manejados y soportados apropiadamente en todo momento
PERDIDAS DE PRESFUERZO

Se denomina pérdida a la diferencia entre la fuerza medida en el gato en el momento del tesado y la fuerza efectiva en un punto cualquiera del cable en un momento cualquiera en el tiempo.

Las perdidas de presfuerzo inmediatas:

Deslizamientos de anclaje.
Acortamiento elástico del concreto.

Perdidas de presfuerzo dependientes del tiempo:

Contracción del concreto
Relajamiento del acero
Flujo plástico del concreto

El postensado es un método de presforzado en el cual el tendón que va dentro de unos conductos es tensado después de que el concreto ha sido vaciado en los moldes, ha fraguado y su resistencia sea del 80%.

El postensado requiere de un gato portátil y anclajes permanentes; su costo hace que sea empleado para miembros de gran luz, pesados, cuyo transporte no es económico

Generalmente se colocan en los moldes de la viga conductos huecos que contienen a los tendones no esforzados, y que siguen el perfil deseado, antes de vaciar el concreto, como se ilustra a continuación
VENTAJAS Y DESVENTAS
Ventajas del concreto presforzado
• Mejora el comportamiento estructural.
• Conlleva un uso más eficiente de los materiales.
• Disminuye la fisuración del hormigón.


Disminuyen las alturas y secciones de los elementos.
• Menos peso para pilares y fundaciones.
• Rapidez de ejecución. Producción en serie.
• Poco personal en obra.
Desventajas del pretensado
• La falta de coordinación en el transporte.
• Se debe planear y ejecutar cuidadosamente el proceso constructivo.
• La inversión inicial es mayor.
• Se requiere también de un diseño relativamente especializado de armaduras, uniones y apoyos.
• El cálculo suele ser más complejo

Desventajas del Postensado
• Requiere de maquinaria y mano de obra más especializada que el hormigón sin postesar.
• El cálculo es más complejo y por lo tanto más caro.
• El sistema es más caro que el de hormigón pre-tensado. Los anclajes no se recuperan y quedan perdidos en el hormigón.


• El acero utilizado es un acero especial.
• Se deberá tener extrema precaución al utilizar acero engrasado en el diseño y ejecución de los anclajes y sus recubrimientos
Que tipos de concreto conoces?
Concreto Simple
: Resistente a compresión pero débil a tensión.
Ej: Tubería, Ladrillos, Concreto de limpieza, etc.
Concreto Reforzado
: Para resistir esfuerzos de tracción se emplea acero de refuerzo, el acero disminuye agrietamiento por tensión y cargas de larga duración. Aumenta la resistencia del elemento.
Ej: Vigas, Columnas, Placas reforzadas.
Concreto Presforzado
: Se crea un estado de esfuerzos a compresión ante la aplicación de cargas. Los esfuerzos a la tensión quedan contrarrestados o reducidos. De mayor resistencia f’c=350 – 500 Kg/cm2
Ej: Vigas Columnas, Placas.

TIPOS DE CONCRETO
APLICACIONES
Losas: Grandes luces y pueden auto soportarse.

 Puentes construidos por voladizo

 Puentes empujados

 Puentes por dovelas prefabricadas

 Losas alveoladas: Elemento prefabricado de hormigón pretensado, alcanza luces importantes
PRETENSADO
POSTENSADO
Centros Comerciales

Edificios

Aulas para escuelas y universidades

Auditorios y centros comerciales

ALGUNOS EJEMPLOS DE LA APLICACIÓN DEL METODO
TORRE CUBE I
Ubicada en Guadalajara capital de Jalisco, México
Tiene una altuta de 70 m

Estructura mixta de hormigon reforzado, postensado y acero estructural
PLANTA PISO TIPO DE LA TORRE
El edificio se desarrolla a partir de 3 núcleos de hormigón, son la unica estructura de sujeción de todo el edificio
La construcción de esta torre duro un año, entre los años 2004 y 2005.
TORRE CUBE II
Proyecto de 150 m de altura con torre singular inclinada 4 grados

Planta diafana de forma doble triangular, solo 6 pilares por planta de aprox 500 m2.

Luces de 20m X 15m
PROCESO CONSTRUCTIVO
el presforzado crea deliberadamente esfuerzos permanentes en un elemento estructural para mejorar su comportamiento de servicio y aumentar su resistencia. Los elementos que se utilizan van desde una vigueta para casa habitación hasta trabes para puentes de grandes claros.
Los tendones se tensan antes de colar el concreto.
Se requiere de moldes que sean capaces de soportar el total de la fuerza de presfuerzo durante el colado y curado del concreto antes de cortar los tendones y que la fuerza pueda ser transmitida al elemento.
pretensado
postensado
El postensado es el método de
presfuerzo que consiste en
tensar los tendones y anclarlos
en los extremos de los elementos
después de que el concreto ha
fraguado y alcanzado su
resistencia necesaria.
PROCESO COONSTRUCTIVO VIGUETA PRETENSADA
5. Tensado del alambre
Los alambres son tensados con el equipo hidráulico (gato y bomba), y éste puede ser manual o eléctrico. Cada alambre se tensa a la misma presión y definido previamente por el diseño de la viga. Un valor muy común es tensarlo al 70% de la carga
7. Vaciado del concreto
Una vez elaborado el concreto, éste se distribuye en carretilllas a lo largo de la mesa y se vacía con la
ayuda de una pala.
6. Fabricación del
concreto
El concreto se puede elaborar en la planta o se puede adquirir con un concretero calificado de la localidad. Para la vigueta pretensada, se requiere un concreto con resistencia de f´c de 350 kg/cm2 ó mayor. el tamaño máximo del agregado de 3/8”.

8. Vibrado del concreto, acabado y colocación de ganchos
El vibrado tiene un papel fundamental en la resistencia final del concreto, es el proceso por medio del cual se logra un mayor contacto entre los granos de la mezcla, para eliminar en lo posible, el aire atrapado dentro de ésta.
11. Acarreo y almacenaje
Finalmente, las viguetas son llevadas al patio de almacén para ser almacenadas en paquetes de vigueta de la misma longitud.
10. Desencofrado de la vigueta
Una vez cortados los alambres, con una barra de acero se genera un brazo de palanca para desmoldar la vigueta a través de los ganchos que fueron colocados en el proceso previo.
3. Colocacion del alambre y separadores
Se tiende el alambre junto a las mesas de los moldes. Los alambres pasan a través de los agujeros de los separadores para ser colocados en cada línea de los moldes.
4. Anclaje del alambre
Los alambres se hacen pasar por los agujeros de la placa de anclaje y se aseguran con los barriletes y cuñas. Se función es fijar el alambre para poder ser tensado sin que se corra el alambre.
9. Destensado del alambre y cortes
Cuando el concreto adquiere el 80% de la resistencia de diseño f´c, se procede a la liberación del presfuerzo. Primero se realiza una pre-transferencia al aflojar los alambres del extremo móvil de la pista. Posteriormente se cortan los alambres que se encuentran entre los separadores
2. Corte de alambre
Con ayuda de unas cizallas se corta el alambre de presfuerzo a la longitud deseada, la cual es el largo de las mesas, más las puntas suficientes (1m) en cada extremo para anclarlo y tensarlo.
1. Preparacion del molde
La preparación del molde consiste en limpiarlo y evitar que tenga polvo o basura antes de la aplicación del desmoldante.
Los separadores son distribuidos en pares a lo largo de la mesa, y la distancia entre cada par, lo define la longitud de cada vigueta a producir. Entre cada par de separadores, se coloca una tapa entre los separadores para evitar la entrada de concreto.
PROCESO CONSTRUCTIVO LOSA POSTENSADA
1. Encofrado de losa
2. Se traza la ubicación de cada cable
3. Instalación de la malla inferior de losa.
4. Se coloca el ducto plano sobre
apoyos de acero para dar la
curvatura respectiva al cable según el tipo de anclaje del diseño.
5. Se introducen los torones en cada ducto.
6. Se instalan en los extremos, las
cajuelas de madera, así como también los accesorios y refuerzos que van en los extremos.
7. Instalación de la malla superior de losa.
8. Se realiza el vaciado del concreto para la losa.
9. Se desencofra las cajuelas, en las cuales se colocar el gato para el tensado de los cables.
10. Una vez alcanzada la resistencia requerida, de 350 kg/cm2 se tensa los cables todos con la misma fuerza.

11. Posteriormente del tensado se
procede a inyectar la lechada a
través de una manguera ubicada en los extremos.
12. Finalmente se procede a rellenar los agujeros dejados por las cajuelas de madera y se le da el
acabado.
ESTADIO CHIVAS OMNILIFE
Actualmente uno de los estadios mas importantes.

Tiene una forma de volcán con una nube o cubierta apoyada en solo 16 pilares

Distancia de elementos portagradas entre 15 y 22m.

Postensado "in situ''

ZONAS DE APLICACIÓN
Portagradas con distancias entre 15 y 20 m

Placas para la berma tipo volcán

APLICACIÓN DEL POSTENSADO EN LAS VIAS
Permite mejorar el desempeño del concreto, se recomienda para suelos planos y no expansivos.

Ventajas: Al no necesitar acero de refuerzo la instalación es mucho mas rapida

Durabilidad.

Mano de obra variable.

SISTEMA WAFFLEMAT
Se recomienda para suelos expansivos y no es necesario mejorar el suelo.

Los waffles amortiguan la expansión del suelo

Ventajas: Rapidez y durabilidad.

Mano de obra variable

APLICACIÓN EN PUENTES
PUENTE LA MOCHITA (CHÍLE)
Este puente fue construido mediante el lanzamiento de vigas pretensadas, mediante una estructura metalica de soporte lanzaviga.
TORONES DE PRE- ESFUERZO
PRETENSADO
POSTENSADO
Adheridos
Trabajan por adherencia
Adheridos
Torones sin recubrimiento
No adheridos
Los ductos se rellenan con lechada cementícia
Ductos
No hay ductos
Torones sin recubrimiento
Torones con recubrimiento
Encauchetados
Galvanizados
Anclaje Pasivo:
Es el encargado de desarrollar la fuerza de reaccion.
Anclaje activo:
Es donde se realiza el tensionamiento

EQUIPO
DUCTOS
Los ductos pueden ser metalicos o plasticos
GATOS HIDRAULICOS
Los gatos se encargan de tensar el acero. Su construccion es ligera para operacion manual.
Manómetros
Sirve como equipo de medicion con el cual se verifican las cargas introducidas a los torones. , los manómetros indican lecturas de presiones, permitiendo calcular la carga que se aplica a los torones, conocido el coeficiente de área activa de los pistones del gato hidráulico.
El pretensado generalmente es prefabricado por lo cual el equipo depende de la fabrica, pero generalmente son planchas o moldes en los cuales se hace el tensado del acero y se vierte el concreto.

En el postensado podemos decir que el equipo utilizado es basicamente:los ductos, el gato hidraulico y los manometros.
Fin.
Muchas Gracias!

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