Hormigón pretensado

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Hormigón pretensado
Esquema de deformaciones.
Esquema de la sección transversal de una viga donde se aprecia la armadura pasiva (color azul) y la armadura de pretensado (color rojo).

Se denomina hormigón pretensado (en América concreto presforzado) a la tipología de construcción de elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al hormigón.

Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del hormigón frente a esfuerzos de tracción,[1] [2] y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920.

El objetivo es el aumento de la resistencia a tracción del hormigón, introduciendo un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de servicio en el elemento estructural.

El esfuerzo de pretensado se puede transmitir al hormigón de dos formas:

  • Mediante armaduras pretesas (generalmente barras o alambres), m√©todo utilizado mayoritariamente en elementos prefabricados.
  • Mediante armaduras postensadas o postesas, (generalmente torones, grupos de cables), utilizadas mayoritariamente en piezas hormigonadas in situ.

Normalmente al aplicar esta técnica, se emplean hormigones y aceros de alta resistencia, dada la magnitud de los esfuerzos inducidos.

Seg√ļn se ha indicado el pretensado se puede lograr de dos maneras: pretensado con armaduras pretesas y pretensado postensado.

Contenido

Hormigón pretensado con armaduras pretesas

Stressed ribbon pedestrian bridge, Grants Pass, Oregon, USA

El hormig√≥n se vierte alrededor de tendones tensados. Este m√©todo produce un buen v√≠nculo entre el tend√≥n y el hormig√≥n, el cual protege al tend√≥n de la oxidaci√≥n, y permite la transferencia directa de tensi√≥n. El hormig√≥n o concreto curado se adhiere a las barras, y cuando la tensi√≥n se libera, es transferida hacia el hormig√≥n en forma de compresi√≥n por medio de la fricci√≥n. Sin embargo, se requieren fuertes puntos de anclaje exteriores entre los que el tend√≥n se estira y los tendones est√°n generalmente en una l√≠nea recta. Por lo tanto, la mayor√≠a de elementos pretensados de esta forma son prefabricados en taller y deben ser transportados al lugar de construcci√≥n, lo que limita su tama√Īo. Elementos pretensados pueden ser elementos balc√≥n, dinteles, losas de piso, vigas de fundaci√≥n o pilotes.

Hormigón pretensado postensado

Es el t√©rmino descriptivo para la aplicaci√≥n de compresi√≥n tras el vertido y posterior proceso de secado in situ del hormig√≥n. En el interior del molde de hormig√≥n se coloca una vaina de pl√°stico, acero o aluminio, para seguir el trazado m√°s conveniente en el interior de la pieza, siguiendo la franja donde, de otra manera, se registrar√≠an tracciones en el elemento de estructural. Una vez que el hormig√≥n se ha endurecido, los tendones se pasan a trav√©s de los conductos. Despu√©s dichos tendones son tensados mediante gatos hidr√°ulicos que reaccionan contra la propia pieza de hormig√≥n. Cuando los tendones se han estirado lo suficiente, de acuerdo con las especificaciones de dise√Īo (v√©ase la ley de Hooke), estos quedan atrapados en su posici√≥n mediante cu√Īas u otros sistemas de anclaje y mantienen la tensi√≥n despu√©s de que los gatos hidr√°ulicos se retiren, transfiriendo as√≠ la presi√≥n hacia el hormig√≥n. El conducto es rellenado con grasa o lechada de cemento para proteger los tendones de la corrosi√≥n. Este m√©todo es com√ļnmente utilizado para crear losas monol√≠ticas para la construcci√≥n de casas en los lugares donde los suelos expansivos crean problemas t√≠picos para el per√≠metro de la cimentaci√≥n. Todas las fuerzas producidas por la expansi√≥n temporal y asentamiento del suelo subyacente son absorbidas por la losa pre-tensada, que soporta la construcci√≥n sin flexi√≥n importante. El postensado tambi√©n se utiliza en la construcci√≥n de puentes, siendo pr√°cticamente imprescindible en los sistemas de construcci√≥n por voladizos y dovelas.

Ventajas del hormigón pretensado

La resistencia a la tracción del hormigón convencional es muy inferior a su resistencia a la compresión, del orden de 10 veces menor. Teniendo esto presente, es fácil notar que si deseamos emplear el hormigón en elementos, que bajo cargas de servicio, deban resistir tracciones, es necesario encontrar una forma de suplir esta falta de resistencia a la tracción.

Normalmente la escasa resistencia a la tracción se suple colocando acero de refuerzo en las zonas de los elementos estructurales donde pueden aparecer tracciones. Esto es lo que se conoce como hormigón armado convencional. Esta forma de proporcionar resistencia a la tracción puede garantizar una resistencia adecuada al elemento, pero presenta el inconveniente de no impedir el agrietamiento del hormigón para ciertos niveles de carga.

Historia y evolución

El principio básico del pretensado fue aplicado a la construcción quizás hace siglos, cuando se ataban cintas o bandas metálicas alrededor de duelas de madera para formar los barriles. Cuando se apretaban los cinchos, estaban bajo una fuerza que creaba un esfuerzo de compresión entre las duelas y las habilitaban para resistir la tensión en arco, producida por la presión interna del líquido contenido.

Aunque con el tiempo se han hecho diversos intentos para disminuir el agrietamiento del hormig√≥n bajo tracci√≥n, las contribuciones m√°s importantes a su soluci√≥n suelen atribuirse al ingeniero franc√©s Eug√®ne Freyssinet, quien convirti√≥ en realidad pr√°ctica la idea de pretensar los elementos de hormig√≥n. Seg√ļn Freyssinet, pretensar un elemento estructural consiste en crear en √©l, mediante alg√ļn procedimiento espec√≠fico, antes o durante la aplicaci√≥n de las cargas externas, esfuerzos de tal magnitud que, al combinarse con los resultantes de dichas fuerzas externas, anulen los esfuerzos de tensi√≥n o los disminuyan, manteni√©ndolos bajo las tensiones admisibles que puede resistir el material.

Tubos para cables en el encofrado

1886: En este a√Īo es aplicado el principio anterior al hormig√≥n cuando P. H. Jackson, un ingeniero de San Francisco, California, obtuvo las patentes para atar varillas de acero en piedras artificiales y en arcos de hormig√≥n que serv√≠an como losas de pisos.

1888: Hacia este a√Īo, C. E. W. Dohering, de Alemania, asegur√≥ una patente para hormig√≥n reforzado con metal que ten√≠a aplicado un esfuerzo de tensi√≥n antes de que fuera cargada la losa.

1908: C. R. Steiner, de los Estados Unidos, sugirió la posibilidad de reajustar las barras de refuerzo después de que hubiera tenido lugar cierta contracción y fluencia del hormigón, con el objeto de recuperar algunas de las pérdidas.

1925: R. E. Dill, de Nebraska, ensayó barras de acero de alta resistencia cubiertas para evitar la adherencia con el hormigón. Después de colocar el hormigón, se tensaban las varillas y se anclaban al hormigón por medio de tuercas en cada extremo.

1928: Se inicia el desarrollo moderno del hormig√≥n pretensado en la persona de Eug√®ne Freyssinet, de Francia, quien empez√≥ usando alambres de acero de alta resistencia para el pretensado. Tales alambres contaban con una resistencia a la ruptura tan elevada como 18,000 kg/cm¬≤, y un l√≠mite el√°stico de m√°s de 12,600 kg/cm¬≤.

1939: Freyssinet produjo cu√Īas c√≥nicas para los anclajes de los extremos y dise√Ī√≥ gatos de doble acci√≥n, los cuales tensaban los alambres y despu√©s presionaban los conos machos dentro de los conos hembra para anclarlos a las placas de anclaje. Este m√©todo consiste en estirar los alambres entre dos pilares situados a varias decenas de metros, poniendo obturadores entre las unidades, colocando el hormig√≥n y cortando los alambres despu√©s de que el hormig√≥n adquiera una resistencia de dise√Īo espec√≠fica.

1945: La escasez de acero en Europa durante la Segunda Guerra Mundial le dio ímpetu al desarrollo del hormigón pretensado, puesto que se necesitaba mucho menos acero para este tipo de construcción con respecto a las convencionales en hormigón armado.

Si bien Francia y Bélgica encabezaron el desarrollo del hormigón pretensado, Inglaterra, Alemania, Suiza, Holanda, Rusia e Italia rápidamente lo continuaron. Cerca del 80% de todos los puentes que se construyen en Alemania son de hormigón pretensado.

En 1945 Pacadar prefabrica la primera viga pretensada en Espa√Īa.

1949: Se empieza a trabajar en Estados Unidos con el pretensado lineal al llevarse a cabo la construcci√≥n del afamado puente Filadelfia Walnut Lane Bridge. La Bureau of Public Roads (Oficina de caminos p√ļblicos), ha investigado y mostrado que durante los a√Īos 1957-1960 se autorizaron para la construcci√≥n 2052 puentes de hormig√≥n pretensado, totalizando una longitud de 68 mi, con un costo total de 290 millones de d√≥lares.

1951: Se construye el primer puente pretensado en M√©xico. Siendo la ciudad de Monterrey la madrina de tal acontecimiento, al llevarse a cabo la construcci√≥n del puente "Zaragoza" que cuenta con 5 tramos de 34 m cada uno y cuya finalidad es la de proporcionar circulaci√≥n a trav√©s del r√≠o Santa Catarina.

1952: Hay una reunión en Cambridge, en la cual se crea una sociedad internacional bajo el nombre de Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP). El objetivo principal de este grupo de ingenieros visionarios era diseminar el mensaje e iluminar al mundo acerca del concepto relativamente desconocido de la construcción con hormigón pretensado, lo cual se llevaría a cabo alentando la integración de grupos nacionales en todos los países que tuviesen particular interés en el asunto y facilitando un foro internacional para el intercambio de información.

1958: Se construye el puente Tuxpan (carretera M√©xico - Tuxpan) con una longitud total de 425 m. Estructura principal de tres luces de 92 m de hormig√≥n pretensado, construidos con el procedimiento de doble voladizo (primer puente de este tipo en Am√©rica Latina).

1962: Se construye el puente Coatzacoalcos con una longitud total de 996 m. Tramos de vigas pretensadas de 32 m y un tramo de armadura met√°lica levadizo de 66 m de luz, apoyados en pilas de hormig√≥n armado.

Aplicaciones

Hormigón es el material predominante en pisos de alto edificio concretas S y las cámaras en reactores nucleares, así como en las columnas y muros de corte en la edificio s destinados a una alto grado de terremoto[3] y protección contra explosiones.[4]

Unbonded post-tensado los tendones se usan com√ļnmente en garaje s como barrera cable.[5] Adem√°s, debido a su capacidad de ser y, a continuaci√≥n, hizo hincapi√© de estr√©s, que puede ser utilizado temporalmente para reparar un edificio da√Īado por la celebraci√≥n de un muro o da√Īados hasta el piso permanentes reparaciones se pueden hacer.

Las ventajas del hormig√≥n pretensado son m√°s bajos los costos de construcci√≥n, losas delgadas - especialmente importante en los edificios altos que en el ahorro del espesor del piso puede traducirse en plantas adicionales para el mismo (o menos) y menos coste articulaciones, desde la distancia que puede ser abarcado por correo -losas supera tensar√°n que del fortalecimiento de las construcciones con el mismo espesor. El aumento de las longitudes span aumenta el espacio utilizable no comprometidos en los edificios; disminuyendo el n√ļmero de articulaciones conduce a la disminuci√≥n de los costes de mantenimiento durante la vida de dise√Īo de un edificio, ya que las articulaciones son los principales escenario de debilidad en edificios concretos.

El primer puente de hormigón pretensado en América del Norte es el Walnut Lane Puente Memorial en Philadelphia, Pennsylvania. Se terminó y se abrió al tráfico en 1951.[6]

Referencia

  1. ‚ÜĎ Nawy, Edward G. (1989). Prestressed Concrete. Prentice Hall. ISBN 0136983758. 
  2. ‚ÜĎ Nilson, Arthur H. (1987). Design of Prestressed Concrete. John Wiley & Sons. ISBN 0471830720. 
  3. ‚ÜĎ Prestressing-Induced Frame System on Earthquake Protector
  4. ‚ÜĎ Sails-Rigging Blast Protective Structural Shield, SEAINT
  5. ‚ÜĎ Barrier Cable
  6. ‚ÜĎ Cement & Concrete Basics: Prestressed Concrete | Portland Cement Association (PCA)

Normativa relacionada

Bibliografía

Enlaces externos

Véase también


Wikimedia foundation. 2010.

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