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8/18/2019 informe de concreto.docx

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Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático

Facultad de INGENIERIA Y ARQI!EC!RA

Escuela academia pro"esional de in#enier$a ci%il

ni%ersidad Alas Peruanas

In"orme n& '()Geo*AP*EIC*cusco)+',-

A . in#/ El$as macrobio Espino0a cárdenas

1e .

• ARCE C2CERE3 Ren0o

Asunto . remito in"orme de salida a campo

Fec4a . cusco +5)+6 7unio del +',-


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INTRODUCCION

El concreto pretensado ya no es una novedad: Las primeras obras que lo

aplicaron en el Perú han cumplido más de 50 años.

Su utiliaci!n en la construcci!n de puentes" en vi#as #randes luces" en

recipientes su$etos a presi!n interna y en multitud de elementos pre%abricados

es no solamente usual sino #eneralmente pre%erida &tanto por la econom'a que

se lo#ra como por un me$or comportamiento( no solo al empleo del concreto

armado sino tambi)n del acero.

Este documento solo pretende tratar al#unos temas conceptuales vitales para

el correcto entendimiento de la *idea+ que es el concreto pretensado.

,dea que lo hace radicalmente distinto al concreto armado en la concepci!n y

diseño de las obras. El tratamiento del tema se ha limitado a la aplicaci!n delconcreto pretensado a vi#as.


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ASPECTOS BÁSICOS

En t)rminos convencionales pretensar una estructura &o un elemento

estructural( es introducirle es%ueros previamente a su puesta en servicio con

el prop!sito de contrarrestar aquellos que serán ocasionados por la aplicaci!nde las car#as que actuarán cuando ella entre en servicio. -tra %orma de denir

el pretensado & ciertamente una denici!n que enriquece si#nicativamente su

entendimiento y que desarrollaremos en detalle más adelante( es decir que

consiste en la aplicaci!n de la estructura de car#as previas de sentido contrario

a las que actuarán sobre la estructura o el elemento en servicio.

Evidentemente no es l!#ico presentar estructuras de materiales & como el

acero o la madera( que tienen la propiedad de tener resistencias i#uales" o

prácticamente i#uales" para aceptar re%ueros de tracci!n y de compresi!n.

/ampoco será apropiado pretensar estructuras en las que ocurrirán inversiones

si#nicativas de es%ueros: el caso" por e$emplo" de estructuras sometidas a

acciones s'smicas severas.

El concreto se caracteria por tener es%ueros resistentes muy dis'miles en

tracci!n reducidos y asumidos como nulos en la mayor parte de las

estructuras1 y compresi!n elevados1 y" es" por lo tanto el material ideal & as'

como tambi)n lo es la albañiler'a & para ser pretensado. La idea básica es

aplicar pre es%ueros de compresi!n donde aparecerán los de tracci!n

proveyendo as' &articialmente( al material la capacidad para resistir aquellos

es%ueros que no son propios de su naturalea resistente. 2e all' el ori#en y la

$usticaci!n te!rica de la idea del concreto pretensado.

Se puede pensar en varias maneras de pretensar elementos de concreto. 3na

manera elemental & de aplicaci!n práctica muy in%recuente( es colocar el

elemento entre dos contra%uertes y apretarlo con #atas que reaccionan contra

los contra%uertes. En la práctica actual el procedimiento casi universal es

estirar los alambres" barras o torones de acero" llamados #en)ricamente

tendones( y anclarlos al concreto: cuando estos tendones tratan de re#resar a

su lon#itud inicial el concreto resiste" impidi)ndolo" y es consecuentemente

pretensado.

E4isten dos modos de proceder para anclar los tendones. El primero &llamadopretensionado y empleado #eneralmente en la pre %abricaci!n de elementos de

concreto pretensado & consiste en estirar primero los tendones y anclarlos en

contra%uertes" el concreto se llena lue#o envolviendo estos tendones y cuando

adquiere la resistencia debida" el ancla$e se transere de los contractuales del

concreto. El ancla$e es en este caso por adherencia entre los tendones y el

concreto y" por ello" para ase#urar el ancla$e" los tendones deben ser alambres

o tornes individuales. El se#undo modo empleado #eneralmente en la


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construcci!n in(situ y llamado postensionado consiste en construir primero el

elemento de concreto de$ándole ductos donde están colocados o se colocan

posteriormente el llenado del concreto1 los tendones" cuando el concreto ha

adquirido la resistencia debida los tendones son estirados y anclados con

sistemas mecánicos. uñas o tuercas" por e$emplo contra los e4tremos del

elemento de concreto. Los tendones en este caso pueden ser #rupos dealambres o de torones o barras" y el ducto se rellena con concreto l'quido(#rout

o lechada de cemento( con propiedades e4pansivas para prote#er al tend!n y

ase#urar la adherencia acero(concreto a lo lar#o de todo el recorrido del

tend!n en el elemento.

La aplicaci!n práctica de la idea de pretensar el concreto requiere" para ser

entendida" de una breve historia. 2esde nes del si#lo pasado muchos

in#enieros & que ten'an que ser entonces no solo simultáneamente proyectistas

y constructores" sino tambi)n investi#adores e inventores( trataron de

pretensar elementos de concreto" #eneralmente vi#as. El procedimiento usual

consist'a en proveer a una barra de acero dulce con roscas en los e4tremos ylue#o estirar la barra a$ustándola contra el concreto mediante tuercas. El

procedimiento %uncionaba inicialmente pero con el tiempo" sin que los

in#enieros supieran la ra!n" se perd'an el pretensado y los e%ectos deseados

se desvanec'an.

La concurrencia de traba$o de tres in#enieros hicieron viable al concreto

pretensado. 2e un lado la investi#aci!n de los británicos 6aber y 7ianville(que

en el año 89; publicaron los resultados de sus ensayos acerca de la

de%ormaci!n di%erida de concreto( y de otro los traba$os del %ranc)s 6reyssinet(

reconocido como el padre del concreto pretensado( que al darse cuenta del

e%ecto de la de%ormaci!n di%erida del concreto en la p)rdida del pre(es%uero

con el tiempo" lle#! a la conclusi!n que para pretensar permanentemente el

concreto era indispensable utiliar acero y concreto de altas resistencias.

#?cm un elemento prismático & una

vi#a( de concreto de secci!n cuadrada de 80cm de lado y de 8"000 cm de

lar#o. @a#ámoslo primeramente usando concreto de resistencia 8A0>#?cm &al

momento de la trans%erencia( y acero dulce tensado a "800 >#?cm. Las

de%ormaciones en t)rminos #ruesos1 serán las si#uientes:

a.( La de%ormaci!n elástica del concreto( asumiendo un m!dulo de elasticidad

de 8"000 veces la resistencia m'nima será: =0?8A0"00018"000B0.5cm.

b.( La de%ormaci!n di%erida del concreto es del orden de dos veces su

de%ormaci!n elástica" consecuentemente" en este caso" es 8.0cm y" nalmente"


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.( El concreto su%re tambi)n una contracci!n de %ra#ua que es del orden

C?80"000 de la dimensi!n considerada" o sea" para nuestro caso" con un lar#o

de 8"000 cm" es 0.Ccm.

2e otro lado el estiramiento del acero será "800?D800"00018"000B8.0c en

consecuencia" aún asumiendo que la trans%erencia de la %uera pretensora al

elemento de concreto se ha hecho lue#o de ocurrir toda la contracci!n de

%ra#ua" es obvio que el estiramiento del acero se perderá 'nte#ramente al

ocurrir la de%ormaci!n di%erida: el concreto se acortará 8cm y el acero" que se

ha estirado tambi)n 8cm" re#resará su lon#itud ori#inal.

S'" en cambio" hacemos la misma operaci!n usando concreto de ;0>#?cm de

resistencia(en la trans%erencia(y acero de alta resistencia que puede ser

tensado a 8"000 >#?cm los resultados serán los si#uientes:

2e%ormaci!n elástica del concreto =0?;0"00018"000B0.5cm

2e%ormaci!n di%erida del concreto: 0.5 cm y

Estiramiento del acero: 8"000?D800"00018"000B5.=cm

Es decir" despu)s de que ocurra la de%ormaci!n di%erida del concreto" quedará

un remanente de estiramiento de 5.=(0.5B5.cm. Esto equivale a mantener no

solo 98F de la %uera pretensora inicial sino tambi)n la misma proporci!n de

los es%ueros iniciales aplicados al elemento de concreto: el pretensado

permanente es en este caso &con estos materiales de alta resistencia( posible.

En resumen para poner en práctica la idea del concreto pretensado es

indispensable la utiliaci!n tanto de concreto como de acero de altasresistencias. E4isten además otros aspectos que se suman a esta demanda. 2e

un lado" en concreto postensado los tendones pretensores deben ser anclados

contra el concreto mediante dispositivos mecánicos. Para reducir el tamaño de

estos dispositivos a dimensiones prácticas y econ!micas es necesario que

transmitan es%ueros locales elevados al concreto y" por lo tanto" este deberá

ser de la mayor resistencia posible. 2e otro" las p)rdidas por de%ormaci!n

di%erida no son las únicas: el acero se rela$a(pide %uera a lon#itud constante(

al#o as' como 5F" e4isten" además" las ya mencionadas p)rdidas por

contracci!n de %ra#ua y" nalmente ocurren p)rdida por e%ectos tales como

pequeños desliamientos en el momento de trans%erir la %uera del #ato de

tensado de ancla$e. /odos estos hechos conducen a armar que la eciencia

del concreto pretensado está li#ada a la calidad( o la resistencia( de los

materiales empleados. 3sando los materiales debidos la p)rdida de

pretensado( la di%erencia entre la %uera que se aplica inicialmente y la que es

permanente( es del orden del 85F para tendones postensionados y de 0F

para el caso de los alambres o cables postensionados.


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Gás aún" como los aumentos del precio de los materiales var'an en proporci!n

in%erior al aumento de su calidad no solamente se me$ora la eciencia del

concreto pretensado con me$ores materiales sino que tambi)n se reduce su

costo relativo.

COMPORTAMIENTO DE UNA VIGA PRETENSADA

e(las de%ormaciones son

proporcionales a las car#as. omo consecuencia" un modo natural(casi

intuitivo( para analiar el comportamiento de elementos de concreto

pretensado es aplicar la teor'a de la elasticidad.

En una vi#a" por e$emplo" los es%ueros podrán ser deducidos a partir de la

%amilia de %!rmulas que tiene la %orma: es%ueroBmomentoHdistancia al e$e

neutro de la secci!n1?momento de inercia de la secci!n1.

Si bien este m)todo del análisis es necesario para ase#urar que en las

di%erentes etapas de car#a de servicio no se e4cedan determinados es%ueros

admisibles" )l es tambi)n insuciente para ase#urar la se#uridad del elemento

estructural. -curre que cuando las tracciones comiena a aparecer en el

concreto este se sura y el elemento abandona el comportamiento elástico

lineal pasando a comportarse como si se tratara de un elemento de concreto

armado convencional y" es posible(sobre todo porque el acero ya ha sido

previamente estirado y porque el acero de alta resistencia no presenta una

plata%orma de Iuencia con una #ran de%ormaci!n en la rotura( que losmár#enes de se#uridad para lle#ar al colapso sean( a pesar del correcto

comportamiento elástico del elemento(insucientes.

omo consecuencia es usual que los re#lamentos e4i$an tres etapas de

vericaci!n.

Primero: la correspondiente a la etapa elástica de trans%erencia cuando la

car#a sobre el elemento es la m'nima" la resistencia del concreto no es la que

tendrá nalmente &a los ; d'as( y la acci!n de pretensado má4ima" en esa

etapa se asi#nan es%ueros que no deben ser e4cedidos. Es normal que en esta

etapa la vi#a ten#a un contraIecha & es decir este traba$ando al rev)s de unavi#a convencional: /racci!n arriba y compresi!n aba$o al centro de su lu.

La se#unda etapa de vericaci!n es la correspondiente a la etapa elástica de

servicio en la que las car#as son las má4imas" el concreto tiene la resistencia

de diseño y el pretensado ha su%rido todas reducciones causadas por las

di%erentes p)rdidas" para esta etapa se asi#nan i#ualmente es%ueros l'mites.


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Es normal que en esta etapa la vi#a ya ten#a una Iecha convencional hacia

aba$o.

Lue#o" nalmente" la correspondiente a la etapa de resistencia última" para la

cual se asi#nan %actores de car#a que denen el valor m'nimo de la car#a

última. Esta etapa de la vericaci!n. on muy pequeñas variantes" es i#ual a

las que se emplea en el diseño por resistencia de elementos de concreto

armado.

omo se puede apreciar en la 6i#ura JK 8" que se muestra" de manera

simplicada" la historia car#a(Iecha de una vi#a" estas vericaciones son

indispensables para ase#urar el correcto comportamiento y la debida

se#uridad en elementos de concreto pretensado.

El e#lamento Peruano de oncreto


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En la primera parte de este documento se señalo que el concreto pretensado

pod'a ser denido como un procedimiento mediante el que se aplica a la

estructura o elemento estructural1" car#as de sentido contrario a las que

estará sometida cuando entra en servicio. Esta concepci!n del concreto

pretensado %ue desarrollada por el ,n#enieros Jorteamericano Lin" quien

publico en el #?m que causa el tend!n y que es i#ual a QBp%.

Es posible predenir esta car#a hacia arriba en %unci!n de las car#as de

servicio que actúan sobre la vi#a. La car#a hacia arriba balanceara as' una

porci!n predenida de las car#as de servicio. La vi#a estará" entonces" solo

su$eta a la di%erencia de car#as. El análisis de la vi#a puede hacerse entonces

para la di%erencia de car#as.


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Evidentemente la car#a hacia arriba deberá balancear por lo menos el inte#ro

del peso propio de la vi#a mas las car#as muertas actuantes. Si aplicáramos

esta ma#nitud de car#as hacia arriba la vi#a no tendr'a Iecha al#una cuando

está sometida a la aplicaci!n de esas car#as y comenara a tener Iecha

solamente cuando comience a actuar la sobrecar#a. La e4periencia ha

demostrado que si este es el balance aplicado &salvo que la sobrecar#as sean

muy reducidas( la vi#a no aprobara las vericaciones re#lamentarias

correspondientes a la car#a de servicio y a la car#a última.

2e la misma e4periencia se deduce que un valor de la car#a hacia arribaequivalente al total del peso propio mas las car#as muertas mas una porci!n

de la car#a viva ver la #ura JK81 conduce a vericaciones re#lamentarias

correctas. Es decir la car#a hacia arriba deberá balancear una car#a

QBPPRGRO. El valor de > satis%actorio esta usualmente entre 0. y 0.5. Los

valores más ba$os corresponden a car#as vivas reducidas y los valores altos a

car#as vivas elevadas.


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2e otro lado la car#a de balance del tend!n es simplemente una car#a mas &

añadiendo" por supuesto" las acciones en los ancla$es( el análisis para

determinar los momentos" cortantes y reacciones causadas por el cable podrá

hacerse por los m)todos convencionales utiliados para todas las otras car#as.

El m)todo de distribuci!n de momentos de ross es" por e$emplo"

per%ectamente apropiado. Gás aun" como realmente solo interesa determinarlos e%ectos de las car#as desbalanceadas( y estas #eneralmente son pequeñas(

se puede e%ectuar un análisis satis%actorio utiliando coecientes de momentos

y de corte como los propuestos en el acápite de 9.C. del e#lamento Peruano

de oncreto #?m1 y una sobre car#a

uni%orme de "000 #?m. el trao adecuado del tend!n se muestra en la #ura

JKT: a1 en los e4tremos" como es natural" se ha ubicado en el centro de

#ravedad de la secci!n b1 en la ona central de cada tramo se ha de$ado una

distancia de 80cm entre el e$e de tend!n y el %ondo de la vi#a para permitir la

ubicaci!n %'sica real de los cables que con%ormaran el tend!n correspondiente

con su recubrimiento adecuado situaci!n que tambi)n deberá vericar una

ve conocida la %uera pretensora real1 y" c1 sobre el apoyo" se ha de$ado la

misma distancia de 80cm pero desde la parte superior. Se ha traado lue#o dedos parábolas i#uales &una para cada tramo( que tienen la ecuaci!n

yB0.005;4. La car#a balanceada por el tend!n se puede estimar en PPR0.5O

o sea 8"9M0 >#?m" lo que conduce a que la %uera pretensora permanente sea

6B8"9M0?H0.005;1B8M9"000 >#.

on los valores anteriores de las car#as hacia aba$o y hacia arriba y con la

acci!n de compresi!n uni%orme a todo lo lar#o de la vi#a que es causada por


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las reacciones prácticamente horiontales de los tendones en los e4tremos1 es

elemental e%ectuar los cálculos de los cortes" momentos y reacciones y

vericar las condiciones elásticas re#lamentarias para cada secci!n que se

desee vericar en la vi#a. #?m" se puede estimar el momento ne#ativo sobre el apoyo central como

GB8"000H01?9BAA"AAA >#m. Las propiedades de la secci!n rectan#ular de la

vi#a son: área &bh( i#ual a A"000 cm y modulo &bh ?M(i#ual a MM"MM= cmC.

omo consecuencia los es%ueros serán los si#uientes:

#?cm.

#?cm.


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3na ve lo#rado un predimensionamiento satis%actorio será necesario e%ectuar

el trao nal del tend!n" como se muestra en la #ura JK. esto es necesario

porque en la práctica los cables no pueden admitir el cambio brusco de

direcci!n que ocurre sobre el apoyo central. Es necesario con este n introducir

una parábola de transici!n que conecte a las parábolas principales.

2ebe notarse que la parábola de transici!n obli#a a modicar parte del trao

de la parábola principal y que añade car#as hacia aba$o en la ona en la que

ella se desarrolla. En nuestro e$emplo" admitiendo que el predimensionamiento

antes detallado %uera satis%actorio y que hemos introducido una parábola de

transici!n de C.Am (8.= m a cada lado del apoyo central tendremos tres

parábolas:

@acia arriba en el lar#o de ;.C0 m: y B0.005;4" lo que da una car#a hacia

arriba de H0.005;H8M9"000B8"9M0 >#?m:

@acia arriba en el lar#o de 80m" yB0.00M;4" lo que da una car#a hacia arriba

en esa ona de H0.00M;H8M9"000B"9; >#?m" y

@acia aba$o en la parábola de transici!n que ocupa 8.=m a cada lado del apoyo

central: yB0.0A4" lo que da una car#a hacia deba$o de

H0.0AH8M9"000B8A"00 >#?m.

El análisis nal consiste en calcular los momentos" cortes y reacciones para el

sistema de car#as actuantes" tanto hacia aba$o como hacia arriba" en

secciones de la vi#a" por e$emplo" cada metro & y vericar para cada una de

ellas que se satis%acen las e4i#encias re#lamentarias.

VENTAJAS DEL ORMIGON PRETENSADO

8a resistencia a la tracción del 4ormi#ón con%encional es muy in"erior a su resistencia a la

compresión9 del orden de ,' %eces menor/ !eniendo esto presente9 es "ácil notar :ue si

deseamos emplear el 4ormi#ón en elementos9 :ue ba7o car#as de ser%icio9 deban resistir

tracciones9 es necesario encontrar una "orma de suplir esta "alta de resistencia a la tracción/

Normalmente es escasa la resistencia a la tracción :ue se produce colocando acero de

re"uer0o en las 0onas de los elementos estructurales donde pueden aparecer tracciones/ Esto

es lo :ue se conoce como 4ormi#ón armado con%encional/ Esta "orma de proporcionar

resistencia a la tracción puede #aranti0ar una resistencia poco adecuada al elemento9 pero

presenta el incon%eniente de no impedir el a#rietamiento del 4ormi#ón para ciertos ni%eles de

car#a/

http://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_de_refuerzohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_de_refuerzohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_armadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_armadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grietahttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_de_refuerzohttp://es.wikipedia.org/wiki/Acero_de_refuerzohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_armadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grietahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tracci%C3%B3n


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CONCLUCIONES

El 4ormi#ón pretensado es el material predominante en puentes de %i#as9 en puentes

construidos ;in situ; de lar#os tramos entre pilas9 o construidos por m


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