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ITC INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN
CON RECONOCIMIENTO DE VALIDEZ OFICIAL DE ESTUDIOS DE LA S. E. P. SEQUN ACUERDO No. 84330 DE FECHA 27 DE NOVIEMBRE DE 1984
SISTEMA DE ELEMENTOS PRESFORZADOS Y PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS
TESIS PROFESIONAL Que para obtener el título de:
INGENIERO CONSTRUCTOR P R E S E N T A N
ELBA L I L I J I M E N E Z O R T I Z mm urn
MEXICO, D.F. 1994
DEDICATORIA
ESTE ESFUERZO ESTA DIDICADO A :
DIOS
NUESTROS PADRES CON TODA NUESTRA ADMIRACIÓN Y CARIÑO A QUIENES NOS HAN
BRINDADO UNA BUENA PARTE DE SUS VIDAS DEPOSITANDO DÍA A DÍA AMOR Y CONFIANZA EN NOSOTROS.
AL INGENIERO CARLOS MAGDALENO DOMÍNGUEZ DE QUIEN DESINTERESADAMENTE RECIBIMOS CONOCIMIENTOS, APOYO Y AMISTAD
ADENTRO Y FUERA DEL AULA. SU ASESORÍA EN LA ELABORACIÓN ESTE TRABAJO FUE AYUDA FUNDAMENTAL PARA NOSOTROS.
A TODOS NUESTROS FAMILIARES Y AMIGOS QUE HAN COLABORADO EN NUESTRA FORMACIÓN HUMANA Y ESCOLAR.
LOS PROFESORES QUE CON VERDADERA ENTREGA A SU LABOR DOCENTE NOS TRANSMITIERON SUS CONOCIMIENTOS CON LA ÚNICA AMBICIÓN DE
FORMAR A FUTUROS PROFESIONISTAS Y HOMBRES DE BIEN.
NUESTRO INSTITUTO
ÍNDICE
ÍNDICE
OBJETIVOS.
METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN.
JUSTIFICACIÓN.
CAPITULO PRIMERO.- Introducción.
A ) Bosquejo Histórico 1
B ; Conceptos Fundamentales 6
C ) Clasificación 12
CAPITULO SEGUNDO.- Fabricación de los Elementos Presforzados.
A ; iMateriales 14
' ' l''.ibL i cae ion de Klmnenlo.s Piestoi zados 32
'.' ) Anclajes de Armaduras Utilizados en Concreto Presforzado. ... 43
1) ) Métodos de Presfuerzo 64
CAPITULO TERCERO.- Construcción Mediante Elementos Presforzados.
A ^ Manipulación y Almacenamiento 77
B ) Conexiones de Piezas de Concreto Presforzado 85
CAPITULO CUARTO.- Aplicaciones
A ; Aplicaciones 117
CAPITULO QUINTO.- Ventajas y Desventajas del Concreto Presforzado.
A ; Ventajas y Desventajas 137
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFÍA.
OBJETIVOS
OBJETIVOS
El presente trabajo no pretende profundizar demasiado en ninguna
ae las áreas que comprende la construcción mediante elementos
presforzados. Su objetivo es ser una introducción al vasto estudio de
-a "nateria, excluyendo solamente el aspecto del diseño. Tal enfoque
esta encausado a la actividad del Ingeniero Constructor, ya que su
desempeño profesional no está orientado al último, sin embargo lo que
si podría llegar a encontrar en su labor ingenieril es la
-cnstrucción de y/o mediante piezas presforzadas.
Se comienza el trabajo presentando un bosquejo histórico que
permite entender el paulatino desarrollo de esta técnica a través de
^os tiempos. Posteriormente se describen los conceptos fundamentales
q-e se deben tener para comprender el funcionamiento de estos
elementos, continuando con una descripción de los dos grandes rubros
en los que se agrupan los presforzados. Se revisan las
características ideales de los materiales, de los procedimientos y de
-8 métodos para la fabricación de las piezas presforzadas; de la
ir.sportación, el almacenaje, el equipo para iza je y las conexiones
a-í'-ro de la construcción con presforzados. Se mencionan algunos
- Templos de aplicación. Y por último se habla de las ventajas y
led'-entajas respecto a la técnica del concreto reforzado.
Mediante esta secuencia se ha tratado de manejar los
corocimientos de una manera tal que permita introducirse
t .. aiesivamente al estudio del concreto presforzado. Dando como
ji.xtado una panorámica de todos los aspectos involucrados en la 1 trucción con presforzados.
/ I , T -
METODOLOGIA DE INVESTIGACIÓN
METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN
El desarrollo de la presente tesis profesional se efectuó en dos
fases :
- INVESTIGACIÓN BIBLIOGRÁFICA .- Debido a la complejidad y amplitud
del sistema de construcción mediante concreto presforzado se tuvo
que realizar primeramente una amplia investigación bibliográfica
que permitiera esclarecer las particularidades de este sistema
constructivo, es decir, sus orígenes, sus restricciones de uso, sus
ventajas y desventajas respecto a otros sistemas, los métodos de
fabricación de las piezas y la construcción mediante ellas. Todo
ello para poder realizar, ya con conocimientos suficientes, las
investigaciones de campo de una manera más eficiente, obteniendo un
mayor provecho de ellas.
INVESTIGACIÓN DE CAMPO .- Siempre es conveniente y necesario
efectuar este tipo de investigación, sobre todo cuando se tiene,
como en este caso un tema en el que la práctica correcta de la
teoría es fundamental. El objetivo que se persiguió en esta parte
ae la investigación fue comprobar los procesos de ejecución de los
trabajos, con lo que fue posible complementar el conocimiento
adquirido en forma teórica.
JUSTIFICACIÓN
JUSTIFICACIÓN
i
Al hablar de concreto presforzado se hace referencia a todo un
sistema constructivo, el cual a pesar de su reciente aplicación
práctica basada en un desarrollo teórico, ya se ha convertido, si no
en indispensable si en uno de los recursos más importantes para las
construcciones de algún género, como por ejemplo la de puentes. Es
por ello que se trata de un tema de mucho interés, para ser
desarrollado en un trabajo de esta naturaleza. Por medio de él se
buscó conocer el vasto ámbito especializado que rodea al concreto
presforzado. Ámbito que comprende los equipos de gran capacidad tanto
para la fabricación de las piezas como para la construcción mediante
ellas, los materiales de características determinadas con los que se
pueda dar la calidad requerida y las técnicas y procesos adecuados al
sistema de construcción con concreto presforzado.
i
CAPITULO PRIMERO
INTRODUCCIÓN
Entre las primeras noticias que se tienen de aplicación de presfuerzo
al concreto, está la solicitud de patente que P. H. Jackson presentó
en San Francisco, California, para la construcción de pavimentos de
concreto y mampostería artificial, en 1886. Su idea consistía en unir
una serie de piedras artificiales o concreto con una varilla tensada,
y con ello obtenía un sistema de piso. J
En 1888, en Alemania, W. Dóhring patentó un sistema de
construcción de losas, vigas y dinteles, en el que se introducía el
uso de alambres tensados antes del colado de las piezas, a fin de que
la compresión producida en el concreto redujera su agrietamiento. Esta
fue la primera idea de piezas precoladas de concreto presforzado.
Posteriormente verificaron experimentalmente su idea Rabout y
Considere en 1900, Koenen y Lundt en 1907.
Estos primeros métodos patentados no tuvieron éxito, porque al
utilizar acero de baja resistencia, los esfuerzos inducidos en el
acero se perdían, como resultado de la contracción y del flujo
plástico del concreto. En estos inicios, el acero se tensaba a
esfuerzos no superiores a 600 kg/cm2.
En 1908 C. R. Steiner de los Estados Unidos patentó un sistema
caí a romper la adherencia entre las barras de acero y el concreto y
poder letensar las barras posteriormente a fin de contrarrestar las
pérdidas del presfuerzo causadas por las deformaciones diferidas del
concreto. También patentó el empleo de barras de presfuerzo con
inflexiones para ajustarse mejor a la distribución de momentos
fiexionantes.
En 1319 Wettstein de Most, Bohemia comenzó a fabricar piezas
i^resforzadas que él denominó "Wettstein planks" en las cuales, cuerdas
ic piano altamente esforzadas fueron usadas como acero de presfuerzo.
. r. i ''ia ] milite, estas cuerdas fueron colocadas como refuerzo en el
•oncieto y se les tensaba únicamente para'que quedaran en posición; no
:uo sino hasta 1921 que se comprendió su comportamiento.
A) BOSQUEJO HISTÓRICO
Hablar de las primeras aplicaciones del concreto presforzado es
remontarse a finales del siglo pasado, pero la aplicación del
principio en el que se basa el concreto presforzado es mucho más
antigua.
Presforzar significa crear esfuerzos permanentes en una
estructura, con el propósito de mejorar su comportamiento y
resistencia bajo cargas de servicio.
Ya hace muchos siglos que los egipcios utilizaban esta idea
básica, como algunos investigadores lo han expresado. En las tumbas de
la quinta dinastía se han encontrado dibujos de barcos egipcios, en
los que se puede observar que eran presforzados longitudinalmente.
También es posible observar la aplicación de presfuerzo en la
fabricación, desde hace cientos de años, de barriles de madera. Estos
barriles se fabricaban con duelas de madera unidas todas ellas
mediante un cincho metálico precalentado. Al enfriarse ios cinchos
qjedaban bajo presfuerzo de tensión, que a su vez originaban
presfuerzos de compresión entre las duelas, capacitándolas para
.''sist ir las tensiones de separación de las duelas producidas por la
.res.ón del líquido.
2n el siglo XIX, al descubrirse el concreto y al mostrarse su
.ersatilidad como concreto armado, surgieron algunos investigadores
7ue estudiaron la manera de evitar el agrietamiento que este material
* :ere cuando se le somete a tensión.
Entre 1923 y 1925, R. H. Dill de los Estados Unidos, fue el
primero en proponer la elaboración de vigas de concreto completamente
libres de esfuerzos de tensión, mediante el uso de alambres de acero
de alta resistencia pintados para impedir su adherencia al concreto
durante el fraguado, los cuales se tensarían después de que este
último hubiera endurecido y eran anclados por medio de tuercas. Este
método no se desarrolló por su alto costo de aplicación.
Además de Dill, los franceses E. Freyssinet (alumno de Rabout) y
Sean Seailles en París solicitaron patentes francesas y alemanas sobre
la utilización de acero de más de 4000 kg/cm2 de límite elástico para
colocarse antes del colado del concreto y después tensarlo.
Wettstein usó, antes que Freyssinet, acero de alta resistencia,
pero Freyssinet, fue el primero en tener una idea de las funciones del
acero y el concreto. También comprendió la necesidad de utilizar
concreto y acero de alta resistencia, y además entendió las
deformaciones diferidas del concreto, contracción y flujo plástico.
Esto último representó para Freyssinet estudiarlos desde 1911 y
durante varios años. En 1926 culmina enunciando las leyes que
esclarecen definitivamente el fenómeno de la deformación lenta bajo
carga, después consecutivamente desarrolla las leyes de la retracción
y deformaciones higrométricas.
En 1928 sienta las bases definitivas para la aplicación del
concreto presforzado como sistema independiente utilizando para esto,
acero de mayor límite elástico (12,000 kg/cm2), que a pesar del
acertamiento que sufría debido a las deformaciones quedaba una parte
esforzada capaz de mantener el presfuerzo en el concreto.
La aplicación en gran escala del concreto presforzado no fue
posible hasta que se proyectaron métodos económicos y seguros para el
tensado y anclajes extremos. Estos fueron inicialmente investigados
por Freyssinet, obteniendo patentes para algunos procedimientos como:
F.' etensado mediante armaduras tensas
- Ptetensado sin armaduras por apoyo contra macizos exteriores
- Pretensado de tubos por arrollamiento bajo tensión
- Pretensado de tubos por extensión de un mandril interior
-" Pretensado de construcciones subterráneas por la dilatación de un
revestimiento de duelas en el interior de un zuncho.
- Pretensado de un revestimiento subterráneo mediante inyecciones a
presión
- Pretensado por adherencia del acero al concreto
- Siste'a de anclaje de cables (conjunto de alambres paralelos entre
sí alrededor de un núcleo de alambres en espiral).
- Sistema de conos (macho y hembra) y gatos de doble acción que operan
con agua, se tensan los alambres con un primer pistón que los
retiene en su posición mientras que un segundo empuja los conos
machos dentro de los hembras, aprisionando entre uno y otro los
alambres tensos; este sistema proyectado en 1939 es uno de los más
utilizados actualmente.
La aplicación industrial del método presforzado por adherencia la
hizo el alemán E. Hoyer, quién logra producir con una sola operación
•i-; tensado varias piezas presf orzadas. Esto lo hace tensando cables
entre dos contrafuertes separados varios cientos de metros, colocando
"v.cides con divisiones según la longitud de las piezas a obtener, una
vez fraguado el concreto se sueltan y cortan los alambres, obteniendo
I-- '-.;'a uianera varias piezas. Este procedimiento, logró ampliar el
•ampo de aplicación del concreto presforzado abarcando también las
crnstrucciones ligeras.
En 1940, el profesor G. Magnel de Bélgica desarrolló el sistema
^ primero en usar un cable formado de varios alambres e
±i i itio de un ducto metálico de sección rectangular. Estos
i "ensados en pares y anclados mediante una cuña metálica
t PII evidencia las ventajas de inyectar con mortero de 1 r >s de ios cables después de tensarlos.
época, el concreto presforzado comenzó a adquirir
•aunque no llegó a progresar sino hasta 1945. Quizás la
;ero en Europa durante la guerra le había dado algún
to que para el concreto presforzado se necesita mucho
4
menos acero que para el reforzado.
Una vez salvada la etapa de iniciación, surgen por todo el mundo
investigadores e ingenieros, que toman al presforzado como sistema
u '^gral de la construcción moderna.
En 1948 Freyssinet construyó el primer puente presforzado de
Latinoamérica, el 'Puente Gallón, en Río de Janeiro. Dicho puente
consiste en 14 tramos de 37.5 m. de claro, resueltos con trabes
proco]adas.
En Estados Unidos la primer obra de importancia fue el puente
Walnut Lane en Filadelfia, construido con el método Magnel, en 1949. A
partir de 1952 el desarrollo del concreto presforzado ha sido
sumamente rápido en este país y en la actualidad se construyen miles
de obras de concreto presforzado.
En México la primera obra de importancia se inició en 1951; se
trata del puente Zaragoza, puente urbano consistente en 5 tramos
i guiles de 34 m de claro sobre el Río Santa Catarina en la ciudad de
MiMitiM icy, Nuovo I.oon. No I uo sino liast a 1955, cuando en México se
utilizó en forma constante el concreto presforzado.
P^ CONCEPTOS FUNDAMENTALES
Una de las principales dificultades que se presenta al utilizar
e] concreto como material de construcción, es su poca resistencia a
esfuerzos de tensión. La resistencia a tensión del concreto la
podemos valuar aproximadamente como un 10% de su resistencia a
compresión. Por ello, la utilidad de este material, cuando es
empleado aisladamente, en elementos a tensión, es prácticamente
nula.
Por otra parte, en la práctica común de dimensionamiento de
elementos de concreto reforzado, esta resistencia es comúnmente
despreciada. La razón de ello es que existen esfuerzos de tensión
inducidos por efectos internos en el concreto, tales como: cambios
de temperatura por fraguado o por influencias atmosféricas,
contracciones del concreto, etc. Se considera que estos efectos
acaban con la poca resistencia a tensión del concreto.
Desde sus inicios, y al estar conscientes de su principal
• ^ventaja el concíeto se lia utilizado en combinación con algún
-'t'e'-iaL que le ayude a soportar los esfuerzos de tensión. El acero
iy qc noraliiont "> se pia^orial, colocándolo dentro del concreto e-, mugares donde ya no resistuía tensiones excesivas.
tía posibilidad es 1 í de usar el concreto en elementos que
• sometidos únicamente a esfuerzos de compresión. Ello limita
i o su campo de aplicación, a menos que de alguna manera, se
• ajaran los esfuerzos de tensión que actúan sobre el elemento. 6
_a idea básica del concreto presforzado es ésta, es decir, que
antes de la aplicación de las cargas de servicio que producen
•" ensenes en el concreto, se aplique una carga que someta a
pi -on a toda la sección De esta manera, al aplicar las cargas
d^ servicio, no habrá esfuerzos de tensión hasta que los esfuerzos
a<= co-npresión premducidos sean cancelados por los esfuerzos de
tension producidos por las caigas de servicio
A aplicar una carga en una viga de concreto reforzado,
si rplemente apoyada, el acero de refuerzo localizado en la zona de
-"=: JT S PI encargado de resistir todas las tensiones La única
rwt^ion de concreto que realmente esta trabajando durante la
jp] i i J or de las cargas, es aquella localizada arriba del eje
i t •'o le la sección, es decir, aquella que está sometida a
fufi 70= de compiesión El concreto localizado en la zona de
i ) i iin es la mayoi paite de la sección, siguiendo la teoría de
di-nen lonamiento elástico se considera agrietado, por lo que al
oerdei SJ continuidad no resiste ningún tipo de carga Desde un
punto de vista de utilización del material, se puede observar que
-irán rarte del concreto utilizado en una viga reforzada está siendo
i y 1 fJ i r i i lo
JC % ••¿.
Isín
. V EJE NEUTRO 7_
<f ín
DhTRIBUCIONDE DISTRIBUCIÓN DE f- FUERZOS EN ESFUERZOS GRIETAS ENTRE GRIETAS
I 101 R \ I
El agrietamiento del concreto no ocurre únicamente bajo carga de
ruptura, sino también bajo cargas de trabajo. Aunque generalmente
las grietas en la zona de tensión no son visibles, están presentes.
El criterio actual de dimensionamiento de elementos de concreto
reforzado, pretende controlar esas grietas y las reduce hasta
valores tan pequeños como 0.2 mm, pero en algunos casos ni esto es
suficiente, como por ejemplo en el caso de tanques de almacenamiento
de agua.
Para analizar el caso de concreto presforzado se supondrá la
viga mostrada en la siguiente figura:
}- O
FIGURA 1 2
A la que en la posición del eje neutro se le colocará un
dm to, poi el que pasa una barra de acero que supuestamente puede
deslizarse sin fricción dentro de él. En los extremos de la barra se
presenta una rosca y sus tuercas correspondientes, que presionarán
una placa de acero contra los extremos de la viga de concreto. De
esta manera al apretar las tuercas, se está sometiendo a la pieza a
ur estado de esfuerzos de compresión, aproximadamente uniforme. Esta
v 'ia se considera en este momento como una viga presforzada y a la
:„eiza de compresión producida por las placas de acero se le
: Momma fuerza de presfuerzo.
li ^?sr ¥ lo
PRESFUEBZO CARGAS
SifKfi ^ 3 + P^^ :
HCJURA 1 3
Si s<=> r-oloca la varilla de presfuerzo de tal forma que tenga una
*- icrta excentricidad respecto al eje neutro, ocasiona que aparte de
a f^frza de compresión uniformemente distribuida, inducida por el
presfuerzo, también ocasiona un momento flexionante en cada sección
T^ la viga, igual a la fuerza de presfuerzo por su excentricidad en
esa sección. Este momento flexionante debe ser contrario al momento
oroau^ido por las cargas exteriores, logrando así obtener un estado
d"5 r-sfuerzos de compresión y tensión opuestos a aquel producido por
I Y i , r irgdc De esta manera se logra que el concreto esté
' •> iba lando solo a compresión, y que esta compresión en su máximo sea
> ili qii <• ,t n i i u l uaniji) < uando f \ pros fuerzo fuera rolocado
i I i ) ni ul i, como he iJusti i en la íiguia
"LPRESFOBZ'R
S I B¡\JO CARGAS
LJ COMPRESIÓN DEBIDA AL ESFUERZOS POR PRESFUERZO EXCENTRICIDAD
ESFUERZOS POR CARGAS EXTERIORES
IOLRA I 4
9
h 1 B T, t O T '•' (- A
lastituto 'IVr.xOló^uu «'»• la (V.s..-..•.. w
Un ejemplo cotidiano del principio fundamental del presfuerzo lo
utiliza una persona que transporta varios ladrillos con el fin de
acomodarlos verticalmente, uno encima del otro y soportarlos por
deba]o. Los ladrillos pueden levantarse y moverse en una fila
horizontal ejerciendo presión con una mano colocada en cada extremo.
FIGURA 1 5
La resistencia a la tensión de la hilera de ladrillos es nula,
pero en cuanto se aplica una presión suficiente, toda la hilera
puede levantarse de conjunto. Si la presión se utiliza cerca del
extremo superior, se descubrirá que la "unidad" no es muy estable y
tenderá a abrirse en la parte inferior. Si la presión se aplica
abajo de la mitad de la altura, será posible colocar más ladrillos
en su parte superior, de tal manera que dicha unidad también
soportará una carga. Mientras mayor sea la carga que se coloca
encima, mayor será la presión requerida en cada extremo.
La idea fundamental de usar vanas unidades separadas se
transforma en una solución estructural muy práctica, cuando es
necesario salvaí un gran claro. Sobre una obra falsa, se izan
IJ - ia les prefabricadas de ccncreto, se presionan contra otras y se
_ ^jia la obra faLSa. Si se mantiene la presión, se tendrá un
•v eporo capaz de soportar cargas.
Ln los inicios del conc^ eto presforzado se tensó acero normal a
^izos muy ba^os ae alrededor de 600 kg/cm2 . Al cabo de cierto
\.jr , be observó i je el L ~' creto se agiietaba, oonprobando así que
i i esfuerzo no ^ia suíiciente. Fl concreto, debido al flujo
t ist ico y a la cont r acción que le es propia, reducía su volumen,
10
ccn lo que la longitud inicial de la pieza era reducida un
diferencial,' como se puede observar en la figura .
FIGURA 1.6
Si este diferencial es igual o mayor que la deformación
del acero por tensado, el acero al cabo del tiempo, cuando las
deformaciones hayan ocurrido, no tendrá ninguna tensión y el
elemento se encontrará trabajando como una viga reforzada.
Por lo antes mencionado, para poder considerar una pieza
como presforzada, la deformación del acero debe ser mayor que la
posible pérdida. Para poder lograr esto, es indispensable el uso de
acftos de alta resistencia, pues es' necesario deformarlos r'on.si durablemente para alcanzar su carga de trabajo, es decir,
aceros de 10,000 a 20,000 kg/'cm2 con deformaciones unitarias de 0.3
<:.<", °, . A.s í in initio, es deseable el uso de concretos de alta
!'• 'i.';! •-liria y pora cont i-acción; además se debe de tratar de no
*ensar el acero a edades tempranas del concreto.
C) CLASIFICACIÓN
Según el procedimiento de elaboración del elemento, el concreto
P'esforzado puede ser concreto pretensado o postensado. La
deferencia entre ambos es únicamente la etapa en que se tensan los
Cibies de presfuerzo Si los cables son tensados antes del colado
dt i concreto se denomina al presforzado pretensado Si el tensado es
posterior al colado se le llama postensado
C.l. CONCRETO PRETENSADO
En el pretensado, como su nombre lo indica, primero se
tensa el acero entre los muertos de anclaje y posteriormente el
ccncreto es colocado aliededor del acero dentro de moldes que le dan
fcrna al elemento Cuando el concreto ha alcanzado suficiente
resistencia a la compresión y se ha adherido al acero, se libera
este último de los muertos de anclaje, transfiriendo las fuerzas al
c y^crfto
i i p etensadc t- i d us^ise en obra cuando se requieren un
' i rumeio de unidades burilares prefabricadas, normalmente se
vi i cibo en o inca ao^de ya na" siao previairente construidas
,. t. oiei-efa le *• = a-1-- El netcao mas efectivo es e_ JP
c on a gran ^^caxa =r la que u "• cierto númeio de unxdaaes
> i ua-í se fabii^^r s ^.rtaneamente Los tendones de aceio
i=ioten de alaiibre paia ^as unidades pequeñas y torores para las
a andes
C.2. CONCRETO POSTENSADO
En el postensado primero se coloca el concreto dentro del molde
y se deja endurecer. El acero puede colocarse en posición con un
determinado perfil, quedando ahogado en el concreto; para evitar la
adherencia se introduce el acero dentro de una camisa metálica o
bien pueden dejarse ductos en el concreto, pasando el acero a través
de ellos una vez que ha tenido lugar el endurecimiento. En cuanto se
ha alcanzado la resistencia requerida del concreto, se tensa el
acero contra los extremos del elemento y se ancla, quedando así el
concreto en compresión. El perfil curvo del acero permite la
distribución efectiva del presfuerzo dentro de la sección, de
acuerdo con lo dispuesto por las solicitaciones.
El postensado puede usarse en la producción industrial para
giandes unidades prefabricadas con propósitos especiales, tanto en
obra como fuera de ella. El uso de tendones rectos no es el modo más
eíiciente de utilizar la fuerza de presfuerzo al tratarse de grandes
unidades En aquellos puntos donde ocurre el momento máximo se
requiere de la máxima fuerza efectiva de presfuerzo y, por otra
parte, la mínima fuerza de presfuerzo es necesaria donde ocurre el
mínimo momento flexionante. Ello puede lograrse para una fuerza
constante de presfuerzo variando la excentricidad de la fuerza de
cal manera que en una sección cualquiera a lo largo de la viga, el
erecto del presfuerzo neutralizará el efecto de la carga. Lo
rit ei- ,-1; puede apreciarse en la figura.
riGURA 1.7
n
CAPITULO SEGUNDO
FABRICACIÓN DE ELEMENTOS PRESFORZADOS
A) MATERIALES
Teóricamente el concreto y los cables de presfuerzo constituyen
sistemas que pueden considerarse conectados externamente, aun cuando
en la práctica normalmente es más conveniente confinar el sistema de
cables en el interior de la sección de concreto. Sin embargo, esta
interdependencia teórica permite estudiar separadamente las :
propiedades de ambos materiales.
A.1) CONCRETO
El concreto para los elementos presforzados no difiere
sustancialmente del concreto común estructural. Sus diseños, los
diversos tratamientos a los que se les sujeta, sus características
tanto en estado plástico como ya endurecidos, son similares. Sin
nibuqo, por ti atarse de elementos con complicaciones de forma,
dimensionales y por estar sometidos a altas fuerzas de compresión, se
lequieren concretos de gran manejabilidad y con una resistencia
estructural más alta que la del concreto común.
La mezcla de concreto para una obra deberá ser trabajable cuando
so encuentra en estado fresco y resistente cuando haya endurecido. La
in-3abilidad del concreto fresco aumenta con un mayor contenido de
jqua y una Dueña granulcmetrla de los agregados, en tanto que la
' r.cia del c^"re^o endurecido [que se incrementa con la edad) ,
< A'U -.ta on una relación agua/cemento reducida y por un incremento en
a oirpactación la opos-ción de estos requisitos ha sido objeto de
' < ii ~-s gracias i los cuales se conoce actualmente la manera de
ii sfacerlos, además se conoce también la forma de predecir una
~_rtencia mínima a la compresión después de transcurrido un tiempo
ipecxficado. Este último punto es de gran utilidad para el concreto 14
pr^sfc T^ado, ya que la resistencia del concreto en un elemento, al
apiid. le el presfuerzo, es de vital importancia para asegurar que el
elemento no falle Generalmente a esto se le llama condición
inicial ' o de "transferencia"
Fn el pretensado a gran escala, este esfuerzo no puede aplicarse
a la anidad para proceder a retirarla hasta que el concreto no haya
alcanzado la resistencia especificada para la transferencia de
presfuerzo De modo que para los propósitos de producción, es
nc esai.10 saber cuándo podrá desocuparse la mesa para ser usada
raevarrente La ngidización y el endurecimiento del concreto se deben
a id JCacción química que tiene lugar entre el cemento y el agua en
„ rrz'-ia A temperaturas normales, el concreto necesita vanos días
pa>-a desarrollar una resistencia suficiente Se emplean 2 métodos
oara logiar un endurecimiento acelerado
a) El interno, mediante el uso de aditivos químicos (un aditivo
que deberá emplearse con muchísima precaución es el cloruro de
calcio) y
b ti externo, mediante la aplicación de calor
E^ calentamiento externo comprende un curado con saturación de
a oí j con calor eléctrico, de los cuales el primero es usado con
< fit ciencia La resistencia requerida puede alcanzarse en un
.-- _oao de tiempo muy corto, ya que las resistencias que normalmente
„" ^ogran a los 28 días pueden obtenerse al cabo de unas horas, pero
o~i icsuitado del calentamiento del concreto, y consecuentemente del
a^ o ¡.ji.^de presentarse una pérdida del presfuerzo, al no obtener
r i aaaerencia adecuada entre los alambres calentados y el concreto
"^t s" curra en <=1 pretensado, ya que si se aplica curado a vapor
A iades post-^nsadas que contienen cables el acero no será
i i iD^erto con ecnada oa^o estas condiciones
i ( era que £.ea el orce edimiento de carado en cementos
y s-e ger^rai"ente ^ a ccntraccion cuando tiene lugar el
Au i ua idc 13 VÍ\OI parte de la contracción tiene
," itrana edad ei e . e_emento, la contracción continúa
presentándose por varios meses, en lo que pueden influir las
condiciones de exposición. Por ejemplo, para una exposición húmeda
del 90% de humedad relativa, la contracción es aproximadamente una
tercera parte que la que puede ocurrir con una exposición normal del
70%.
El concreto es, asimismo, un material elástico y tan pronto como
el esfuerzo se aplica a la unidad, se acorta, por lo que reduce la
longitud extendida del acero y en consecuencia el esfuerzo en él. A
esta pérdida del presfuerzo se le llama deformación elástica del
concreto, que es una función del módulo de elasticidad del concreto
(Ec) ; del módulo de elasticidad del acero (Es) y del esfuerzo en el
oncreto en la condición de transferencia. A pesar que el módulo de
elasticidad depende primordialmente de la resistencia a la compresión
del concreto recibe influencia también de las propiedades elásticas
del agregado y en un menor grado, de las condiciones del curado y
edad del concreto, del proporcionamiento de la mezcla y del tipo de
cemento. Los reglamentos de práctica dan valores para Ec en relación
j la resistencia a la compresión, pero éstos no cubren todos los
casos y de requerirse un valor preciso, deberán determinarse a base
de pruebas en que se haya obtenido una curva esfuerzo - deformación.
En trabajos de pretensado, cuando todo el esfuerzo se aplica
simultáneamente, se presenta la mayor pérdida debido a la deformación
elástica y en caso del postensado, la pérdida es nula, ya que el
concreto constituye el anclaje y el esfuerzo en el concreto se
alcanza por una transferencia directa al tensarse el acero. En el
postensado, donde el esfuerzo se aplica por etapas, existe un
"sfaerzo progresivo, reduciéndose éste en todo el acero que ha sido
tia\^a^ente tensado. Por lo tanto, la pérdida es intermedia entre una
' u.ti dad nula y la total que se presenta en el pretensado.
O^ra impoitante propiedad del concreto, relacionada con su
p^eo para estructuras piesforzadas, es la fluencia (flujo plástico)
rio puede definirse como la deformación melástica debida a un
• =rueizo sostenido. Cuando e^ concreto está sujeto a un esfuerzo de
compresión permanente, se reduce su longitud, lo que a su vez
16
disminuye el esfuerzo en el acero. Se ha demostrado que la rapidez
con la cual tiene lugar la fluencia depende del esfuerzo y el tiempo
para un espécimen dado de concreto.
A.2) AGREGADOS
Se considera a los agregados, como el elemento más importante
que constituye el concreto. Un buen agregado para el concreto es
aquél capaz de resistir todos los efectos o influencias del medio
ambiente sin alterarse ni descomponerse. Cualquier agregado que se
pretenda usar en la manufactura del concreto y en particular del
concreto presforzado, deberá someterse a pruebas de tal índole, que
no precisamente determinen sus propiedades o la posible reactividad o
la falta de resistencia a la intemperie en condiciones abstractas,
sino precisamente en condiciones similares en las cuales va a estar
formando parte del concreto. No deben emplearse agregados que
muestren una reactividad física con el concreto y para ello deben
hacerse investigaciones de conjunto entre el agregado y el cemento a
emplear.
Cuando se encuentren condiciones de reactividad en el agregado,
antes de desecharlo, debe considerarse la posibilidad de utilizar un
_-" ento con un menor contenido de álcalis.
">. cuanto a que los agregados tengan un contenido de polvo,
u' i^.a o algunas otras sustancias que puedan contaminarlos, es
estrío insistir en que cualquiera de estas sustancias motivan en
- 1 concreto una reducción considerable de resistencia y durabilidad
. "í - me una apariencia que no es satisfactoria. Los agregados no
J' r» n ccntener arcilla debido a que reducen considerablemente la
•• .3. s* ncia Antes d>= utilizar un agregado para la producción de
• c . >• o piesforzado es necesario cerciorarse de que no contenga este
* .;. n r.re y si así fuera y no hubiese otra manera de
.: i • . i naise, el agregado deberá lavarse. '
' n uanto ai polvo sólo las partículas muy pequeñas adheridas a
sup^iíicie del .agiegado grueso, son perjudiciales. Estas
partículas impiden una buena adherencia entre la matriz del cemento y
el agregado y puesto que la resistencia del concreto es función de
ello, estas partículas de polvo causarán una reducción de la
resistencia potencial del concreto. Para poder utilizar dichos
agregados también será necesario lavarlos.
Si la pieza de concreto presforzado va a utilizarse en lugares
donde las condiciones climatológicas pueden afectar al concreto, será
necesario buscar para su producción agregados que tengan una alta
resistencia al mtemperismo y desde luego no deberán usarse agregados
que tengan una ba]a resistencia a la erosión eólica.
Un agregado que muestre una alta absorción debe de ser
sospechoso para la producción de concreto presforzado. Casi todos los
agregados que muestran una alta absorción cambian considerablemente
de volumen cuando están saturados y si el elemento estructural de
concreto va a estar sometido a la acción constante de cambios de
humedad, esos agregados mostrarán cambios de volumen de tal
importancia que romperán la estructura interna de] concreto, haciendo
iailai la pieza estructural.
Otras características de los agregados para el concreto que
pueden alterar la resistencia del mismo son la forma y textura
superficiales. Cuando la forma del agregado es muy redondeada y la
textura superficial lisa, la adherencia entre la matriz de concreto y
el agregado es excesivamente baja y no se pueden producir concretos
ap ilta resistencia. Por otra parte, cuando la forma del agregado,
•t ii L i cularmente el giueso, es muy alargada, con aristas vivas y
- x* ^a superficial porosa, se requieren cantidades muy fuertes de
--to para dar _ra issis-encía determinada con las consiguientes
' 1333 de pioaucu agrietamientos, contracciones, etc.
^ specto a x 1 ane,aDilidad del concreto, la propiedad más
! Lar.te es li ^ompo?J c C'i granulométrica. Existen limitaciones en
. '"o al tamaño maxj.no del agregado grueso, que son las mismas que
a --1 concreto reforzado. Cuando no se cumple con esta condición,
c ncieto muestra aeréeles serios tales como huecos, planos fríos,
!8
etc., porque en el colado ha habido una segregación muy notable entre
el agregado grueso y el mortero.
Respecto al agregado fino es el que mayor número de dificultades
presenta y causa el mayor efecto en la manejabilidad del concreto. Es
importante que el agregado fino cumpla con las especificaciones que
•larcan tolerancias extraordinariamente más pequeñas que las similares
paia el agregado grueso.
Se considera que una arena es buena para utilizarse en el
oncreto cuando su composición granulométrica queda entre los límites
indiciaos por las especificaciones.
Otros orígenes de la falta de manejabilidad del concreto son la
segregación y el sangrado.
Un buen concreto se produce solamente cuando la superficie
completa de todas las partículas de agregado queda cubierta con una
capa aelgada de pasta de cemento suficientemente resistente. Siendo
la resistencia función del área de las partículas del agregado,
icoei a tenerse mucho cuidado en que la manejabilidad del concreto no
'>-a obtenida añadiendo más arena pues las características serán
¡ ei i jd ..cadas .
A . 3) CEMENTOS
t> ied^ decirse que la calidad de los cementos cumple con todas
-as Especificaciones de la ASTM las cuales dan un límite inferior a
^as características del cemento, y aún cuando se cumpla con ellas
;o no significa que todos los cementos sean recomendables para
.. i*.-7irfe en el concreto presforzado.
Fxisten características que están fuera de las especificaciones
-. nck las principales el fraguado falso'y la alta temperatura de los
;i* JS, que s m embargo alteran la resistencia y la manejabilidad
_ * i e t o s .
9
El fraguado falso llamado también endurecimiento prematuro queda
evidenciado en el concreto por una pérdida de consistencia después
del mezclado. En caso de piezas de concreto presforzado el fraguado
falso puede ser causa de un pérdida excesiva de revenimiento entre la
mezcladora y la pieza que se está colando. Ello puede ser de una
importancia tal que inutilice todos los esfuerzos por controlar la
uniformidad del concreto, además de que aumentará considerablemente
los costos de producción y acabado de las piezas.
Los efectos del fraguado falso pueden eliminarse de dos modos:
a) añadiendo más agua a la mezcla (con el conocimiento de
que existirá una disminución en la resistencia) y
b) mezclando el concreto más tiempo de lo normal.
El uso de cementos calientes implica una pérdida considerable de
tiabajabilidad por eso deberá preferirse, para la manufactura del
concreto, cemento a la temperatura ambiente.
I.i.¡ limit,K IOIII':'. quo <I,-1>IMI I niponc I MC ,I Ion rontomcloH dt"" áli-alio
ño deiivan de la necesidad de usarse el cemento con agregados que
pueden reaccionar con ellos. Limitar el contenido de álcalis es el
método más satisfactorio de control, ya que es difícil estudiar la
reactividad de los agregados.
En lo que respecta al contenido de cal en el cemento, no deberá
haber un exceso libre de ella debido a que se presentan efectos
destructivos en el concreto y se pierden secciones que fueron
c ír.siaeradas en el cálculo.
.-.:. cuanto ai tipo ae cer ento Portland, se recomienda sólo usar
:. n^al, el codificado \ el de fraguado rápido El uso de estos
3 pero ir. ..eores ae aire se recomienda únicamente si no es
r pible sastitují^ •• poi cer^nto normal y ^n aditivo mclusor de aire.
20
A.4) AGUA
tn general, puede decirse que el agua que se utilice en el
cj f. to debe de ser I m p í a , potable, y libre de sedimentos, materia
gansea álcalis, sales, sulfatos, cloruros y otras impurezas Podrá
nten^i cantidades mínimas de sólidos en suspensión y para su
o ci^i puede permitirse su sedimentación en tanques.
A.5) ADITIVOS
Loo aditivos se añaden al concreto para producir una gran
• / m e d a d de resultados tanto en estado plástico como después de
e duiecido En la fabricación del concreto para elementos
Di»sforzados sólo se emplean aditivos de los tipos que mejoran la
anejabilidaa, aumentan la resistencia y aceleran el fraguado, debido
3 _^s requerimientos de la manufactura de dichas piezas
A.5.1) Aditivos inclusores de aire
.. s aditivos inclusores de aire son sustancias que al añadirse
a^ one reto desarrollan en él un sistema disperso de burbujas de aire
e ' se juntan entie sí y que tienen permanencia tanto en número
i tr volumen Este sistema de burbujas esféricas de 10 a 1,000
r=ic le diámetro deben diferenciarse del aire atrapado formado por
i ^ "> aauxHies de Imn de diámetro
i i , lusion de aire produce efectos muy impoitantes en las
o ^ i d ^ T ael concreto
> ^^ cart liad de agua para logiar una manejaoilidad
i ,. \D t i educe tins s Its n3 poi caaa 1% de a n e
_.j_ctc i se pue i2n usai agreaados de composiciones
' o lrrre c )-, deficientes o foim^s ^rc jnvenient es
-i L I grado \ la segiegación se leducen
c jidtraii n^nte y la resistencia a la compresión no se
a'~^*~a si revenimiento y el contenido de cemento se
2!
mantienen constantes por un proporcíonamiento adecuado.
Uno de los inclusores de aire más utilizados a la fecha es la
Resina de Vinsol pero es necesario que su uso se lleve a cabo con
soluciones neutralizadas en los cuales las cantidades de resinas no
sean superiores al 12%, lo anterior para garantizar su estabilidad en
cualquier clima.
A. 5.2) Aditivos reductores de agua y aditivos para controlar la
velocidad de endurecimiento.
Existen aditivos que logran controlar la velocidad de
endurecimiento, que reducen la necesidad de agua y aditivos con ambas
características. Un aditivo reductor de agua mantiene una
manejabilidad con contenido mucho menor de este elemento. Los
aditivos que controlan la velocidad retardan o aceleran el
endurecimiento inicial del concreto.
Algunos beneficios que se obtienen con el uso de estos aditivos
son :
i) Kconomía .il tener que usarse menoi contenido de cemento.
b) Kconoima poi descimbrado rápido.
c) Menor contenido de agua.
d) Prolongan el tiempo en el cual el concreto fresco se
mantiene manejable.
ei Controlan la segregación, el sangrado y Id aparición de
grietas durante el estado plástico.
f) Al concreto endurecido le proporcionan mayor resistencia
y adherencia al acero de refuerzo, disminuyen su
permeabilidad, absorción, aparición de grietas y desgaste.
o^ aditiví s i eductores de agua son clasificados respecto ai
•.gi^diente fundamental que contienen en dos tipos fundamentales:
rt) Sales, principalmente de sodio o de calcio derivadas de
a j.a s lignosulfonicos Estos tienen también propiedades de
-tceleíadores del endurecimiento
~ Sales de sodio o calcio derivadas de ácidos carboxílicos
I"s corponentes anteriores actúan absorbidos positivamente entre
ij^a y xos demás componentes como resultado se alteran las
tuerzas físico químicas en las partículas de cemento, evitándose así
a^° estas se acerquen y atrapen agua en los flocules que llegan a
* rma^ utilizándose de esta forma toda el agua para lubricar
•"j-fomemente la mezcla Los reductores de agua pueden ser usados en
-"•orL^racon con cualquier tipo de cemento portland Para determinar
a .a-t-iaad y el tipo apropiado de aditivo a utilizar se harán
f le bas
A 5.3) Aditivos aceleradores
Aumentan la velocidad de endurecimiento inicial del concreto El
aa ivo de pste tipo Fas ampliamente usado en la actualidad es el
oiuic 3e calcio en proporciones de 1 a 3% del peso del cemento Sin
i 3 libido a Ta teona que habla de la acción del cloruro de
alcí^ cono catalizador en la reacción de oxidación en el acero, se
e^ pruebas en las que se encontró cierta esta teoría pero sólo
lan na cuando la cantidad de este elemento es superior al 2% del peso
t-iT-o Por lo tanto, la ASTN" recomienda que cuando el concreto
i ido en presfoizado se pida un certificado escrito de la
n en i de cloruros en el aditivo
A 5 4) Aditivos reductores de permeabilidad
in cuanao por exxgenc^as de la n temoene se necesite un
a menOi permeabilidad posible Pueden tuncionar bajo
i os s qj±orte pr^ncip^os
t i f j. TJUI educiendo la absorción por capilaridad
a at su o i ácidos grasos de calcio y amonio r -it ite distribuidos aue ^eduzcan la
(
permeabilidad y la absorción. Se trata de puzolanas o rocas
molidas.
c) Materiales que proporcionen un concreto terso, sin
grietas, fisuras ni juntas frías. Son mclusores de aire y
puzolanas.
d) Partículas de hierro finamente molidas mezcladas con un
agente que ayude a su oxidación.
A.6) ACERO
Los tendones utilizados en concreto presforzado son:
A. 6.1) Alambres
A.6.2) Varillas
A. 6. 3) Torones
A.6.1) Alambres.- Se denomina alambre desde el punto de vista del
r )iirroLo presforzado, aquellos tendones de dimensiones pequeñas que
t-e encuentran comprendidos dentro de los siguientes grupos, según
especificaciones de diferentes países.
Especificaciones de E U.A.
(A.S.T.M.)
Especificaciones Inglesas
Especificaciones Francesas
de 3.0 a 9.5 mm
de 5.0 A 7.0 mm
de 2.0 a 7.0 mm
menor de 12 mm
En este tipo ae elementos, es donde se logia producir acero de
ÍÍ alta calidad, obteniéndose elevados límites elásticos y por le
' elevadas insistencias.
c ala-mes =•= fabricar, en dos tipos
aiPa'a ii_zaise ei donde se les va a nacer \en frío) una
d»toi na -.cn o coi^jgac^ón
bjPaiT ."^l^zaise en donde no les hace ningún tratamiento
para a.-entar la adherencia
24
En concreto presforzado se pueden utilizar alambres de sección
j-icular, oval o cuadrada, siendo estos últimos usados
específicamente para retorcerlos y aumentar la resistencia entre
ellos y el concreto; los de sección oval son utilizados en algunos
.¡isfemas europeos.
Los alambres se utilizan para formar armaduras de concreto
nresforzado de las siguientes maneras:
a) Alambres aislados.- Se utilizan en concreto presforzado por
adher- icia y en algunos casos se proveen de alteraciones en sus
extremos c a lo largo de ellos, con el objeto de reforzar ésta.
b) Atados de dos o tres alambres.- En algunos casos, safare todo
r. piezas que van a soportar cargas dinámicas (durmientes de
ferrocarril), se utilizan alambres lisos (dos o tres), trenzados
-.r.t: n sí .
c) Alambres en conjunto.- Estos se utilizan en el concreto
pipsfoizado por anclaje mecánico y se disponen concéntricamente o en
- ipas, dentro de un ducto y provistos de separadores espaciados a lo
iigo ae ellos o bien, colocados en torno a un alma que puede ser un
. v- ri -> : ect o de mayor diámetro o un alambre delgado en espiral. Los
-i_ I-.TIT as utilizados en conjunto son alambres lisos, existiendo en
t Ji. iv s Lasos alambres con cabezas (extremos) estampadas en frío.
Es de hacer notar que la disposición de los alambres se debe
,r.sei /ai a lo largo de todo el cable para lograr una tensión
". ¡eime er todos ellos, ya que se tensa todo el cable en una sola
.--"& -ón; además si no se conservan separados, se producirán
f-irciones entre ellos, que bajarían la eficiencia del presfuerzo, no
JI i: jóse ^a adherencia completa al inyectar con mortero el ducto
i .-' . os conr lene .
los alambres de sección oval, según las patentes obtenidas para
i „¡. .lizacicn en este tipo de tendones, poseen las siguientes
i. ' i i i' ; ("jando se colocan en capas:
a)'Facilidad de anclaje por medio de cuñas
b) Mayor adherencia
c) Poca oposición a curvarse
d) En caso de llegarse a juntar en un ducto la fricción entre
ellos es menor que en alambres circulares.
Se utilizan también estos elementos en conjunto en armaduras
formadas por alambres paralelos en torno a un elemento rígido a la
compresión; en las cuales se tensan los alambres antes del
endurecimiento del concreto y se anclan en el alma rígida, para
transferir posteriormente la carga del alma rígida de la pieza de
anclaje por algún medio mecánico.
En este caso los alambres se deberán colocar suficientemente
separados del alma, para asegurar la adherencia entre ellos y el
concreto; para que no se produzca flambeo en el alma se utilizan
separadores interiores y exteriores, con el objeto de que los
alambres, al tensarse, produzcan una presión radical sobre éstos, que
apiisionarán el alma haciendo las veces de atiezadores, de tal manera
que el espacio entre separadores interiores será la longitud libre
del alma; el alma rígida puede ser tubular, o varillas zunchadas, de
c' nento o varilla.
Los ductos para alojar cables se construyen generalmente de
chapa metálica delgada provistos de corrugaciones transversales,
estas últimas cumplen el fin de mejorar la adherencia entre ducto y
' ncreto y facilitan la contracción conjunta de cueto y concreto al
., -ciise este último. Dichos ductos se fabrican en las secciones más
-"•únmente utilizadas y se surten en tramos de 2.0 a 4.0 m. , para
• i> .• en obra 'ei.gargolándoios, soldándolos o mediante copies de
- , i amblen se pueden elaüorar a pie de la obra con máquinas
íi-ic^las como las Freyssmet, en las cuales se introduce un extremo
i- ^a chapa para s^r corrugada y doblada circularmente en torno al
Con este fin se utilizan también ductos de goma que se inflan
durante el fraguado del concreto, para después que se lleve a cabo
éste se desinflen y retiren. En piezas en las que se va dejar un
dacto recto a lo largo de ellas, se puede utilizar un tubo metálico
labncado, que se retira en cuanto el concreto empieza a endurecer,
en este caso antes de introducir el tendón deberá limpiarse el
orificio hasta que quede libre del lubricante que se usa en el tubo
'generalmente soluble en agua).
Los alambres para utilizarse en concreto presforzado se
rministran en longitudes de varios cientos de metros, enrollados en
carretes de 1.8 m de diámetro y es necesario enderezarlos antes de su
uso, limpiarlos para asegurar una buena adherencia.
Los alambres varían su diámetro de 2.0 a 8.0 mm, pero el
diámetro más pequeño de uso general para elementos estructurales es
de 4.0 mm y puede suministrarse ya sea como se extrae o pre-estirado.
El primer tipo consiste en rollos provenientes del laminado con una
curvatura natural equivalente al cabrestante de la máquina para
. s ira-. los alambres, sin que llegue a quedar en forma recta cuando
se extiende. Este defecto puede superarse enderezando en el mismo
^.tio pero también requiere que los fabricantes suministren grandes
iiretes enrollados especialmente, debido a esto los alambres tendrán
',i v nvatura. El alambre que ha sido pre-enderezado, mediante un
' • ..esc que comprende un calentamiento reductor de esfuerzos, provoca
^'x 'r^oría en las propiedades elásticas y conduce a un relajamiento
T..ci~a_, o bien un tratamiento de estiramiento en caliente que
;.aliento mejora las propiedades elásticas, pero provoca un
i . it* o bi ] o .
' s términos de relajamiento normal y bajo se aplican por igual
^ ,"tii'i y « torones. El relajamiento se define como la pérdida de
"" .-i/ 'después de un cierto período en el que un tendón se tensó
it 'ti-1 p n a una caiga determinada, bajo condiciones de longitud
i 'i latuia constant .JS. Para un acero dado la velocidad de
i .'.>_:.• r -~s función del esfuerzo inicial y de la duración de su
. ' i ' ru su nombre lo señala, un alambre de relajamiento bajo
tendrá menor pérdida de esfuerzo inicial que uno de relajamiento
normal'.
Es práctica general en toda construcción de elementos
presforzados probar cada lote de acero recibido, mediante una
cantidad representativa, para obtener gráficas esfuerzo deformación,
que sirvan para comprobar la atención producida en el acero, así como
para desechar lotes defectuosos.
Debe de protegerse este tipo de acero de las altas temperaturas,
ya que le son muy perjudiciales. Para efectuar cortes en este tipo de
acero se recomienda el uso de cortadoras de cizalla o cortadoras de
discos abrasivos de alta velocidad y en el caso de utilizar soplete,
se recomienda efectuar los cortes lo suficientemente separados del
acero que resistirá los esfuerzos; ya que al exponer dos segundos
este acero a la flama del soplete origina una pérdida del 16.8% en la
resistencia y si el tiempo es el doble, la pérdida será de 32.7%.
A.6.2) Varillas.- Se trata de elementos circulares de dimensiones no
especificadas por los alambres, con un esfuerzo de trabajo menor que
el de éstos.
Las varillas se utilizan en concreto presforzado por anclaje
mecánico, con ambas puntas roscadas, lisas para anclarse con cuñas o
bien con sujetadores en extremos.
I r, varillas de aleación de acero de alta resistencia a la
tensión (lisas o corrugadas' varían desde un diámetro de 12 mm hasta
ano de 40 :rm en longitudes fijas o en longitudes necesarias para cada
iso p^i'icular de obra; cuando la longitud necesaria de varilla es
t )n tj'ar.de que dificulta el transporte, se fabrica en tramos con
.^n: >Í i s.-aaas para que al unirles en obra, por medio de copies de
«squLiio, se logre la longitud deseada.
28
A.6.3) Torones.- Estos elementos son conjunto de alambres trenzados
en torno a un alma y difieren de los expuestos en la primera parte,
en que los alambres son diámetros menores y se colocan en
trayectorias elípticas tocándose entre sí en toda su trayectoria,
además se forman totalmente en fábrica.
Existen dos tipos básicos de torón para presfuerzo, con 7 619
alambres. Su elección depende del grado de flexibilidad y resistencia
requeridas. El más conocido es el de 7 alambres, el cual es más fácil
de fabricar y se usa generalmente en tamaños desde 6.4 hasta 18.0 mm
ae diámetro exterior (o nominal) . Sin embargo en el caso de que la
carga a tensión indique utilizar una mayor sección transversal del
ac^ro, es posible aplicar torones de 19 alambres con un diámetro que
varía desde 18.0 hasta 32.0 mm. A pesar de que se dispone de un gran
rango de tamaños, los fabricantes tienen diámetros preferentes, por
lo que hay que referirse a la literatura comercial antes de elegir un
aiametro que se ajuste a los cálculos.
Para formar un torón de siete alambres se enrollan
helicoidalmente 6 alambres alrededor de un alambre central; este
enrollamiento constituye una sola capa que cubre al alambre recto
mencionado o núcleo interior. Si todos los elementos se dispusiesen
i. ai ale Lamente, sus diámetros deberían ser idénticos.
FIGLRA2 1
S.n embargo, como este no es el caso y las secciones de los
J.acores exteriores (ver figura anterior) son ligeramente elípticas,
--•as aiámetros deberán ser menores al del alambre central. Después de
ra^er tc-adc forma, el torón de 7 alambres deberá someterse a un
•ratami^nt^ de calor a baja temperatura. Existen dos formas de
,irai.c, al igual que con los alambres, con el fin de obtener
20
B T P. L t O T tí *
torones de relajamiento normal y de relajamiento bajo. Para reducir
el número de vacíos en la sección transversal, el torón deberá
estirarse a través de un dado que lo comprime, de tal manera que para
conseguir el diámetro nominal, la cantidad de acero debe ser mayor,
permitiendo así aplicar una mayor fuerza. Este tipo de torón tiene
ba^o relajamiento.
FIGURA 2 2
La construcción de torones de 19 alambres es más complicada.
esta comprende una capa interior de 9 alambres en hélice, colocados
sobre un alambre central recto y una capa exterior de 9 alambres de
mayor diámetro; o bien, un torón con 7 alambres y una capa exterior
de ]2 alambres de dos diferentes diámetros.
FIGURA 2 3
L j. A df Ja hélice es el mismo en ambas capas y además asegura
n1-i ••o I " M T O enti 3 los alambres, aáí como una buena
> L ^ Í J 13d tstt tipo ae torones puede suministrarse en la
d j i""", " r on^ =-<: tuerce" sin ningún tratamiento con calor en los
avoids, peio estos deben solicitarse especialmente; por
TI t * ce, cas. no se utilizan Sin embargo el torón de pequeño
r3cib- >- trataTiento que se encuentra disponible con
-,_ cas cié lelajamiento rcimal y bajo. \"o es práctico el
i i ' i*, "•i toi or de 19 a i a i n e s , \a que las caigas que se necesitan
para estirarlo a través de un dado serían muy grandes.
Con la aparición del torón compactado de 7 alambres del mayor
diámetro, que proporciona mayores cargas que el torón de 19 alambres
del mismo diámetro ha ido decayendo su empleo.
Es importante hacer hincapié en que el acero de alta resistencia
y el concreto de alta calidad son esenciales para obtener un
ccnportamiento satisfactorio en este tipo de construcción, y en que
existen pérdidas de presfuerzo que son inherentes a las propiedades
de los materiales mismos. También debe tenerse présente que no todas
Jas pérdidas señaladas ocurren de igual forma en los elementos
pretensados que en los postensados. A continuación se mencionan
1 as causas más importantes por las cuales se puede presentar la
pérdida de presfuerzo:
a)Contracción del concreto
b)Deformación elástica del concreto
c)Fluencia del concreto
d)Relajamiento del acero
e)Curado con vapor durante el proceso de anclaje
f)Fricción en el gato y en el anclaje
g)Fricción en el ducto
No es posible proporcionar un valor de la magnitud de la pérdida
1-= í presfuerzo total, tanto en el pretensado como en el postensado.
V^iralmente se fija como un porcentaje en base a la fuerza en los
* andones inmediatamente después de la transferencia y es del orden
31
B) FABRICACIÓN DE LOS ELEMENTOS PRESFORZADOS
A.l) ELEMENTOS PRETENSADOS
El pretensado que por lo general requiere de instalaciones
fijas bastante costosas, es apropiado para la fabricación de
elementos estándar en forma repetitiva La posibilidad de utilizar
sistemas altamente industrializados puede significar economías
importantes siempre que el volumen de fabricación sea lo
suficientemente grande y uniforme Al ser los elementos pretensados
en su gran mayoría fabricados en planta, tienen un mayor control de
11 i i id 11 t Jinano d( lo, elementos suele quedar limitado por
consideraciones de manejo en la planta y del transporte Las
desventajas esenciales son el alto monto de las inversiones de
equipo el costo de transporte y montaje y la dificultad de lograr
uniones adecuadas entre xos elementos prefabricados
El concreto presforzado se realiza en plantas generalmente
cubiertas y aunque ellas pueden tener una gran variedad de
-jta] icio íes fundamenta meni-e deber de conzar cor mesas de tensado
oue^tivcs TUPI o^ de anciaje moldes gatos para tensar ios
a ^as paia ± a c o de ^as oiezas terminadas y equipo para
de •= ao^e A-ii"-'iona.i'*ionte taiioxen pueden contar co^
lf i f i i i 1 i d
i a l i e n a ae ia =Ü'ÍS ae t e n s a d o e s l a de s e r v i l de apoyo a
/ que se va D e t e i s a ^ E x i s t e n de t r e s t i p o s mesas
i a s p í r ^ a t i 1 0 \ l o l d ^ s r e s i s t e n t e s a l a f u e i z a ce
/
Mesas Fijas
Estas mesas son construidas para plantas, con longitudes de 100
-letros o más, y debe de tenerse muy en cuenta la perfecta nivelación
con la que se preconstruirán. En los extremos de las mesas se tienen
¡racizos subterráneos de concreto llamados muertos de anclaje, que
sirven para ahogar grandes secciones de acero denominadas viguetas
soportantes, estas últimas se tienen independientemente al tipo de
mesa que se trate. En las mesas es muy importante la estabilidad de
los extremos que resistirán la fuerza de tensado, para lograrlo se
pueden construir muertos de anclaje lo suficientemente voluminosos
con el objeto de que sean estables y no se volteen o resbalen. En
mesas de tensado muy largas también se pueden dejar muertos de
anclaje intermedios, para que en caso de ser necesario se tengan ,T'esas de tensado de menor longitud, mediante la colocación de otras
viguetas dentro de las cavidades de estos macizos intermedios.
Si el terreno no proporciona apoyo superficial suficiente a los
muertes de anclaje estos se pueden auxiliar de pilotes.
Otra posibilidad es la de hacer que la losa sea algo más que
apoyo del elemento prefabricado. En este caso se puede lograr que la
losa trabaje como columna entre los muertos, de dos formas:
monolítica y no monolíticamente.
r j. te=p[]i MUERTO DE
ANCLAJE
LOS MUERTOS DE ANCLAJE RESISTEN POR SI SOLOS TODAS LAS FUEFEAS DE PRESFUERZO
^ J ^ - [ ] - "V, PILOTES ¿f -JJ-
MUERTOS DE !• NCLAJE CON PILOTES
1 Ic;i ,RA2 4
* ?=\t ^ 4-
EL FIRME ACTÚA COMO COLUMMA
£7 x± LOSA MOWOLITICA CON MUERTOS DE ANCLAJE
FIGURA 2 5
Mesas Portátiles
Cuando no existen plantas de prefabricados cerca de la obra y
ésta es de un volumen tal en el que un prefabricado pudiera ser
económicamente aceptable, es posible pensar en mesas portátiles.
Estas mesas deben de ser fáciles de transportar y dar las
características de una mesa fija. En la siguiente figura se muestran
dos mesas desmontables de este tipo.
DOVELAS DE A ANCLAJE -|—>
r—V i ící 4 .¡i , i r ^ r
ELEMENTOS PRESFORZADOS
- ^ - - ^ - - — J - " I gÍTT-^TÍFaid^
DOVELAS^ ' , \ _ TENDONES
-1—y RECUPERABLES
A
FIGURA 2 6
ELEMENTO 1—1 PRESFORZADO
:0 _ TENDONES DE PRESFUERZO
<*!v/¿&.-/m CORTE A - A'
FIGl R \ 2 7
• ^ MESA DE
i4
Moldes Resistentes al Presfuerzo
Esta última posibilidad es la de que en el molde o cimbra se
puedan anclar los cables de presfuerzo y apoyar los gatos, teniendo
el molde la capacidad necesaria para resistir estas fuerzas.
LAMINA DELGADA DE ACERO
TUBOS PARA INYECCIÓN DE VAPOR O AGUA CALIENTE
FIGURA 2 8
Como se ha dicho, independientemente del tipo de mesa se tienen
viguetas extremas de soporte, sobre ellas se colocan las placas de
anclaje, que son placas gruesas de acero con perforaciones por donde
los a imbres o torones pueden introducirse y anclarse. Una de las
placas se soporta directamente sobre la vigueta y a este apoyo se le
conoce como apoyo fijo, el otro extremo, denominado extremo de
i nsaoo oe colocan puntales de acero temporales entre la placa de
i'ir 1 i ] * y la vigueta de apoyo. Los extremos de cada pieza son
: 'initados por un tope, que es también una placa de acero taladrada
i-- acuerdo con la colocación y el diámetro de los tendones. En la
> guíente figura se muestra la disposición típica los elementos para
i predación
PUNTALES TEMPORALES
A ik EXTREMO DE TENSADO
I KJI R\29
Los tendones, en el número proyectado, se arrastran a todo lo
largo de la mesa de tensado, enhebrándose en los topes y en las
olacas de anclaje que finalmente se sujetan al apoyo fijo. En el otro
extremo de la mesa, el tensado se inicia una vez que han sido
colocados todos los tendones. Los cables se estiran para levantarlos
de la mesa y aplicar la carga Puede tomarse la lectura de la
extensión y compararse con el valor calculado. En seguida se ancla el
alambre y se descarga el gato, esta operación se repite con todos los
demás tendones. La secuencia del tensado no es muy importante pero si
es esencial un tensado preciso.
Si ge va a emplear un refuerzo secundario, la cantidad necesaria
se había colocado en coniunto cerca de los topes y los tendones
ensartados al ejecutarse la operación de arrastrar a los alambres por
xa mesa Una vez que se ha terminado el tensado se coloca el refuerzo
en la posición debida y se ensamblan los moldes preparándolos para
recibir al concreto.
En el pretensado, la adherencia entre el acero tenso y el
concieto es de vital importancia y para esta operación debe cuidarse
que el acero quede libre de cualquier material, como grasa u óxido
qje impida o reduzca su adherencia
Para obtener la buena compactación del concreto se deben emplear
vibradores ya sean internos o externos. Con los vibradores internos
se debe tener cuidado, ya que de lo contrario se puede provocar la
cDiiic TI de bolsas d^ aqua adyacentes a los tendones lo que
iuc a la adherencia electiva Los vibradores externos no dan
. »stp pioblema j:=ic si er cambio necesitan asegurar una
' i lyor
i ocun •* con ui "Tu er concreto el curado es necesario y en
_, <=s - rr^resc n orviene acelerar, para obtener asi una
i i ia¡r di debida i ja rayor utilización ae ^a mesa Son 2 los
i ic- curaao a*, e i > i ^ q le se emplean ^on los prefabricados
ii i v if i y i u i i c i l ' ladumti? V hume día El eonoieto
16
deberá alcanzar el fraguado inicial (que toma de 2 a 4 hrs.), antes
de 1 a aplicación de cualquiera de los métodos.
Con el f m de establecer evidencia de la manufactura de los
elementos es necesario llevar registros con información completa
sobre los ensayos de materiales, el tensado de tendones, dosificación
de los concretos, sus fechas de colocación y curado y la disposición
de los imembios.
En base a los registros y a las pruebas sobre los cilindros se
d^termna si el concreto ha adquirido ya resistencia suficiente para
lioerar ios anclajes de los extremos. Cuando esto ha sucedido los
puntales provisionales son sustituidos por gatos que pueden irse
aflojando lentamente. Como el acero tensado tiende a regresar a su
longitud original, la adherencia entre el acero y el concreto evita
que esto suceda, de tal manera que el concreto queda sometido a
comprosión. Si las unidades tienen facilidad para deslizarse a lo
largo de la mesa se disminuye la tensión del acero entre ellas, lo
que permite que el acero se corte, en los extremos de las unidades,
sin ningún peligro. En estos puntos los tendones recobran su diámetro
original, de tal manera que además de la adherencia existe también
una acción de cuña. La fuerza en cada tendón se transfiere al
concreto en una cierta longitud denominada de "transmisión". Esta
! HAjitud so afecta considerablemente por las condiciones de la
iiotí.ne ^on respecto a los alambres, pero sufre menor variación si
ti ata de torones . Sin embargo en cualquiera de las dos, la
"o'igir^i se afecta según el grado de compactación.
C" ro trétodo consiste en que los tendones se tensen
.--I'. i:.ea~-i£"te. En este caso, ios gatos se colocan entre la placa de
.r.ciaje y las viguetas de acero sustituyendo a los puntales
• s ^-.al^s. En seguida se accionan los gatos para tensar todos los
- ' soi s, ya T e estos se utilizan también para reducil los esfuerzos
!">>!> i al' 'c *" constituyen parte integrante de las mesas de tensado.
p-jjoñas unidades patentadas el refuerzo secundario es
-' J.J.- • n.f í i mecesaiio y existe un sistema en que el concreto se
t
exrruye en forma continua alrededor de los tendones y posteriormente
se aserra a la longitud requerida ( FIGURA 2.10 ) . Como al momento de
cortar los alambres aún se encuentran en tensión, tendrá que haber
entonces una muy buena adherencia; de lo contrario, se perderán
dentro de la unidad.
riGURA 2 10
Jna vez que se hayan separado las piezas en la mesa de tensado,
no importando los procedimientos de fabricación, podrán ser apiladas,
pero deberán manejarse con extremo cuidado, izarse en los puntos
cíesrliados para ello y colocarse correctamente unas encima de otras.
i i o^ proc odiirifn'' J = anteriormente descritos, se ha hablado de
i L xos tei aonefa iectos y continuamente unidos al concreto La
i i, ^ ía de las i i^ciaaes pretensadas se co^stiuyen de esta forma
i.i método econot co, sin embargo no prooorciona el uso más 1 de xa fuerza d^ oresfuerzo, en lo que se refiere a miembros
i flexion v de =e ción constante.
n
En unidades grandes, donde es importante el peso propio,
resultará ventajoso incrementar la excentricidad de los tendones
cerca de la zona central del claro. La excentricidad de un tendón es
ia distancia desde el centro del mismo hasta el centro de gravedad de
la sección.
,'i la sección de una unidad se conserva constante en toda su
longitud, puede verse fácilmente que, con tendones rectos, la
excentricidad es constante en toda la longitud de la unidad , ya que
la efectividad de la fuerza de presfuerzo es función del producto de
dicha fuerza por su excentricidad pudiendo incrementarse la
efectividad si se aumenta la excentricidad manteniendo constante el
valor de la fuerza. Otra opción es lograr lá misma efectividad con
una fuerza menor de mayor excentricidad. Este principio constituye el
criterio fundamental del postensado, aunque es posible aplicarlo al
pretensado si se desvían los tendones o algunos no son adheridos al
concreto .
Como los tendones se encuentran tensados entre los apoyos,
solamente es necesario sujetarlos en posiciones más abajo o más
arriba en puntos intermedios de su longitud, aun cuando se conserve
ana linea recta entre estos puntos, lo anterior se ilustra en la
siguiente figura:
FIGURA: 11
El costo adicional de operación y mantenimiento de estos
-ecamsmos de sujeción superior e inferior parece haber sido
ro-nazado por los fabricantes, independientemente de que se han
-4. afoi aa^ "v.'.chas unidades con este sistema.
r- rrcresc de tendones no adheridos no requiere de un equipo muy
-, -i i st : ca'do. Se reduce en los extremos de la unidad a la fuerza de
noofue_zo, introduciendo algunos de ios tendones en tubos de i')
plástico para así evitar que queden adheridos. Por lo tanto, la
longitud de transmisión se inicia en el extremo del tubo. La fuerza
de presfuerzo se reduce en el extremo de la unidad.
A.2) ELEMENTOS POSTENSADOS
El postensado puede usarse en la producción industrial para
grandes unidades prefabricadas con propósitos especiales, tanto en la
obra como fuera de ella. Tal como se ha descrito para el pretensado,
el uso de tendones rectos no es el modo más eficiente de utilizar la
fuerza de presfuerzo al tratarse de grandes unidades. En aquellos
puntos donde ocurre el momento máximo se requiere de la fuerza máxima
efectiva de presfuerzo y, por otra parte, la mínima fuerza de
presfuerzo es necesaria donde ocurre el mínimo momento flexionante.
Ello puede lograrse para una fuerza constante de presfuerzo variando
la excentricidad de dicha fuerza, de tal forma que en una sección
cualquiera a lo largo de la viga el efecto del presfuerzo
neutralizará el efecto de la carga.
Si los tendones se localizan dentro de la sección de concreto,
se colocarán con un perfil curvo, por lo que el encamisado
i jrmalmente constituido por ductos metálicos circulares preformados-
debe quedar sujeto con el perfil necesario. Estos ductos deben de
colocarse en forma precisa y sujetarse al acero de refuerzo que para
entonces ya debe haberse colocado sobre la mesa que contiene a los
moldes. El anclaje permanente en los extremos de los ductos se fija
en los extremos de los moldes. La siguiente figura muestra un detalle
típico del extremo de 1 a pieza donde se utilizan ductos preformados.
** N -- 1
r^]
iX.
3 J-Ll
m 1—| V — — — -\
REFUERZO P A.R* CGIV7ENER EL ESTALLAMIEMTO QUE ff,0\ "t"A,NL->S FUERZAS EN LOS CABLES
HGURA2 12
40
Asimismo los ductos pueden integrarse a la unidad de concreto,
si se usan formas removibles sólidas o de hule inflable. Como éstas
deberán extraerse después del endurecimiento del concreto, el anclaje
permanente no podrá colarse dentro de la unidad, pero debe preverse
su colocación posterior en el extremo del molde. También los tendones
pueden quedar al exterior de la unidad, en cuyo caso se
proporcionarán silletas deflectoras en los lugares apropiados el
efecto es entonces similar al obtenido con tendones flexionados, como
ya se ha indicado para el pretensado.
En el caso de utilizar un encamisado metálico preformado, es
importante recordar que no debe permitirse que la lechada penetre en
LOS ductos y, si ello ocurre, debe extraerse mientras esté en estado
plástico. Debido a que los ductos se colocan en tramos, sus uniones
deben de ser protegidas con cintas. Aun cuando les tendones se
encuentren dentro de los ductos, estos tenderán a flotar, no obstante
que hayan sido fijados con precisión en su posición. Es interesante
recordar que deben de mantenerse en su lugar durante la colocación
del concreto.
El concreto se vaciará una vez que los moldes se encuentren
ensamblados. Es esencial que las unidades aun no presforzadas se
"ten propiamente para evitar el agrietamiento por contracción
i -ir.t = e] proceso de enduiecimiento. Una vez que el concreto ha
. ii ."1 '"¡o resistencia suficiente, se tensan los tendones, andándolos
ie los extremos y tensándolos con gatos contra el otro
• Í -•• .- -£ la cara de anclaje, o tirando con gatos desde ambos
• > • ; •• i'ral ' áneamente . Los tendones dentro de cada ducto pueden
i , ': J-Vidualmente, enganchando un gato de barra o de un solo
• • ' i a<: i ' endón a la voz o conectando también un gato de torón o
- • it .e,--, alambres a toaos los tendones al mismo tiempo. En el
• ;. ;-i iu "s muy importante verificar tanto la extensión del tendón
¡ -riíqa. No es posible observar el movimiento del tendón dentro
: i.cto, ya que solo puede legistrarse mediante la extensión del
. :. oerán vigilarse la carga aplicada y la extensión que produce,
i ; a, manera que cualquier irregularidad en el ritmo de la extensión
fl
para una cierta rapidez de los incrementos de carga pueda ser
rápidamente revelada. Si en alguna parte del ducto queda atorado el
tendón, la magnitud de la extensión disminuye, lo cual indica una
falla y es este el momento en que debe actuarse para su corrección.
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. Nunca deberá incrementarse la carga más allá del valor
especificado, especialmente si se intenta lograr la extensión
requerida. Cuando los tendones se estiren separadamente, la secuencia
será tal que aquellos que hayan sido tensados en primer término no
interfieran con el movimiento de los que lo son posteriormente. En
caso de utilizar varios cables en ductos diferentes, deberá
obedecerse el orden del tensado especificado por el ingeniero, ya que
si no se hace así, podrá dañarse el elemento.
Una vez que los tendones han sido tensados y anclados,
generalmente se llenan los ductos de una lechada coloidal de cemento
introducida a presión. El objeto principal de la lechada endurecida
es el de evitar la corrosión de los tendones, así como proporcionar
adherencia entre estos y el concreto. La magnitud de la adherencia
tiene poco efecto en el comportamiento del miembro bajo condiciones
nuimuli'u de carga, y llega a afectar tanto la naturaleza del
agrietamiento que se presentaría en el caso de una sobrecarga como el
factor de seguridad contra la falla de la sección.
Es importante indicar que los diversos sistemas de tensado
requieren equipos diferentes. Independientemente del sistema que se
utilice, ios anclajes son permanentes y forman parte de la unidad de
corta ^ongitud; su costo [así como los ductos y la lechada) sobrepasa
con mucho el ahorro que se tenga en los tendones de acero en
comparación con el pretensado.
C) ANCLAJES DE ARMADURAS UTILIZADOS EN CONCRETO PRESFORZADO
C.l PRINCIPIOS DE LOS ANCLAJES
El anclaje de la armadura, en concreto presforzado, es el punto
clave del funcionamiento de una pieza construida con este sistema, ya
que de el depende la eficiencia del presfuerzo. Si por un descuido,
un elemento de la armadura quedara mal anclado y se deslizara,
causaría perdidas de presfuerzo en la pieza y sobretensión en la
armadura, que originarían mal funcionamiento de aquella, ocasionando
qt iiMn.'i y ^ voces hasta el colapso; dependiendo esto de si la parte
que se desliza constituye una parte importante de la armadura total.
En el concreto presforzado por anclaje mecánico el peligro de un
deslizamiento se disminuye, cuando en aquellos sistemas con ductos,
se inyecta mortero a presión y se establece la adherencia entre el
acero y el concreto; en concreto presforzado por adherencia, existe
peligro de deslizamiento solamente en piezas cortas en las que no se
Loman las precauciones debidas.
F_ anclaje de las ai maduras de concreto presforzado se efectúa
fot aos principios:
('. ! i i AN "I AJK MECÁNICO
^.1.2) ANCLAJE POR ADHERENCIA
C.l.l) ANCLAJE MECÁNICO.- Se logra sujetando mecánicamente la
-.i'iadui i en el ooru'iot^
43
De acuerdo a la forma en que se tensará, la armadura se puede
anclar de Eres maneras:
Un anclaje móvil y uno fijo. En aquellas armaduras a tensarse por un
extremo.
Dos anclajes móviles. En aquellas armaduras a tensarse por ambos
extremos.
Dos anclajes fijos. En aquellas en las que el tensado se produce por
deformación de la trayectoria de la armadura.
C.l.l.a) Anclaje mecánico fijo.- Un anclaje fijo es aquel que una vez
colocada la pieza no permite movimientos de la armadura en él; estos
anclan es generalmente se realizan directamente entre la armadura y el
concr fto; funcionan de forma similar a los anclajes de las armaduras
d^ concreto reforzado, con la diferencia de que las cargas son mucho
mayores y requieren por lo tanto un fuerte armado en torno (zunchado)
a ellos.
Fn armaduras formadas por alambres, los anclajes fijos pueden
a) Doblando los alambres en torno a barras
transversales
b) Formando ganchos
c) En forma de abanico
d) En forma de lasos
e) En forma de curva en espiral logarítmica
Es diferente el funcionamiento de este tipo de anclaje del de
os anclajes por adherencia, en este caso el anclaje se origina por
fricción entre acero y concreto o trabazón con la porción de
-oner."o que se aloja dentro de una curva cerrada del alambre, de tal
iar. 1 t qc.e los alambres originan compresión sobre el concreto, cosa
' o s icí-do en los anclajes por adherencia ya que en éstos el
i. i"b.> x'as:ona esfuerzos que tienden a destruir la adherencia entre
44
En piezas que se envuelven con armaduras tensas, el anclaje
extremó" del alambre, para iniciar la envoltura, se puede hacer en
cualquier parte por medio de un perno que al colar la pieza se ha
dejado sobresaliendo de ella para formar el anclaje fijo.
En varillas de diámetros mayores, generalmente no se forman
anclajes fijos.
En cables trenzados, los anclajes fijos se realizan contra
placas metálicas fijas en la pieza, se hace de la siguiente forma:
Se hace pasar un extremo del cable por un agujero cónico,
perforado exprofeso en la placa de apoyo. Posteriormente se
zuncha un pequeño tramo de cable con alambre, precisamente
en la parte de adentro, pegado a la placa de apoyo, se
destuerce entonces el cabo del cable que queda alojado en
al agujero cónico; a continuación se rellena dicho agujero
con plomo o zinc (el zinc es más resistente que el plomo
por eso se prefiere), formándose una unidad compacta con
los alambres destorcidos. De esta manera se pueden anclar
varios cables en una sola placa.
Otra manera de formar un anclaje fijo en una armadura de
cables trenzados, es la de proveer éstos con conectores.
CONJUNTO
CILINDRO TAPA METÁLICA /METÁLICO I ROSCADA
B CABLE
RESORTE
S E C C I Ó N TRANSVERSAL
! 101 R\:
4>
Los anclajes de las armaduras que se tensan en fábrica y se
colocan tensados en la cimbra, se pueden considerar anclajes fijos,
ya que ia armadura no tiene movimiento después de colar la pieza.
C.l.l.b) Anclaje mecánico móvil.- Es aquel que una vez colocada la
pieza permite movimiento en la armadura; el fin que se persigue con
este tipo de anclaje, es el de poder tensar la armadura y luego
anclaila.
Estos anclajes pueden estar formados de dos maneras, en el
primer caso constan de una parte fija y de otra móvil que fija la
armadura a la primera; en el otro caso se trata de aquellos anclajes
que constan de una parte fija en la pieza, una parte fija en la
aimadura y un elemento para unir ambas.
Los anclajes comprendidos dentro de este grupo (anclajes
móviles) se clasifican de la siguiente manera:
a) Anclaje mecánico móvil por medio de tuercas y placas.- Este
se efectúa al ajustar las tuercas contra las placas de apoyo
fijas en el concreto. Se utiliza principalmente en armaduras
formadas por varillas roscadas en los extremos, utilizándose
también en armaduras de alambres en conjunto o torones, los
cuales se proveen de sujetadores roscados en los extremos
colocados en fábrica o en la obra.
46
CABEZAS ESTAMPADAS EN LOS ALAMBRES
POR DEFORMACIÓN DEL SUJETADOR POR CABEZAS ESTAMPADAS
^ Ft^w^sHim RELLENO DE PLOMO OZIÑC P O R RELLENO
MANERA DE UNIR CABLES TRENSADOS CON SUJETADORES ROSCADOS
FIGURA 2 14
b) Anclaje mecánico móvil por medio de cuñas.- Este tipo de
anclaje es el más utilizado en el grupo de anclajes mecánicos;
consiste en una pieza móvil (cuña) para sujetar la armadura
contra otra parte fija en la pieza; este tipo de anclajes a su
vez se subdivide en:
b.l) Cuñas de concreto por fricción.- Creadas por E.
Fieyssmet y sólo los sistemas creados por él lo utilizan. Sin
embargo han sido aplicados en gran número de obras.
Este tipo de anclajes se aplica para sujetar armaduras de
conjunto de alarrbres (12 ó 18) y consiste en utilizar como
Di^te fija, ur cilindro de concreto zunchado con una
o i i oración ^ónica central, llamada "cono hembra" y como parte
w ^ , aria pieza ae foima troncónica, "cono macho" provista de
i anu"1 as longitudinales en su superficie, que alojen los
i , "ti es aeJ cae-
incliji ae t'i'jcú'x al introducir a presión el cono macho
J I - I O del cono i r-eía, manteniéndose tensa la armadjra, lo
i oí i i. i ui i : oi'e fiLCCión entre aceio y anclaje por la
i _Sn de cuña del cono hembra. 47
El cono macho tiene una perforación central que sirve para
inyectar mortero dentro del ducto, después de que se lleva a
cabo el anclaje.
Durante el colado y fraguado del concreto se mantienen los
alambres en su posición, por medio de cuñas de madera
(similares a las de concreto). Es importante, antes de
proceder a tensar la armaduras, comprobar que el cono macho y
el cono hembra estén completamente limpios y libres de
partículas de concreto (que pudieran haberse introducido
durante el colado) , asegurando que toda la superficie de los
conos va a estar en contacto con el alambre.
Debido a la poca dureza del concreto en relación al acero, en
este tipo de anclaje el concreto de los conos sigue las
irregularidades que pudieran existir en la superficie.
b.2) Cuñas de acero por fricción.- Este tipo de anclaje se
utiliza en la mayoría de los sistemas patentados; existe una
gran variedad de formas y disposiciones de este tipo de cuñas,
tanto para alambres en conjunto como para varillas y cables
tensados. Consisten en general de una pieza metálica fija (con
perforación por donde pasa el acero) y una parte móvil (cuña),
también metálica que sirve para sujetar el acero contra la
parte fija. Dentro de éstas se tienen tres tipos para sujetar
la armadura: a)planas (por copas o concéntricas), b)cónicas
(en una ó más piezas) y c) anclajes con cono de concreto
zunchado y cuñas metálicas cónicas.
Ei material de las partes metálicas de los anclajes, debe de
ser lo suficientemente resistente para soportar la carga de la
armadura y a la vez, no debe ser lo suficientemente duro para
penetrar en el acero de la armadura, 'sino más bien éste último
di-;be penetrar en aquel. Debe comprobarse, antes de utilizar el
anclaje de este tipo, que estén limpios y libres de rebabas
'en caso de alguna deformación en la cuña, ésta deberá
48
desecharse, ya que puede hacer que el acero no asiente
uniformemente, lo que originaría un anclaje deficiente).
c) Por medio de calzas.- Este tipo de anclaje se utiliza para
anclar armaduras del conjunto de alambres y armaduras formadas
por torones y consta de una parte fija en la pieza, una parte
fija en la armadura, y una parte móvil (calza) que mantiene
separada la segunda de la primera. Se pueden considerar, dentro
de esta clasificación, los anclajes utilizados para mantener la
armadura desviada de su trayectoria original (calzas metálicas
que forman apoyos pendulantes).
d) Por medio de relleno.- Este anclaje se realiza de la siguiente
manera: se utiliza una parte fija en la armadura que queda
separada de la pieza u otra parte fija en la pieza, al tensar
aquella; el anclaje se realizará al rellenar el volumen
comprendido entre dichas partes. Una subdivisión de estos tipos
de anclaje puede ser de acuerdo con el material que se utiliza
para o] rollono; onton pueden ser:
d.l) Por medio de relleno de concreto.- En este caso el
anclaje lo realiza exclusivamente el relleno de concreto
entre una pieza fija en la armadura y el concreto de la pieza
o bien entre dos partes fijas a la armadura que pueden ser la
pieza misma dividida en dos partes; el anclaje de las
armaduras en las partes fijas se realiza por medio de
anclajes fijos.
49
RELLENO DE CONCRETO -si
SATO DE 1 i CONCRETO 1 L
*
Lp
ARMADURA
/ JJ
^ r n n ARMADURA
/ t=ux. .... \ RELLENO DE , \
CONCRETO GATO
HGURA2 15
d.2) Por medio de relleno de mortero.- La primera concepción
de este principio la obtuvieron Baur -Leonhardt al diseñar un
ancla ]<= para cables trenzados y que consiste en la formación
de un anclaje fijo en una pieza metálica, para tensar la
armadura, una vez hecho esto, se rellena el espacio
comprendido entre esta pieza y una placa de repartición (como
el relleno estará confinado por un cilindro metálico, puede
ser este de mortero o arena)
riGl RA2 16
Este principio es aplicado ampliamente y se realiza de la
"igaiente manera se fija el acero a una pie?a de la cual se
^ra para tensar la armadura, se ancla provisionalmente (por
•nedio de placas y tuercas), se inyecta el ducto que contiene
la armadura, el cual posee un ensanchamiento en los extremos
paia j^ojai la parte que se encuentra fija en la armadura, al
TIC! <=c =i ei o l _eno dei ducto con sus ensancnamientos, se
MI
B T B L I Ü T W O A ^ lusütuto T^noiógicn tie la Co-ssu-.d.-inf»
efectuará el anclaje. Finalmente se puede retirar el anclaje provisional para utilizarse nuevamente.
C.2) ANCLAJE POR ADHERENCIA.- Este anclaje se lleva a cabo al
adherirse la armadura tensa al concreto de la pieza, siendo esto la
concepción más simple de un anclaje desde el punto de vista
constructivo.
La adherencia entre el acero y el concreto se efectúa de los
extremos hacia el interior de la pieza, en una longitud denominada
"longitud de anclaje". El acero al tensarse tenderá a disminuir de
diámetro, al endurecer el concreto y soltarse el acero tenderá éste a
recuperar su longitud original y con ello a recuperar su diámetro, de
tal manera que el acero ocasionará una compresión longitudinal en el
concreto de la pieza y una compresión radial en el concreto que rodea
el alambre; ambos efectos favorecen notablemente la adherencia entre
acero y concreto.
Desde que se empezó a utilizar acero adherido al concreto, se
han debatido con frecuencia, las ventajas rela0tivas de los alambres
de diámetros menores; por esta razón se ha experimentado ampliamente
la aplicación de acero de varios diámetros, como armadura de concreto
presforzado por adherencia. Los resultados fueron los siguientes:
a) En especímenes de prueba en los cuales el alambre se encuentra
aislado en una pieza, se han obtenido menores longitudes de
anclaje para diámetros menores.
b'» 'Cn piezas presf orzadas reales, se ha obtenido mayor longitud
i- cii.ciaje para diámetros menores (esto se debe a que entre menor
soa el diámetro mayor será el número de alambres necesarios para
•;i presfuerzo de una pieza, dificultándose la obtención de
concretos de alta calidad.
51
De los dos puntos anteriores se concluye que la adherencia
aepende de la resistencia a la rotura del concreto más que del
aiámetio del alambre.
La adherencia entre concreto y alambres lisos no garantiza un
anclaje confiable; por lo tanto se recomienda utilizar alambre con
adherencia reforzada. Las leyes de estos últimos y los alambres lisos
son las mismas, con la diferencia que el anclaje se desarrolla en
longitudes menores.
Al utilizar alambres con adherencia reforzada, se deben tomar
medidas adecuadas para resistir la contracción del anclaje en
pequeñas longitudes.
Las cargas dinámicas y repetidas tienden a destruir la
adherencia entre acero y concreto.
Además debe tomarse en cuenta que en la longitud de anclaje no
se desarrolla el presfuerzo total, sino hasta el final de ella; por
lo tanto, deben considerarse estas condiciones al analizar la pieza.
Si ]as longitudes de anclaje son mayores a la mitad de la longitud de
la pieza, el anclaje no se efectuará.
Ui adheirncia reforzada se logra por medio de £ilteraciones de
forma en los alambres; éstos pueden ser:
a) Ondulación previa.- Es el procedimiento más sencillo y
eficiente, se logra al hacer pasar el alambre entre un juego de
po]eas.
FIGURA 2.17
Al tensarse el alambre, dichas ondulaciones desaparecen; pero
al soltarse, la deformación tiende a recuperar su valor en los
extremos de la pieza, estas ondulaciones originan presiones
laterales de alambre contra concreto, aumentando la adherencia en
esa parte.
Como el procedimiento es sencillo se puede aplicar a lo largo
del alambre, sin necesidad de determinar las longitudes que se
necesitan.
b) Retorcido en frío.- Este procedimiento se utiliza en alambres
solos de sección cuadrada o alambres de sección circular trenzados de
do:; f-n don o de tres en tres. En piezas bajo cargas dinámicas se ha
observado al utilizar este procedimiento, que bajo la acción de las
cargas, el acero tiende a girar, ocasionando la extracción de él. Por
esta razón en estas piezas se opta por ejecutar el torcido, en tramos
alternados.
C.2) DISPOSITIVOS DE ANCLAJE
C.2.1) Dispositivos para Elementos Pretensados
En el sistema pretensado existe una gran variedad de
í.sposit^vos de anc-laie. Uno de los más usados es el procedimiento de
c -ña .
Jeneial mente la cuña consta de dos o tres piezas con un collar y
una grapa de alambre que los mantiene en la misma posición
53
relativa. Es importante que la cuña quede fija alrededor
ae^ alambre o torón y dentro del barril en una posición concéntrica,
paia que todos los segmentos de la cuña se introduzcan a la misma
distancia dentro del barril. La cuña tiene ranuras en la superficie
en contacto con el tendón e independientemente de que se emplee
varias veces, deberá examinarse con cuidado previa a su uso.
En el anclaje fijo, las mordazas se presionan sobre los tendones
no tensados cercanos a la placa de anclaje. En el extremo de tensado,
donde los tendones son tensados en forma individual, debe colocarse
la mordaza sobre el tendón no tensado, contra la placa de anclaje.
Posteriormente se coloca el gato con el tendón y se inicia el
tensado, en que el tendón se jala a través de la mordaza. Cuando se
han alcanzado la carga y extensión requeridas, se introduce la cuña
con fuerza sobre el tendón , se afloja la carga en el gato y al
tratar de jalar el tendón a través de la cuña, la obliga a correrse
sobre él quedando firmemente sujeto. En caso de no utilizar toda la
longitud de la mesa, se emplean uniones de doble extremidad, que
\., "-rnuten en la industrialización de prefabricados unir los tramos de
alambre o torón, evitando así el desperdicio.
HGURA2 18
S^ los tendones se estiran en forma individual, los gatos son
i' v-a'"e','o pequeños y opeian a base de electricidad. Un gato muy 1 iba,os de ptesforzado es el CCL Stressomatic con el cual,
M
en el momento en que los controles se han ajustado a determinados
requisitos, lleva a cabo automáticamente las operaciones de tensado y
anchado permitiendo que el tensado se efectúe rápida y
eficientemente
FIGURA 2 19
C 2.2) Postensados
/ \i y f ertns d^ construcción de elementos
i \ La p nv-ipai diferencia entre ellos es la forma en que
i incl J t i los cables Aun cuando se pueden clasificar de
i i i "an las resulua practica la clasificación que agrupa el
i os tendones er dos sistemas de t^eica roscada o a Dase
^ " n la pr mera categoría se encuentran el BBRV D^vidag y
O " ! y Todos los sis-e-nas emplean cuñas
C.2.2.a) Sistema BBRV
Este sistema está clasificado como de tuerca roscada, debido a
que, en la parte media baja del rango de fuerzas disponibles, es una
contratuerca la que se apoya en una placa de acero y transmite la
compresión al concreto. En la parte media superior del rango de
luerzas, el esfuerzo se transmite por medio de calzas metálicas que
se insertan entre el ancla de tensado y la placa de apoyo. En todos
los casos, el elemento básico consiste en un cilindro de acero con un
cierto número de agujeros axiales taladrados que acomodan los
alamores por separado. El anclaje de cada alambre se efectúa mediante
una . ibeza redonda preformada. Las cabezas redondas se forman en
dTbos extremos del alambre después que se ha pasado a través del
cabezal de anclaje. La longitud del cable es por lo tanto fija y debe
determinarse en forma- precisa, de tal manera que cuando el cable ha
sido tensado, el cabezal de anclaje quede en posición correcta en
relación a la placa de apoyo.
Existen dos tipos básicos de anclaje dentro de este sistema:
a) En uno, el elemento básico, está roscado tanto
internamente para recibir una barra de tiro para el tensado
con gato, como externamente para recibir la contratuerca.
b) En el otro, se proporciona exteriormente una rosca, cuyo
único objetivo es recibir una camisa de tiro temporal, que
se fija al gato.
¡? importante indicar, que en vigas tensadas por un solo lado,
r. ^cdei asarse anclajes a base de placas.
56
I
FIGURA 2.20
Todo cable, incluyendo la camisa preformada y los anclajes en
ambos extremos, se deben ensamblar en el taller y ser transportados
posteriormente a la obra, siempre y cuando se pueda realizar. Si no
es posible predeterminar la longitud del cable, las cabezas redondas
en un extremo se forman en la obra con el empleo de una máquina
portátil.
C.2.2.b) Sistema Dividag
Este sistema utiliza como tendón a una barra de acero de
aleación. Se emplean dos tipos de barras: lisa y corrugada. En la
^.•ii lisa las roscas están laminadas en frío únicamente en sus
rtiii.),- la otra tiene corrugaciones laminadas en los lados de su
• w .i. La fuerza se transmite a la placa de apoyo extrema por 1 i" 3 !•'• u* a tuerca que se atornilla a los extremos de la barra.
FIGURA 2 21
La barra lisa se encuentra disponible en diámetros de 12.2,
26.0, 32.0 y 36.0 mm y siempre se tensa en forma aislada. La barra
corrugada está disponible en diámetros de 15.0, 16.0, 26.5, 32.0, y
36. C mm y normalmente se tensa aisladamente, aunque las barras de
16.0 mm pueden tensarse en múltiplos de 3 a 9. Se ofrecen en el
rrercado dos grados de acero; las fuerzas de pretensado varían desde
13 hasta 96 ton. para tensado sencillo y desde 63 hasta 202 ton. para
tensado múltiple. Los tendones de cualquier longitud pueden
ensamblarse en la obra mediante acopladores huecos de acero roscados
internamente para recibir las barras lisa b corrugada.
Durante la operación de tensado, mientras la barra sea estirada
poi el gato, se atornilla a la tuerca en forma continua y
¡f ;t ¡'i ioimr-ntr. ;;o trnnnfiero la carga al anclaje una vez que se ha
i' to j i le o ! qat o .
C.2.2.C) Sistema Macalloy
Hl presforzado Macalloy consiste en un sistema de barras lisas
,-or i oseas laminadas en sus extremos. La fuerza se transmite al
'ncieto por medio de una tuerca roscada que se comprime contra
-olaanss de acero colocadas sobre una placa sólida de acero que
'i.striL.-.ye el esfuerzo, o sobre una camisa acostillada de hierro
f o n a i o , o una placa de acero taladrada,- que está situada en un
•; c 1 a ^ tiji
8
Existen barras de 20.0, 25.0, 32.0, y 40.0 mm de diámetro que
siempre se tensan individualmente, pero pueden colocarse en cables de
1, 2, 3 ó 4 barras, proporcionando fuerzas de tensado desde 23 hasta
250 toneladas.
FIGURA 2 22
En todos los sistemas de tuercas roscadas, la carga se puede
aplicar por intervalos para ajustarse a los requisitos de diseño de
construcción y las pérdidas pueden compensarse en cualquier momento
antes de introducir la lechada. El anclaje es totalmente positivo sin
1 >•>>. t i péidida del pi esfuerzo en xa transferencia de carga del
g ;„ a la t L.erca
C.2.2.d) Sistema CCL
e ,3 es ^aliantes principales, en los cuales se utilizan
_ Tone-, meo y viltirDice utilizan exactamente el "iismo anclaje
S9
^rlocavdo a los torones en un arreglo circular, pero en el sistema
"aiD^o LOS •"orones se tensan aisladamente. El anclaje de tensado
- "or^nde cuñas individuales con el fin de aprisionar cada uno de los
O I O P - S asi como una placa de apoyo para transmitir la carga de los roiones i la unidad tubular que, a su vez, la transmite al concreto.
Las cuñas de dos piezas se asientan individualmente en agujeros
taladrados a la placa de asiento y son parecidos a los primeros
anclajes CCL, pero los torones se agrupan ahora tan cercanos como sea
cosible al centro de la placa de apoyo, reduciendo así su diámetro y
i acienao mas compacto el anclaje
^ando el extremo no esforzado del tendón se ahoga en la
s* r ir u i, o bien, no existe acceso al anclaje en el momento de
' >i^aT , ha, anclajes para extremo muerto disponibles en los que se
* ili/j un prisionero a compresión para el acabado de torones. El
prisionero a compresión es una camisa metálica, estampada o extruída
al Loión
Se utilizan todos los diámetros de torón desde el estándar de 13
• as'-a el de 18 mm, proporcionando fuerzas de tensado desde 50 hasta
T toi , asi como para estructuras muy grandes, tales como
ecip en*^s nucleares a presión, incluso uno de los sistemas posee
i fu i i l tensado de 8S0 tonladas
IGl RA2 23
60
La tercera variante, el sistema Strandforce tiene los torones
d-spaestos Imealmente en una o dos hileras de cinco y en cada uno se
tensa separadamente Por lo tanto se requiere de anclajes para cinco
o d^ez torones que pasan a través de muescas que se anclan
directamente a las caras de éstos, usando barriles o cuñas en el
extremo de tensado y prisioneros de compresión en el extremo muerto
FIGURA 2 24
En las trabes en cajón de almas angostas simplemente
apoyadas, los tendones se pueden colocar con el eje mayor en posición
/ rt- i il y así obtener la fuerza de tensado máximo posible en un
ancho ai gosto En trabes continuas deberán abrirse cavidades en las
contracurvas y en las placas de asiento insertadas después del
atornillado para evitar que los torones se atoren; generalmente se
utilizan torones de 18 a 19 mm de diámetro que proporcionan fuerzas
nue vanan desde 130 hasta 320 toneladas En el caso del tensado de
L. s ir '-orón, generalmente se utiliza un gato Stressomatic, pero se
i u j un gato mayor conocido como Multimatic, cuando se está
•"jd lc an tensado multiple, el cual necesita de un equipo
. nc para situarlo y cambiarlo de lugai Los torones se
i r-erca dí, la narxz del gato para su tensado, ocupando así
i i i rantidaa de toion Una vez que se haya alcanzado la carga
i T I se ii D U aa a las cuñas permanentes dentro de la placa de
61
anclane. Por tanto, puede tensarse por etapas a un cable largo sin
mover al gato respecto al cable.
Todos los gatos de tensado, incluyendo los grandes, están
equipados con celdas de carga de precisión, con objeto de medir
directamente la carga que se aplica al tendón.
C.2.2.e) Sistema Losinger
El VSL Strand es un sistema de presfuerzo de torones múltiples
dispuestos en círculo. Todos los torones se tensan simultáneamente y
se anclan por medio de cuñas que se fuerzan dentro de los orificios
a! usados en la cabeza del anclaje, la que transmite la fuerza al
concreto a través de una placa de acero de apoyo.
FIGURA 2 25
El gato VSL tiene la cabeza de tensado en el extremo, lejos de
a anidad. Cuando se ha logrado la fuerza requerida, se afloja la
nesiór. del gato y los torones jalan a las cuñas hacia los orificios
tusados. En el extremo muerto, el torón bien puede rodear en forma
JJ laz- a una placa curva y llevarlo de nuevo al extremo de tensado o
= -e:"'na ^on un aditamento de compresión, presionando sobre una
i ' i id. ac^io.
62
En el primer caso, el lazo y la placa de acero curva quedan
ahogados dentro del concreto de la unidad, mientras que en el segundo
se puede evitar la adherencia en el extremo, por medio de una cinta
de aislar colocada sobre el torón expuesto.
En el tercer tipo se obtiene una combinación de transferencias
de la fuerza, mediante adherencia y aplastamiento. Este es el anclaje
H, que queda totalmente ahogado en el concreto.
FIGURA 2.26
E] número de corones puede variar de uno de 13 mm de diámetro
hasta cincuenta y cinco de 15 mm de diámetro, proporcionando fuerzas
que varían desde 11 hasta 1,150 toneladas.
63
D) MÉTODOS PARA EFECTUAR EL PRESFUERZO
Desde que se trató de precargar una pieza, aún antes de que el
concreto entrara en su etapa definitiva de desarrollo, los
principales problemas a resolver han sido- como aplicar la precarga y
como conservarla aplicada indefinidamente, para lo cual se han
propuesto muy variados métodos, unos han resuelto el problema, aunque
no para todos los casos, otros han dado resultado positivo o han
tenido una aplicación restringida
Fundamentalmente se han utilizado tres principios de presfuerzo
qu ,jon
D 1) Presfuerzo mecánico
D 2) Presfuerzo químico
D 3) Presfuerzo térmico
D.l) PRESFUERZO MECÁNICO
^ t e i i le rTacion del concreto o del acero por medio de
r ir i i
±po it r esru^ zo es el aue ha dado resultados positivos
c \ "las se Pa perfeccionado y por esta lazo^
i A 3 c- " e te ^n ^.a generalidad de los casos E .
s u i/ necarico p i je p xcarse de las sigu^en'es mareras
(4
D.l.l) Presfuerzo mecánico sin producir tensión en la armadura
Cuando se cuenta con apoyos capaces de resistir una fuerza de un
orden superior a la precarga, se recurre a aplicar una compresión
directa al concreto lo cual se puede hacer por medio de gatos, o
también en obras subterráneas, por medio de inyecciones a presión
entre el terreno y la estructura por presforzar
FIGURA 2 27
INYECCIÓN DE MORTERO A PRESIÓN
PRECARGA A BASE DE INYECCIÓN DE MORTERO A PRESIÓN
fIOURA2 28
D.1.2) Presfuerzo mecánico produciendo tensión en la armadura
;ue' ta con apoyos resistentes, se recurre al uso de
elementos de alta resistencia, a la tensión, que al conservarse
tensos' y anclados en la pieza producen una precarga en ella; se
utilizan también armaduras cuando un solo apoyo es resistente, como
en el caso de la contención u obras hidráulicas, en las que se ancla
un extremo de dicha armadura en la roca de apoyo y el otro en la
misma pieza.
FIGURA 2 29
Los elementos de alta resistencia, que forman la armadura, de
estas piezas, se anclan en el concreto ya sea por medio de
dispositivos mecánicos o bien por la adherencia entre ellos y el
concreto y el concreto endurecido de la pieza.
La operación de tensado se puede hacer de las siguientes
maneras :
a) Tensar la armadura desde los extremos para después anclarla
en la pieza.- El tensado se efectúa casi siempre por medio de
gatos hidráulicos, generalmente de diseño especial que difieren
x,a < cada sistema d^ presfuerzo patentado. También se tensa
d^sdo los extiemos (depósitos de almacenamiento cilindricos y
tubería), envolviendo la armadura por medio de carros tensores,
q f1 ^1 trasladarse a la pieza van colocando la armadura tensa.
0 - bos carros tensores son aparatos de palancas equilibradas y
en seos de rozamiento (en algunos de estos aparatos se obtiene la
ma/oi parte de la tensión de la armadura cor la resistencia que
66
opone un alambre a pasar por un orificio de un diámetro menor a
el;, con este ultimo principio se presfuerzan también vigas, por
mi=d^o de carros tensores móviles o bien por medio de plataformas
giratorias en las que se coloca la viga y que al ir girando van
envolviendo esta ultima con alambre tenso proporcionado por un
dispositivo tensor fi^o
/ (10)
(4) m (9)
^v—^yi ji (2)
riCiURA 2 10
Elemento tensor (armadura)
2 Elemento de apoyo (en el sistema Freyssmet éste es de concreto
armado -cono hembra-)
") Cuña de anclaje de alambres (en el sistema Freyssmet ésta es de
concreto armado cono macho-)
Anr j de alambres en gato (generalmente de dos ei dos por medio
d^ ^urjs metálicas)
'a- a^ Dresión ael émbolo principal (tensor de alambres)
' r lindro iel gato
Di n-ipal de tensado
i i s^candarlo para introducir cuña de anclaje
i-Mia de DJesión del émbolo secundario
'la -> etj.o paia controlar la presión del fluido (en los gatos
're^ss n^t ^ste fluiao es agua
67
FIGURA 2 31
'"XV
( 5 ) ( ? )
-4-H • * (1)
FIGURA 2 32
1) Pistón de concreto integral de la pieza
2) Pieza por presforzar
3* Pieza de concreto que contiene el cilindro del gato y apoyo
armadura
li Ar madur a
b) Volumen de concreto colado después del tensado con el objeto de
anclar la pieza (3)
6) Chapa metálica que recubre tanto el pistón como el cilindro
71 Cámara de presión
8 Chapa metálica para el deslizamiento de (3) sobre (2)
J S M < '- dp c aucho
68
i / nAins M IDRAI ti tnn?; /
A R M A D U R A
GATOS HIDRÁULICOS SIN PRESIÓN
^•: " r : A R M A D U R A TENSA
GATOS HIDRÁULICOS COM PRESIÓN
I1CJURA2 33
Anclar la armadura para después tensarla.- Se puede hacer de
siguiPntes maneras:
b.l) Anclando en la pieza para tensar, ya sea por
deformación de la armadura (desviándola de su trayectoria
oiigmal), o por deformación de la pieza.
b.2) Anclando en un elemento a compresión * que forma parte
de la armadura y que al deformarse producirá la tensión en
b.3 Anclando en el molde para que al deformarse este
orcduzca la tensión en la armadura.
-ARMADURA TENSA
^3= - t = RMA0UR4 SIN TENSAR
ARMADURA TENS'
-= a:
úRM ADUR A SIN TENSAR
! IOURA2 34
09
Para desviar la armadura de su trayectoria original una vez
anclada, se utilizan: gatos hidráulicos normales de
funcionamiento vertical, gatos de diseño especial para el
presforzado por desviación helicoidal, el cual consiste en
colocar un haz de alambres paralelos alrededor de unos
separadores circulares para que al girar los discos extremos en
que se encuentran anclados los alambres tomen cada uno de ellos
una trayectoria helicoidal que los hace aumentar de longitud,
originando así una tensión en ellos y una precarga en la pieza,
(este principio es el del torzal por trenzado de dos o mas
alambres).
i x\\XiK\\\^K\\VIK\\\\1-
7 ARMADURA TENSA
ALAMBRES COM TRAYECTORIA HELICOIDAL >^%¿
SEPARADORES
ALAMBRES RECTOS
DISCO EXTREMO QUE SE HACE QIRAR PARA TORCER LA ARMADURA Y CON ELLO TENSARLA
FIGURA 2.35
I ARMADURA " QATO
t ' ~ ' ' '• ' I
ALMA RÍGIDA DEFORMABLE'
r - • •. , . •••••— i P R E S F O R Z A D O P O R D E F O R M A C I Ó N
D E A L M A RÍGIDA
PIEZA PRESFORZADA
MOLDE DEFORMABLE
P R E S F O R Z A D O POR D E F O R M A C I Ó N DEL MOLDE
HÜIRA2 36
70
ARTICULACIÓN ARRMADURA
APOYOS MÓVILES
VIGA SIN CARGA
ANCLAJE DE LA ARMADURA
ANCLAJE DE LA ARMADURA
ARMADURA TENSA
VIGA CON CARGA
HCURA2 37
una forma de presforzar por deformación de la pieza es la de
-iT-naT a n a viga articulada, para que al flexionarse (deformarse) ,
p' o-iaz a por meaio del acero unas fuerzas compresivas en los
ex1-helios si la viga se mantiene articulada, el presfuerzo será
función de la sooiecarga y aunque en si se presfuerzan los
mit ei lales, el funcxonamiento de la pieza no se apega al de una
uieza de concreto presforzado, si por medio de una determinada
sobrecarga, se origina una deflexión que produzca el presfuerzo
desdado y se evita la recuperación de dicha deflexión (colando la
pore on libre), entonces si se puede llamar a la pieza,
pr esforzada, mientras que de la primera forma es mas bien una
« xg i atirantada
,fi M
' l I L D U f k L P U t / A ' A P t L L L P J A / E^T-RANURACHN CONCRETO /
GRM&niIRA
1 k—ffi
y i
M ^ - ^
PIEZA DE CONCRETO
1 1 V - UATO
^
IIOLR\2 38
^ añeras ae a e t o n a r las piezas una vez anclada la
ir"xixx^ son utilizando gatos hidráulicos de funcionamiento
o ^x para v.aas cc^struidas de 2 o mas partes, gatos
jdraul co, ae furcronamierto vertical en obras de conducción de
i'-i > v xdas -c Jo e as utilizando presión de agua aplicada
i f '-ai ente a ^=i p =za c tucos prefabricados
CUERPO INTERIOR FORMADO POR DOVELAS
REVESTIMIENTO INYECTADO DESDE EL INTERIOR (EN TÚNELES) O APLICANDO A PRESIÓN EXTERIORMENTE GUNITA
FIGURA 2 39
DUCTO EXPANOIBLE
FIGURA 2 40
c) Tensar desde los extremos, anclar provisionalmente en
estructura rígida independiente, para después soltar la armadura
y transferir la precarga a la pieza.- Este método se aplica
principalmente en concreto presforzado por adherencia y se
efectúa de la siguiente manera:
l)3e tensa la armadura desde sus extreiros coi gatos hidráulicos
c T-ures o de diseño especial) , carros tensores o malacates,
2) <= ancla en u.ra estructura rígida independiente de las piezas
D -r desforzar, 10 cual tiene como objetivo poder retirar el
i¡ fositivo qia aplica la tensión y utilizarlo en otras piezas),
i t'urtjii 'ni ai id^pona^ente de la pie 'a, por lo general,
on' i i1 t t -• o fluidos expiofeso en camas de colado de
/i -~ cirnt.jc } ^ ^ T ^ r paia que con una sola operación de
tensado se obtengan varias piezas; para esto basta colocar unos
separadores sobre el acero tenso a una distancia de acuerdo con
la longitud de la pieza deseada; 3)Una vez colado y endurecido
el concreto se suelta el acero, el cual tratara de recuperar su
longitud original y como el concreto se encuentra adherido a el,
^ibirá una fuerza compresiva del acero y así producirá un
presfuerzo en la pieza o piezas sobre la cama de colado; 4)A
continuación se corta el acero en los extremos y en el caso de
vanas piezas sobre una cama, se corta en donde se colocaron los
reparadores para obtener una serie de piezas con un mismo
presfuerzo
SEPARADORES
COWTRf FUERTES CARRO PARA COLADO DELCOWCRETO
CONTRAFUERTE
HGURA2 41
riGURA 2 42
7)
d) Presfuerzo mecánico ocasionando flexión en piezas resistentes
a ella.- Este método consiste en flexionar en taller una viga de
acero de alta resistencia, con una carga igual a la que soportara
en la construcción a la que esta destinada; después de cargar la
viga se recubre de concreto (con mayor volumen en el patín a
tensión), una vez endurecido el concreto se descarga la viga, la
que al tratar de recuperar su forma original, comprimirá el
concreto, obteniéndose así una pieza mixta presforzada con una
rigidez a la deflexión que no posee la viga sola; por medio del
presfuerzo se logra hacer trabajar al acero sin que se presente
una deflexión exagerada; generalmente las vigas de acero se hacen
trabajar a menos de su esfuerzo máximo admisible, para evitar que
se deflexionen demasiado.
D.2) PRESFUERZO QUÍMICO
Consiste en la deformación del concreto, ocasionada por una
acrión química del cemento integrante que lo hace expanderse. El
cemento con estas propiedades se consigue dosificando
convenientemente cemento portland con combinaciones de bario y
estroncio o con sulfatos; ambos forman, con los agregados del
concreto, combinaciones poco solubles que no influyen de manera
alguna en la resistencia del concreto.
La expansión obtenida por medio de estos cementos es la
suficiente para lograr presforzar una pieza y gracias a ensayos
efectuados durante muchos años en laboratorios y modelos, es posible
Leguiar con gran exactitud la magnitud y duración de ella.
Se podría decir que este método se encuentra aun en la etapa de
investigación, ya que solo se ha podido aplicar prácticamente con
- xi; 3 en Francia, donde se ha experimentado de las siguientes formas:
74
D.2.1) Presfuerzo químico sin ocasionar tensión en la armadura.-
Consiste en utilizar cemento de alta expansión en una porción de
la pieza, para que haga este las veces de gato. Se ha
experimentado en claves de arcos atirantados, habiéndose
obtenido resultados positivos.
CEMENTO DE ALTA EXPANSION
0.2.2) Presfuerzo químico ocasionando flexión en elementos
resistentes a ella.- Este método consiste en la construcción de
losas Tixtas nervadas, compuestas por una losa de concreto en la
que se utiliza cemento de mediana expansión y nervaduras de
viguetas de fierro, al expanderse el concreto, flexiona la
vigueta hacia arriba presforzandola.
CEMENTOOE ALTA EXPANSION
MORTERO DE CEMENTO PARA RECUBRIR LA ARMADURA DESPUÉS DE QUE HA SIDO TENSADA
IIOURA 2 44
VIGA ^ - * - \ CONCRETO CON CEMENTO METALIC t OE MEDIANA EXPANSION
i:2lSlz™r*'nitittr„tinZWM///;;.'7r7TT?Trszzzizzzlzi!iat
T ^
I K>[ R A 2 4->
7i
D.3) PRESFUERZO TÉRMICO
Este método trata de aprovechar la dilatación del acero al
calentarse para producir el presfuerzo
Se coloca la armadura de acero con un recubrimiento rígido a
temperatura normal y baja temperatura de fusión (plomo, aleaciones de
plonc estaño, bismuto, etc ), una vez endurecido el concreto se
eleva la temperatura del acero, produciéndose así la fusión del
recubrimiento y alargamiento del acero, a continuación se ancla este
ultimo en el concreto, para que al enfriarse se contraiga
-omprimiendo el concreto (al tiempo que se enfría el acero se va
solidificando el recubrimiento)
Los métodos para elevar la temperatura son cuando el refuerzo
es alambre o varilla de acero, se hace pasar por él corriente
eléctrica de bajo voltaje y alto amperaje, cuando el refuerzo es de
tIDO se puede elevar la temperatura haciendo circular vapor o aire
caliente
Este método no ha dado resultados positivos, ya que para
t iii 1a dilatación que se necesita para un presfuerzo eficiente,
i u 10 uní tempfi atura tan elevada, que ocasionaría en el
ic i xa oerdida de sus oropiedades físicas
3 = ^ ARMADURA
(\ ARILLAS] RECUBRIMIENTO DE BAJA FUSION
ARMADURA \ RECUBRIMIENTO DE " ( /aRLLASQTUBO^) BAJA FUSION
riGL R \ 2 46
76
CAPITULO TERCERO
CONSTRUCCIÓN MEDIANTE ELEMENTOS PRESFORZADOS
A) MANIPULACIÓN Y ALMACENAMIENTO
A.l) ALMACENAMIENTO
La localización de los puntos de levantamiento para la
manipulación de los miembros y los detalles de los artefactos de
levantamiento son partes importantes en el diseño de los miembros de
mcreto presforzado y deben estar de acuerdo a los planos de taller.
.JOS miembros se tienen que manipular únicamente por medio de
artefactos aprobados y en los sitios prescritos al efecto.
Es necesario estabilizar las áreas de almacenamiento para estos
miembros y proporcionar cimentaciones adecuadas de manera que no
ocurran asentamientos deferenciales o torsión en las piezas. Este
requisito es especialmente importante cuando los miembros se
almacenan uno arriba de otro.
Cuando las piezas se almacenarán una encima de la otra, los
miembros deberán quedar separados por travesanos puestos a todo lo
a".cbo de cada punto de apoyo. Los travesanos irán dispuestos en
pJapor jcrtleales, a distancias no mayores que la profundidad del
•n 'ini i 'extremo1 « los puntos designados de levantamiento. Hay que
t M Hcíonai cuidadosamente el material de los travesanos, para evitar
c^e se produzcan manchas en los elementos que no han de llevar
r^'uorimiento. Cuando se almacenan con este sistema miembros o
plaichas con nervaduras, hay que evitar que los travesanos vayan
ccit.'i^^s sobre más de ana pila de unidades prefabricadas.
77
A.2) TRANSPORTACIÓN
Al transportar miembros por camión, carros de ferrocarril o
barcazas, es necesario tomar precauciones para apoyar los miembros
orno SP describió, excepto que los travesanos deben ser continuos
soore mas de una pila de unidades Las pilas han de estar
ai^iost-iadas para asegurar que permanezcan verticales y se
amortigüen las vibraciones peligrosas, se colocará un material
adacaado de relleno entre los miembros de concreto y las cadenas o
aoles de amarre que impida la abrasión o el despostillamiento del
"oncieto
En el caso de miembros largos y esbeltos, es necesario corregir
nlquier indicación detectable de deflexión lateral o de vibración
luíante el transporte mediante el arnostramiento rígido entre los
"ifnbios o el recurso de cerchas laterales En casos extremos podrán
,1'CXÍ c epos, cerchas ngidizadoras o marcos especiales
Se na encontrado poder ser competitivo teniendo que prefabncar
^i^nentos de* concreto en una planta situada a 1000 kms de distancia,
L ^rdo los elementos hasta 40 metros de largo y hasta 70 toneladas
ae peso
E" el caso de elementos de menos de 12 metros de longitud, se
r^nsporta" usualmente en plataformas convencionales, nuy usuales en
i_d±o de ±as compañías de transporte El sistema más usual de
inspnT-te de elementos con exceso de largo en nuestro país, consiste
i ÍC r -amon que tiene una pequeña plataforma g u a t o n a el la
Í, / i i extreno del elemento, y un "diablo" foimado por uno o
i t-ortetn una plataforma fija de aproximadamente 3 5 m de
,1 i T U \ez ¡ecibe otro extremo del elemento En este caso
i i .teños de^ /ehículo es reamático y se lleva a cabo
d c i meaio de anqueras el tractocamión con el "diablo"
'8
La sujeción del elemento por transportar se realiza con arneses
y con dispositivos metálicos, que evitan el volteo de la pieza pero
que no le deben inducir esfuerzos adicionales no contemplados en el
diseño del elemento.
Otro sistema también usado es el de "plataforma de extensión"
que se puede alargar y acortar dentro de ciertos límites. De acuerdo
a las dimensiones de los elementos por transportarse.
Un sistema que también podría usarse en el transporte de
elementos prefabricados con pesos mayores de 40 ton., es el formado
por un tractocamión ligado a una plataforma baja, comúnmente llamada
"low bed" o "low boy", en la que se apoyaría un extremo del elemento
y en el otro extremo un "diablo" de 3 ejes.
Por último cabe mencionar que hay sistemas de 3 ejes con
dirección hidráulica en todas las ruedas y que, por medio del mismo
sistema hidráulico, permite igualar la carga en todas ellas y también
permite nivelar la carga al gusto del operador en caso de curvas
sobreelevadas o caminos desnivelados.
En el caso de transporte de elementos con exceso de altura se
pueden usar también plataformas bajas con dispositivos que facilitan
el acomodo de los elementos.
A.3) MONTAJE
En el sitio de montaje es importante proporcionar los apoyos
adecuados A menos que las superficies diseñadas para apoyo hagan
<_' • t ac*" o cieno con los soportes, la estructura queda expuesta a
.xi. i:-tintar aebi^idaáes o torsiones estructurales serias. Las
rr, x )!>->.> de los miembros se harán en concordancia del diseño,
oii ;it_e trabajado! es especializados- ejecutarán las conexiones de
'i 1 f i ' r t o s
79
Es importante colocar los miembros de tal manera que se evite
cualquier aplicación excéntrica de fuerzas no consideradas en el
diseño. Actualmente existen en nuestro país un buen número de equipos
que pueden realizar satisfactoriamente las necesidades del montaje de
elementos presforzados.
A.3.1) Equipos formales para el izaje
a) .-Grúas Torre.-La grúa torre es una de las máquinas más útiles en
la industria de la construcción. Se emplea en primer lugar para el
transporte vertical de los materiales de edificación y para la
elevación de los elementos prefabricados, pero es también adecuada
para cualquier otra operación de elevación o colocación así como para
fl transporte horizontal. Las grúas de torre exigen una vía de
pesados rieles descansando sobre cimientos apropiados. Esta
circunstancia es una desventaja de estas máquinas, así como su
".••ntaie, desmontaje y transporte que son engorrosos, caros y
tardados. Por consiguiente, el empleo de grúas de torre es económico
solamente si hay que elevar un gran número de piezas.
La capacidad de carga de las grúas torre, en comparación de
otros aparatos de elevación, no es demasiado grande (6 ton.) por lo
qie son adecuadas principalmente para la elevación de piezas
pequeñas. Pueden también emplearse para la elevación y colocación de
grandes piezas naturalmente dentro del peso límite dado. Estas grúas
ior. carayes de efectuar tres clases de movimientos simultáneamente:
•-.-levar la carga, noverse hacia adelante y hacia atrás y girar
untarrenre cor. la carga.
E:. 'casiones la pluma de algunas grúas torre esta prevista en un
iiro df-^plegable, en este caso el movimiento de este carro es el
^.rtc q^e puede realizarse por una grúa de torre. Para edificios muy
i-'os se emplean grúas de torre ascendente. Estas grúas no cambian de
; r c.":i, sino que la pluma giratoria aumenta su altura paralelamente
< i 'i . eiilicio. Existen grúas torre, ligeras automontables.
A-'Í -': xisten grúas torre montadas en camión, en las que se puede
• •' tri J > >i o! unía en la obra, agregando extensiones en el piso, para
SO
I
que después la misma grúa pare la torre y maneje el brazo según se
requiera desde la posición horizontal hasta formar un ángulo de 70
grados con el horizonte.
b) . - Grúas sobre camión.-Como su nombre lo indica, constan de un
camión sobre neumáticos que transporta una caseta giratoria con una
pluma acoplada. Las hay de pluma estructural, a la cual se le pueden
quitar o añadir extensiones según se requiera, y de pluma
telescópica, en las que la pluma puede extenderse o recortarse por
medio de pistones hidráulicos acoplados.
Estas grúas tienen la enorme ventaja de su transportabilidad, ya
que pueden moverse fácilmente de un sitio a otro situado a 500 kms.
de distancia, llegar a este último y en un tiempo relativamente corto
están listas para trabajar. El camión de estas grúas dispone a su vez
de 4 brazos metálicos denominados comúnmente estabilizadores, y que
una vez que la grúa se coloca en la posición en que va a trabajar, se
apoyan directamente en el terreno, relevando a las llantas de la
carqa que levantar la grúa y aumentando su capacidad
tom;jdeiablemente. Generalmente el operador se encuentra sentado en
la caseta giratoria que contiene a la pluma, y de esta manera le
permite observar permanentemente la carga u objeto que se maneja.
La diferencia básica entre las plumas estructurales y las
telescópicas estriba en la forma de soportar la carga; en las
primeras la carga se descompone en una tensión en las riendas o
tirantes de la pluma y una compresión en la misma; y en las segundas
la pluma tiabaja a flexocompresión si ninguna sujeción en su extremo,
1- que va en contra de su longitud de pandeo. Las grúas de pluma
es: "• ;ctural tienen la desventaja de que es necesario armarlos y
d-sai Tiarlcs siempre que se requiera una pluma más larga que la que el
Ci' - :i paeaa transportar cuando transita por la calle. Sin embargo,
1 ih qi s".as de pluma estructural se fabrican con longitudes de pluma
"i .c -. > -rr/oies debido a que sus plumas -son más ligeras y de sección
\- ir ÍV-^I ,31 mayor, así como por la forma de trabajo de las mismas.
81
Las grúas de pluma telescópica tienen la ventaja de la
disponibilidad de usar la longitud de pluma óptima que se requiera en
un montaje dado, dentro de sus límites y de que puedan introducirla m,ás fácilmente en lugares complicados. En nuestro medio se encuentran
giúas de pluma telescópica hasta de 140 ton. de capacidad y con
longitud de pluma desde 13. 9m hasta 52.8 m. En cambio las de pluma
estructural que disponemos pueden llegar a 300 ton. de capacidad, con
longitudes de pluma de hasta 100 m.
c).- Grúas sobre orugas.- Son semejantes a las grúas de pluma
estructural pero se diferencian en que la unidad transportadora se
nueve a base de orugas. Tienen la ventaja de que pueden transmitir la
carga con mayor facilidad que las otras pero en cambio es necesario
'ianspoitarlas de un sitio a otro por medio de trailers y,
dependiendo de su tamaño, llega a ser necesario desarmarlas para su
transporte. En el medio las hay de 300 ton. de capacidad.
Por su incomodidad de transporte, se emplean comúnmente en
tiabajos en que se requiere una permanencia de tiempo mayor. Si se
comparan en costo de adquisición dos grúas de la misma capacidad, una
montada en camión y otra de orugas, las primeras son más caras.
d ) . - Grúas denominadas para terreno agreste.-Este tipo de grúas es el
i mas luciente creación, aproximadamente 20 años, son similares a
i is grúas telescópicas montadas en camión, solo que la unidad
• i^nspoitadora difiere en que en lugar de ser camión es un sistema de
' ruedas, las cuales tienen todas dirección, lo que le da una gran
"aiejac: lidad aún en espacios muy reducidos . Tienen la desventaja de
! :o son nechas para transitar en carretera, por lo que es
• rj TO/' rías por 'tedio de otro vehículo para llevarlas de un
ro a _/t i o a distancias mayores.
Se trata de las grúas ideales para patios en plantas de
• ícttr : ación por su rápida manejabilidad. " >
82
e).- Plumas contraventeadas sencillas.- Este dispositivo es un equipo
mucho más económico y rudimentario, pero muy usual y práctico. Está
formado por perfiles estructurales de acero en celosía que integran
una columna y se contraventea con cables de acero en 4 direcciones,
aproximadamente octagonales entre si, ancladas en lugares adecuados.
Uno de los contraventeos comúnmente usados es el que resulta
con la carga principal debido a que es el que ocupa la posición
opuesta del cable que levanta la carga. El cable de levante
generalmente es accionado por un malacate mecánico que proporciona el
tirón necesario para mover la carga.
La longitud de estas plumas se puede modificar agregando o
quitando insertos según sea necesario. Ocasionalmente se llegan a
usar dos plumas gemelas trabajando en paralelo, dividiéndose la carga
entre las dos.
f) . - Plumas compuestas por mástil y brazo.-Este dispositivo ha sido
dcriat rol 1 ado con objfto rio dar mayor alcance horizontal a las pluma»
none i Lias. Consiste en un mástil formado por una pluma vertical,
contraventeada en varias direcciones (mínimo 4) y que soporta una
pluma denominada brazo, la cual puede levantar o bajar a voluntad,
girando sobre una articulación que se encuentra en la parte inferior
del mástil. Todo el sistema puede girar alrededor de un eje
vertical.
A.4) TECNOLOGÍA DE ELEVACIÓN
Si la pieza hay que elevarla por más de 3 puntos, debe usarse un
balancín de 2 dimensiones o un balancín de cable que por sí mismo
tome la posición debida. Las piezas no pueden elevarse sin balancín,
a menos que se empleen diferentes cables de la misma longitud, pero
en la práctica no pueden colocarse los ganchos de elevación con
perfecta exactitud, por lo tanto, se pondría en peligro la pieza pues
se originarían grietas desfavorables en la misma.
83
Cuando se emplea un balancín de cables, la suspensión debe de
disponerse de modo que un par de cables, pasando por un gancho o una
polea, pueda moverse en cualquier dirección. En este caso el balancín
ae cables se coloca automáticamente, de modo que la pieza queda
lealmente suspendida por cuatro puntos. El otro par de cables debe
ser fijo, pues de otro modo la pieza podría volver,
desequilibrándose.
Cuando se emplea un balancín rígido de más de dos brazos, deben
unirse a estas articulaciones.
El balancín se suspende siempre por un solo punto. Al elevar la
pieza se coloca automáticamente, de tal modo que su centro de
gravedad está en la vertical del punto de suspensión del balancín. Lai a ana elevación por seis puntos que usa generalmente un balancín
rígido de una dirección y balancines de cable suspendidos de él, las
fuerzas que actúan en los cables a-a, prescindiendo del razonamiento,
son iguales y lo mismo ocurre en los cables b-b. Si la pieza es
simétrica las fuerzas que actúan en los cables a-a son iguales a las
que actúan en los cables b-b Para piezas asimétricas las longitudes
de los caoles a-a y b-b deben ser diferentes para poder colocar rioi izontalmente la pieza que se trata de elevar. El punto de
=levacion del balancín debe colocarse verticalmente sobre el centro
i^ gia\edacl ae la pieza Conviene generalmente que los momentos
n ixirnos que se producen en la pieza como consecuencia de la
re» - i do lo pieza, sean iguales
i a elevación per echo puntos se logra, en general, usando un
i anee rígido triple Es necesario estabilizar horazontalnente la
fieza aÍB se trata de elevar. El punto de elevación del balancín debe
j.o' ars vert] cálmente socre el centro de gravedad de la pieza.
i-vie^e generalmente que los momentos máximos que se producen en la
•=>za c^mo -^usecuenc^a de la suspensión de la pieza, sean iguales
84
B) CONEXIONES EN CONCRETO PRESFORZADO
REFUERZO DE LA COLUMN*
TUERCAS DE NWELACION
PROTÉJASE CON CONCRETO TODO EL ACERO EXPUESTO
BAJÓLA ^ ^ V SUPERFICIE DEL
TERRENO
MOFÍTERO SECO DE RELLENO
MORTERO SECO DE RELLENO — ^
PLACA EIASE SOLDADA AL s REFUERZO DE LA COLUMN»
flnEL ^ • - • = 1
ALTERNATIVA A
US
BARRAS DE ANCLAJE EMPALMADAS CON EL REFUERZO DE LA COLUMNA CON EL TRASLAPE NECESARIO
REFUERZO DE LA COLUMNA
ALTERNATIVA 6
I IGURA 1 1
CB-1 PLACA BASE EXTENDIDA CON PERNOS DE ANCLAJE
Esta es la conexión de base de columna más popular puesto que
c^oporciona estabilidad inmediata al terminar el montaje y permite
c i a la columna de una manera fácil tanto por verticalidad como
roí ación Pueae admitirse que la conexión es capaz de transmitir
ij i 1 n iít i mentó si e cuenta co placa base perno«
> f i zo de d nensiones adecuadas Cuando -,e tienen momentos
i 1 j i < I i lumna deben prt í i- i i i se c ros L ipo de
bi la
= ~¡ab f
son coladas en ciuoras contiguas es
D^aca Dase al refuerzo e la columna
S
después de que ésta ha sido removida de las cimbras (alternativa
A) . Se" rellena el espacio arriba de la placa base con mortero
seco, utilizando una mezcla que tenga una resistencia a la
compresión igual a la del concreto de la columna.
2.-La placa base puede ser soldada a barras de anclaje las que a
su vez se empalman con las barras principales de la columna
(alternativa B). Esto permite un proceso de soldado más
cuidadoso, puesto que se sustituye la soldadura de campo por
soldadura de banco.
3 . - Debe tenerse cuidado en comprobar las condiciones que
existen, antes de efectuar el relleno, tales como cargas axiales
de construcción y flexión debida a viento o a otras cargas
1 at eral es.
4.- Cuando se aplican a la columna cargas importantes de montaje
antes de efectuar el relleno, pueden colocarse en el centro de
la misiva cuñas de acero o cojines de relleno de lbxl5cm. y darle
La elevación adecuada antes del montaje; con esto se puede
colocar verticalmente la columna de una manera más rápida y
fácil y se evitan además deflexiones de la placa base debidas a
cargas muertas y de montaje.
86
REFUERZO DE U COLUMNA "
TUERCAS DE NWELAGION
PERNOS DE ANCLAJE
•t COLUMNA PRECOUDA
PROTÉJASE CON CONCRETO TODO EL ACERO EXPUESTO
BAJÓLA SUPERFICIE DEL TERRENO
MORTERO SECO DE RELLENO
FIGURA 3 2
CB-2 ÁNGULOS SOLDADOS
W
ALTERNATIVA
Esta es una variación del tipo CB-1 y es preferida por algunos
fabricantes. La cantidad de acero es pequeña, y la soldadura es más
fácil de realizar.
1.- Pueden utilizarse atiesadores para reducir los esfuerzos de
flexión en la pata saliente del ángulo
? IJOÍJ ángulos en raras opuestas son conectados a través de la
columna por medio de placas de acero.
J Para proporcionar estabilidad adicional y no disminuir la
resistencia de la columna, las placas de acero ahogadas en la
columna pueden extenderse hasta la cara de la misma (detalle
alternativo).
4.- Debe tenerse cuidado en comprobar las condiciones que
existen, antes de efectuar el relleno, tales como cargas
axiales de construcción y flexión debida a viento o a otras
cargas laterales.
" ¿ando se aplican a la columna cargas importantes de
o -aje antes ae efectuar el relleno, pueden colocarse en el
- ^ i c ae ±a '-.isrra cjñ=is de acero o cojines de relleno de
SxTbcr, y daile ^d elevación adecuada antes del montaje; con
^-'o s-3 puede colocai vei ticalrrer.te la column..» de una manera
la0 lápida y fácil y se evitan además deflexiones de la placa,
I-*L i at- a cargas muertas y de montaje
87
REFUERZO DE U COLUMNA
TUERCAS DE
- i — COLUMNA PRECOUDA
\
1 ,.
U_~w,
PERNOS DE y ^ ANCLAJE
^ - w J
CAJA DE ACCESO (UNA A ^ CADA LADO) CÚBRASE COW
^ ^ LECHADA A TOPE PARA DESARROLLAR LA RESISTENCIA DE LA COLUMNA
i _ MORTERO SECO ^ DE RELLENO
FIGURA 3 3
CB-3 PLACA BASE A RAS
Esta conexión es otra variación del tipo CB-1, que proporciona
-na coi ox-ón en una forma más compacta El espesor de la placa puede
i¿dac_rse, y la columna puede ser colada en una cimbra continua. Este
aetalle es propio en forma particular para empalmes de columnas
L-dlizados entre pisos Cuando el empalme de la columna se realiza
=rtre p^sos, en lugar de realizarlo a nivel del mismo a menudo se
•simplifica la conexión de viga a columna
Las cajas de acceso a los pernos deben tener la altura
suficiente (10 o 13 cm) para que pueda colocarse una llave de
o ibo sobre la cabeza del perno.
2 Df be tenerse cuidado en comprobar las condiciones que
existen, antes de efectuar el relleno, tales como cargas axiales
it- constiucción y flexión debida a viento o a otras cargas
laterales
3 Cdardo se aplican a la columna cargas importantes de montaje
antes de efectuar el relleno, pueden colocarse en el centro de
_i "vs^a cuñas de acero o cojines de relleno de ISxlScm. y darle
i elevación adecuada antes del montaje; con esto se puede
-a"' v-=•! tica^Tierte la columna de una manera más rápida y
ía -j y se evitan además deflexiones de la placa base debidas a
•* i ^~- "-as \ de anclaje
ss
REFUERZO DE LA COLUMN».
AGUJEROS PARA ItvJ-t ECCIOW DE MORTERO
MORTERO INYECTADO -
ÁNGULOS Y PERNOS TEMPORALES PARA MONTAJE 4 PERNOS EN LA ZAPATA 2 PERNOS A TRAVÉS DE DUCTOS EN LA COLUMNA
MORTERO SECO DE RELLENO
FIGURA 3 4
CB-4 CONEXIÓN CON BARRAS DE ANCLAJE
Esta conexión elimina todos los materiales externos. Si se
dispone de suficiente longitud de anclaje, este detalle es capaz de
resistir momentos muy altos en la base de la columna.
1.-Los agujeros para la inyección del mortero pueden ser colados
o perforados en el miembro de soporte.
2.-Para fijar la columna en posición durante el montaje pueden
usarse ángulos y pernos provisionales. Cuando el mortero a
fraguado, los ángulos y los pernos que pasan a través de la
columna pueden ser quitados para utilizarse en otras columnas. Si
la columna está atirantada lateralmente en forma adecuada, puede
llevarse a cabo la misma función empleando cuñas de acero.
3.-Los agujeros son rellenados con mortero poco antes de colocar
la columna. La consistencia del mortero debe ser tal que permita
el desalojamiento de cierta cantidad de éste cuando se insertan
La<j barras de la columna. Deben preferirse morteros que no sufran
contracciones o que tengan una gran adhesividad (resinas
epóxicas, etc.).
4 Para evitar deflexiones de los ángulos y para facilitar la
o ocación veitica_ de la columna pueden colocarse placas de
^-o en el cerero ae _a misma a la altura adecuada. Las cargas
is pueden ser aplicadas inmediatamente, puesto que las
[ „ i iS las soportarán
•. columnas coreas pueden utilizarse aditamentos atornillados
i uar d^ jos auctos ae tubo (detalle). En columnas muy largas
ichei utilizarse contravientos o alguna otra forma de tirantes
a" - «^es para proporcionar estabilidad a la columna durante el
" c r ^ 3 i e
89
COLUMNA PRECOLADA
I_3Í
CUÑAS DE MONTAJE
MORTERO DE - CEMENTO SIN
CONTRACCIIOWES
BLOQUE DE MVELAHOW
Si y_
BARBASEN COLUMPIO
FIGURA 3 5
CB-5 CONEXIÓN AHOGADA O DE BOQUILLA
Puede usarse esta conexión cuando deban transmitirse momentos
ard-ides a la cimentación Los ensayes realizados en un número
i ducido de pruebas han demostrado que una longitud de empotramiento
dp ur a J(Í7 y media del ancho de la columna es suficiente para
desarrollar el momento
1 -El cloque de nivelación debe colocarse a la elevación exacta
antes de colocar la columna en la boquilla.
2 Las cuñas de montaje proporcionan estabilidad mientras se
i ui i el mortero Las cuñas de madera deben quitarse y los
agujeros dejados por ellas deben ser rellenados con mortero. Las
c una , de acero pueden permanecer en su posición
_> Cuanao la boquilla se forma arriba de la cimentación en la
pitrt» superior de pilas coladas en el lugar por medio de
pr ••-f oraciones, la paite superior debe reforzarse para resistir
n TI i te de la c idmna ^esquema lado izquierdo)
janao la boquilla se forma en la cimentación, el esfuerzo
mi d( peneti ir ion pu^de ser considerable Si se tiene una
3 i J 1gada oajo 'a col^mra, es recomendable utilizar barras en
ijinp diseñadas para resistir la carga total de la columna
-",'-'.11-3 lado derecho)
r o imnas laigas, o "uando se aplique cargas de montaje
-.i*e d ^ue el morteio iaya endurecido, deben colocarse cuñas
i jjps de acerr en ^a base de la columna, las cuales no se
•• araii después
/ MUESCA EM LA VISA RELLENADA COM MORTERO DESPUÉS OE QUELAVIQAHA SIDO COLOCADA
REFUERZO DE LA COLUMNA
Y PLACA DE APOYO
DETALLES DE LA PLACA
(alternativas}
FIGURA 3 6
BC(a) PLACA HORIZONTAL EN MÉNSULA
Este tipo de ménsula es útil en sistemas expuestos en los cuales
no se desea ninguna protuberancia debajo de la viga, y en los que la
profundidad de la muesca en el extremo de la viga debe mantenerse en
un mínimo.
l.-La placa puede ser del ancho total de la columna con el
refuerzo de la misma pasando a través de ella, o bien la placa
puede pasar entre las barras de la columna (detalles
alternativos de la placa). En ambos casos, es conveniente soldar
la placa a las varilla para asegurar una transferencia de carga
adecuada.
2.-Mientras no se disponga de más información, el momento en
voladizo de la placa debe calcularse hasta la posición del
refuerzo de la columna.
3 .-En construcciones a prueba de incendios, la placa puede
ahogarse en la viga para permitir un recubrimiento de concreto
por debajo de ella.
4.-Para evitar apoyos concentrados en puntos debe tenerse
uidado especial en colocar la placa perpendicular a la cara de
. i co1umna.
X0:A: Este tipo de '"énsula puede considerarse para aquellos
jhos en los cuai-*^ se empleen ménsulas de concreto en las
d'í. rentes conexiones de viga a columna.
91
y COLUMNA PRECOLADA
REFUERZO DE LA COLUMNA
DOG PLACAS .OLD ADAS AL PEFUEPZOOE LaCOLUMfiA
ÁNGULOS PERMANENTES O TEMPORALES CON ATIECAOORES SOLDADOS
FIGURA 3 7
BC(b) MÉNSULAS FORMADAS CON ÁNGULOS FIJADOS CON PERNOS
Algunos fabricantes prefieren usar ángulos de acero, puesto que
Í -quieren una cantidad menor de acero en comparación con las placas
foriyontales También, si se utilizan placas de acero para unir los
ángulos de las caras opuestas de la columna, la soldadura con el
-rp'tuei 70 es más fácil de realizar.
1 Pueden utilizarse ángulos temporales fijados por medio de
pernos a través de la columna cuando los esfuerzos cortantes
finales se resisten por otros medios. En este caso el tamaño de
los pernos puede estar regido por los esfuerzos de apoyo en
concreto situado abajo de ellos.
2 Debe tenerse en cuenta la posibilidad de utilizar atiesadores
pai i reducir el costo
' Pn construcciones a prueba de incendios, los ángulos deben
i 7 HI se en la v qa paia proporcionar un recubrimiento de
^iKíeU i la paite inferior de los mismos. ¿ Las iré^sulas de ángulo mostradas deben usarse únicamente para
caigas relativamente liaeras
\ ^ A Tsce tipo ae ménsula puede considerarse para aquellos
a' JS ^T los cuales se emplean ménsulas en las diferentes
f )' y one , ae Vxga a coluirr a
jpl RELLÉNESE LA CAJA DESPUÉS DE COLAR LA VIGA
FIGURA 3 7
BC(c) MÉNSULA DE PLACAS VERTICALES
Se prefiere este tipo de ménsula cuando se tienen reacciones
bastante importantes en los extremas de las vigas El módulo de
si r ion de las placas es mucho mayor, en posición vertical, y las
soldaduras de filete largo son más confiables
1 El momento en voladizo de las placas debe calcularse hasta la
posición de refuerzo de la columna.
2 La placa de apoyo en la viga debe tener el ancho suficiente
para proporcionar estabilidad contra el volteo de la viga en el
momento del montaje El área de la placa debe de ser adecuada
para mantener los esfuerzos de apoyo dentro de los límites
permisibles
i In (oust iuc( Lon< s i prueba de incendios, las placas on
voladizos deben ahogarse dentro de la viga para proporcionar
recubrimiento de concreto a la parte inferior
\OTA Este tipo de ménsula puede considerarse para aquellos
-J -JS en los chales se empleen ménsulas de concreto e^
L e ^es core (iones de viga a columna
< ' T?. 1 •
DOS PLACAS SOLDADAS
AL REFUERZO DE LA COLUMNA 0 A DISTINTAS BARRAS DE ANCLAJE
ii r ii ii ii ii ii Tr
HI- IH
ti ii ii H
REFUERZO DE LA COLUMNA
= T\ f T \ 1
PLACA DE APOYO DE LA VIGA
9?
VIGAPRECOLADA
PLACA SOLDADA AL ANCLA COLADA EL LA VIGA
. ÁNGULO SOLDADO AL ANCLA
• COLUMNA PRECOLADA
MORTERO N Y E C T A O O ^ i DESPUÉS DE SOLDAR
• CANAL SOLDADO AL ANCLA (O SOLDADO AL REFUERZO DE LA COLUMNA), O DOS ÁNGULOS UMOOS CON BARRAS O PLACAS
FIGURA 3 8
BC-1 CONEXIONES SOLDADAS, CLAROS SIMPLEMENTE APOYADOS
( Solamente en la parte superior de la columna )
Este detalle es adecuado para vigas de claros cortos que
soportan cargas ligeras. Puede ser realizado rápidamente en cualquier
condición atmosférica Son útiles las conexiones de este tipo cuando
no se desean transferir los momentos a los claros adyacentes y cuando
no ocurre inversión de esfuerzos
1 -Si se aumenta el recubrimiento del refuerzo de la columna
(esquema), puede obtenerse una conexión a prueba de incendios.
Después de soldar, se rellena la caja a tope con mortero
2 -Es esencial soldar anclas horizontales al acero que se ahoga en
la columna y en la viga Estas anclas deben ser adecuadas resistir
las tensiones axiales debidas a disminución de la temperatura y
acortamiento por flujo plástico de las vigas presforzadas que
ocurran después del montaje
3 -Si la viga va a soportar cargas muertas importantes, se harán
soldaduras de punto durante el montaje y se realizarán soldaduras
de filete completas hasta después de que se hayan aplicado todas
las cargas muertas Esto reduce los esfuerzos en la soldadura.
£ in la conexión anterior, se muestra un canal ahogado en la
ol ¿nna Este canal puede sustituirse por una placa o por dos
j" cínico cor tirantes laterales adecuados, cuando las columnas son
u> indn s
as Vigas presforzadas tienden a acortarse ligeramente con el
tiempo y si el marco es muy rígido (debido a muros de
Panrosteríaj , un extremo de cada viga debe poder deslizarse
D'-e'iente Esto ocurre también con vigas precoladas reforzadas con
acero suave, las que también tienden a acortarse por efecto de
cor * lacción por secado
94
COLUMNA PRECOLADA
VIGA PRECOLADA
-~-<^¿
AN&ULO SOLDADO AL ANCLA
PLACA SOLDADA AL ANCLA COLADA EN LA VIGA
FIGURA 3 9
BC-2 CONEXIONES SOLDADAS, CLAROS SIMPLEMENTE APOYADOS
Este tipo de conexión debe tenerse en cuenta cuando se desee
evitar momentos de continuidad en las columnas. Sin embargo, deben
calcularse los momentos causados por la excentricidad de las cargas
cuando las diferencias entre los claros o entre las cargas de las
vigas son grandes La estabilidad del marco debe ser proporcionada
poi otros medios, tales como muros de cortante.
1 Puede obtenerse una conexión a prueba de incendios aumentando el
recubrimiento del acero de la columna y cubriendo las placas con
mortero después de ser soldadas.
2 -Es esencial soldar anclas horizontales al acero que se ahoga en
la columna y en la viga. Estas anclas deben de ser adecuadas para
resistir las tensiones axiales debidas a disminución de
temperatura y acortamiento por flujo plástico de las vigas
presforzadas que ocurran después del montaje.
3.-Si la viga va ha soportar cargas muertas importantes, se harán
soldaduras de punto durante el montaje, y se harán soldaduras de
F i ->tp completas hasta después de que se hayan aplicado todas las
ligas muertas ^sLo reauce los esfuerzos en la soldaaara
orsidórese tamtié" la posibilidad de efectaai este txpo ae
a paife siperior ae la viga, colocando un cojín de
oaite donde descansa la viga sobre la
cxio eT
i n y J l rxibl e en
isu i
REFUERZO EXTENDIDO. EN TODOS LO^ PISOS
CONCRETO COLADO EN EL LUGAR
PROLONGACIONES OELOSTORONES
-vf
EXTENSION DE LA COLUMNA (PRESENTE O FUTIRÁ)
-¿T REFUERZO SUPERIOR SOLDADO
VIGA PRESFORZADA
REFUERZO DE_. LA COLUMNA
ORZADA^l j r \ Ai
v COJÍN DE APOYO
MALLA HORIZONTAL .DEBARRASDE
REFUERZO (SOLDADAS)
FIGURA 3 10
BC-3 CONEXIONES SOLDADAS, CLAROS CONTINUOS
Este aetalle proporciona un comportamiento monolítico entre las
^-gas y las columnas y permite realizar fácilmente extensiones de la
columna, piesentes o futuras, para los pisos superiores
1 La soldadura de refuerzo superior puede ser de empalme
lorgitud^nal o de empalme angular
s torones de presfueizo deben prolongarse en el concreto
o^aa^ en el lugar lo suficientemente para resistir las
mvorsxones de momento y el acortamiento axial de .as vigas
1 T a c olumna debe sei diseñada para resistir les momentos de
o ^iT^^daa qje s» 1» tiaisl^eran
Fste djt„ le puf=de usaise para las vigas precoladas o
-^ci zaa^s En i at- ^ g a s piecoladas el aceio suave de la parte
-a se lebe ox^c^dei ^asta la conexión
^ DDido= exto^ior^s ae las ménsulas de concreto pueden
j Í L. ( ntia desDOb^i xaduras haciéndoles un pequeño chaflán
\s „'"c - aso de placas de apoyo de 0 63 cm de espesor, ayudar
dr ' 1 igneta^^ento de las esquinas exteriores
96
PIACA SOLDADA A LA BARRA INCLINADA
ÁNGULOS CON TIRANTES LATERALES VIGA PRECOL ADA
C
ALTERNATIVA
(USANDO PERFILES DE ACERO)
FIGURA 3 11
BC-4 CONEXIÓN SOLDADA, CLAROS SIMPLEMENTE APOYADOS O CONTINUOS.
Este detalle permite un plafón liso el cual puede ser
conveniente por razones arquitectónicas; ademas la viga no requiere
puntales temporales durante la construcción. Si la viga es de peralte
reducido, el detalle se limita a cortantes pequeños.
1.-Las barras diagonales en columpio deberán diseñarse para
resistir todo el cortante de la viga.
?. Para determinar si en una columna se utilizar ménsula de acero
o de concreto hay que tener en cuenta la magnitud de los cortantes
en la viga y la posibilidad de una fabricación adecuada cuando
existe congestionamiento de acero.
3.-Si la pieza es continua, todos los espacios en los extremos de
la viga deben de sei rellenados con mortero seco, debiendo ser
i pf i i ' i caía A-^rti^i, del extremo de la viga.
97
.COLUMNA PRECOLADA
¡L. 1 VIGA PRECOLADA
REFUERZO SUPERIOR - E INFERIOR SOLDADOS
CONCRETO COLADO ENELLUQAR
FIGURA 3 12
BC-5 CONEXIÓN COLADA EN EL LUGAR, CLAROS CONTINUOS
El comportamiento y la apariencia de esta conexión son como los
ae ura estructura monolítica Las vigas deben de ser apuntaladas
dorante el montaje
1 -Los extremos de las vigas deben ser ásperos para obtener una
meior transferencia del cortante
^ La soldadura debe de ser adecuada para poder desarrollar la
resist encía máxima de las varillas Pueden usarse soldaduras de
z as^ape o empalmes angulares
•< Oeben diseñarse estribos a separaciones pequeñas en la porción
c ada en el lugar para resistir cuando menos las dos terceras
pai L-es del cortante total
i C a ido se usa este detalle, las vigas deben de estar bien
ai Tlas antes del montaje
98
MORTERO SECO DE RELLENO
VIGA PRECOLAOA
ADITAMENTOS DE ACERO ESTRUCTURAL SOLDADOS AL REFUERZO DE LA
" COLUMNA
•HL
FIGURA 3 13
BC-6 CONEXIONES REALIZADAS CON PERNOS, CLAROS SIMPLEMENTE APOYADOS
Esta conexión puede realizarse fácilmente bajo cualquier
condición atmosférica. Es adecuada para vigas cargadas ligeramente y
su empleo es conveniente cuando las conexiones con pernos se usan en
otras partes de la estructura.
1 -Cuando sea posible deben usarse pernos de alta tensión que
trabajen en cortante doble
? En el diseño deben considerarse todos los posibles modos de
I illa, tales como talla por cortante en los pernos, falla por
cortante en placa, falla por flexión en placa y falla por
aplastamiento de las orillas de las placas de la columna y de las
vigas Muy frecuentemente soldar barras de anclaje a las placas
para transferir los esfuerzos adecuadamente.
3 En el diseño de la columna debe tenerse en cuenta la
^xcFrtíicidad de lao cargas de diseño.
Para oerm-tt IT m a mayor tolerancia en el colado debe de
n icterarse ^a po jifci l^dact de usar ranuras horizontales.
^ dra x i-ilo d-3 pioporcionar a la viga resistencia
i -i i -x t^i i a ai e todas las etapas de constracción
99
VIGA PRECOLADA
AGUJERO PARA INVECCIÓN DE MORTERO
RELLÉNESE CON MORTERO
COJÍN DE APOYO
COLUMNA PRECOLADA
ESTRIBOS LATERALES
FIGURA 3 14
BC-7 CONEXIÓN CON BARRAS DE ANCLAJE, CLAROS SIMPLEMENTE APOYADOS
(solamente en la parte superior de la columna)
Este es uno de los tipos de conexiones de techo más simples, y
coi lo tanto uno de los más baratos Si se utilizan pernos en lugar
QP barras de anclaje, la conexión es inmediata, y proporciona además
seguridad durante el montaje
i SL se desea tener la posibilidad de resistir pequeños
movimientos, la parte inferior del agujero para la barra de
anclaje debe rellenaise con mastique
~> Fl agujero no debe dejarse sin rellenar si el perno puede estar
sujeto a deterioio
TPDer colocarse estribos horizontales alrededor de los agujeros
i Jas barras de anclaje para resistir tensiones axiales debidas
n disminución Dor terroeratura o acortamiento por flujo plástico
de ±as vigas presfoizadas que ocurra después del montaje
P agujero para a baria de anclaje debe de sei lo
odf^ci^ntemente grarae para permitir tolerancia en la colocación
ae ia \iga
Si las deflexiones de la viga son grandes, los movimientos
<• saltantes e* la part" supanor de la viga pueden dañar los
atapiales coi qie se construye el techo El techo debe de sei
^ s<=nad ter .^do e" Cuenta este movimiento, o bien considerarse
^ actcixle donde exj sta continuidad (por ejemplo el BW(a)¿
100
B T P. L i l> ' I '- ^ ft
VISA CONTINUA
RELLÉNESE CON MORTERO
CO JIN DE APOYO
• BARRAGE ANCLAJE
HGURA3 15
BC-8 CONEXIÓN CON BARRAS DE ANCLAJE, CLAROS CONTINUOS
(solamente en la parte superior de la columna)
Esta conexión es común en aquellos casos en que la viga se
apoya en voladizo sobre la parte superior de la columna, o bien en
claros extremos donde la continuidad se logra por otros medios, tal
norrio el postensado
1 -Cuando la viga no es continua con la columna, es conveniente
achaflanar las orillas de la columna para evitar
despostilladuras. 0 Las bairas de anclaje pueden sei coladas integralmente con la
columna o bien pueden colocarse posteriormente en agujeros de un
diámetro mayor que después son rellenados.
3 El tamaño del agujero para la barra de anclaje debe de ser
adecuado para permitir cierta tolerancia en la colocación de la
'iqa 1 w arcso se cies a ^^a conexión de tipo inmediato pueden
> s^_;^»ise _ds carras ae anclaje por pernos de anclaje.
i-uaiao se a^sea oermitir pequeños movimientos, la parte
r-i^T ae- agujero ae las barras de anclaje puede ser rellenada
n t a^iqae, o r^en dejarse sin rellenar el agujero de los
"i'. s JO a-c-aje esto último no debe hacerse si los pernos
> 3i * a i pf ^ i 1< t or ioro o a heladas
10!
RELLÉNESE COM MORTERO SECO O LECHADA ANTES DEL POSTENSAOO
CAJA DE ACCESO PARA EL TENSADO DE CABLES LLÉNESE CON MORTERO
TENDONES DE POSTENSAOO
COJÍN DE APOYO .
\ L - ^ L REFUERZO DE ' I r LA COLUMNA
MALLA HORIZONTAL DEBARRAS DE REFUERZO [SOLDADAS)
riGURAS 16
BC-9 CONEXIÓN POSTENSADA, CLAROS CONTINUOS
Esta conexión es propia para resistir momentos elevados. Cuando
b» realiza en forma adecuada, se puede garantizar un comportamiento
monolítico, sin agrietamiento.
1. Todos los anclajes y dispositivos para el postensado deben ser
instalados de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.
2 -Puesto que las barras o los cables de postensado son por lo
general corto, cuando se usan en esta forma, se logran grandes
cambios el los esfuerzos mediante pequeños cambios en la longitud
de los tendones. En consecuencia, el asentamiento adecuado de los
anclajes es un factor importante. Es conveniente que un ingeniero
represéntente del proveedor supervise la instalación de los
primeros tendones.
3 -Los ductos que contienen los tendones deben de ser rellenados
^on mortero, excepto cuando se prevenga el deterioro por otros
medios .
4.-Los bordes exteriores de las ménsulas de concreto pueden
protegerse contra despostilladuras haciéndoles un pequeño
ñafian. Asimismo el uso de placas de apoyo de 0.63 cm de
ec'ttsor, ayudar a evitar el agrietamiento de las esquinas
•> x' •• i i o i e s .
102
-
'l I ,"r-
X r
COMCRETO COLADO EN EL LUGAR
r - r - l
kl TTÍ*<
DOCTO OPCIONAL
REFUERZO 1
SUPERIORES
\-2-5 C Q • X ESTRIBOS
COLUMNA " PRFrn í Í H A
/ ..
\ - "
VIGA ' \ COMPUESTA
'I 1V i , r
y r t
'
REFUERZO SOLDADO
r-J ^
-,^4 1 S ^ COJÍN
C DE APOYO
DE BARRAS DE REFUERZO (SOLDADAS)
FIGURA 3 17
BC-10 CONEXIÓN PARA VIGAS COMPUESTAS, CLAROS CONTINUOS
(Tipo general)
Este tipo de conexión se debe emplear cuando se coloquen vigas
doble T sobre vigas presforzadas, de las cuales la parte superior es
colada en el lugar Normalmente se requiere apuntalar la viga
presforzada, de manera que los cortantes en los extremos de la misma
durante la construcción sean bajos Esta conexión tiene la apariencia
y comportamiento de construcción monolítica
1 Ln la conexión interior, las barras superiores pueden ser
suficientemente largas para cubrir toda el rea del momento
negativo o bien, pueden ser empalmadas con traslapes o soldadas
2 Cuando se utilizan traslapes de barras, pueden colocarse barras
de longitud corta en la columna, o bien pueden insertarse a
través de un ducto El uso de ductos simplifica en gran parte la
cimbra
~< Deben investigarse «=1 cortante horizontal entre la parte
o presf o zada y e^ concreto colado en el lugar para
rtjooi onar estrieos de acuerdo con los requisitos dei
7 amcr-t-o
H =; esencial lienai completamente con mortero el espacio entre
> mo ae 1 a /iaa presforzada y la columna para transferir
'\ i la-pnt « s^i^iz s de compresión
pip/c^ a bilidad de inversion de momentos deb^
i t c ^arsfc a c x o^ de tension en la base de la viga
103
RELLÉNESE j-TOPE
COLUMWA PRECOLADA
CABLES DE ENTIÉNDASE EL REFUERZO POSTEMSADO EN TODOS LOS PISOS ,
DUCTO
CONECTORES
CONCRETO COLADO EN EL LUGAR
COJÍN DE APOYO
MALLA HORIZONTAL DE BARRAS DE REFUERZO (SOLDADAS)
REFUERZO DE LA COLUMNA
I I ( J U R A 3 18
BC-11 VIGAS COMPUESTAS, CLAROS CONTINUOS
Post ensaaas)
Esta conexión es una modificación de la anterior, en la cual se
n ^rtroducido el postensado para resistir momentos negativos.
1 Deben investigarse el cortante horizontal entre la parte
interior presforzada y el concreto colado en el lugar, para
p •• )poi cionai estiibos de acuerdo con los requisitos del
i eglarrento
2 rodos los anclaies y dispositivos para el postensado deben ser
it talados de acuerdo a las recomendaciones del fabricante
i tuesto que las barras o los cables de postensado son por lo
general corto, cuando se usan en esta forma, se logran grandes
i *. > el ^os esfuerzos mediante pequeños cambios en la longitud
de ^os tendones En consecuencia, el asentamiento adecuado de los
= - a e" eo an factor aportante Es conveniente que un ingeniero
tpreséntente del proveedor supervise la instalación de los
,. i J." ei'-'S ue'-dones
1 -, auctcs que contienen los tendones deben de ser rellenados
" i 'norttio excepto cuando se prevenga el deterioro por otros
-1 s
104
CONCRETO COLADO EN EL LUGAR
REFUERZO EXTENDIDO EN TODOS LOS «SOS — J _ |
VIGA PRESFORZADA
COLUMNA PRECOLADA
EXTENSION DE LA COLUMNA PRESENTE O FUTURA
FIGURA 3 19
BC-12 CONEXIÓN PARA VIGAS COMPUESTAS, CLAROS CONTINUOS
(Ménsulas coladas en el lugar)
Este detalle es propio para resistir momentos negativos grandes
debidos al incremento de peralte en el apoyo. Permite tolerancias
lelativamente grandes en el colado de las columnas y de la parte
precolada de las vigas. Este detalle ha sido utilizado
satisfactoruamente en estructuras altas, en las que es esencial
obtener la acción de un marco rígido.
l.-La parte inferior de la viga puede ser precolada o presforzada.
2. Los estribos deberán ser diseñados para desarrollar la sección
completa de la viga compuesta.
3.-Deben investigarse el cortante horizontal entre la parte
interior presforzada y el concreto colado en el lugar, para
proporcionar estribos de acuerdo con los requisitos del
reglamento
105
AGUJERO PARA LA "C INYECCIÓN DELMORTERO
\ „ „ ,
RELLÉNESE - c ^ C O N MORTERO
PERNO 0 BARRA - n r fiMn a.ir
1 T "
^ ^ _ ESTRIBOS
FIGURA 3.20
BG-1 CONEXIÓN EFECTUADA CON BARRAS DE ANCLAJE, CLAROS SIMPLEMENTE
APOYADOS
Cuando se empleen conexiones hechas con barras de anclaje
deberán observarse los siguientes puntos:
l.-Los agujeros para barras de anclaje deberán rodearse con
estribos en forma de orquilla y además deberán colocarse estribos
en la viga. Estas barras de anclaje deberán tomar las fuerzas
resultantes de algún movimiento longitudinal.
2.-Pueden permitirse pequeños movimientos rellenando con mastique
la parte inferior de los agujeros para las barras de anclaje.
3.-Los componentes de la conexión son simples si se usan barras de
anclaje lisas. Sin embargo, si hay peligro de que la viga sea
desalojada durante el montaje, la barra de anclaje puede ser
roscada, añadiendo una tuerca con rondana en un receso de la
parte superior.
4.-La conexión hecha con perno y tuerca permitirá movimientos si
j- s^ leilt-na c. n cortero el agujero y si la placa de apoyo es
,i . ldf>. .-i hay posibilidad de deterioro o de el agujero se debe
i ' -1^ e:.ai con 'iioiteio completamente.
aiá'-ietio de^ agjjero para la inyección del mortero debe ser
^la^ pJ7a permitir tolerancias en el colado.
FUESE LA VIGA AL ÁNGULO COW UN PERNO O SUÉLDESE EL ÁNGULO A UNA PLACA COLADA EN LA VIGA
I/^AA1A[ • j jcr
^ABRAZADERAS EN ÁNGULO
ABRAZADERAS^, EN ÁNGULO
• I vwJ E j '
V COJN DE APOYO
FIGURA 3.21
BG-2 CONEXIONES EFECTUADAS CON ABRAZADERAS EN ÁNGULO FIJADAS CON
PERNOS, CLAROS SIMPLEMENTE APOYADOS
Este detalle es más costoso que el tipo anterior. Puede usarse
cuando la viga no tiene el ancho suficiente para permitir un agujero
para una barra de anclaje.
1.-Pueden permitirse deslizamientos si se ranuran los ángulos
horizontalmente y se utiliza material de apoyo apropiado.
2.-Si existen fuerzas longitudinales, los pernos deberán anclarse
en el concreto empleando estribos como en la conexión anterior.
107
SUÉLDENSE LAS PLACAS
P^5¿ \ AWQULO COLADO EN
LA VIGA, O PLACAS PARA CARGAS LIGERAS
riGURA 3 22
BG-3 CONEXIÓN SOLDADA, CLAROS SIMPLEMENTE APOYADOS
Este detalle deber usarse solamente cuando se empleen conexiones
soldadas en toda la obra. La soldadura ocasional es costosa.
1. y¡o se requiere cojín de apoyo. En cualquier caso la reacción
total debe ser tomada en gran parte por la soldadura, a medida
de que la viga se deflexiona.
.'. I i piocoso de soldadura manchar el concreto. Esta conexión no
a ci asarse ai menos que el concreto se cubran o pinten
posterlormente.
i . ¥1 stldar ambos extremos de las vigas presforzadas puede tener
c-^o consecuencia un agrietamiento debido al acortamiento por
- „zz plástico de la viga. La fuerza longitudinal debe tenerse en
<-srL<-a en el diseño a menos de que un extremo de cada viga pueda
i' -. zaise libremente.
108
PLACA O ANGUIO DE EMPALME Z ^
CONCRETO C O l A D O l EW EL LUGAR
FIGURA 3 23
BG-4 CONEXIÓN SOLDADA, CLAROS CONTINUOS
Esta conexión utiliza la soldadura para conectar el acero de
tension En consecuencia, la longitud de la caja de conexión es menor
que la requerida para unión con traslapes, y además la conexión es
inmediata Sin embargo, es más costosa que la unión con traslapes
1 Cuando el espacio lo permita, deben preferirse los empalmes
hechos con ángulos, ya que permiten una transferencia concéntrica
de carga de barra a brarra
2 Se recomienda inspeccionar cuidadosamente la soldadura para
garantizar que podrá obtenerse la resistencia última del refuerzo
negativo
109
CAJAS EN LA PARTE SUPERIOR RARRARP DELASViGAS -J y ^ S L A P E
^ J = a CONCRETO COLAOOi: ENELLUQAR
DE ANCLAJE 7^
• n ^ REFUERZO
| SUPERIOR
COJINES DE APOYO
FIGURA 3 24
BG-5 CONEXIÓN CON TRASLAPES, CLAROS CONTINUOS
Fs el tipo de conexión más simple para vigas continuas.
1 Si se usa un cojín de apoyo compresible deber extenderse en
forma continua a través de la junta.
2 Fn lugaies de acceso difícil el relleno de mortero puede no ser
\r suficientemente sólido para desarrollar una adherencia
aaecuada Si existe duda, úsese el tipo BG-4 o el BG-6.
3 la conexión en claros extenore deber ser del tipo BG-l, u
otra similar Por lo general, no es deseable producir un momento
t ^s.onante excesivo en la viga principal con objeto de alcanzar
ur IK meneo de restricciín en la viga secundaria.
110
^N EL LUGAR ^ CORTANTE/ ,
1 t J^
\ COJINES DE APOYO
FIGURA 3.25
BG-6 CONEXIÓN PARA VIGAS COMPUESTAS, CLAROS CONTINUOS
Cuando se usa una losa compuesta es más simple colocar el acero
de tensión encima de la viga. Cuando la viga es también compuesta se
obtiene de esta manera una construcción casi monolítica.
l.-La parte inferior de la viga principal y de las vigas
secundarias puede ser precolada o presforzada.
2.-Deberán proporcionerse estribos en la viga principal y en las
vigas secundarias capaces de desarrollar la sección completa de
la viga compuesta.
3.-Deben investigarse el cortante horizontal entre la parte
inferior precolada y el concreto colado en el lugar, para
proporcionar estribos de acuerdo con los requisitos del
reglamento.
111
, ASIEN
r A " -ü ! ! j n AWGULO
3 1 ZJ
MONTADO EN LA SUPERFICIE
1 . . . S Z pz::TM
ASIENTO
BARRA DE ANCLAJE
TUBO O BARRA SOLIDA
i ! PLACAS
PLACA COLGANTE
COLOCADO EN UN RECESO ENLA VIGA
FIGURA 3 26
BG-7 CONEXIÓN CON PLACA COLGANTE DE ACERO, CLAROS SIMPLEMENTE
APOYADOS
Las placas colgantes de acero permiten un montaje rápido en
."JcUquier condición atmosférica. Esta conexión es usada comúnmente en
combinación de un marco de apoyo de acero.
1.-No se requieren cojines de apoyo adicionales.
?.-Para compensar Ja falta de control en la mano de obra, es
juvr i i->nte diseñar el acero con factor de seguridad mayor.
3.-Loa esfuerzos de apoyo (esfuerzos de aplastamiento dentro del
area proyectada de a solera no deben exceder 175 kg/cm2
lorox;m idamont e.
soldadas a la daca colgante debe ser ípacc-s de desarrollar restricciones longitudinales. Nunca deben
*pr" " .-. se completamente.
VIGA MORTERO PRIPJCIPAU í VIGA
-ñ •yj _H i
ANCLAJE L
TENDON (DENTRO DEL NÚCLEO CÉNTRALOS LASECC
^ V I G A
\
ION)
f*"**^
VIGA 1 PRINCPAL
t:. . JL i.._ iT^H /
TENDON
FIGURA 3 27
BG-8 CONEXIÓN POSTENSADA, CLAROS CONTINUOS
IIÍ.I.I coricxión pot.t friuddci presfuerza las vigas adyascentes. El
Tiaterial de las juntas puede ser mortero. Deben formarse ductos en
las unidades precoladas para poder pasar a través de los tendones de
presfuerzo. Esta conexión deber diseñarse considerando continuidad
coiipleta entre las distintas unidades.
l.-Las vigas interiores pueden ser apoyadas en la parte superior
de las vigas principales, eliminando as ¡ los ductos a través de
la viga principal.
2.-Los extremos de las vigas y las caras correspondientes de la
viga principa] deberán escarificarse para asegurar la
* ' in ' "-'i-ncia del i oí tante.
< -liberan tenerse en cuenta los efectos de contracciones por
^ecaao y flujo plástico cuando se usen conexiones de este tipo.
REFUERZO PARA ADHERENCIA rEXTENDIOO DE LA VIGA PRECOLADA
A / VIGA PRECOLADA ,
í ' VIGA PRINCIPAL DE CONCRETO COLADA EN EL LUGAR
/sz\
\ BARRA EN COLUMPIO SOBRESALIENDO DE LA VIGA PRECOLADA
FIGURA 3 28
BG-9 VIGAS PRINCIPALES COLADAS EN EL LUGAR
?ara ejecutar esta conexión, se montan las cimbras de la viga
puncipal y se asientan las vigas precoladas sobre ellas. Se cuela
i 'otu. s la viga puncipal, obteniéndose un tipo de unión monolítico
por la adherencia desarrollada con los extremos de las vigas y las
rxt^nciones de los torones o del acero de refuerzo.
l.-Los torones o el acero de refuerzo se extenderán en la viga
principal una distancia suficiente para desarrollar la adherencia
j, el anclaje necesarios para resistir las inversiones de momento,
ii i..<> de que se puedan presentar.
.. los estribos en columpio colocados abajo de las vigas
piecoladas serán diseñados para resistir el cortante total de la
3 parte inferior de la viga secundaria puede quedar a ras con
.j ^arte inferior de la viga principal si se rebaja para poder
acomodar los estribos en columpio.
114
BARRA EN COLUMPIO
VIQA PRINCIPAL ,VK3A
BARRA PARA SOPORTAR EL MORTERO
MORTERO A TOPE
FIGURA 3.29
BG-10 CONEXIÓN CON PLACA EN VOLADIZO
Esta conexiín hace necesario perforar las cimbras laterales de
la viga principal, pero el montaje es simple y el plafón a ras da una
apariencia nítida en el acabado. Si la placa en voladizo es coleteada
en el interior, como se muestra, el mortero que la cubre le da
protección contra el fuego.
l.-Si existen vigas secundarias solo a un lado de la viga
principal, debe considerarse la torsión en ésta.
.'. I'! 1 momento PII ] a placa debe ser calculado al centro de las
banas en columpio.
3.-La placa debe extenderse dentro de los mienmbros, una distancia
suficiente para mantener los esfuerzos de compresión en el
concreto dentro de límites tolerables, en ambos extremos de la
placa.
1. las nanas en columpio deberán diseñarse para íesistir todo el
"citante de las vigas, aumentado por la relación de brazos de
DI" in-'i medidos d^sde el área de compresión en la parte trasera
k: p 1
1 1 " I — PERMO
VIG^ >
VIGA PRINCIPAL
1 - 1 L,
VIGA ,
___ í . DE LOS PERNOS
1 1 l | VIGA S
1 ' ' 1
BG-11 VIGAS SUSPENDIDAS
En este caso la viga secundaria se cuela bajo la viga principal.
El lelleno del ducto con mortero fija la posición de perno en el
agujero hecho para contenerlo. Es conveniente usar pernos de
suspensión de alta resistencia para reducir el tamaño del agujero.
1.- Deben investigarse los esfuersos de apoyo en la parte superior
del perno, y usar placas si es necesario.
Ya que Ja íesisLencia de esta conexión depende de la tensión
eii 1 OÍ. pernos, debe prevenirse en forma adecuada la corrosión de
los mismos Debe de considerarse la posibilidad de usar pernos
galvanizados. Además debe evitarse, por medio de sellos o de
algún otro medio, que el agua se cuele entre la viga principal y
la viga secundaria.
i
CAPITULO CUARTO
APLICACIONES
A) APLICACIONES
Los diversos procedimientos de presfuezo, pretensado y
postensado, poseen campos diferentes de aplicación económica que está
limitado principalmente por el tamaño del elemento
A.l) PRETENSADO
Las condiciones propias del pretensado lo hacen adecuado para la
fabricación de piezas en talleres especialmente dispuestos para esto
en los cuales es posible lograr su producción en sene de una manera
fácil y económica. Así, el tamaño de los mismos queda obligado por
las necesidades de transporte a los sitios de montaje, además de que
se adapta mejor a unidades de sección transversal pequeña, en las que
no se puede acomodar el cable del postensado, debido a que es
comparativamente más voluminoso Es por esta razón que este sistema
se usa preferentemente en la fabricación de en masa de unidades tales
como viguetas, durmientes de ferrocarril, postes, largueros de piso,
v 4 pilotes, etc
i rmbargo proser'a ciertas desventajas que hacen más limitados
en relación --on el otro método, cuando se trata de elementos
T anae^ Por o general, los alambres son rectos de manera que no
Done de ] a "e^is^ercia que proporcionan los cables curvados
^ i J tamba la D i iida ie esfuerzo es mayor y la efectividad no es
ande
II7
A. 1.1) Durmientes
Desde fines del siglo XIX se comenzaron a realizar experiencias
con concreto reforzado, sin embargo no fue sino hasta la introducción
del concreto presforzado cuando se subsanaron una serie de
dificultades inherentes al trabajo estructural de los durmientes de
concreto reforzado.
Sor. muchas las ventajas de un durmiente de concreto presforzado
con respecto con respecto a los de otro tipo, existentes. Una de las
más importantes estriba en la mejor disposición que presenta este
tipo de durmientes para la absorción de tan variadas' solicitaciones a
las cuales quedan sujetos durante su cotidiano trabaje.
Dada la forma de su fabricación, como elementos de tipo
prefabricado en serie, los costos de producción resultan bajos,
logrando con ello que el costo de las piezas no sea muy elevado. No
obstante no se presenta como el más bajo, pero los gastos de
mantenimiento abaten el costo general. Los durmientes de concreto
presforzado presentan una vida útil mucho mayor que los de madera y
el costo de conservación es bastante menor al de aquellos.
Adi-más d<> las ventajas mencionadas anteriormente, en nuestro
r- dio es imperiosa la necesidad de sustituir durmientes de madera por
semejantes de otro material, esto se fundamenta en la creciente
d'-jsforestación que perjudica a la naturaleza y a la economía.
118
FIGURA 4.1
A. 1.2) Techumbres y pisos
Se ha realizado una considerable labor en la manufactura para
unidades de pisos y techos pretensados. La construcción de pisos de
concreto presforzado es económicamente económica y ventajosa cuando
se trata de cubrir grandes espacios con el mínimo posible de apoyos,
dotando al piso de una capacidad para soportar considerables
soL-i ucargas. Las vigas que salvan claros entre columnas y soportan un
piso estructural son de sección rectangular o "T" invertida. La viga
rectangular tiene un peralte mayor y es económica desde el punto de
vista estructural, pero en cuanto al costo de construcción puede ser
elevado. La viga "T" es más cara pero resulta más económica la
construcción.
I I G W R A 4 2
II')
A. 1.3) Vigas
Para edificxos Hay casos en que se requiere un espacio de piso
arplio sin obstrucciones, para una estructura tipo cobertizo. Puede
disponerse de estructuras aporticadas, pero una forma popular es
c_ccar vxgas con pendientes de 4 grados y cubiertas sobre largueros
ae concieto presforzado. Todas las unida desde concreto son
cresforzadas y pueden lograr grandes espacios abiertos.
FIGURA 4 3
I n x ¡.uontes Existe un gian desarrollo en este campo. En los
s-t is los tipos de viga más populares fueron la t invertida,
•"P <- iOn- s en cajón y sección "I"
120
FIGURA 4 4
La experiencia ha mostrado que la cubierta a base de losa
resulta ser la más económica, donde un método sencillo de
construcción de puentes consistió en utilizar vigas prefabricadas T
invertidas de concreto presforzado, colocando concreto in situ entre
y sobre las vigas.
Para grandes claros de hasta 36 mts. se requirió de vigas de
sección en cajón e "I". Las vigas en cajón se colocaron una al lado
de otra con juntas in situ entre ellas, en tanto que la sección I se
compone con una losa m situ en su parte superior, funcionando como
una viga T.
Derivadas ae las vigas T invertidas resultaron las vigas "M" que
•=<- colocan cor. separaciones de un metro de centre a centro, con dos
posibles formas de construcción: pseudocajón y viga T.
Ei r&eua (.i on ae coloca con refuerzo trans\ersal a través de
o m c i o s preroi"1 ados en ambas almas de la viga cubiertas con r' n^iet 2 vaciado - n sit_o y con el fin de completarlo, se vacía el
_ ^ o paia . -i losa de cubierta con doble ;efaeizo sobre una
c^irora permanente En ii viga T únicamente se vierte el concreto para
-ra _osa supeiior Las vigas cubren claros de 15 a 29 ^zs., pero en
c aros Tayores se requiere el uso de tendones curvos o no adheridos
FIGURA 4 5
A.1.4) Pilotes
Ei procesos a gran escala se producen pilotes cuadrados
pictrnsados de sección maciza que varían de 25 a 45 cm de lado que
vanan de 25 a 45 cm por lado en intervalos de 5 cm. El uso de estos
px^otes resulta económico solamente para condiciones uniformes del
suelo, ya que la labor y el desperdicio que involucra el cortar los
D lotes o modelar extensiones, los hace mcosteables En el caso de
condiciones ordinarias, existen diversas ventajas con pilotes
pi p jf r-rzacios Los altos esfuerzos del manejo puecien ser mejor
i t ido_ ( on pilotes presforzados Por ello se puede obtener una
-. = -"ion transversal reducida Mediante el presfuerzo, en el meado se
Teaacen los esfuerzos de tensión del concreto en la caneza del pilote
descienden a un mínimo xas posibilidades de agrietamiento
"_ir jecciones mayores a 45 cm por lado resulta más económico
a secc ones huecas postersadas
A.2) POSTENSADO
^ J. postensado os ñas rlexible que el pretensado y hace más
i nte el uso i^ las fuerzas de presfuerzo Las pérdidas son T"S y corvado acia a m b a de los cables en los apoyos aumenta la
122
resistencia al cortante, aunque involucra ductos y anclajes
permanentes.
Los sistemas de postensado, se aplican al pié de la obra,
utilizando dispositivos especiales para conseguir el anclaje de los
alambres, cuyo costo elevado permanece invariable de las dimensiones
del elemento. En estas condiciones fácilmente se comprende que una
estructura realizada por este método será relativamente más económica
cuanto mayores sean sus dimensiones generales, y en consecuencia su
aplicación es adecuada a las grandes estructuras como puentes,
presas, tanques, etc.
A.2.1) Edificios
Numerosas han sido las aplicaciones del concreto presforzado en
al ámbito de la construcción de edificios. Los países devastados por
la última guerra mundial, la reconstrucción de las ciudades hizo que
se alcanzaran elevados índices de producción y economía empleando la
prefabncación combinada con el presfuerzo, permitiendo la
construcción masiva de conjuntos habitacionales.
Sin embargo el concreto presforzado no es privativo de la
edificación con prefabricados. También se aplica con ventaja a la
solución de estructuras reticulares construidas in situ,
consiguiéndose apropiadas realizaciones.
Para edificios con claros de gran longitud o para vigas que
f^'.donen como elementos continuos apoyados en soportes intermedios,
u oe usa^e el postensado. En elementos de un sólo claro la viga
DI r-a^ oí use y postensarse sobre el terreno, inyectarse la lechada a
-' s jD^ti y aespués izarse a su posición. Una alternativa consiste
"•r ^zar las secciones prefabricadas más pequeñas tanto de concreto
i Lcizid*- como postensado, a su posición sobre una obra falsa,
-:ti luciendo después los cables a través de los ductos preformados
.- p^Mfeiioin e inyectan con lechada.
MI' > j'"npios de aplicación para este tipo de construcciones, se
123
pueden mencionar los siguientes casos:
Almacén en Avonmouth Esta estructura consta de un marco
aporticado de concreto con claro libre interior de 31 m. El pórtico
se construyó en cuatro unidades izadas con un apuntalamiento en la
punta Una vez postensado en inyectada la lechada se retira el
apuntalamiento
FIGURA 4 6
C J S iv. leí aeíopuerto en Abbotsinch, Glasgow Ot ro ejemplo en
j la 3 in Jaaes de concieto se tensan en conjunto para integrar una 1 'f If t'radura on concreto Los marcos estructurales a base de
aades prefabricadas de concreto reforzado, tensadas en conjunto,
) solo constituyen una solución estructural satisfactoria, sino que
ci ><- as son estéticamente atractivas
124
HGURA4 7
Hotel y estacionamiento Unicorn en Bristol. En la fachada de
= nd ficio los principales elementos estructurales de las unidades
aaaS en forra de doble diamante de postensaron
jia l ij. lalmente formando una viga de borde sobie la cual las vigas
"* r alv/an un claro de 16 m Las unidades tienen 3 0 m. de altura
^ p le ancho
12í
FIGURA 4 8
FIGURA 4 9
126
Edificios Hemz en Hayes Park, Londres. Aquí se muestra el uso de
t esforzado vertical. Los frontispicios están construidos con una
serie de marcos cruciformes de concreto prefabricado donde los
elementos verticales de la estructura se tensaron en conjunto una vez
elevado cada elemento cruciforme. Los elementos horizontales están
unidos mediante vigas de borde de concreto reforzado.
FIGURA 4 10
Cti~> ejemplo de construcción postensada lo ofrecen las cubiertas
a base ae cascarones de simple o doble curvatura y los segmentos de
^ m i "v sopoitados en las cuatro esquinas, los cuales accionan en
for^a de arco en la dirección de la curvatura, mientras que
axiaimente lo hacen en forma de viga.
127
FIGURA 4 11
La acción de viga tiende a producir esfuerzos de compresión
nacía la corona y esfuerzos de tensión en las orillas. Con objeto de
localizar la zona de tensión e incrementar la rigidez en el borde, es
coriún construir vigas de borde dentro del cascarón que se transforman
en elementos de tensión de la estructura.
FIGURA 4 12
Fi edificios destinados al estacionamiento de vehículos se tiene
un aspecto diferente en la economía conseguida por la técnica de
presfuerzo. En una estructura de varios niveles las solicitaciones
por fuerzas horizontales dependen fundamentalmente del peso de la
construcción considerada: a menor peso, las solicitaciones serán más
Mui-->djs Juntamente aquí es donde se presenta una ventaja que puede
* Í ¡i sf v oii'o fundamental del presfuerzo. Esta técnica propone
v, i cues mor ores aún para el sólo efecto de la carga vertical,
eni^Tic cor. esto, en el análisis por sismo, solicitaciones
e...., t ..-s el peso del edificio, obviamente resulta inferior, por
oju * J, las secciones resistentes de los d-iferentes elementos de la
ruC-ii i, pueaen ser disminuidas, lográndose aún una economía
: ".3i T i^nás, tomando en consideración que ai reducir las
-^c íes s -> induce proporc j-onalmente el peso muerto del edificio, el
128
cual es predominante en términos generales, la infraestructura será a
la vez menos pesada, obteniéndose otro ligero incremento en la
economía total de la construcción.
El presforzado es particularmente útil para que los elementos
tomen fuerzas de tensión. Las vigas de borde se omiten al requerirse
varios cascarones de tamaño similar situados uno al lado del otro. En
este caso, las zona de tensión se presenta en el elemento del
cascarón mismo, el cual se presfuerza con pequeños cables bien
espaciados.
Los cascarones de doble curvatura pueden ser segmentos de esfera
o paraboloide. En la esfera, la condición de borde necesaria es una
fuerza radial dirigida al centro, además de la reacción de apoyo. En
domos de mamposterla, esta fuerza generalmente proporciona una
estructura masiva.
Mercado de aves, Smithfield, Londres. Construido con un único
ciscaron paraboloide elíptico, el cual cubre un área de 69 X 39 m.
con una altura de 12 m. de las esquinas al centro. Las vigas de borde
LÍ'IH dcj concreto presforzado colado in situ que siguen la curvatura
del cascarón con columnas a cada 7.6 m de centro a centro.
Opera House de Sidney, Australia. Sus cascarones se construyeron
con secciones de esferas de 75 m de radio. Las secciones comprenden
costillas de concreto prefabricado de longitudes variables unidas
entre sí con resinas epóxicas y postensadas.
A. 2. 2) Puentes
Son estas estructuras en donde el empleo del concrete
o*esforzado encuentra condiciones muy favorables para su aplicación y
JOO. Así lo vieron los precursores en esta técnica ya que dentro de
"•s pi . r.eras realizaciones exitosas se' pueden mencionar los puentes
de Aue '1937) , Wieden (1938) y Oelde (1939'' , construidos para
resolver los cruces en las autopistas alemanas de la preguerra.
29
Para claros entre 10 y 60 mts. las vigas o losas presforzadas
proporcionan una forma de construcción muy eficiente. La losa sólida
proporciona el momento resultante máximo para un peralte dado pero al
costo de usar sin eficiencia gran parte de su material. Las losas
huecas sirven para reducir la carga muerta y si se trata de claros
cortos, el costo extra de los materiales involucrados en una losa
sólida puede ser excedido por los de mano de obra y materiales que
forman parte de una losa hueca. Los claros cortos menores a los 10
mts. en realidad no don económicos para el postensado, a menos que se
necesite una curva en planta, que no sería fácil de construir
mediante unidades rectas pretensadas. Las vigas de puente son una
combinación de viga y losa y aún cuando el peralte total es mayor que
con una losa sólida, el material se usa más eficientemente y requiere
de una menor fuerza de presfuerzo.
Al aumentar los claros de los puentes y aparecer los viaductos
elevados, de enfocó la atención al empleo de trabes en cajón, ya sea
construidas in situ o postensadas, o bien construidas con unidades
prefabricadas más pequeñas tensadas en conjunto.
Con la construcción in situ, los moldes para una sección se
proyectan en voladizo a partir de la sección de obra previamente
acabada (colocándose el concreto y dejándose endurecer) ,
posteriormente esta sección se tensa con las demás cuando se
> :ii lifiitian ya terminadas. De este modo no existe una obra falsa de
apoyo y aj colar las secciones a ambos lados de la pila, los momentos
de desbalanceo para conservar la estabilidad se reducen al mínimo.
Toi ic tanto, el puente trabaja por sí mismo hasta llegar al centro
>ie L claro. El tensado final se aplica ahora de manera que el
r.esforzado quede en posición correcta para su condición de trabajo.
130
mmgmmam .f •
FIGURA 4 13
Las carreteras elevadas tienden a utilizar un método diferente
A ^ ^e usa una forma de construcción comúnmente llamada tramo por
i n'-o S^ "' leva a cabo el colado de concreto en una longitud igual a
i Jcic ^cirpleto, que por lo general se empieza a aproximadamente un
1 c i a i o mas a l l á del apoyo s igu ien te
I l G U R \ 4 14
I3l
t.*- vez de la construcción m situ, se pueden utilizar también
segmentos prefabricados Para la construcción en voladizo,
gemelamente los segmentos son colados en la fábrica y se transportan
a la obra El segmento se iza con el fin de colocarlo en su sitio,
emoleandose concreto in situ entre el segmento y la obra previamente
termirada, una vez que este concreto alcanza la resistencia requerida
se aplica el presfuerzo En la construcción tramo por tramo, la
-onqitad requerida se coloca sobre una obra falsp, se cuela el
concreto entre los espacios libres de las unidades y se presfuerza el
tramo comp]eto
IV
FIGURA 4 16
Ex uso de concreto m situ (ya sea por sí mismo o entre los
elementos prefabricados) ciertamente significa que el tensado no
D O a r i tener lugar antes de que el concreto haya alcanzado la
r^i-t-encia requerida En Europa se ha desarrollado un método
diferente a base de unidades prefabricadas. Este sistema, también
conocido como contracolado comprende el colado de segmentos de
grandes porciones de puentes directamente sobre el terreno
-laDj-ór d^se colado un segmento, se usa como molde el extremo para el
^ iev ', o cuar asegura un a;jusre preciso para el concreto y
i "• tie segmentos adyacentes Se aplica un eliminador de la
d sopre la siperficie del segmento prev_a~ier-e colado de
-i j^e cuando se ha colado la longitud lecuer.da del claro,
"* "'<-• =. i ararse y ar^Jarse cada segmento con facilidad
i i 1 i construe^ o'i en ocia se aplica a las superficies en
i _ a ^e^ _ _a rgaaa ae resana epóxica e »r eaiatanente
t ti -ano '' r lo tanto, el izaao p.. ae ser '"ás
^ - L ^ -- * * ( o~p .cacio íes
m
W;l't,
^
FIGURA 4 17
HGLR\4 18
H4
El puente de los Nibelungos sobre el río Rhin en Worms es
clásico dentro de las realizaciones del concreto presforzado; consta
de 3 claros de 104, 114 y 122 m. Estos claros fueron obligados al
tratarse de utilizar los cajones de la cimentación del antiguo puente
destruido en la última guerra. Las trabes que sostienen la losa
trabajan en voladizo. Esta ménsula (forma de trabajo de la
estructura) alcanza la mitad del claro al que sirve y se liga con la
siguiente mediante una junta especialmente diseñada que permite
transmitir fuerza cortante pero que no ofrece resistencia al
movimiento longitudinal. Las barras•de tensado son más numerosas en
la zona de apoyo. Así pues, variando en forma adecuada la cuantía de
e _e refuerzo y de acuerdo con el proceso determinado, se logra hacer
entrar en un régimen de compresión toda la sección transversal de la
pieza, eliminando las tensiones que tiende a producir el momento
flexionante en las fibras superiores de las trabes. Estas dos son de
sección transversal en cajón con un ancho constante de dos metros y
canto variable desde 2.50 hasta 6.50 m. a los apoyos. Las trabes se
ligan en su lecho superior mediante la losa de la calzada pretensada
en sentido transversal.
En la construcción del puente su utilizó el sistema Dividag
: deado por Finsterwalder a quién se debe el proyecto y el
procedimiento constructivo que es una variante del método llamado de
i alzamiento.
La construcción se hizo por secciones de aproximadamente 3.0 m.
de longitud por medio de un andamio que se desplaza encima de la
carie ya construida del puente. El andamio sobresale precisamente en
la longitud de una de dichas secciones. Una ^ez endurecida una
sección de avance, se tensan y anclan las barras de la armadura que,
5e acuerdo con el diagrama de momentos terminan en esta sección. Las
fuerzas introducidas en las barras son suficientes para resistir la
flexión en el voladizo y el propio peso de la siguiente sección. Las
barras se tensan y empalman de acuerdo con la técnica del sistema
Dividag. El procedimiento constructivo del puente en los tramos
correspondientes a las dos pilas es enteramente análogo al de los
estribos de apoyo.
La elección de este sistema se debió entre otros a la ausencia
de obra falsa, que permitió en todo momento la libre navegación y
consiguió una economía adicional al eliminar este concepto.
n6
CAPITULO QUINTO
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO PRESFORZADO
A) VENTAJAS Y DESVENTAJAS
La resistencia que proporcionan el concreto reforzado y el
presforzado es similar, la manera en que la proporcionan es lo que
ios distingue.
En el concreto reforzado las solicitaciones "crean" el estado
de esfuerzos en los materiales, haciéndolos trabajar íntimamente
ligados de tal manera que el esfuerzo del acero depende de lo que
i i (diici^to le permita deformarse; así pues, tenemos que el
liabajo en conjunto del acero y el concreto se limita a la
resistencia del segundo. En piezas a tensión, la limitación sería
la resistencia a la tensión del concreto que es sumamente baja y
seiía preferible usar acero solamente. Esto es lo que sucede en la
zona a tensión de una pieza a flexión, ya que para hacer trabajar
ai acero a su máxima capacidad es necesario que se agriete el
concreto en esa zona, como no se puede permitir que las grietas se
extiendan demasiado, pues disminuyen el área a compresión, no se
puede utilizar acero que se deforme mucho, por esto no se puede
u^.^izar acero de alta resistencia.
Er. el concreto presforzado las solicitaciones "modifican" el
--t iao de esfuerzos de los materiales, ya que se introduio
cievLamente un estado de esfuerzos que encausarán los efectos de
las solicitaciones, asi pues el esfuerzo en el acero no depende de
las deformaciones del concieto; más aún, el concreto que rodea al
P7
acero trabaja a compresión mientras el acero trabaja a tensión. En
piezas a 'tensión el trabajo en conjunto del acero y el concreto
sería hasta anular el presfuerzo más el esfuerzo admisible a
tensión del concreto, ya que una vez anulado el presfuerzo la
pieza trabajarla como si estuviera reforzada; en este caso, debido
a la independencia del acero, se podrá utilizar acero de alta
resistencia (8 a 22,000 kg/cm2).
Al hablar de ventajas y desventajas de un material o sistema,
no hay que olvidar que muchas de éstas las da en gran parte cada
obra en particular, ya que existen casos en que una determinada
ventaja ser tan esencial, que supere cualquier desventaja; y
viceversa, que una sola desventaja haga imposible el uso de un
material o sistema.
De la elección de utilizar uno u otro sistema depende la
economía dp la obra, y no hay que cargarse hacia ninguna opción de
antemano, pues ambas tienen ventajas y desventajas.
A.l) VENTAJAS DEL CONCRETO PRESFORZADO
A. 1.1) Económicas.-Resulta económico en el siguiente campo de
aplicación: en puentes cuyo claro es superior a 25 m o bien en
aquellos corros que se puede repetir varias veces una pieza tipo;
en tr-d i I icios con cubiertas para grandes claros o v •ladizos, vigas
a m i e s de grúas viajeras, armaduras, arcos y entrepisos para
cargas pesadas; en silos, depósitos, postes, durmientes, pilotes,
tablaestacas, grandes tuberías de conducción; construcción de
.isas habitación o edificios pequeños con plantas tipo. Implica
mencr cantidad de materiales que el concreto reforzado, para el
"ismo tipo de solicitaciones. Brinda mayor ligereza en la
construcción de esta manera se tiene una disminución del peso de
la estructura, lo que a su vez hará más económica a la
•'.mentación. Permite utilizar acero de alta resistencia que es más
t^rato por kg. de esfuerzo resistido que el de grado estructural.
ns
A. 1.2) Estructurales.-La sección de concreto trabaja íntegramente
y generalmente a compresión, en algunos casos se permite la
tensión pero siempre menor al esfuerzo admisible a tensión del
concreto. No aparecen grietas en el concreto esto es muy
conveniente en elementos como silos y tuberías donde no se desea
la permeabilidad. Debido a la ausencia de grietas, la sección de
concreto se comporta como un material de igual resistencia a
tensión y compresión similar al acero; así se logra, por medio de
secciones "I", "T" y "doble T", grandes momentos de inercia, esto
hace más rígidas las piezas a la deflexión, cualidad que puede ser
importante sobre todo en voladizos largos. La curvatura del acero
disminuye el esfuerzo cortante. En estudios recientes se ha
demostrado, que para cargas de rotura de una pieza, dicha
curvatura puede originar una falla en esa zona, originada por la
conexión de grietas por flexión y esfuerzo cortante, esto es en
piezas donde se "curva" o "levanta" todo el acero.
A. 1.3) Seguridad.-Debido a la ausencia de grietas el recubrimiento
de acero es más efectivo, haciendo a la pieza más resistente a la
jcción de agentes externos; si a esto se agrega la curvatura del
acero a lo largo de la viga, tendremos el recubrimiento mínimo
sólo en los puntos en los que el momento flector es mayor y por
tanto, un recubrimiento promedio mucho mayor.
Al ser presforzada la pieza, se están haciendo trabajar los
materiales a las cargas máximas que van a soportar, por lo tanto,
se puede decir que los materiales han sido probados a su
resistencia de trabajo.
A. 1.4) Estéticas.-Debido a su esbeltez y ligereza, se pueden
logiar conjuntos de lineas más estéticas.
A.2) DESVENTAJAS DEL CONCRETO PRESFORZADO
A.2.1) Económicas.-En piezas pequeñas y no repetitivas el emplee
d' .^--ifMtos de anclaje y equipos especiales de tensado elevan el
costo unitario de ellas. La utilización del equipo especial y de
13')
elementos generalmente patentados, implica pagos indirectos o
directos de patentes. Como las secciones generalmente no son
rectangulares, se requerir de más mano de obra especializada y se
tendrán mayores desperdicios. La colocación de acero tiene un
mayor costo por kg. El cálculo es más delicado y requiere
especialistas en la materia, originándose mayor tiempo y costo de
proyecto. La construcción requiere personal especializado y mayor
supervisión técnica, lo que origina mayor costo de manufactura. Si
hay necesidad de importar los elementos para su fabricación,
porque se utilice un sistema sin representante en el país o bien
porque se requiera tal cantidad de material que un sistema con
representante en el país no pueda surtirlo, se presentarán
entonces problemas de demoras.
A.2.2) Estructurales.-La falta de peso de este tipo de estructuras
pued-' ser un inconveniente, en presas represas o muros de
contención, en los que además de la rigidez necesaria para el
empuje se busca una fuerza normal al terreno, lo más grande
posible. En piezas en que por el cambio de signo de momento hay
que curvar los cables varias veces, el presfuerzo puede ocasionar
esfuerzos desfavorables.
140
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
El principio del presfuerzo, no es una idea nueva. Se remonta a la
época de los egipcios, quienes presforzaban sus navios
longitudinalmente, o más recientemente, hace algunos cientos de años,
en la fabricación de barriles de madera, confinados con zinchos de
madera.
Al descubrirse el concreto y al mostrar sus bondades al reforzarlo
con acero, a finales del siglo' XIX, surgió la inquietud de evitar el
agrietamiento de este material, cuando es sometido a tensión.
Las primeras ideas para intentar controlar dichos agrietamientos,
consistieron en unir elementos de concreto mediante una varilla de
acero tensada. Posteriormente, esta idea fue progresando, aunque los
resultados mejoraban mínimamente, debido a que el acero utilizado no
era de alta resistencia y por tanto, incapaz de contrarrestar las
pérdidas de presfuerzo, causadas por las deformaciones diferidas del
concreto.
No fue sino hasta que se comprendió el comportamiento conjunto de
ambos materiales, que la técnica del presfuerzo tuvo éxito y pudo ser
aplicada como técnica comercial. Dicha conceptualización, se atribuye
al Tng. tí. Kreyssinet.
La técnica del presfuerzo, comprende dos formas de aplicación:
A5 El pretensado, y
3 El postensado.
La primera técnica, consiste en tensar el acero, ya sean tendones
o torones antes de colocar en el molde, el concreto Una vez que éste
a alcanzado una resistencia a la compresión, suficiente y se ha
adnerxdo al aceio, se libera este último, transfiriendo las fuerzas al
ror^reto
La segunda consiste en colocar primero, concreto dentro de un
T -lde y se de^a fraguar El acero se puede introducir, ya sea en la
operación del colado o bien, posteriormente en ductos ahogados para
•=••/ '" r la adherencia Cuando el concreto ha adquirido su resistencia,
0 t fectua la operación de tensado
jjas especificaciones de los materiales para la fabricación de
i mentos presforzados son irás exigentes que para la elaboración de
1 ezas de corc^eto presforzado
Los elementos presforzados están sometidos a grandes esfuerzos
duiarte toda su vida útil, incluso en la etapa en que no han sido
s jetos a carga
Ta necesidad de efectuai mezclas manejables sin que la resistencia
elen1"»! to h.e \ea mermada obliga al fabricante o al constructor a
c i 11 a productos como son los aditivos fluidizantes y agregados con
ra teristicas F~£rc ales, paia f )der asi elaborar elementos de formas
rif cadas y/o sección reducida que con las mezclas comúnmente
]L idas p concif.to reforzado «o xa difícil lograr sin sacrificar la
i s ^rcx i di la f t / \
a cíiiaad a^i acero de Di-esfuerzo requiere de características
c^ al<=s va q ^ la resistencia a los esfuerzos que soportan los
c- er ros e a>-ar medida depender de este material Es importante
i lir q t. =. Lr^meros intentos para lograr fabricar piezas de
r^o DresTn zaa~ rlo tavieror éxito, principalmente por carecer de
liecuai ij- \z d= soportal a tos esfuerzos
^ obstar e haDo tiatado al concreto (con sus diferentes
D-jT^ntes / a ac i er forma separada, es fundamental recalcar la
importancia de su interrelación en el comportamiento de los elementos
presforzados como conjunto.
Una deficiente calidad en cualquiera de estos materiales puede
provocar una pérdida de presfuerzo y llevar a la falla a la estructura
construida mediante este sistema.
La fabricación de estructuras de concreto utilizando el método de
pretensado puede llegar a ser económica cuando se trate de volúmenes
importantes y uniformidad en las secciones de las piezas. Las
instalaciones y procedimiento de construcción (sistemas y equipo)
requeridos así como el transporte a la obra, son las causas por las que
se presentan las condiciones mencionadas.
La fabricación y construcción mediante el sistema postensado en
general es más práctico que el pretensado. No requiere de las
instalaciones, necesidades técnicas (grandes espacios, transporte,
etc.), ni de altos volúmenes para lograr economía en los trabajos.
La importancia que revisten los anclajes en una pieza presforzada
es tal que si se llevan a cabo en forma defectuosa puede presentarse
una fiord ida de presfuerzo que podría propiciar desde agrietamientos
hasta la talla y e] colapso, en el caso más grave.
La forma en que se efectúe la operación de presfuerzo, es decir la
foima de aplicar la carga, es otro aspecto fundamental en la
construcción mediante presforzados, de la cual puede depender la vida
útil ac _ - ..•siento o la estructura.
La ^anipaiación y almacenamiento de los elementos presforzados
deceiá s-ii prevista desde -- diseño y tomada muy en cuenta desde el
tiasiaao .LSÍO el montane. ' -i falta de cuidado en el movimiento de una
pieza vi- r: tiovocaí esf^tr./ s excesivos para los cuales no ha side
diseñad i.
La elección del equipo adecuado para el montaje de los elementos
deberá tomarse muy en cuenta en base a la distancia, altura y
mamobrabilidad con que se cuente para efectuar el trabajo. En la
actualidad existe una gran cantidad de fabricantes de equipos para este
fin así como muy variados modelos capaces de satisfacer los
requerimientos técnicos de esta actividad.
Como en todas las obras de ingeniería, la decisión para llevar a
<~ abo la construcción mediante la técnica de concreto presforzado
dependerá de un análisis particular del proyecto teniendo siempre como
objetivo satisfacer una necesidad en el tiempo más corto, con la mejor
calidad y en la forma más económica.
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA
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Gustavo Gili, 1975.
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Presforzado. 2 96 páginas. México: Colegio de Ingenieros Civiles.
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Riobo, José M., Aspectos Fundamentales del Concreto Presforzado. 185
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Presforzados. 132 páginas. Ed-torial IMCYC. 1966