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Índice

Introducción....................................................................................................................................... 2 Concreto Pretensado. ........................................................................................................................ 3 Principios Generales para el Diseño de Armaduras de Concreto Pretensado............................. 4 Acero de Alta Resistencia, Usado en el Concreto Pretensado ....................................................... 5 Pérdidas.............................................................................................................................................. 6 Tipos de Concreto Pretensado. ........................................................................................................ 8 Conclusión.......................................................................................................................................... 9 Bibliografía ...................................................................................................................................... 10 Anexos .............................................................................................................................................. 11

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Introducción En el siguiente trabajo se estudiarán aspectos muy importantes que debemos conocer sobre el concreto pretensado, ya que este juega un papel fundamental en la Ingeniería Civil. El concreto es un material que se utiliza mucho en los procesos de construcción u obras civiles, también se lo conoce como hormigón; este material de construcción resulta de la mezcla de conglomerantes, conocido como cemento, con áridos tales como, arena, grava o gravilla, agua y finalmente adiciones y aditivos. Es importante resaltar que el llamado hormigón posee una buena resistencia a la compresión y resulta un material versátil para su uso en estructuras. La idea del pretensado es la de introducir un estado de tensión, previo a la carga de la estructura, de manera tal que anule, o disminuya, las tensiones de tracción en el concreto. También se hará un enfoque en lo que significan las perdidas en el concreto pretensado y su proceso.

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Concreto Pretensado. Se denomina concreto pretensado a la tipología de construcción de elementos estructurales de concreto sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al concreto, como también se puede decir que consiste en eliminar los esfuerzos de tracción del Acero mediante la introducción de tensiones artificiales de compresión antes de la aplicación de las cargas exteriores y que, superpuestas con éstas, las tensiones totales permanentes, y para todas las hipótesis consideradas queden comprendidas entre los límites que el material puede soportar indefinidamente. Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del concreto frente a esfuerzos de tracción, y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920. El objetivo es el aumento de la resistencia a tracción del concreto, introduciendo un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de servicio en el elemento estructural. El esfuerzo de pretensado se puede transmitir al concreto de las siguientes formas:  Mediante armaduras pretensadas (generalmente barras o alambres), métodoutilizado mayoritariamente en elementos prefabricados.  Mediante armaduras

postensadas, (generalmente torones, grupos

de cables),

utilizadas mayoritariamente en piezas de concreto. Su construcción se lleva a cabo en talles para elaborar piezas, este método, tiene la ventaja de que las piezas pueden producirse con mucho mayor cuidado y uniformidad, además, es económicamente más favorable que su construcción en el sitio. Siendo más fácil también la colocación de estas piezas en la construcción, con un mínimo de andamiaje. Por esta razón ha ido considerablemente en aumento en los últimos años la utilización de las piezas pre fabricadas de hormigón, y sobre todo en la construcción de edificios.

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Principios Generales para el Diseño de Armaduras de Concreto Pretensado. En los elementos pretensados, al hormigón se le introducen tensiones de compresión con el objetivo de reducir las tensiones de tracción provocadas por las cargas aplicadas, incluyendo el peso propio del elemento. Para introducir las tensiones de compresión en el hormigón se utiliza acero de pretensado, es decir cordones, barras o alambres. El pretensado propiamente dicho es un método de pretensado en el cual los cables o tendones se traccionan antes de colocar el hormigón, y la fuerza de pretensado se transmite al hormigón principalmente por medio de la adherencia. El postensado es un método de pretensado en el cual los cables o tendones se traccionan una vez que el hormigón ha endurecido, y la fuerza de pretensado se transmite al hormigón principalmente por medio de los anclajes en los extremos de los cables. La acción de pretensar un elemento introduce en el mismo "cargas de pretensado". El diseño de los elementos pretensados debe considerar la resistencia y el comportamiento en condiciones de servicio durante todas las etapas de carga que se producirán a lo largo de la vida de la estructura, desde el momento de la aplicación del pretensado hasta el final de su vida útil. Las estructuras pretensadas se deben analizar considerando las cargas de pretensado, las cargas de servicio, la temperatura, la fluencia lenta, la contracción y las propiedades estructurales de todos los materiales involucrados. El Código establece que todos los requisitos que no estén expresamente excluidos y que no contradigan los requisitos del Capítulo 18 también son aplicables a las estructuras de hormigón pretensado. Las exclusiones, listadas en los artículos 18.1.2 y 18.1.3, se deben a que algunos de los métodos empíricos o analíticos simplificados utilizados en otras partes del Código pueden no representar adecuadamente los efectos de los esfuerzos de pretensado.

Las flechas de los elementos pretensados calculadas de acuerdo con el artículo 9.5.4 no deben ser mayores que los valores listados en la Tabla 9.5 (b). De acuerdo con el artículo 9.5.4, los elementos de hormigón pretensado, al igual que cualquier otro elemento de hormigón, se deben diseñar de manera que su rigidez sea adecuada para impedir las deformaciones que pudieran afectar de forma adversa la resistencia o el comportamiento en servicio de la estructura.

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Acero de Alta Resistencia, Usado en el Concreto Pretensado En lo que se refiere al acero que se emplea en el concreto pretensado, existen diferentes tipos de tendones, alambres redondos estirados en frio, cables trenzados y varillas de acero de aleación. La alta resistencia del acero se debe a las fuertes fuerzas de pretensado. Metal de Base: El metal de base debe ser acero al carbono de una calidad tal que cuando se estire el alambre, fabricado como torón, y luego se trate térmicamente, debe tener las propiedades y características prescritas en esta especificación.

Alambre: Refuerzo de sección entera también conocido como hilo o hebra que por lo general se suministra en rollos. Puede ser de sección lisa o con pequeñas hendiduras que mejoran la adherencia y que en algunos países se conoce como de perfil periódico.

Torón: El torón se usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa también en construcción postensada. El torón es fabricado con siete alambres, 6firmemente torcidos alrededor

de

un

séptimo

de

diámetro

ligeramente

mayor.

El paso de la espiral de torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable, teniendo una resistencia a la ruptura garantizada de 17 590 𝐾𝑔/𝑐𝑚2 conocido como grado 250K. Se ha estado produciendo un acero más resistente conocido como grado 270K, con una resistencia mínima a la ruptura de 270,000 𝑙𝑏/𝑝𝑢𝑙𝑔2 (18,990𝑘𝑔/𝑐𝑚2 kg/cm). Para los torones se usa el mismo tipo de alambres relevados de esfuerzo y estirados en frío que los que se usan para los alambres individuales de presfuerzo. Sin embargo, las propiedades mecánicas se evidencian ligeramente diferentes debido a la tendencia de los alambres torcidos a enderezarse cuando se le sujeta a tensión, debido a que el eje de los alambres no coincide con la dirección de la tensión. Al torón se le releva de esfuerzos mediante tratamiento térmico después del trenzado. Los torones de bajo relajamiento se pueden conseguir mediante pedido especial. Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 0.25 pulgadas hasta 0.6 pulgadas de diámetro.

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Cable: Refuerzo compuesto al igual que el torón por alambres torcidos en forma de hélice, pero en este caso el eje común está vacío o sea la totalidad de los alambres están torcidos, pero también en la gran mayoría de los casos, el término "cable" se emplea como un genérico que abarca lo mismo el torón qué el cable propiamente dicho.

Varilla: Refuerzo de sección entera de diámetro mucho mayor que los alambres de sección lisa o corrugada que se suministra siempre en longitudes recta.

Tendón: También se usa como un genérico para definir cualquier tipo de acero sometido a tensión, pero en muchos casos se refiere a cables o torones envueltos en una vaina plástica que se emplean para los puentes colgantes o atirantados. En el mercado tradicional existen diferentes tipos de aceros para pretensar, desde los simples

alambres

que

se

emplean

únicamente

para

el

pretensado

de

losas, postes, durmientes y viguetas; hasta los torones compuestos mayormente por 7 alambres para elementos pretensados de grandes dimensiones como las cerchas y vigas para puentes y otras obras mayores, que son los empleados para postensado. Como un producto intermedio también existen cordones de dos y tres alambres enrollados que se usan mucho en el pretensado de losetas PI y vigas Pérdidas. Cualquier diferencia entre la fuerza ejercida por el gato en la puesta en tensión y la fuerza que ejerce en un punto el cable en un momento dado se conoce como pérdida del pretensado. Así que para obtener una fuerza final de pretensada determinada es necesario aplicar al elemento una fuerza de pretensada inicial superior. Esto suele ser desfavorable porque en muchas ocasiones el dimensionado de los elementos es efectuado a partir de la tensión en el estado de puesta en tensión. Las perdidas, entonces, son un verdadero inconveniente porque además de disminuir el rendimiento del acero, provocan un aumento en el estado de solicitación del concreto. Por estas razones es fundamental predecir con exactitud las pérdidas en la realización de los cálculos. Diversos factores provocan la disminución de la fuerza de pretensado.

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Perdidas Inmediatas: Las pérdidas inmediatas pueden ser medidas y controladas en las obras, de modo que se puede saber con mayor o menor precisión, el esfuerzo inicial de pretensado Ρ0 aplicado en cada sección de la pieza de hormigón. 

Fricción



Anclajes



Acortamiento Elástico del Hormigón

Las pérdidas inmediatas, sobre todo las debidas a la fricción, pueden alcanzar valores considerables, dependiendo de la geometría de los cables y del coeficiente de fricción, en los puntos de contacto entre el cable y la pieza pretensada.

Perdidas Diferidas: Las pérdidas diferidas sufren influencia de las condiciones ambientales de la obra, tornándose poco precisa la previsión del valor de P∞.pueden alcanzar valores de 20 a 25% del esfuerzo inicial instalado 0 P ,dependiendo de los materiales utilizados y de las condiciones termo-higrométricas de exposición de la obra. El valor del esfuerzo de pretensado final P∞, puede ser apenas estimado, utilizándose en general fórmulas empíricas, basadas en condiciones experimentales 

Retracción del Hormigón



Fluencia del Hormigón



Relajación del Acero

Ocurren en el momento de aplicación del esfuerzo de pretensado Incluyen perdidas debidas al anclaje del cono, fricción entre los tendones y el material que lo circunda (concreto) y el acortamiento elástico del concreto durante la construcción, estas pérdidas instantáneas son de tres tipos: Pérdidas por rozamiento, Pérdidas por penetración de cuñas, Pérdidas por acortamiento elástico del hormigón. Pérdidas diferidas o dependientes del tiempo.

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La AAHSTO proporciona la estimación global de las perdidas diferidas resultante de la contracción y fluencia del concreto y de la relajación del acero de pretensado. Estas son las más difíciles de evaluar debido a la interdependencia entre ellas: Relajación del acero, Fluencia lenta del Hormigón, Contracción de fraguado del hormigón. Tipos de Concreto Pretensado. Se utiliza una terminología para referirse a los distintos tipos de pretensado y estos son:  Pretensado en Banco o Pretensado con Adherencia Inmediata: Este es el pretensado de piezas prefabricadas.  Pretensado con Adherencia Posterior: Se le llama postensado, si bien continúa siendo un pretensado en el sentido que las tensiones que se agregan a la estructura se hacen previamente a que ella sea solicitada por los estados de carga debido a la utilización de la misma.  Pretensado con Adherencia: En este caso se inyecta un mortero para dar adherencia entre cable y vaina.  Pretensado sin Adherencia: En este caso no se realiza inyección. El pretensado sin adherencia permite un fácil reemplazo de los cables.

Clasificación Dependiendo del Grado de Pretensado: 

Pretensado Total: Cuando la fuerza P se coloca de manera de eliminar completamente las tensiones de tracción del concreto.



Pretensado Limitado: En este caso no se elimina completamente la tracción en el concreto, pero se mantiene los valores de tensión por debajo de la resistencia a tracción del concreto.



Pretensado Parcial: Para este caso no se elimina la tracción y tampoco se mantiene por debajo de la resistencia del concreto. Pero para evitar la fisuración se coloca una armadura convencional como en el concreto armado.



Pretensado Moderado o Constructivo: El pretensado nos e utiliza para dotar capacidad portante a la estructura, sino para evitar la fisuración de la misma.

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Conclusión Luego de haber terminar, estudiar y analizar este trabajo podemos concluir que el concreto pretensado u hormigón pretensado es un método de construcción en el cual los elementos estructurales son sometidos a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio, este proceso se lleva a cabo con el fin de superar la debilidad natural del concreto frente a esfuerzos de tracción. En la actualidad el Concreto Pretensado se ha generalizado en casi todos los campos y áreas de la ingeniería civil y todo lo relacionado con las construcciones, con el mayor éxito desde el punto de vista técnico y económico se centra más detalladamente en la realización de las placas y vigas prefabricadas y su respectiva utilización para la construcción de techos, dinteles de puertas, ventanas, tejados, garajes, cerchas, postes de alumbrado público, torres para cables de alta tensión y otras aplicaciones similares. Por otro lado, también hablamos sobre las pérdidas en la fuerza de pretensado que podemos decir que se agrupan en dos categorías: aquellas que ocurren inmediatamente durante la construcción, conocidas como pérdidas instantáneas y aquellas que ocurren a través de un periodo de tiempo prolongado, llamadas pérdidas diferidas o dependientes del tiempo.

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Bibliografía 

Diseño de Estructuras de Concreto Preesforzado, T. Y. LIN, Cuarta impresión 1982, Editorial Continental.

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Hormigón Pretensado, Miguel Payá, Ediciones CEAC, España, 1974.

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Diseño de Concreto Presforzado, A. H. Nilson, 1982.

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Estructuras de concreto reforzado, Park y Paulay, 1985

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Anexos Concreto Pretensado

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