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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN C.O.L. – CABIMAS

CONCRETO PRETENSADO ENSAYO

Autor: Br. Orbis Paredes C.I: 18.218.305 Profesor: Mirian Ragonesi

Cabimas, Junio 2017.

Conceptos de Pretensado

El pretensado se define como un estado especial de esfuerzos y deformaciones que es inducido para mejorar el comportamiento de estructuras de un elemento. Por medio de este sistema se aumenta la capacidad de carga y disminuye la sección del elemento. Se inducen fuerzas opuestas a las que producen las cargas del trabajo mediante tabla de acero de arta resistencia al ser tensado contra sus anclas. Pretensado

significa

una

creación

intencional

de

esfuerzos

permanentes en una estructura o conjunto de piezas, con el propósito de mejorar

su comportamiento y resistencia bajo condiciones de servicio y de

resistencia. Los principios y técnicas de pretensado se han aplicado a estructuras de muchos tipos y materiales, la aplicación más común ha tenido lugar en el diseño de concreto estructural. El concepto original del concreto pretensado consistió en introducir en vigas

suficiente precompresión axial

para que se eliminaran todos los esfuerzos de tensión que actuarán en el concreto. Con la práctica y el avance en conocimiento, se ha visto que esta idea es innecesariamente restrictiva, pues pueden permitirse esfuerzos de tensión en el concreto y un cierto ancho de grietas Principios generales para el diseño armadura 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.

Concreto Pretensado

El término pretensado se usa para describir el método de pretensionado en el cual las armaduras activas de la pieza se tesan antes del

vertido del Concreto. El Concreto se adhiere al acero en el proceso de fraguado, y cuando éste alcanza la resistencia requerida, se retira la tensión aplicada a los cables y es transferida al hormigón en forma de compresión. Este método produce un buen vínculo entre las armaduras y el Concreto, el cual las protege de la oxidación, y permite la transferencia directa de la tensión por medio de la adherencia del Concreto al acero. La mayoría de los elementos pretensados tienen un tamaño limitado debido a que se requieren fuertes puntos de anclaje exteriores que estarán separados de la pieza a la distancia correspondiente a la que se deberán estirar las armaduras. Consecuentemente, éstos son usualmente prefabricados en serie dentro de plantas con instalaciones adecuadas, donde se logra la reutilización de moldes metálicos o de concreto y se pueden pretensar en una sola operación varios elementos. Las piezas comúnmente realizadas con Concreto pretensado son dinteles, paneles para cubiertas y entrepisos, vigas, viguetas y pilotes, aplicados a edificios, naves, puentes, gimnasios y estadios principalmente.

Acero Alta Resistencia

Este tipo de acero es el mayormente empleado para generar el preesfuerzo y, así de esta forma, suministrar la fuerza de tensión en el concreto pre-esforzado. Es fabricado en horno básico de oxígeno de corazón abierto o proceso de horno eléctrico. Debe ser estirado en frío para que se den las propiedades mecánicas deseadas. Estas propiedades se fijan según las normas ASTM y requerimientos de campo en algunas condiciones. Para hacer un correcto uso de estos materiales juegan un papel importante varios factores, por ejemplo, hay que evaluar las condiciones, hay que preparar la superficie, se debe aplicar correctamente la protección, y finalmente se debe realizar el mantenimiento.

Así pues, el conjunto de todas esas acciones incluso hasta la aplicación de la pintura, hasta el método de aplicación de la protección, junto con los controles de calidad, se verán reflejados en la vida útil de la estructura protegida. En general, son varios los sistemas que pueden ser utilizados para proteger los materiales y poder alargar la vida útil de una estructura que tiene un alto porcentaje de probabilidad de corrosión.

Conceptos de Perdidas

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 pretensado 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.

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 continua 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. Concreto Pretensado Es la tipología de construcción de elementos estructurales de concreto sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. En planta es donde recibe la tensión de proyecto, y sobre la cual trabajara. Necesita de un proceso de fraguado de ciertos días para poder realizar la tensión indicada. Dichos esfuerzos se consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al concreto. El objetivo es lograr que parte de las tracciones que producirían las cargas de servicio se traduzcan en una disminución de la compresión ya existente en el material

Fig. 1 Estructura Pretensada

El Concreto, Características.

El Concreto es una mezcla de piedras, arena, agua y cemento que al solidificarse constituye uno de los materiales de construcción más resistente para hacer bases y paredes. La combinación entre la arena, el agua y el cemento en algunos países latinoamericanos se le conoce como Mortero, mientras que cuando el concreto ya está compactado en el lugar que le corresponde recibe el nombre de hormigón.

Fig. 2 Concreto

Características del Concreto

El concreto como material estructural se diseña para que tenga una determinada resistencia. La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica más importante de un concreto y se utiliza normalmente para juzgar su calidad.

Sin embargo cuando se diseñan pavimentos rígidos y otras lozas que se construyen sobre el terreno, el concreto se diseña para que resista esfuerzos de flexión.

Se ha establecido una correlación entre la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión en un determinado concreto. Los factores que afectan la resistencia del concreto se pueden dividir en dos: Los primeros tienen que ver con la calidad y la cantidad de los elementos constitutivos del concreto; agregados, cemento y agua. Los segundos, tienen que ver con la calidad del proceso del concreto: Mezclado, trasporte, colocación, compactación y curado; la resistencia esta en relación directa a este proceso.

Curado.

Es el procedimiento que asegura la temperatura y humedad necesarias para se cumplan los procesos de fraguado y endurecimiento en condiciones óptimas. El curado es el proceso por el cual se busca mantener saturado el concreto hasta que los espacios de cemento fresco, originalmente llenos de agua sean reemplazados por los productos de la hidratación del cemento. El curado pretende controlar el movimiento de temperatura y humedad hacia dentro y hacia afuera del concreto. Busca también, evitar la contracción de fragua hasta que el concreto alcance una resistencia mínima que le permita soportar los esfuerzos inducidos por ésta. La falta de curado del concreto reduce drásticamente su resistencia.

Aditivos.

Es el material que aparte del cemento, los agregados y el agua que se emplean normalmente en la preparación de una mezcla, se puede añadir antes o durante la elaboración de la misma con el objeto de modificar algunas de sus propiedades en la forma que se desea

Resistencia del Concreto.

Resistencia a la compresión: dependiendo de la mezcla del tiempo y calidad del curado, la resistencia del concreto a la compresión puede ser hasta de 560 a 700 kg/cm². La mayoría del concreto que ha sido elaborado con agregados comunes tiene una resistencia a la compresión de 180 a 420 kg/cm². Los que mas se utilizan son los de 210 kg/cm². En los lugares en donde una mezcla produce concretos de una resistencia mucho menor a la requerida, deberá disminuirse la relación agua – cemento, la resistencia de la mezcla debe calcularse por encima de la resistencia supuesta en los cálculos; es bueno un aumento del 15%. La resistencia d concretos fabricados

con

agregados

ligeros

es

generalmente

menor

y

el

proporcionamiento de estas mezclas deberá estar basado en pruebas de laboratorio, teniendo agregados ligeros que producen concretos de 210 kg/cm² y algunos de 350 kg/cm², cuando la vigilancia es perfectamente adecuada. La determinación de la fatiga de ruptura del concreto (f´c) esta basada en los resultados de pruebas sobre cilindros de 15 x 30 cm curados en el laboratorio y probando su resistencia a los 28 días Resistencia a la Tracción La resistencia del concreto a la tracción es relativamente baja aproximadamente del 10 al 15% de su resistencia a la compresión, pero puede ser hasta del 20%, siendo la resistencia del concreto a la tracción más difícil de determinar que su resistencia a la compresión

Retracción.

Es la disminución del volumen del concreto durante el proceso de fraguado del mismo, y se produce por la pérdida de agua (debido a evaporación). El secado del concreto hace que el agua libre se evapore y la reducción de volumen se da con mayor velocidad al principio que al final. Si el concreto está sumergido en agua experimentará lo que se denomina

entumecimiento e incrementará de volumen. Los métodos de cálculo para conocer la retracción se realizan en función del tiempo desde el vaciado del concreto

Fluencia.

Es la deformación adicional obtenida como consecuencia de aplicar una carga y mantenerla en el tiempo, cuando se aplica una carga constante a una probeta de concreto de 28 días de edad, se obtiene una deformación instantánea. Según avanza el tiempo, si se mantiene la carga, se observa que la deformación sigue creciendo. Esa deformación adicional es la fluencia. En un instante cualquiera se puede optar por continuar con la carga o por retirarla. Si se elige la segunda opción y se retira la cargase produce una recuperación instantánea, con el tiempo,

Esfuerzos Permitidos por Norma.

En el método de diseño por carga de servicio o diseño por esfuerzos permisibles, las cargas de trabajo o sin factorizar proporcionan la base para el cálculo de la resistencia del concreto. En flexión, los esfuerzos máximos calculados elásticamente no pueden exceder los esfuerzos de trabajo o permisibles. El método de esfuerzo permisible implica que se satisface automáticamente el estado límite último si no se exceden los esfuerzos permisibles. Generalmente, en la práctica actual, las dimensiones del concreto y la fuerza pretensora para las vigas se escogen en forma tal de no exceder los límites de esfuerzos especificados a medida en que la viga pasa del estado descargado al estado de servicio. Tanto el concreto como el acero se pueden considerar elásticos en este rango. Después de que se han seleccionado tentativamente las dimensiones del miembro sobre estas bases, si fuera

necesario se deberá revisar las deflexiones bajo los estados de carga de interés y la resistencia última del miembro. Esta proposición es razonable, considerando que uno de los objetivos más importantes del presfuerzo es mejorar el comportamiento bajo cargas de servicio

Concreto Liviano.

Es un concreto similar al concreto de peso normal, excepto que tiene una densidad menor. Se lo produce con agregados ligeros (concreto totalmente ligero) o con una combinación de agregados ligeros y normales. El término “peso ligeroarena” se refiere al concreto ligero producido con agregado grueso ligero y arena natural.

El concreto ligero estructural tiene una masa volumétrica seca al aire (masa unitaria, densidad) que varía de 1350 a 1850 kg/m3 (85 a 115 lb/pie3) y una resistencia a compresión a los 28 días que supera los 180 kg/cm2 o 17 MPa (2500 lb/pulg2

El Acero, Características, Tipos de Acero de Alta Resistencia.

El acero es una aleación (=una mezcla con base atómica) del elemento hierro con otros elementos que pueden ser tanto metálicos como no-metálicos. Elementos no-métalicos que se utilizan normalmente en los aceros son, entre otros, carbono y silicio. Por otro lado, manganeso y cromo son elementos metálicos que también son usualmente utilizados. El elemento de aleación más importante para el acero es el carbono. Dependiendo de la cantidad y el tipo de los elementos de aleación de un acero se pueden obtener o resaltar características deseables y evitar aquelles que sean indeseables en ciertas aplicaciones.

Originariamente se utilizó la templabilidad como característica esencial para el término acero. Hoy en día este criterio no se utiliza más en ese sentido y se denominan como aceros a todos aquellos materiales de hierro, cuya parte de masa de hierro sea mayor que la de todos los otros elementos. Con la excepción de los aceros ricos en chromo, el acero contiene hasta un máximo de aproximadamente 2% en peso de carbono. Aceros con mayor contenido de carbono son designados como hierro fundido.

Características

El acero es un material muy versáti y adaptablel lo cual se demuestra sobre todo en su relativa facilidad de conformación tanto en caliente como en frío, su idoneidad para ser usados en aplicaciones donde se requiera soldadura, la posibilidad de ser maquinados mediante diferentes métodos, su buena resistencia a la corrosión, la posibilidad de crear piezas directamente desde la fundición, su resistencia térmica é incluso sus buenas propiedades mecánicas a altas temperaturas. Las propiedades de los aceros pueden ser, además, adaptadas a las exigencias de un componente mediante la adición de elementos de aleación y por su subsecuente procesamiento. Estas características convierten al acero en uno de los materiales más importantes, variables y adaptables. Por estas razones el acero se mantiene en el centro del interés tanto científico como tecnológico y seguramente segurá jugando un papel muy importante en el futuro.

Tipos

Tipo de acero que requiere más presión que el acero normal para ser doblado más allá del límite en que no vuelve a su forma inicial. Según la clasificación de USLAB (Ultra Light Steel Auto Body), se considera acero de alta resistencia el que tiene un límite elástico entre 210 y 550 MPa, y acero

de resistencia «ultra alta» al que tiene más de 550 MPa. A igualdad de espesor, una plancha de acero de alta resistencia da más rigidez a una carrocería; a igualdad de rigidez, la hace más ligera. El acero de alta resistencia requiere procesos especiales de fabricación, bien para prensarlos o bien para darles un tratamiento final que aumente su resistencia después de prensados. Se puede conseguir acero de alta resistencia por procedimientos físicos (templados) o químicos (aleaciones, entre ellas con fósforo o boro).

Limites Elásticos Convencionales. El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke. Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan aumentando el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia. Más formalmente, esto comporta que en una situación de tensión uní axial, el límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en la superficie de fluencia del material.