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ESTRUCTURAS DE HORMIGON PRESFORZADO

TRABAJO DE INVESTIGACION VIGUETAS PRETENSADAS 1. DEFINICION Se denomina Vigueta al elemento prefabricado longitudinal resistente, diseñado para soportar cargas producidas en forjados de pisos o cubiertas. Es un elemento prismático de Hormigón sometido a tensiones de precompresión aplicadas por medio de su armadura de Acero para pretensado, tensada antes de hormigonar y que posteriormente al destensarla queda anclada al Hormigón que previamente ha alcanzado la resistencia adecuada.

2. CLASIFICACION 2.1.

Según su clase de forjado Las viguetas pueden ser de diversos tipos: 

Viguetas pretensadas



Viguetas armadas



Armaduras en celosía

2.1.1. Viguetas pretensadas Estas vigas están fabricadas con estructura interior de acero recubierto de hormigón. El acero interno se pretensa antes del proceso de hormigonado en fábrica. Dentro de las viguetas pretensadas existen dos tipos: 

Viguetas pretensadas autorresistentes



Viguetas pretensadas semirresistentes

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2.1.1.1.

Viguetas pretensadas autorresistentes Como su nombre indica, las que no necesitan de ningún otro elemento de apoyo para soportar las cargas a que serán sometidas. Suelen utilizarse en forjados sanitarios o en otro tipo de forjado donde no sea posible la colocación de sopandas (elementos del encofrado que colocados transversalmente con respecto a la dirección de las viguetas cortan el vano entre paños).

2.1.1.1.1. Sistema de aplicación de una vigueta

El espaciamiento entre viguetas permite aumentar la capacidad resistente de las losas, de la misma manera la variación de la altura del complemento permite generar losas más rígidas y estables. Para tener mayor capacidad de carga en las losas se puede hacer uso del colocado de vigueta doble, incrementando la sección de los nervios resistentes.

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2.1.1.2.

Viguetas pretensadas semirresistentes Son las más utilizadas y antes de someterlas a carga hay que colocar las sopandas que corten el vano entre luces de pórticos y evitar que partan.

2.1.2. Viguetas armadas La vigueta armada es similar a la vigueta semiresistente, excepción hecha de que gran parte de su armadura se hormigona in situ. En la actualidad están prácticamente en desuso.

2.1.3. Armaduras en celosía La armadura electrosoldada en celosía es una armadura que se hormigona a la vez que la planta. Está compuesta por un mínimo de dos barras de hierro corrugado en la parte inferior que varían de diámetro según la carga que soportarán. Una barra en la parte superior y en los laterales otras haciendo zig-zag. Generalmente tienen dispuestas unas patas en su parte inferior para que al hormigonar queden totalmente recubiertas.

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3. FUNCIONES Su función es absorber los esfuerzos de flexión que se presentan en los nervios modulares de la placa de losa; la forma y sentido en que es colocada permite transmitir las cargas de uso funcional hacia la estructura del edificio, para luego ser trasmitidas a las fundaciones.

4. USOS Y APLICACIONES Las viguetas pretensadas están diseñadas para generar una perfecta adherencia con el hormigón de la losa. Son utilizadas en todo tipo de losas como elementos resistentes, reduciendo significativamente los pesos estructurales y facilitando el colocado de las losas, reduce de manera importante los tiempos de ejecución de obra y baja los costos de mano de obra significativamente. 

Losas de entrepiso.



Losas de cubierta.



Embovedados de cerramiento.



Pasos peatonales.



Edificios de estacionamiento.



Edificaciones de gran altura.



Edificaciones desde 2 plantas

4.1.

VENTAJAS



Versatilidad de diseño



Fácil y rápida instalación

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

Buena aislación acústica



Excelente aislación térmica



Económico y ligero

5. CARACTERÍSTICAS DE DISEÑO DE LOS PRINCIPALES DISTRIBUIDORES

5.1.

CONCRETEC

CONCRETEC fabrica las viguetas aplicando un nuevo sistema de extrusado y vibrado continuo, las fabrican en pistas longitudinales que alcanzan los 120 mts, aplicando un presfuerzo en los aceros de hasta 20 toneladas y son cortadas según el requerimiento del comprador. Generalmente las viguetas cubren luces hasta un máximo de 8 metros. Las características utilizadas en las viguetas de CONCRETEC son:

 

𝑘𝑔⁄ 𝑐𝑚2 𝑘𝑔 𝑯𝒐𝒓𝒎𝒊𝒈ó𝒏: 350 ⁄𝑐𝑚2 𝑨𝒄𝒆𝒓𝒐: 18.000

La cantidad de acero utilizada para cada vigueta está determinada por ellos de manera particular, a cada tipo de vigueta (según la cantidad de acero valga la redundancia) le corresponde un nombre y este va en función del espesor de la losa que soportará y las cargas (tanto muertas como vivas) que serán incluidas.

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5.2.

PREVITEC

Las Viguetas PREVITEC son fabricadas con aceros especiales para pretensados y hormigón de alta resistencia, y por la sección que se tiene es mucho más rígida y más resistente. Para que el hormigón pueda tener una resistencia alta se procede al curado mediante vapor y de esta manera se pueda tener en menor tiempo una resistencia mayor del hormigón. Las viguetas PREVITEC, son elementos estructurales diseñados y fabricados para ser armados en vigas para losas en una dirección. Son fáciles y rápidos de armar por lo cual es una gran ventaja para la construcción. Las losas PREVITEC son muy livianas en comparación con las losas tradicionales, puesto que el peso del plastoformo baja notablemente el peso total, esto hace posible la reducción en la carga sobre las vigas. Si usted utiliza viguetas PREVITEC, tiene un ahorro en acero ya que solamente necesita fierro para la malla, en casos especiales para los nervios de rigidez. Las características de las viguetas son los siguientes: 1. Resistencia del hormigón a compresión

350

Kg/cm2

2. Resistencia del acero

18.000 Kg/cm2

3. Sección de la vigueta

altura 12 cm; base 11 cm.

4. Medidas de Viguetas

desde 0.50 mts, hasta 7.50 mts.

En losas para viviendas, salones múltiples depósitos, parqueos, canalizaciones. Facilita el montaje del material, reduce el peso propio de la losa.

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5.3.

PRESUR

PRESUR realiza sus viguetas con maquinarias de alta tecnología, otorgando a las viguetas una forma de cuña invertida y una superficie rugosa, sin el uso de moldes. Las características de sus viguetas son:  

𝑘𝑔⁄ 𝑐𝑚2 𝑘𝑔 𝑯𝒐𝒓𝒎𝒊𝒈ó𝒏: 350 ⁄𝑐𝑚2 𝑨𝒄𝒆𝒓𝒐: 19.000

La resistencia cilíndrica del hormigón dad se logra a los 28 días de fraguado, sin embargo el curado se lo realiza a vapor. Las dimensiones de las viguetas son: 4.5 cm

10.5 cm

12 cm

5.4.

HORMIPRET

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En HORMIPRET se utiliza:  

𝑘𝑔⁄ 𝑐𝑚2 𝑘𝑔 𝑯𝒐𝒓𝒎𝒊𝒈ó𝒏: 380 ⁄𝑐𝑚2 𝑨𝒄𝒆𝒓𝒐: 19.000

La resistencia del hormigón es calculada a los 28 días, con una dosificación controlada, baja resistencia de agua-cemento y áridos lavados, seleccionados y clasificados mecánicamente.

CARÁCTERÍSTICAS TÉCNICAS

6. SOBRECARGAS USUALES APLICADAS EN LA ELABORACIÓN DE LAS VIGUETAS PRETENSADAS

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7. EJEMPLO DE APLICACIÓN

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Se tiene la siguiente vigueta con sus secciones definidas en el cuadro adyacente (secciones muy similares a las utilizadas por HORMIPRET) y más abajo las cargas que tendrá que soportar. Se pide calcular la longitud de la vigueta y verificar que esta cumpla según norma.

Datos de la Seccion bs= 4 cm h1= 8 cm bm1= 5 cm h2= 1.5 cm bm2= 8 cm h3= 2.5 cm bi= 10 cm d1= 2 cm d2= 10.4 cm H= 12 cm be= 73 cm d= 10 cm

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FIG 1 2 3 4 5 6 7

A 2.00 32.00 2.00 1.13 7.50 1.13 25.00 70.75 cm²

Yi 6.67 8.00 6.67 3.00 3.25 3.00 1.25

Yc=

A*Yi 13.33 256.00 13.33 3.38 24.38 3.38 31.25 345.04 cm³

4.88 cm³

Datos de la Losa y Seccion Compuesta hf= H= B=

4 cm 19 cm 73 cm

I

A(yi-yc)² 7.11 6.41 170.67 312.12 7.11 6.41 0.23 3.96 1.41 19.85 0.23 3.96 13.02 328.86 199.78 681.57 cm4 cm4 I=

881.36 cm4

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1.- Propiedades de la Seccion de la Viga Area Eje Centroidal Inercia Modulo Seccion Superior Modulo Seccion Inferior Radio de Giro Distancia Fibra Superior Distancia Fibra Inferior Núcle Central Superior Núcle Central Inferior

A= Yc=

72.25 cm² 4.88 cm

I= Ws= Wi= r²= Ys= Yi= k1= K2=

881.36 cm4 123.73 cm³ 180.72 cm² 12.20 cm² 7.12 cm 4.88 cm 1.71 cm 2.50 cm

2.- Propiedades del Concreto Resistencia del Concreto de la Vigueta f´cv= Resistencia del Concreto de la Losa f´cL= Porciento Resistencia del Concreto en la Transferencia = Dias Transcurridp àra la Transferemcia = Resistencia del Concreto en la Transferencia f´cvi= Ec= 15000*(f´cv)^1/2 = Eci= 15000*(f´cvi)^1/2 =

350 kg/cm² 200 kg/cm² 80 % 3 dias 280 kg/cm² 280,624.30 kg/cm² 250,998.01 kg/cm²

3.- Condiciones de Presfuerzo Distancia Base Acero Inferior Area Total de Acero Area Acero Inferior Esfuerzo de Tensado del Acero Fuerza Total Inicial Fuerza Acero Superior Fuerza Acero Inferior Modulo Elastico de Tendon Excentricidad

d1= 2 cm As= 0.7852 cm² As2= 0.5889 cm² Et= 13,291.14 kg/cm² Pj= 10,436.20 kg P1= 2609.05063 kg P2= 7827.1519 kg Ep= 2040000 kg/cm² e= 0.78 cm

18987.34177

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4.- Condiciones de Carga Carga Muerta Peso de la Vigueta Peso Plastofor Peso Losa Peso Aplanados Peso Impermeabilizante Carga Muerta

qvigueta= qbov= qLosa= qa= qi=

15 kg/pz * 5 bov/ml=

CM =

214.50 Kg/m

Azotea

qaz=

100 Kg/m

Carga Viva

CV=

100 kg/ml

Carga Viva

Carga de Servicio 314.50

𝑔 Carga de Servicios

CS=

297.16 kg/ml

CU=

417.40 Kg/m

Carga Ultima CU= 1.2 * CM + 1.6 * CV Carga Ultima

17.34 Kg/m 75 Kg/m 67.16 Kg/m 30 Kg/m 25 Kg/m

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5.- Propiedades de la Sección Compuesta Peralte Total de la Losa Espesor Capa Compresión Ancho Efectivo

H= hf= B=

19 cm 4 cm 73 cm

Como no se puede conocer las pérdidas totales, por no contar con la longitud de la víga, supongo un valor para las mismas del 20%. Asimismo un ancho efectivo del pàtin de compresión. Ancho Efectivo del Patin 1

be=

68 cm

btr=

51.40 cm

Ancho Efectivo modificado btr 𝑐 𝑐 Area de la Losa, Al Al= 205.61267 cm² Inercia de la Losa, IL

IL= 274.15023

1

Eje centroidal de la sección compuesta, Ycc 𝑐𝑐 𝑐𝑐

𝑐

ycc=

11.63 cm

𝑐𝑐

Yccs=

7.37 cm

Inercia Seccion Compuesta, Ic 𝑐

𝑐𝑐

𝑐

2

𝑐𝑐 Ic=

5,605.31 cm4

Wsc1=

1,662.22 cm³

Modulo Seccion Superior 𝑐1

𝑐 𝑐𝑐

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Modulo Seccion Superior (Losa) 𝑐 𝑐 Wsc2= 𝑐𝑐

760.33 cm³

Modulo Seccion Inferior 𝑐 𝑐𝑐

𝑐

Wic= 482.06077 cm³

Excentricidad con respecto a la sección compuesta, ec 𝑐

𝑐𝑐

ec=

𝑐

7.53 cm

de acuerdo a lo anterior 08

10,632.91 kg/cm² 00

14,832.91 kg/cm²

Minimo por norma

Analisis de Compatibilidad de deformaciones

1

1

2= 1 𝑐

0.85

ε1=

0.0052

ε2=

0.0005

a=

0.756

C=

0.89

𝑐

C=a/β1

Considerando que el Hormigon falla cuando su deformacion es εcu= 3

𝑐

𝑐

ε3=

0.0307

εps=

0.03650

0.003

𝑐

La deformacion total 1

3

Dada la gran diferencia se propone un nuevo valor para el esfuerzo de falla si:

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(Asumimos considerando un alambre de 270KSI) Iteracion 18895.9 0.040 18379.3 0.030 17773 0.018 fps= 18,379.30 kg/cm² 1

1

2= 1 𝑐

0.85

ε1=

0.0052

ε2=

0.0005

a=

0.936

C=

1.10

𝑐

C=a/β1

Considerando que el Hormigon falla cuando su deformacion es εcu= 3

𝑐

ε3=

𝑐

0.003

0.0242

𝑐

La deformacion total 1

3

εps=

0.030 aproximadamente a la real

Se concidera como elemento subreforzado, hallamos el momento resistente factorizado: Mn= 92,851.80 kg.cm Mn=

928.52 kg.m

Igualando Mr con Mu, Calculamos la longitud máxima de claro supuesta. 8

Ls=

4.22 mts

0.25 3

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Ancho Efectivo del Patin 1

.

be=

68 cm

be=

105.46 cm

𝑔

be=

73 cm

concluimos que el valor supuesto de 68 cm es correcto para esta longitud

6.- Calculo de Momentos 𝑔

𝑔

8

8 𝑐

𝑔

8

8

8 8

Mo=

38.57 kg.m

Md=

477.16 kg.m

Msc=

438.59 kg.m

Ml=

222.45 kg.m

Mlosa=

149.40 kg.m

Mser=

661.04 kg.m

7.- Esfuerzos Permisibles 𝑐

0.

0.8 𝑐

ci

fci=

-168.00

𝑐

fti=

13.39

fcs=

-157.5

fts=

29.93

0. 5

c

1.

𝑐

8.- Verificación de Tensiones Min=

𝑔 𝑚

𝑚

Mmax= 69,961.41 kg.cm

𝑔

𝑚

vig 𝑔

3,857.33 Kg.cm

ΔM= 66,104.08 Kg.cm Mmlv= 26,102.61 Kg.cm

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𝑚

𝑔

𝑘

ks=

2.50 cm

𝑘

ki=

1.71 cm

Pi= 10,436.20 kg

Pe=

8,348.96 kg

Etapa de Transferencia

𝑔

σs=

-110.09 kg/cm²

σi =

-167.97 kg/cm²

σs=

-77.76 kg/cm²

σi =

-35.57 kg/cm²

σs=

-134.08 kg/cm²

σi =

7.02 kg/cm²

Etapa de Servicio ne=

1.12

𝑐 Losa

𝑐

𝑐 Seccion Compuesta 𝑔 𝑐 𝑔 𝑐

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8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -

Apuntes de la Materia Hormigón Presforzado

-

PREVITEC

-

CONCRETEC

-

HORMIPRET

-

www.elementospretensados.com