Momento  3  concr. ref
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    Momento  3  concr. ref Momento 3 concr. ref Presentation Transcript

    • MOMENTO 3Esta fase se refiere al Concreto preeforzado, en cuanto al concepto estructural, y a las dos tecnologíasbásicas de producción:Concreto pretensado (prefabricados principalmente) yConcreto postensado (vigas de puentes, pilotes, muros de contención,otros)Usted leerá lo correspondiente en la NSR-10, TÍTULO C CAPÍTULO 18y consultará la Webgrafía, además de los dos videos que se indican.A continuación usted encontrará una lectura informativo delCONCRETO PREESFORZADO
    • UNIVERSIDAD SANTO TOMASVICERRECTORÍA GENERAL DE UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIACONSTRUCCIÓN EN ARQUITECTURA E INGENIERÍACPNCRETO PREESFORZADOElaborado por: Arq. MARIJA ANA BOMHARDDocenteRECOPILACION DE TEXTOS VARIOSYAPORTES DE LA DOCENTE
    • SECCIÓN 1Explicación sintética y muy simplificada acerca del concreto preesforzadoEn el término concreto preesforzado el esfuerzo es la pre-compresión del concreto antes de aplicar las cargasprogramadas para la estructura. Toda la sección del concreto queda trabajando a compresión.La compresión se aplica en aquellas zonas donde la estructura quedaría solicitada a tracción (por ejemplo en unaviga simplemente apoyada la tracción que normalmente corresponde al borde inferior de la viga, se pre-comprimepor medio de los cables especiales del preesforzado).La tecnología constructiva, o mecánica, para lograr lo anterior, puede realizarse básicamente de dos manerasdistintas:- Pre-tensado : Primero se tensa el alambrón y luego se funde el concreto alrededor del mismo; elconcreto se adhiere al acero y cuando el concreto esté endurecido y con resistencia suficiente se cortanlos alambrones; al perder algo de su tensión se acortan y “llevan consigo” el concreto por adherencia. Asílo comprimen.Esta tecnología se emplea básicamente en prefabricados.- Post-tensado: Primero se funde el elemento estructural en concreto, dejando dentro de éste fundas,ductos o corazas por los cuales se pasan los torones de acero. Una vez endurecido el concreto se tensanesos tendones, comprimiendo el concreto.-Concreto preesforzadoPre-tensado Post-tensadoOpciones según tecnologíaconstructiva
    • SECCIÓN 2DESARROLLO Y “ESTADO DEL ARTE” DEL CONCRETO PREESFORZADOBasado en documento del 2º Simposio Nacional del Concreto Preesforzado 1991 – Asocreto. Pereira.DESARROLLO INICIALLa invención del concreto reforzado estimuló la imaginación de los ingenieros de muchos países.Por esta razón muchos de ellos cayeron en cuenta que había una ventaja inherente al aplicar unafuerza de compresión permanente al concreto, que contrarrestara los esfuerzos de tensióngenerados por las solicitaciones sobre la estructura. El “estado del arte” del concreto preesforzadoen la actualidad es producto del trabajo de muchos ingenieros e investigadores en los últimos cienaños. No obstante el concepto del preesfuerzo es casi tan antiguo como la ingeniería misma. Sesabe que los egipcios preesforzaban longitudinalmente sus barcos inclusive 2700 años antes decristo. Otro ejemplo son las técnicas de tonelería las cuales están basadas en preesforzar loselementos del barril con el fin de que resistan las fuerzas generadas por el líquido contenido.El primer intento de introducir esfuerzos internos en un elemento de concreto reforzado,tensionando el acero de refuerzo, fue realizado aproximadamente en 1886 por el ingenieroamericano P. H Jackson, quien obtuvo una patente para su procedimiento de producir elementospara losas de entrepiso. En 1888 el ingeniero alemán C.E.W. Döhring obtuvo una patente para suprocedimiento de fabricación de elementos prefabricados de concreto, a los cuales les colocabaalambres tensionados con el fin de reducir el agrietamiento. Este fue tal vez el primer intento deproducir elementos prefabricados con refuerzo tensionado.
    • Se construyeron a finales del siglo pasado varias estructuras utilizando estos conceptos.Desafortunadamente solo se disponía de refuerzo de acero dulce de baja resistencia y por lo tantoel esfuerzo de tensionamiento era relativamente bajo. Estas estructuras se comportaroninicialmente de una manera adecuada, pero con el tiempo los esfuerzos de tensionamiento fuerondesapareciendo debido a los efectos de retracción de fraguado y flujo plástico en el concreto,induciendo fisuraciones. Con el fin de recobrar las pérdidas se desarrollaron técnicas paratensionar las barras de refuerzo después de que habían ocurrido parte de las contracciones delconcreto. En 1908 C.R. Steiner propuso, en los Estados Unidos, que la adherencia entre elconcreto y el acero se destruyera tensionando ligeramente las barras de refuerzo antes de que elconcreto fraguara totalmente, y una vez endurecido tensionar el refuerzo a un nivel de esfuerzomayor. Steiner propuso también el uso de tendones curvos con el fin de ajustar los esfuerzos decompresión a la magnitud de los momentos.En 1925 R.E. Dill, también norteamericano, utilizó una técnica por medio de la cual se anulabantotalmente los esfuerzos de tensión ene el elemento tensionando alambres de acero de altaresistencia después de que el concreto había endurecido. La adherencia del acero al concreto seimpedía por medio de un recubrimiento a los alambres. Dill mencionó explícitamente las ventajasde utilizar alambres de alta resistencia en comparación de barras de acero normal.En 1928 E. Freyssinet, de Francia, quien se considera el padre del preesforzado moderno, empezóa utilizar alambres de acero de alta resistencia para obtener el preesfuerzo. A pesar de queFreyssinet realizó ensayos de pretensado, donde el acero estaba adherido al concreto y no seutilizaban anclajes en el extremo del cable, la primera utilización práctica de este método fuerealizada por E. Hoyer en 1938. La utilización generalizada del preesforzado no se presento hastaque se desarrollaron técnicas confiables y económicas de tensionamiento y sistemas confiables deanclaje de los cables en los extremos de los elementos. A partir aproximadamente de 1939, E.Freyssinet en Francia, G. Magnel en Bélgica, y otros ingenieros europeos desarrollaron diferentesmétodos y procedimientos para lograr el preesforzado. Puede decirse que para 1945 ya su uso erageneralizado en Europa.
    • A partir de este punto el desarrollo en Europa fue diferente del que se presento en Norte América.En Europa la necesidad de reconstruir un sinnúmero de puentes destruidos durante la II guerramundial, sumado al hecho de que había escasez de materiales y abundancia de mano de obracalificada, dio gran impulso al uso del preesforzado. En Norte América no se presentó estasituación y más bien, al contrario, hubo gran resistencia inicial por parte de los diseñadores y losconstructores de utilizar el preesforzado. Esta resistencia inicial estuvo fundamentada en eldesconocimiento de las técnicas y la oposición natural de un medio tecnológico a metodologíassobre las cuales no se dispone de experiencia .A pesar de que Francia tuvo el liderazgo inicial en el uso del preesforzado, su ejemplo fuerápidamente seguido por otros países como Bélgica, Inglaterra, Alemania, Suiza y Holanda. En1948 Freyssinet utilizó concreto preesforzado para la construcción de cinco puentes sobre el ríoMarne con luces de hasta 74 m donde obtuvo estructuras excepcionalmente ligeras y agradablesestéticamente. Una encuesta realizada en Alemania mostró que entre 1949 y 1953 de 500 puentesconstruidos, 350 eran preesforzados.
    • • Por las mismas épocas, el desarrollo del preesforzado en Norte América tomo un rumbo totalmentediferente. Primero hubo un gran avance del preesforzado circular en el refuerzo de tanques. Elpreesfuerzo en vigas y elementos lineales no se inició hasta 1949. la primera estructura de este tipoconstruida fue un puente relativamente menor en el estado Tennessee, seguido en 1950 por unpuente 49 m de luz en Philadelphia. Para mediados de 1951 se estimó que se había construido enEuropa cerca de 175 puentes y 50 edificios en los cuales se había utilizado preesforzado, mientrasque en todos los Estados Unidos escasamente se habían construido 10 estructuras preesforzadas.Para 1952 la Pórtland Cement Association realizó una encuesta que demostró que había del ordende 100 estructuras preesforzadas en construcción o ya terminadas. En 1953 sólo en el estado dePennsylvania se construyeron 75 puentes preesforzados. Lo anterior habla de un vertiginosoincremento del preesforzado en Europa de postguerra y un fenómeno similar en Norte América,aunque más tardío.• Toda una serie de factores incidió en que las diferencias entre Europa y Norte América en el uso delpreesfuerzo se acentuaran. Tal vez el aspecto que más influyó fue el sistema de contratación deconstrucción de puentes. Mientras que en Europa es común que se adjudique el paquete de diseñomás construcción a una misma firma, en Norte América es común que el diseño lo realice unconsultor y se licite la construcción, evitando inclusive contacto entre los diseñadores y losconstructores. Otro aspecto que jugó algún papel es el hecho de que en Estados Unidos seadoptaron diseños y formas de sección normalizadas para las vigas preesforzadas, mientras que enEuropa no ocurrió este fenómeno.• El desarrollo vertiginoso del preeesforzado coincide con lo que Freyssinet llamó en 1941 “unarevolución en arte de la construcción”, porque debido a esta revolución:• “fuerzas y cargas artificiales se introducen a las estructuras por un tiempo ilimitado y de unamanera tal que, en colaboración con todas las cargas que actúan en la estructura, no se puedenproducir esfuerzos que no puedan ser resistidos por los materiales con toda seguridad y por untiempo ilimitado”
    • SECCIÓN 3 EQUIPOS Y MATERIALES UTILIZADOS• Para la construcción de una placa con sistema de monotorón no adheridose trabaja con los siguientes materiales:Cables o toronesSon cables de alta resistencia de 1905 Mpa (19.05 kg/cm2), con un diámetrode 15 mm, protegidos permanentemente contra la corrosión por una grasa yenvueltos por una coraza plástica, que evita el contacto del cable con elconcreto y permite a la vez su movimiento durante el tensionamiento. Laprotección plástica es de polietileno o polipropileno, con un espesoraproximado de 1 mm. El diámetro promedio del cable con las protecciones degras y plástico es de 18 mm (Fig. 7.20).GRASA EN NO ADHERIDOSFigura 7.20. Estructura delmonotorón mostrando el cablede siete alambres, la grasa y lacubierta plástica.AnclajesSon elementos metálicos rectangulares de 3 por 6 cm de lado y espesor de 4 cm, con un orificioen el centro, que permite el paso del monotorón. Los anclajes se colocan en el borde de la placadonde se va a pensionar el cable y quedan embebidos en el concreto a una distancia de más omenos 6 cm. El anclaje sirve de soporte al gato. (Fig. 7.21).
    • • Conos plásticosSon elementos plásticos rectangulares de 10 por 6 cm de lado y 6 cm de espesor, queson colocados entre el anclaje y la formaleta, para ser retirados después del concreto.Los conos plásticos forman una cavidad en el borde de la placa, que permite el ingresodel extremo del gato para que se apoye en el anclaje durante el tensionamiento. (Fig.7.21).• MangasSon elementos plásticos de forma cilíndrica, con 33 cm de longitud, que se colocan enla zona del anclaje, envolviendo el cable al cual se la ha quitado la cubierta plástica ysirven de protección contra la corrosión• Cuñas Son elementos metálicos que se colocan a lado y lado del cable en cada unode lso anclajes inmediatamente antes del
    • Sección 4Consultar Capítulo C.18del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo ResistenteNSR-10_______________________________________________________________________________________Sección 5RECOMENDACIONES PARA LA RECEPCIÓN, ALMACENAMIENTO, MANEJO YCOLOCACIÓN DE LOS CABLES EN OBRAPara que el proceso de postensionamiento de los cables en obra se convierta en una activad sencilla yorganizada se deben tener algunas recomendaciones prácticas fáciles de seguir en obra y que acontinuación enumeramos.Recepción, almacenamiento y manejo de los cablesLos cables son despachados de planta en dos modalidades. La primera, en el cual el tipo de torones queconforma el cable va metido dentro del ducto metálico flexible y dispuesto en rollos de aproximadamente2.00 m de diámetro y la segunda en la cual el grupo de torones va separado del ducto metálico flexible, eneste caso el grupo de torones va en rolos de aproximadamente 2.00 m de diámetro y el ducto en tramosrectos de entre 5.00 y 6.00 m.Sin importar en cual de estas modalidades reciba usted los cables, estos están marcados mediante unaplaqueta metálica en donde figuran su identificación, lo cual facilita su ubicación en obra tanto paraalmacenamiento como para colocación.
    • Si usted recibe un cable con los torones dentro del ducto metálico debe tomar las siguientesprecauciones:Para descargar el camión, se debe bajar cable por cable, teniendo especial cuidado en noarrojarlos desde el camión, puesto que la coraza flexible es delicada y podría abollarse odesgrafarse.Si el descargue se hace mediante puente, grúa o cargador, descargue solo un cable a la vez, yverifique que el estorbo o las paletas del cargador no abollen el ducto metálico.Para el almacenamiento escójase un lugar cubierto con piso seco, puesto que tanto el ductocomo los torones son susceptibles de oxidación y esto hace variar lo coeficientes de fricciónlo cual redunda en que se obtiene mayores pérdidas a lo largo del cable y por consiguiente,menores alargamientos en el momento de tensionar.Para el almacenamiento se pueden hacer pilas de cables cuidando de sobrepasar los 1.20 mde altura, con el fin de que el peso no maltrate las corazas de los cables que queden en elnivel inferior.Aunque parece conveniente para almacenamientos largos forrar las pilas de cables conpolietileno quedando este como su única protección contra el sol y el agua, NO SERECOMIENDA este procedimiento puesto que el proceso de calentamiento y enfriamientoproduce una vaporación y posterior condensación de la humedad facilitando el proceso deoxidación.Si la obra no cuenta con medios fáciles para almacenamiento cubierto y los cables se veránexpuesto en la intemperie, recomendamos no dejar pasar más de ocho días en lugareshúmedos y quince días en lugares secos antes de su uso.
    • Si usted recibe el conjunto de torones que conforma el cable por separado del ducto (o corazametálica), debe tomar las siguientes precauciones:Para la descarga del camión, los rollos de torón son menos delicados que los ductosmetálicos, por lo tanto encontrará los ductos en la parte superior del camión amarrados enpaquetes de 20 ductos de 0.5 a 6.00 m, inicie el descargue bajando manualmente paquete porpaquete los ductos, posteriormente inicie la descarga de los rollos de torón, los cuales vienenpor separado debidamente agrupados de modo que cada uno de ellos conforman un cable.Los rollos de torón se pueden descargar en grupos de acuerdo con la capacidad del equipo delevante que se tenga en obra y permiten almacenarse en pilas altas siempre y cuando secontrole su estabilidad.Para el almacenamiento de los ductos y de los rollos de torón se recomienda tener en cuentatodos los puntos ya mencionados para el control de oxidación.Para almacenar los rollos de torón, puesto que se pueden hacer pilas altas, se recomiendatener presente, el orden de utilización de los cables para no incurrir en trabajos demovilización innecesarios.Para entubar los cables, usted debe extender cada rollo de torón y amarrando su puntapreferiblemente mediante una bala metálica, irlos introduciendo dentro de la coraza. Si tienecoraza de diferentes diámetros, debe tener la precaución de escoger la del tamaño adecuadosegún el número de torones que tenga el cable.Una vez entubados los cables se deben unir todos los empates de la corza con polietileno ycinta antes de empezar a fundir el concreto.EN GENERAL PARA EL DESCARGUE Y ALMACENAMIENTO TODAS LASPRECAUCIONES QUE SE PUEDAN TOMAR PARA PROTEGER LOS CABLES DEROTURAS Y OXIDACIÓN SERÁN DE BENEFICIO PARA LA OBRA.
    • Colocación de los cablesLos planos constructivos indican gráficamente y mediante coordenadas las trayectorias de loscables, la cual se debe respetar.Para garantizar que la posición de los cables se conserve durante el proceso de fundido serecomienda generar apoyos a los cables cada 0.50 m.Para los desvíos de los cables, a menos que los planos así lo indiquen, se debe buscar siemprecurvaturas suaves sin quiebres bruscos.Los planos de despiece de hierro o en su defecto los planos de distribución de cables debenindicar un refuerzo de confinamiento para el concreto en la zona de anclaje, este refuerzo esdiferente al refuerzo de repartición de esfuerzos que se coloca en el cabezal de anclaje.En los anclajes vivos o móviles que son las puntas por las cuales se tensiona el cable, se debedejar los torones salidos de la platina de anclaje una longitud tal que permita que el gato detensionamiento se pueda instalar (0.80 m para el sistema PARMA).Con el fin de evitar la entrada de lechada por la punta del cable se debe generar un sistema desello en el anclaje. Para el caso del sistema PARMA recomendamos que al armar la viga enel anclaje móvil o vivo se coloquen las cuñas y la tablilla de protección y adicionalmente conuna masilla tapar las rendijas que puedan quedar de tal manera que se evite la entrada delechada al anclaje y al cable.A menos que los planos indiquen lo contrario, la platina de apoyo del anclaje debe quedarperpendicular a la trayectoria de los cables.Evite que al introducir los cables dentro de los flejes estos rasguen la coraza.Si el ducto presenta rotura o desgrafado se debe reparar sin que se pierda la posibilidad decirculación de lechada, para esto recomendamos envolver polietileno y sellar con cintaresistente a la humedad.
    • La unión entre el cono de transición del anclaje y el ducto se debe sellar con cinta.Los anclajes fijos que son los que quedan totalmente embebidos entre el concreto estánprovistos de un sistema de fleje en forma de resorte que ayuda a repartir los esfuerzos pero enalgunas ocasiones se recomienda colocar unas U en acero A-37 para ayudar al anclaje.Al anclaje fijo se le debe colocar una manguera de salida de lechada.Antes de fundir se debe revisar:Que los anclajes estén correctamente colocados, sellados y asegurados.La colocación del refuerzo de anclajes.La unión anclaje – coraza.La trayectoria de los cables.La fijación de los cables para evitar desplazamientos horizontales y verticales.Que en todos los puntos donde se presente rotura el ducto esté reparado.Que los anclajes fijos tengan la manguera de salida de lechada.Durante el vaciado del concreto debe tenerse especial cuidado en no romper el ducto, nidesplazar el cable en la operación de vibrado, sin embargo debe cuidarse de los hormiguerosque pueden producir corrimiento de los anclajes.Es conveniente una vez que esté fundido el concreto aplicar aire a presión en cada ducto, paragarantizar que los torones se encuentren libres dentro del ducto.Al día siguiente en la fundida se deben retirar las tablillas de los anclajes móviles, puesto quedicha labor es más difícil cuando más fraguado esté el concreto.DE LA BUENA COLOCACIÓN DE LOS CABLES EN OBRA DEPENDE QUE LA LABORDE TENSIONAMIENTO SEA FÁCIL, RÁPIDA Y SEGURA.
    • EJEMPLO ESQUEMÁTICODE PLACAPOSTTENSADAEl dibujo hace referencia al postensado con monotorones no adheridos de una placa; en éstahabrá muchos torones, y por ende muchos anclajes que se colocan en el borde de la aplaca, dondese van a tensionar los cables; sirven de soporte a los gatos de tensionamiento.Estos anclajes quedan después embebidos en el concreto._________________________________________________________________________
    • CARACTERÍSTICAS COMPARATIVASCONCRETOREFORZADO (corriente)CONCRETOPRE-ESFORZADOLuces entre 3m, 7m, 12m(excepcionalmente hasta unos 25m)Generalmente se emplea en luces de 15m enadelante (30m.40m…)(en pre-tensado aplicable también en lucespequeñas, viguetas prefabricadas: 4m, 6m,..)Eficiente en casos de cagas normales Eficiente para cargas mayores (puentes)Requiere mayor cantidad de concreto Menor cantidad de concretoRequiere acero y concreto de menoresespecificacionesAcero y concreto de mayores resistencias(tendones de alto P.S.I)El concreto trabaja a compresión solo enaproximadamente la ½ de la sección(tracción despreciable)El concreto trabaja acompresión en toda la secciónMayores deformaciones por deflexión(Mayores flechas) Menores flechas por deflexiónMicrofisuración del concreto en la zona donde elacero trabaja a la tracciónEliminación de fisuras y por consiguiente mayorprotección del acero de refuerzoSecciones transversales mayores Secciones transversales menoresEntrepisos de mayor espesor, por consiguientemayor altura total de edificiosReducción de altura total en edificios, al reduciraltura de vigas en entrepisosMayor peso Menor pesoCarga sobre cimientos mayorCarga sobre cimientos menor, por lo tantoeconomía en las cimentacionesResulta costoso y hasta inaplicable en obrasde grandes lucesEconomía en obras grandes o elementosprefabricadosMenor exigencia tecnológica Mayor exigencia tecnológica yrequiere equipo especializadoSECCIÓN 8