Hormigon Pretensado

Hormigón Pretensado Gustavo Balbastro

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Hormigón pretensado

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Idea básica: Introducir en la estructura o en un elemento estructural esfuerzos internos que se

oponen a las cargas de servicio.

Objetivos del pretensado: Aprovechar materiales de mayor resistencia, reducir o eliminar la

fisuración que se produce en el hormigón armado2

, permitir elementos flexionados más

esbeltos y de mayores luces.

Ventajas: Se puede emplear la sección completa de hormigón, se reduce el peso de la

estructura, reducción o eliminación de la fisuración, lo que mejora la impermeabilidad y

durabilidad, reducción del mantenimiento, reducción de las deflexiones totales, mayor

resistencia a la fatiga y al impacto.

Desventajas: Mayor costo de mano de obra y encofrados, materiales de mayor calidad, se

requiere un control más estricto en obra o planta, existen pérdidas del esfuerzo de tesado por

distintos motivos, se deben verificar más estados de diseño, se requieren dispositivos

especiales de anclaje.

Clasificación de los tipos de pretensado:

 Según el momento de aplicación del esfuerzo de tesado: pretensado y postensado.

 Según las tensiones internas de la sección: pretensado total (clase U, no fisurados,

donde las tensiones de tracción son '

t 0,7 c

f  f ), pretensado limitado (clase T, de

transición, con ' '

0,7 c t c

f  f  f ) y pretensado parcial (clase C, fisurados,

con '

t c

f  f ).

 Según la forma de transferencia del esfuerzo de tesado: con adherencia y sin

adherencia.

Salvo que se esté hablando específicamente de las diferencias entre los dos primeros tipos de

tesado, cuando no se indique nada al hablar de pretensado nos referimos indistintamente a

cualquiera de los tipos.

Materiales empleados:

Hormigones de alta resistencia, en general f’c = 30 MPa o superior, que además poseen un

módulo de elasticidad mayor que los hormigones usualmente empleados en hormigón

armado, por lo que las deformaciones serán menores.

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Sinónimos: Concreto preesforzado, presforzado, precomprimido, prestressed concrete, vorgespannter beton.

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Sinónimos: Concreto reforzado, reinforced concrete, Stahlbeton. Hormigón Pretensado Gustavo Balbastro

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Aceros, por lo general en forma de alambres, cordones o barras de pretensado, con tensión de

fluencia especificada fpy = 1500 MPa o superior, de baja relajación (es decir, su pérdida de

tensión por relajación es menor que en los aceros para hormigón armado).

Aditivos, para la dosificación del hormigón y obtener mayores resistencias a edades

tempranas, y superfluidificantes para la inyección de vainas.

Dispositivos de anclaje, para la transferencia de los esfuerzos de tesado a la sección de

hormigón. Estos, junto con los elementos usados para el tesado (gatos, etc.) en general son

sistemas patentados.

Estructuras isostáticas e hiperestáticas:

La introducción del tesado produce deformaciones en el elemento sobre el cual se aplican.

En el caso de elementos isostáticos, estos desplazamientos no están restringidos y el elemento

se deforma libremente, según el esfuerzo aplicado.

En cambio, en las estructuras hiperestáticas existen vínculos internos redundantes, que

restringen la libre deformación del elemento. Por tal motivo, estos desplazamientos impedidos

provocan lo que se denomina esfuerzos de coacción, que deben ser tenidos en cuenta

especialmente en el caso del pretensado. En lo que sigue de estas notas nos ocuparemos de

estructuras isostáticas, los casos hiperestáticos pueden ampliarse en la literatura.

Diseño por resistencia basado en LRFD:

La nueva serie de reglamentos CIRSOC están tomados de las especificaciones

estadounidenses ASCE, ACI, AISC, AISI y AASHTO. Estas se basan en el enfoque

denominado LRFD3

, cuya idea fundamental se transcribe a continuación.

Toda estructura, elemento estructural, sección, etc. debe verificar:

Resistencia de diseño Resistencia requerida

 Sn  U

Donde:

: Factor de reducción de resistencia, toma valores entre 0,65 y 0,90. Depende del

conocimiento sobre la forma de falla (frágil o dúctil) según la solicitación de que se trate.

Cuando mayor es el preaviso que brinda la estructura, mayor es el valor adoptado.

Sn: Resistencia nominal del elemento analizado. Es el valor teórico determinado por la

resistencia de materiales para los valores especificados de los componentes del elemento.

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Load and resistance design factor Hormigón Pretensado Gustavo Balbastro

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U: Resistencia requerida. Se obtiene de la combinación los efectos de las cargas mayoradas.

En la práctica habrá un MU, VU, etc. El CIRSOC 201-2005 exige, para estados que no

incluyan la acción de sismos (para estos ver el INPRES-CIRSOC 103 PII), el estudio de las

siguientes combinaciones de efectos de cargas y/o acciones mayoradas:

• U = 1,4 · (D + F)

• U = 1,2 · (D + F + T) + 1,6 · (L + H) + 0,5 · (Lr

ó S ó R)

• U = 1,2 · D + 1,6 · (Lr

ó S ó R) + (1,0 · L ó 0,8 · W)

• U = 1,2 · D + 1,6 · W + 1,0 · L + 0,5 · (Lr

ó S ó R)

• U = 0,9 · D + 1,6 · W + 1,6 · H

Donde:

D = Cargas permanentes o las solicitaciones producidas por ellas.

F = Cargas debidas al peso y presión de fluidos con densidades y presiones bien definidas y

alturas máximas controlables o las solicitaciones producidas por ellas.

H = Cargas debidas al peso y presión lateral del suelo, del agua en el suelo u otros materiales

o las solicitaciones producidas por ellas.

L = Sobrecargas o las solicitaciones producidas por ellas.

Lr

= Sobrecargas en las cubiertas o las solicitaciones producidas por ellas.

R = Cargas provenientes de la lluvia o las solicitaciones producidas por ellas.

S = Cargas de nieve o las solicitaciones producidas por ellas.

T = Solicitaciones de coacción y efectos provenientes de la contracción ó expansión resultante

de las variaciones de temperatura, fluencia lenta de los materiales componentes, contracción,

cambios de humedad y asentamientos diferenciales o sus combinaciones.

W = Cargas de viento o las solicitaciones producidas por ellas.

Verificaciones necesarias:

Las piezas de hormigón pretensado requieren ciertas verificaciones, que varían algo según el

tipo de pretensado elegido. Leonhardt recomienda las siguientes:

 Verificación para la capacidad de servicio: Se calculan con la teoría de la elasticidad,

con los esfuerzos característicos para Estado I. Tensiones de compresión en la zona

traccionada pretensada inferiores a las admisibles; en la zona comprimida no deben

aparecer tensiones de tracción apreciables debidas a P0. Las curvaturas o flechas

negativas no deberán afectar la capacidad de servicio. Cuando el peso propio no actúa

completamente sino hasta una cierta etapa, se deberán verificar los estados de obra con

el peso propio que corresponda a cada caso.

 Verificaciones de capacidad portante: Corresponde a las acciones mayoradas frente a

las resistencias de los materiales afectadas por el coeficiente de minoración respectivo.

Corresponden a los valores característicos en Estado II, y el esfuerzo de pretensado

P

.

 Pérdidas de tensión por fricción, contracción y fluencia lenta del hormigón

 Cálculo de la longitud de los elementos tensores individuales: sirven para controlar el

registro del protocolo de pretensado y verificar las pérdidas correspondientes al

momento de introducción del esfuerzo de tesado. Hormigón Pretensado Gustavo Balbastro

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 Fuerzas de desvío y de divergencia: Se deben verificar las presiones sobre el hormigón

en los lugares de desvío de los elementos tensores y los esfuerzos de tracción que

puedan aparecer.

 Introducción de esfuerzos de pretensado: Se deben verificar las presiones sobre el

hormigón y las tensiones de tracción que aparecen en las zonas de anclaje,

disponiendo la armadura que resulte necesaria. De manera muy general, podemos

decir que estos esfuerzos de tracción son del orden del 20 a 25% del esfuerzo de

pretensado, aunque se debe estudiar detenidamente en cada caso.

 Acortamiento de las estructuras: Debe ser determinado, tanto para 0

t como para 

t ,

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