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  • 29 dic. 2011

    HORMIGÓN PRETENSADO
    Introducción - ¿Qué es el hormigón pretensado?
    La mejor manera de entender el porqué del hormigón pretensado es con un ejemplo. Supongamos que queremos cubrir una luz entre dos pilares con una viga de hormigón armado. En función de la longitud del vano y de las cargas de la estructura (supongamos que todas las cargas: peso propio, cargas muertas, sobrecargas se pueden equiparar a una carga repartida q) obtendremos la armadura necesaria para poder aguantar las tracciones en el hormigón.
    Ahora nos planteamos el alejar las columnas, aumentando así la luz. Para lograr cubrir el nuevo vano con una luz más grande, seguramente necesitemos aumentar las armaduras, y mucho, ya que no sólo tendrán que ser capaces de aguantar una mayor tracción (bajo las mismas cargas, el momento flector en el centro de vano será más alto), sino que además deberemos aumentar el canto de la viga, por lo que el peso de ésta es mucho mayor, y por lo tanto también las cargas.
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     Ahora nos planteamos el alejar las columnas, aumentando así la luz. Para lograr cubrir el nuevo vano con una luz más grande, seguramente necesitemos aumentar las armaduras, y mucho, ya que no sólo tendrán que ser capaces de aguantar una mayor tracción (bajo las mismas cargas, el momento flector en el centro de vano será más alto), sino que además deberemos aumentar el canto de la viga, por lo que el peso de ésta es mucho mayor, y por lo tanto también las cargas.

    Por lo tanto, conforme vamos aumentando la distancia entre los pilares, mayor canto necesitamos para la viga y mayor armadura hay que disponer. Pero llegará un momento en que esto no sea posible, porque la cantidad de acero necesaria haga inviable la estructura.
    Es el momento de recurrir al pretensado.
    Lo que está agotando nuestra estructura es la tracción que tiene que soportar, o el momento flector en el centro del vano, según se mire.
    Se podría intentar actuar, por lo tanto, de dos formas posibles:
    • Contrarrestando el momento flector.
    • Reduciendo las tracciones.
    Para lo primero, bastaría con aplicar un momento flector en los apoyos, contrario al que tenemos, lo que generaría una ley constante que sumada a la actual reduciría el flector en el centro de vano.

    Aumentamos la tracción en la parte superior de la viga en la zona de los apoyos, pero la reducimos en la zona que antes era más crítica: el centro del vano.
    Para la segunda actuación, reducir las tracciones, bastaría con aplicar un par de cargas, a cada extremo de la viga que nos comprimieran ésta.
    Si este par de cargas, en lugar de colocarlas en el centro de gravedad de la sección, las bajamos hacia abajo, no sólo introduciremos la compresión deseada, sino que también originaremos la ley de momentos flectores que queríamos obtener en la primera actuación.

    Ya sólo nos queda materializar esta acción, ponerla en obra, idear una forma de tener una carga como la figurada siempre aplicada en la estructura. La solución es tecnológicamente sencilla: con un tirante.
    Podemos enganchar un tirante en los extremos donde queremos aplicar la carga y dar una tensión a ese tirante, de forma que transmita esa tensión sobre la viga. Esto podría hacerse zunchando la viga por el exterior mediante bandas de carbono o alambres de acero, o podríamos introducir un alambre por el interior, anclándolo a las paredes exteriores. Ese es el concepto del pretensado en el hormigón.
    Lo más común es considerar un tendón de acero por el interior del hormigón, al que se le da una pretensión inicial que será transmitida al hormigón.
    También pueden emplearse pretensados exteriores, como las bandas indicadas o los tirantes.
    Nomenclatura
    Antes de seguir, conviene recapitular un poco la nomenclatura empleada en el hormigón armado.
    Tendón – Cable que se va a introducir dentro del hormigón y que se tensará para dar el pretensado.
    Vaina – Conducto por el que va el tendón.
    Armadura pasiva – Es la armadura “convencional” del hormigón armado. Resistencias de 400 ó 500 MPa
    Armadura activa – Se denomina así al acero que se emplea para dar pretensión al hormigón (tendones o barras). Sólo se emplean aceros de alta resistencia. Entre 1000 y 2100 MPa.
    Pérdidas - La pretensión que se da al acero no es la que tendrá posteriormente. Hay pérdidas de tensión debidas a varios factores: rozamiento, relajación del acero, retracción del hormigón, fluencia, temperatura, etc.
    Hormigón pretesado y hormigón postesado
    Consideremos a partir de este momento que el mecanismo para dar la pretensión al hormigón va por el interior del mismo.
    Con frecuencia oiremos hablar de hormigón pretesado y hormigón postesado. Vamos a ver las diferencias.
    El hormigón pretesado es el tipo de pretensado que se aplica en vigas prefabricadas. La construcción de una viga prefabricada sigue estos pasos (simplificando el proceso):
    • Colocación de las armaduras pasivas. Se colocan tendidas en el aire, manteniendo las distancias requeridas.
    • Colocación de las armaduras activas. Estas armaduras se pretensan, estirándolas con unos gatos neumáticos. Son armaduras con corrugas, al igual que las armaduras pasivas, para que haya adherencia con el hormigón.
    • Colocación del encofrado. El molde que servirá para hacer la viga.
    • Vertido del hormigón.
    • Curado y fraguado del hormigón.
    • Corte de los extremos de las armaduras activas. Gracias a las corrugas de estas armaduras, la tensión inicial que se le ha dado se transfiere al hormigón, una vez que se liberan de los gatos.
    • Desencofrado.

    Sin embargo, como se ha dicho, en obra este proceso no puede realizarse por su complejidad, pero se dispone del hormigón postesado que consiste en lo siguiente:
    • Colocación de las armaduras pasivas y las vainas por donde irán los tendones de pretensado.
    • Colocación del encofrado.
    • Vertido del hormigón.
    • Curado y fraguado del hormigón.
    • Introducción de los tendones dentro de las vainas y pretensado de los tendones. En los extremos se colocan unas cuñas de anclaje.

    Como podrá verse, hay muchas diferencias entre el hormigón pretesado y el postesado, y todas radican en la diferencia entre tesar la armadura activa antes de construir la pieza de hormigón o después. Aquí se ilustran algunas diferencias:
    Armadura recta o curvada. En el hormigón pretesado la armadura pasiva sigue una línea recta, mientras que en el hormigón postesado, las vainas, y por lo tanto los tendones, pueden llevar cualquier dirección. Esto es muy útil para lograr contrarrestar cualquier ley de momentos flectores.

    Pérdidas. La tensión que se le da a la armadura activa inicialmente, no es la que tendrá a posteriori. Una de los factores que hacen que se pierda parte de esa tensión es el rozamiento del tendón con la vaina en el caso de armaduras postesadas, inexistente en las armaduras pretesadas.
    Reparto de tensiones. El hormigón postesado tiene una concentración de tensiones muy fuerte en las zonas de anclaje, mientras que en el pretesado el reparto de tracciones es más uniforme a lo largo de la viga.
    Ventajas del hormigón pretensado
    La ventaja principal ya se ha comentado: la posibilidad de reducir las tracciones y por lo tanto cubrir luces más amplias. Pero el hormigón armado también proporciona otras ventajas:
    • Al reducir las tracciones, se reduce también la fisuración.
    • Las estructuras son más dúctiles.
    Inconvenientes del hormigón pretensado
    Uno de los inconvenientes, como se descubrirá en la asignatura, es la complejidad de análisis que conlleva el pretensado de una estructura. A efectos prácticos, también pueden verse los siguientes inconvenientes:
    • La armadura activa presenta mayor sensibilidad a la corrosión que la armadura pasiva.
    • Peligrosidad en la puesta en obra del hormigón postesado y en la demolición de estructuras pretensadas.
    • Si bien la estructura es más dúctil, es también más frágil en cuanto al fallo del pretensado. Si el pretensado rompe, la estructura colapsará de forma frágil.

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