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El primer puente de hormigón pretensado en [[América del Norte]] es el [[Walnut Lane Memorial Puente (Filadelfia, Pennsylvania)|Walnut Lane Puente Memorial]] en [[Philadelphia, Pennsylvania]]. Se terminó y se abrió al tráfico en 1951.<ref>[http://www.cement.org/basics/concreteproducts_prestressed.asp Cement & Concrete Basics: Prestressed Concrete | Portland Cement Association (PCA)<!-- Bot generated title -->]</ref> |
El primer puente de hormigón pretensado en [[América del Norte]] es el [[Walnut Lane Memorial Puente (Filadelfia, Pennsylvania)|Walnut Lane Puente Memorial]] en [[Philadelphia, Pennsylvania]]. Se terminó y se abrió al tráfico en 1951.<ref>[http://www.cement.org/basics/concreteproducts_prestressed.asp Cement & Concrete Basics: Prestressed Concrete | Portland Cement Association (PCA)<!-- Bot generated title -->]</ref> |
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Revisión del 14:44 10 dic 2009
Se denomina hormigón pretensado (en América concreto presforzado) a los elementos estructurales de hormigón sometidos intencionadamente a esfuerzos de compresión previos a su puesta en servicio. Esta tensión se aplica mediante cables de acero que son tensados y anclados al hormigón.
Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del hormigón frente a esfuerzos de tracción,[1][2] y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920.
El esfuerzo de pretensado se puede transmitir al hormigón de dos formas:
- Mediante armaduras pretesas (generalmente barras o alambres), método utilizado mayoritariamente en elementos prefabricados.
- Mediante armaduras postensas o postesas, (generalmente torones, grupos de cables), utilizadas mayoritariamente en piezas hormigonadas in situ.
Los torones deben ser capaces de precomprimir el hormigón por adherencia, como ocurre en el hormigón pretensado. También se pueden dejar conductos con un perfil predeterminado dentro del elemento para luego pasar cables de acero por los mismos, y posteriormente aplicarles la fuerza de pretensado mediante gatos hidráulicos. Por último, se deben anclar los torones en los extremos. Este procedimiento se conoce como hormigón postensado. Normalmente al aplicar esta técnica, se emplean hormigones y aceros de alta resistencia, dada la magnitud de los esfuerzos inducidos.
El principio es el mismo que el aplicado en el hormigón postensado. Se trata de 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, pero se diferencia de aquél en que los cables o alambres son tensados antes del vertido del hormigón fresco.
Por esta razón es un método constructivo que suele reservarse a piezas prefabricadas en instalaciones industriales, tales como columnas, vigas, viguetas, pequeñas losas, etcétera.
Pretensado se puede lograr de tres maneras: pretensado, y bonded e unbonded concretos post-tensados
Hormigón pretensado
El hormigón pretensado se vierte alrededor de tendones tensados. Este método produce un buen vínculo entre el tendón y el hormigón, el cual protege al tendón de la oxidación, y permite la transferencia directa de tensión. El hormigón o concreto curado se adhiere a las barras, y cuando la tensión se libera, es transferida hacia el concreto en forma de compresión por medio de la fricción. Sin embargo, se requiere fuertes puntos de anclaje entre los que el tendón se estira y los tendones están generalmente en una línea recta. Por lo tanto, la mayoría de elementos pretensados son prefabricados en taller y deben ser transportados al lugar de construcción, lo que limita su tamaño. Elementos pretensados pueden ser elementos balcón, dinteles, losas de piso, vigas de fundación o pilotes.
Hormigón postensado encamisado
Es el término descriptivo para la aplicación de compresión tras el vertido y posterior proceso de secado in situ del hormigón. El hormigón se vierte alrededor de un plástico, acero o un conductor de aluminio, para seguir el área donde, de otra manera, la tensión ocurriría en el elemento de hormigón. Los tendones se "pescan" a través de los conductos y el hormigón se vierte. Una vez que el hormigón se ha endurecido, los tendones son tensados a través de gatos hidráulicos que reaccionan contra la propia pieza de hormgión. Cuando los tendones se han estirado lo suficiente, de acuerdo con las especificaciones de diseño (véase la ley de Hooke), estos quedan atrapados en su posición y mantienen la tensión después de que los gatos hidráulicos se retiren, transferiendo así la presión hacia el hormigón. El conducto es cementado para proteger los tendones de la corrosión. Este método es comúnmente utilizado para crear losas monolíticas para la construcción de casas en los lugares donde los suelos expansivos (tales como adobe de arcilla) crean problemas típicos para el perímetro de la cimentación. Todas las tensiones de la expansión temporal y construcción del subyacente suelo son tomados por toda la losa pre-tensada, que soporta la construcción sin flexión importante. EL Post-tensado también se utiliza en la construcción de varios puentes, después de que el hormigón se seca después del soporte del falsework y por la asamblea de secciones prefabricadas, como en la segmentaria de puentes.
Hormigón postensado no encamisado
El Hormigón postensado no encamisado se difiere del encamisado en que se permite a cada cable libertad de movimiento en la masa de hormigón. Para lograr este objetivo, cada tendón está recubierto con una grasa (en general, basada en litio) y cubierta por una envoltura de plástico formado en un proceso de extrusión. La transferencia de tensión hacia el concreto se consigue a través del cable de acero el cual actúa contra las anclas de acero incrustados en el perímetro del miembro. La principal desventaja del encamisado es el hecho de que un cable se puede destensar y romper la losa.
Ventajas del hormigón pretensado
La resistencia a la tracción del hormigón convencional es muy inferior a su resistencia a la compresión, del orden de 10 veces menor. Teniendo esto presente, es fácil notar que si deseamos emplear el hormigón en elementos, que bajo cargas de servicio, deban resistir tracciones, es necesario encontrar una forma de suplir esta falta de resistencia a la tracción.
Normalmente la escasa resistencia a la tracción se suple colocando acero de refuerzo en las zonas de los elementos estructurales donde pueden aparecer tracciones. Esto es lo que se conoce como hormigón armado convencional. Esta forma de proporcionar resistencia a la tracción puede garantizar una resistencia adecuada al elemento, pero presenta el inconveniente de no impedir el agrietamiento del hormigón para ciertos niveles de carga.
Historia y evolución
El principio básico del pretensado fue aplicado a la construcción quizás hace siglos, cuando se ataban cintas o bandas metálicas alrededor de duelas de madera para formar los barriles. Cuando se apretaban los cinchos, estaban bajo una fuerza que creaba un esfuerzo de compresión entre las duelas y las habilitaban para resistir la tensión en arco, producida por la presión interna del líquido contenido.
Aunque a través del tiempo se han hecho diversos intentos para disminuir el agrietamiento del hormigón bajo tracción, la contribución más importantes a su solución suelen atribuirse al ingeniero francés Eugène Freyssinet, quien convirtió en realidad práctica la idea de pretensar los elementos de hormigón. Según Freyssinet, pretensar un elemento estructural consiste en crear en él, mediante algún procedimiento específico, antes o al mismo tiempo que la aplicación de las cargas externas, esfuerzos de tal magnitud que al combinarse con los resultantes de dichas fuerzas externas, anulen los esfuerzos de tensión o los disminuyan, manteniéndolos bajo las tensiones admisibles que puede resistir el material.
1886: En este año es aplicado el principio anterior al hormigón cuando P. H. Jackson, un ingeniero de San Francisco, California, obtuvo las patentes para atar varillas de acero en piedras artificiales y en arcos de hormigón que servían como losas de pisos.
1788: Hacia este año, C. E. W. Dohering, de Alemania, aseguró una patente para hormigón reforzado con metal que tenía aplicado un esfuerzo de tensión antes de que fuera cargada la losa.
1908: C. R. Steiner, de los Estados Unidos, sugirió la posibilidad de reajustar las barras de refuerzo después de que hubiera tenido lugar cierta contracción y fluencia del hormigón, con el objeto de recuperar algunas de las pérdidas.
1925: R. E. Dill, de Nebraska, ensayó barras de acero de alta resistencia cubiertas para evitar la adherencia con el hormigón. Después de colocar el hormigón, se tensaban las varillas y se anclaban al hormigón por medio de tuercas en cada extremo.
1928: Se inicia el desarrollo moderno del hormigón pretensado en la persona de Eugène Freyssinet, de Francia, quien empezó usando alambres de acero de alta resistencia para el pretensado. Tales alambres contaban con una resistencia a la ruptura tan elevada como 18,000 kg/cm², y un límite elástico de más de 12,600 kg/cm².
1939: Freyssinet produjo cuñas cónicas para los anclajes de los extremos y diseñó gatos de doble acción, los cuales tensaban los alambres y después presionaban los conos machos dentro de los conos hembra para anclarlos a las placas de anclaje. Este método consiste en estirar los alambres entre dos pilares situados a varias decenas de metros, poniendo obturadores entre las unidades, colocando el hormigón y cortando los alambres después de que el hormigón adquiera una resistencia de diseño específica.
1945: La escasez de acero en Europa durante la Segunda Guerra Mundial le dio ímpetu al desarrollo del hormigón pretensado, puesto que se necesitaba mucho menos acero para este tipo de construcción con respecto a las convencionales en hormigón armado.
Si bien Francia y Bélgica encabezaron el desarrollo del hormigón pretensado, Inglaterra, Alemania, Suiza, Holanda, Rusia e Italia rápidamente lo continuaron. Cerca del 80% de todos los puentes que se construyen en Alemania son de hormigón pretensado.
En 1945 Pacadar prefabrica la primera viga pretensada en España.
1949: Se empieza a trabajar en Estados Unidos con el pretensado lineal al llevarse a cabo la construcción del afamado puente Filadelfia Walnut Lane Bridge. La Bureau of Public Roads (Oficina de caminos públicos), ha investigado y mostrado que durante los años 1957-1960 se autorizaron para la construcción 2052 puentes de hormigón pretensado, totalizando una longitud de 68 mi, con un costo total de 290 millones de dólares.
1951: Se construye el primer puente pretensado en México. Siendo la ciudad de Monterrey la madrina de tal acontecimiento, al llevarse a cabo la construcción del puente "Zaragoza" que cuenta con 5 tramos de 34 m cada uno y cuya finalidad es la de proporcionar circulación a través del río Santa Catarina.
1952: Hay una reunión en Cambridge, en la cual se crea una sociedad internacional bajo el nombre de Fédération Internationale de la Précontrainte (FIP). El objetivo principal de este grupo de ingenieros visionarios era diseminar el mensaje e iluminar al mundo acerca del concepto relativamente desconocido de la construcción con hormigón pretensado, lo cual se llevaría a cabo alentando la integración de grupos nacionales en todos los países que tuviesen particular interés en el asunto y facilitando un foro internacional para el intercambio de información.
1958: Se construye el puente Tuxpan (carretera México - Tuxpan) con una longitud total de 425 m. Estructura principal de tres luces de 92 m de hormigón pretensado, construidos con el procedimiento de doble voladizo (primer puente de este tipo en América Latina).
1962: Se construye el puente Coatzacoalcos con una longitud total de 996 m. Tramos de vigas pretensadas de 32 m y un tramo de armadura metálica levadizo de 66 m de luz y un tramo de armadura metálica levadizo de 66 m de luz, apoyados en pilas de hormigón armado.
Aplicaciones
Hormigón es el material predominante en pisos de alto edificio concretas S y las cámaras en reactores nucleares, así como en las columnas y muros de corte en la edificio s destinados a una alto grado de terremoto[3] and protección contra explosiones.[4]
Unbonded post-tensado los tendones se usan comúnmente en garaje s como barrera cable.[5] Además, debido a su capacidad de ser y, a continuación, hizo hincapié de estrés, que puede ser utilizado temporalmente para reparar un edificio dañado por la celebración de un muro o dañados hasta el piso permanentes reparaciones se pueden hacer.
Las ventajas de hormigón pretensado son más bajos los costos de construcción, losas delgadas - especialmente importante en los edificios altos que en el piso espesor de ahorro puede traducirse en plantas adicionales para el mismo (o menos) y menos coste articulaciones, desde la distancia que puede ser abarcado por correo -losas supera tensarán que del fortalecimiento de las construcciones con el mismo espesor. El aumento de las longitudes span aumenta el espacio utilizable no comprometidos en los edificios; disminuyendo el número de articulaciones conduce a la disminución de los costes de mantenimiento durante la vida de diseño de un edificio, ya que las articulaciones son los principales escenario de debilidad en edificios concretos.
El primer puente de hormigón pretensado en América del Norte es el Walnut Lane Puente Memorial en Philadelphia, Pennsylvania. Se terminó y se abrió al tráfico en 1951.[6]
Referencia
- ↑ Nawy, Edward G. (1989). Prestressed Concrete. Prentice Hall. ISBN 0136983758.
- ↑ Nilson, Arthur H. (1987). Design of Prestressed Concrete. John Wiley & Sons. ISBN 0471830720.
- ↑ Prestressing-Induced Frame System on Earthquake Protector
- ↑ Sails-Rigging Blast Protective Structural Shield, SEAINT
- ↑ Barrier Cable
- ↑ Cement & Concrete Basics: Prestressed Concrete | Portland Cement Association (PCA)
Normativa relacionada
Bibliografía
Enlaces externos
- "Con Eugène Freyssinet oltre i limiti del cemento armato", Fausto Giovannardi, Borgo San Lorenzo, 2007.