República Bolivariana de Venezuela. Ministerio de Poder Popular para la Educación Universitaria, Ciencia y Tecnología. Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. Extensión – Puerto Ordaz. Escuela 42 – Ing. Civil. Cátedra: Concreto pretensado. Fuerzas de pretensión Alumna: Profesor: Ing. René Rojas. Montaner, Marialex C.I: 28.031.028 Ciudad Guayana, Junio 2021. DESARROLLO 1. Describir en forma resumida el comportamiento de las fuerzas de pretensión en el concreto pretensado aplicando las normas correspondientes. La magnitud de las fuerzas de pretensión en un elemento de concreto no es constante, puesto que toma diversos valores durante la vida útil del elemento. Se puede asegurar que ciertos cambios ocurren casi de manera instantánea mientras que otros se dan paulatinamente con el paso del tiempo, en relación a la carga que genera la superestructura. Durante el proceso de pretensionado ocurre una fuerza mayor como resultado de la operación de los gatos hidráulicos, en los elementos pretensados esta fuerza reacciona contra anclajes externos y no sobre el concreto, sin embargo para un miembro postensado esta fuerza se aplica como una reacción directa en el elemento. Al transferir la fuerza de presforzado del gato a los anclajes que sujetan el tendón, existe una reducción inmediata de la fuerza por el deslizamiento que se da al asentarse las cuñas en el tendón de acero, lo que se caracteriza por la pérdida de esfuerzo y la deformación por tensión. Por otra parte, en el pretensado ocurre una pérdida por deslizamiento al emplear grilletes temporales mientras se vacía el concreto, sin embargo, en ocasiones puede llegar a ser insignificante. Figura 1. Esquema de la evolución de la pérdida del presfuerzo. En elementos pretensados también ocurre una pérdida instantánea de esfuerzo por acortamiento elástico del concreto, justo al momento de pasarle la fuerza de presforzado, en cambio en elementos postensados, afecta la fricción entre el acero y el conducto al ser estirado el tendón, ya que, la fuerza de tensión que sucede en el gato, será mayor que la que obra en el extremo lejano, donde se encuentra anclado. Como consecuencia de todas estas pérdidas instantáneas, la fuerza aplicada por el gato se reduce a un valor menor, conocido como “la fuerza inicial de presforzado”, que con el paso del tiempo se reduce aún más generalmente por contracción del concreto o relajamiento del acero, hasta alcanzar “la fuerza efectiva de presforzado”. Figura 2. Pérdida de fuerza por acortamiento elástico. 2. Describir la transferencia de esfuerzo aplicado en las vigas de secciones tipo “T” aplicando las normas correspondientes. Primeramente, una viga de sección tipo “T” es una estructura que normalmente resulta al unirse con una losa, cuando los estribos y las barras dobladas que forman parte de la viga se extienden hasta penetrar dicha losa y es por ello que finalmente la sección transversal de la viga se aprecia con forma de T. Figura 3. Configuración de la sección transversal de la viga. En base a lo anterior, la losa representa el ala de la viga y la parte de la viga que se sitúa por debajo de la losa constituye el alma. De esta forma la parte superior de la viga se encuentra sometida a esfuerzos transversales a causa de la acción de la losa en esa dirección y la tensión transversal reduce la resistencia a la compresión longitudinal que es resistida por la parte de la losa conectada al segmento superior de la viga. Figura 4. Nomenclatura de partes de una viga de sección tipo T. En la figura 4 se muestra la nomenclatura utilizada para mencionar las diversas partes que conforman una viga de sección tipo T, dentro de las cuales se encuentran: B = ancho efectivo. d = peralte efectivo. H = altura total. Hf o tw = espesor de losa (ala). Bw = ancho del alma de la viga. r = recubrimiento. As = área total de acero de refuerzo. En la siguiente imagen se representa una viga de sección tipo T real, donde la profundidad de los esfuerzos de compresión se extiende más allá del patín, hasta llegar al alma de la viga. Figura 5. Representación del 1er caso de resistencia de esfuerzos en vigas de sección tipo T. Existe un segundo caso de resistencia de esfuerzos en vigas de sección tipo T, en el cual la profundidad del bloque de esfuerzos de concreto a la compresión se ubica dentro del patín de la viga, por lo que en el análisis del momento resistente se considera la viga como rectangular, con un ancho efectivo igual al ancho del patín que constituye a la misma. Figura 6. Representación del 2do caso de resistencia de esfuerzos en vigas de sección tipo T. Cuando se trata de la fabricación de vigas de concreto presforzado, si el eje neutro de la viga se encuentra ubicado hacia la zona de tracción se puede considerar como una viga T con comportamiento rectangular y durante el proceso de construcción las fuerzas actuantes suelen producir el deslizamiento de los tendones a través del concreto que los rodea. Esto produce esfuerzos de adherencia o esfuerzos cortantes que actúan en la cara de contacto entre el acero y el concreto. Figura 7. Fuerzas actuantes durante el proceso de presforzado de una viga. A continuación, se mostrará mediante una imagen la principal diferencia entre una viga de hormigón simplemente armado y una viga de hormigón pretensado, la cual radica en que en las primeras sólo se aprovecha la zona que trabaja a compresión situada sobre el eje neutro, mientras que en el caso de la segunda se aprovecha toda la sección, haciendo que la viga trabaje íntegramente a compresión. Figura 8. Diferencia entre vigas de hormigón armado y hormigón pretensado. Para las vigas pretensadas, cuando se libera la fuerza externa del gato, la fuerza pretensora se transfiere del acero al concreto cerca de los extremos del elemento mediante la adherencia a través de una distancia que se conoce como la “longitud de transferencia”. Dentro de la longitud, el crecimiento del presfuerzo es gradual desde cero hasta el nivel del presfuerzo efectivo. La longitud de transferencia depende de diversos factores, que incluyen el esfuerzo de tensión del acero, la configuración de la sección transversal del acero, la condición en que se encuentre la superficie del acero y la rapidez con la que se libere la fuerza del gato. Los alambres de acero que se encuentran ligeramente oxidados requieren longitudes de transferencia menores que aquellos que se encuentran limpios y lustrosos. Las pruebas indican que si la fuerza del gato se libera repentinamente, la longitud requerida de transferencia seria sustancialmente más grande que la que se requeriría si la fuerza se aplicara gradualmente, puesto que la resistencia del concreto tiene muy poca influencia. El presfuerzo final o efectivo es esencialmente constante a medida en que la viga es cargada gradualmente hasta el nivel de su carga de servicio. Sin embargo, si esta tuviera que sobrecargarse existiría un gran incremento en el esfuerzo del acero hasta que se alcanzara el esfuerzo de falla por flexión que puede ser cercano a la resistencia de tensión del acero. Un sobresfuerzo más allá de la carga de servicio produce esfuerzos algo menores dentro de la longitud original de transferencia y para alcanzar el esfuerzo de falla en el acero se requiere de una longitud de desarrollo mucho más grande que la longitud original de transferencia. Figura 9. Gráfica de longitudes de transferencia y desarrollo para acero de pretensado. 3. ¿Por qué cree usted que es importante el análisis del comportamiento y la distribución de las fuerzas de pretensión en un concreto pretensado? Es imperativo que todo ingeniero civil o futuro profesional de la construcción conozca y comprenda cada uno de los conceptos básicos de lo que respecta al concreto pretensado o presforzado, puesto que al momento de diseñar este tipo de elementos es necesario aplicar cada uno de los conocimientos adquiridos para obtener un buen criterio de diseño. El análisis del comportamiento y la distribución de las fuerzas durante el proceso de pretensionado es primordial, debido a que la combinación de aceros y concretos de alta resistencia y calidad permite que el diseñador controle las posibles deflexiones y grietas del concreto. De esta forma, es posible producir en dichos elementos estructurales, esfuerzos y deformaciones que contrarrestan parcial o totalmente los esfuerzos producidos por las cargas que se generan cuando se pone la estructura en servicio, logrando elaborar un diseño eficiente y duradero. Figura 10. Efecto positivo del pretensado en comparación con el hormigón armado convencional. También es necesario estudiar cuidadosamente que los materiales utilizados cumplan con todas las características de resistencia y compatibilidad para elaborar elementos pretensados y así asegurar que los mismos no fallen en las etapas críticas, donde se genera mayor cantidad de esfuerzos. Figuras 11-12. Consecuencia del agrietamiento en estructuras de elementos de concreto armado en comparación con elementos de concreto pretensado.
