ING. WILMER ROJAS ARMAS · puentes, más de 100 proyectos de edificaciones y obras especiales. ......

ESTRUCTURAS POSTENSADAS Ing. Wilmer Rojas Armas

ESTRUCTURAS PRE ESFORZADAS ING. WILMER ROJAS ARMAS


WILMER ROJAS ARMAS

• Ingeniero Civil, con maestría en Gerencia de Proyectos de Ingeniería.

• Especialista en diseño estructural con amplia experiencia en el diseño y

ejecución de estructuras postensadas en Puentes y Edificaciones.

• Participación en el desarrollo y elaboración de más de 200 proyectos de

puentes, más de 100 proyectos de edificaciones y obras especiales.

• Docente en la Universidad San Martin de Porres, Universidad Nacional

Federico Villarreal, Universidad Alas Peruanas y Universidad Nacional

Mayor de San Marcos.

• Actualmente Gerente de Operaciones de la empresa “Sistemas

Especiales de Construcción Perú S.A.” (SECPERU S.A.) y VSL

Construction System S.A., empresa líder a nivel mundial, especialista

en estructuras postensadas y obras especiales.


Fundada en 1995 fue originalmente Pretensado

VSL del Perú S.A., constituida el año 1965, por lo

tanto su know-how, así como la experiencia de los

profesionales data de esa época, reflejado en los

cientos de proyectos de Puentes y Edificaciones

realizados hasta la fecha.


PRESFORZAR

Técnica de inducir fuerzas

que eliminen o reduzcan

los esfuerzos de tensión

que son producidos por las

cargas


Principio de presforzado

Someter a un material incapaz de soportar esfuerzos en determinado

sentido, a esfuerzos iniciales de sentido contrario.


Breves antecedentes históricos

• 2,100 a.c. Se encontró la realización más antigua del concepto de pretensado en los barcos egipcios donde ellos usaban una pretensión longitudinal y transversal para que no se abran las juntas durante las tempestades.


• Según la literatura, la primera aplicación del presfuerzo a una estructura, consistió en tratar de mantener unidos bloques de concreto, pasando a través de ellos un tirante atornillado en sus extremos. Este uso se debe a P.H. Jackson, ingeniero de San Francisco, California EE.UU. , en 1886.

• Contemporáneamente E.W.Dohering en Alemania en 1888 obtiene una patente de la aplicación del presfuerzo a una losa, para eliminar las fisuras del concreto mediante el uso de cables de acero.


• El presfuerzo no tuvo más desarrollo debido a las calidades del acero de la época ya que los cables presentaban demasiadas pérdidas de la tensión aplicada en un corto tiempo.

• Además, las continuas guerras entre los países desarrollados impedían que se continúe con las investigaciones en este campo.

• En 1927 el Ingeniero Francés Eugéne Freyssinet fue el primero en exponer la metodología para la valoración de las pérdidas dentro del cálculo estructural. Paralelamente en España el Ingeniero Eduardo Torroja inicia los primeros estudios de concreto presforzado y en 1958 ambos fundan la ‘’Federación Internacional del Hormigón Pretensado’’.

• A continuación varios ingenieros fueron contribuyendo con sus investigaciones al desarrollo y uso del presfuerzo.


1945: PACADAR fabrica la primera vigueta 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, inaugurándose en 1950 como el primer puente postensado en

EEUU.


EN EL PERÚ :

• En 1947 en el Perú el Ing. Pedro Lainez-Lozada realiza el proyecto del puente “Fortaleza” (rio nusiniscato - carretera de quincemil - puerto maldonado) estructura colgante, con tablero encasetonado y vigas de concreto preesforzado. Este puente construido en 1949 es el primer puente en concreto preesforzado construído en el Perú.

• 1965 el ing. pedro Lainez-Lozada trae la patente VSL para los trabajos de postensado en el puente “Dueñas”.


• 1955 en Lima el ing. Eduardo Young Bazo aplica el concreto pretensado en el puente “El Emisor” (Av. Néstor Gambeta).

• 1962 se construye el “Puente del Ejército” con vigas postensadas, diseño del Ing. Eduardo Gallo Deza.


PROBLEMA : • EN LA ACTUALIDAD EN EL PERÚ, PESE A SER UNO DE LOS PIONEROS

Y AÚN DESPUÉS DEL TIEMPO TRANSCURRIDO NO SE CONOCE MUCHO DE ESTE TEMA Y EN NUESTRO MEDIO ES MUY ESCASA LA BIBLIOGRAFÍA RELACIONADA AL DISEÑO DE CONCRETO POSTENSADO.

• NO EXISTE NINGÚN TIPO DE LIBRO O REVISTA RESPECTO A LA INSTALACIÓN Y PROCEDIMIENTOS EN OBRA DE LOS ELEMENTOS DEL CONCRETO POSTENSADO.


CONCEPTOS BÁSICOS

http://www.google.com.pe/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&docid=-rL1vJsUdozjlM&tbnid=YmhJ4WIHtCn8pM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.cingcivil.com/Comunidad/index.php?topic=5406.0&ei=I2qnU_KILNityATV0oDgAQ&bvm=bv.69411363,d.aWw&psig=AFQjCNGQprjcQxnDEhdiR0d6CZ7UEyN63Q&ust=1403566947844930


LAS ESTRUCTURAS ESTAN SOMETIDAS A CARGAS,

ESTAS GENERAN ESFUERZOS


EL CONCRETO TIENE

UNA ALTA

RESISTENCIA A LA

COMPRESIÓN Y UNA

ESCASA RESISTENCIA

A LA TRACCIÓN.

EL ACERO TIENE UNA

ALTA RESISTENCIA A

LA TRACCIÓN.

PARA QUE EL ACERO TRABAJE, EL

CONCRETO DEBE FISURARSE

EL CONCRETO ARMADO TIENE UN REFUERZO PASIVO.

CONCRETO ARMADO


Convención de signos:

Tracción (+)

Compresión (-)

APLICACAR PREVIAMENTE A

SU PUESTA EN SERVICIO

UNA FUERZA CONTRARIA

PARA ANULAR O REDUCIR

EFECTO DE CARGAS

PRESFORZADO


Zt

M

Zt

e P

A

P iii Traccion

Zb

M

Zb

e P

A

P iii Compresión

ESFUERZOS INICIALES ADMISIBLES

ESFUERZO EDIFICACIONES PUENTES

i tracc. ci f ' 60 . 1 ci f ' 80 . 0

i comp. ci f ' 60 . 0 ci f ' 55 . 0


Zt

M

Zt

M

Zt

e P

A

P ai. comp

Zb

M

Zb

M

Zb

e P

A

P ai tracción

ESFUERZOS FINALES ADMISIBLES

ESFUERZO EDIFICACIONES PUENTES

f tracc.

c f ' 60 . 1

c f ' 40 . 0

f comp.

0

c f ' 45 . 0


A

Zkt b

b

by

IZ

kt e

M

P

FUERZA POSTENSORA


CREA COMPRESIONES DONDE SE VAN APRODUCIR TRACCIONES

PRESFORZADO


Deben ser:

Permanentes.

De sentido contrario a las que les causarán las cargas de servicio.

De magnitud controlada, de modo que los esfuerzos resultantes no excedan a los que la estructura pueda resistir.

- EL CONCRETO PRESFORZADO TIENE UN REFUERZO ACTIVO


ETAPAS PÉRDIDAS %

En la transferencia

Acortamiento elástico del concreto. 1

Embutimiento de cuñas. 1.5

Fricción del cable. 4

Después de la

transferencia

Fragua del concreto. 3

Creep del concreto. 4

Relajación del tendón. 2

T o t a l 15.5

PÉRDIDAS ESTIMADAS


CONCRETO

Alta resistencia:

– Soporta mayores esfuerzos de compresión.

– Mayor Ec , permite minimizar pérdidas.

Resistencia mínima recomendada f´c = 280 Kg/cm2.

Concretos mas usados son 280 kg/cm2, 350 kg/cm2 y 420 kg/cm2.

MATERIALES

ACERO DE ALTA RESISTENCIA

Torón o Strand, fabricado con siete alambres, 6 firmemente torcidos alrededor de un séptimo de diámetro ligeramente mayor.

Paso del espiral : 12 a 16 veces el diámetro.

Cumple con las normas ASTM A-416.

Propiedades:

fpu : 270 K (18, 990 Kg./cm2)

Baja relajación.


TIPOS DE PRESFUERZO

PRETENSADO

MOMENTO DE TENSADO

POSTENSADO

ADHERIDO (BONDED)

ESTADO DE ADHERENCIA

NO ADHERIDO (UNBONDED)

MONOTORON (MONOSTRAND)

SISTEMA DE TENSADO

MULTITORON (MULTISTRAND)


EL PRETENSADO CONSISTE EN TENSAR EL CABLE ANTES DE VACIAR EL

CONCRETO.

PREFABRICADO EN PLANTA. EL CABLE ES RECTO

ESFUERZO POR ADHERENCIA

PRETENSADO


PRETENSADO


POSTENSADO CONSISTE EN TENSAR DESPUES DEL VACEADO DEL CONCRETO.

HECHO EN OBRA MEDIANTE CABLE PARABÓLICO.

ESFUERZOS POR ANCLAJES.

POSTENSADO


POSTENSADO

El postensado se ejecuta en sitio, después que el concreto ha endurecido.


TIPOS DE PRESFUERZO

PRETENSADO

MOMENTO DE TENSADO

POSTENSADO

ADHERIDO (BONDED)




SISTEMA DE TENSADO



TENDÓN ADHERIDO (BONDED):

Tendones que después de tensados, son inyectados con lechada de cemento. Restituyendo la sección de la viga.

TENDÓN NO ADHERIDO

(UNBONDED): Tendones enfundados y

engrasados fijados en sus extremos mediante anclajes especiales.

No son adheridos al concreto.


TIPOS DE PRESFUERZO

PRETENSADO

MOMENTO DE TENSADO

POSTENSADO

ADHERIDO (BONDED)




SISTEMA DE TENSADO



Sistema Monostrand : Anclajes


EQUIPO DE TENSADO MONOSTRAND


LOSA CON POSTENSADO MONOSTRAND (unbonded)


LOSA POSTENSADA

AEROPUERTO INTERNACIONAL DE PISCO


CENTRO

EMPRESARIAL

MIRAFLORES IV

(CEM IV)


CENTRO EMPRESARIAL MIRAFLORES IV (CEM IV)

ESTRUCTURAS POSTENSADAS Ing. Wilmer Rojas Armas POSTENSADO MONOSTRAND


Sistema Multistrand : Anclajes


EQUIPO DE TENSADO MULTISTRAND


GATO HIDRAULICO PARA 31 CABLES


BOMBA

ELÉCTRICADE

INYECCIÓN


INYECCION DEL MORTERO

La inyección se realiza desde un extremo del tendón, hasta que el material aparezca por el tubo de ventilación del otro extremo, sin contenido de aire y con la misma consistencia con la que es inyectada.


• Una primera aproximación al problema consiste en fijar el peralte.

• El código americano PTI (Post-Tensioning Institute) y ACI-318-02

(Building Code Requirements for Structural Concrete) facilita las

siguientes relaciones luz/peralte:

CRITERIOS GENERALES DE PREDIMENSIONAMIENTO

El predimensionamiento dependerá de las condiciones de carga de la

estructura


COMPARACION DE COSTOS


DISPOSICION DE LOS TENDONES EN LOSAS


SISTEMAS BIDIRECCIONALES

Losas Planas: • Rango de utilización: 7 a 8m, para cargas ligeras a medias. • Encofrado muy sencillo. • A medida que aumenta la luz problemas de punzonamiento y/o

congestión de armadura pasiva sobre apoyos.



Losas con Capiteles o Ábacos: • Se puede llegar hasta 12m para cargas medias. • Los capiteles o ábacos aumentan la resistencia al punzonamiento (dimensiones

típicas: 1/3 de la luz con 1.5 a 2 veces el espesor de la losa) también aumentan la capacidad resistente frente a momentos sobre pilares.



Bandas o Vigas planas en dos direcciones + Losa: Se recomienda cuando las luces en ambas direcciones superan los 13 a 15m y las cargas son medias a pesadas.



Vigas peraltadas en dos direcciones + Losa: • Igual que el anterior, pero se utiliza cuando no hay limitaciones en

el peralte total. • La principal ventaja es que admite grandes cargas concentradas con

pequeñas deformaciones.


SISTEMAS UNIDIRECCIONALES

Banda o Viga Plana unidireccional + Losa: • Este caso es muy usual cuando las luces son muy distintas en las dos direcciones. • La viga plana puede cubrir luces de hasta 20m y la losa hasta 8m. • Los tendones se colocan concentrados en las vigas y se distribuyen uniformemente

en la losa.


Viga de Peralte unidireccional + Losa: • Igual que el anterior, pero puede cubrir luces mayores y

recibir grandes cargas concentradas. • Los tendones se colocan concentrados en las vigas y se

distribuyen uniformemente en la losa.

SISTEMAS UNIDIRECCIONALES


VENTAJAS DEL CONCRETO POSTENSADO



Aprovechamiento de la sección de concreto

CONCRETO ARMADO: Se aprovecha sólo la zona que trabaja a

compresión sobre el eje neutro.

CONCRETO POSTENSADO: Se aprovecha toda la sección haciéndole

trabajar íntegramente a compresión.



Peralte de vigas

CONCRETO ARMADO: El peralte de las vigas es de 1/10 de la luz.

CONCRETO POSTENSADO: El peralte de las vigas se acepta en 1/20 de

la luz llegando a 1/30 y 1/48 en losas, dependiendo del tipo de estructura y

sobrecarga.


ESTACIONAMIENTO CAMINO REAL

T-11


POLIDEPORTIVO LA VIDENA


CLUB HOUSE SEDE VILLA - REGATAS LIMA - LURIN



Longitud de la estructura sobre apoyos.

CONCRETO ARMADO: Las luces grandes son limitativas porque se debe

salvar con estructuras muy pesadas o usando varios apoyos.

CONCRETO POSTENSADO: Se utiliza para salvar grandes luces con el

menor número de apoyos intermedios.

WESTIN HOTEL Vigas de 41m sin apoyos intermedios

Voladizos de hasta 11m.


SÓTANOS DE LUCES GRANDES

ESTACIONAMIENTO ANDRÉS

AVELINO CÁCERES



Peso total del conjunto de estructuras.

CONCRETO ARMADO: En función del peralte se estima mayor número de

pilares o columnas lo que conlleva zapatas de mayor dimensión, luego el

volumen de estructuras es mayor.

CONCRETO POSTENSADO: En función del menor peralte las estructuras

son aligeradas en su peso y se puede colocar menos apoyos o columnas

más esbeltas que redundan en menor volumen de obras.


VENTAJAS DEL CONCRETO POSTENSADO Durabilidad de la estructura.

CONCRETO ARMADO: Las fisuras que se generan permiten el ingreso de

oxígeno que al llegar al acero inicia la corrosión.

CONCRETO POSTENSADO: Trabaja a compresión por lo tanto evita la

fisuración por lo que el acero en general se ve protegido de la corrosión.



Losas impermeables

CONCRETO ARMADO: El concreto fisurado permite las filtraciones de

líquidos.

CONCRETO POSTENSADO: Debido a que el postensado anula las fisuras,

se evitan las filtraciones de líquidos.



Desencofrado fondo de viga.

CONCRETO ARMADO: Se acostumbra retirar el fondo de las vigas a lo 21

ó 28 días de efectuado el vaciado, según se obtenga la resistencia de

diseño.

CONCRETO POSTENSADO: Acortamiento de plazos de ejecución. Se

retira el fondo de las vigas inmediatamente de efectuado el tensado, el cual

se realiza en cuanto se obtenga el 80% de la resistencia de diseño.


VENTAJAS DEL CONCRETO POSTENSADO Control de deflexiones

CONCRETO ARMADO: Si por alguna razón una viga o puente se hubiese

deflectado hacia abajo generando grietas de consideración la estructura es

irrecuperable.

CONCRETO POSTENSADO: Si la viga o puente sufriera deflexión hacia

abajo con grietas perpendiculares al cable, los mismos cables al ser

tensados recuperan la estructura cerrando las fisuras.



Prefabricación.

CONCRETO ARMADO: Debido a su peso se limita a luces cortas.

CONCRETO POSTENSADO: Por utilizarse secciones esbeltas pueden

prefabricarse luces mayores. También se prefabrican dovelas que son

cosidas con el pretensado.



Estructuras esbeltas.

CONCRETO ARMADO: Secciones de mayor dimensión, mas pesadas,

mayor volumen.

CONCRETO POSTENSADO: Ahorro en concreto, acero, mano de obra ,

encofrado.


Aplicable en todo tipo de obra y lugar

Equipo liviano y materiales

de fácil transporte


Concepción estética


• Puentes

• Edificios

• Silos y Reservorios

• Reactores Nucleares

• Estabilización de Suelos (Anclajes en roca, muros pantalla, estabilización de taludes, etc.)

• Otros:

– Reparación de estructuras; Restituir estructuras deflectadas.

– Procedimientos Constructivos.

– Izaje de equipos y estructuras pesadas.

APLICACIONES


A continuación mostramos algunas de nuestras obras más

importantes.


PUENTE DUEÑAS En 1965, el Ing. Pedro Lainez-Lozada trae la patente VSL para la

construcción del puente Dueñas compuesto por vigas postensadas.


TREN ELECTRICO PUENTE ATOCONGO Postensado de vigas del Tramo 1 de la Línea 1

1987


AEROPUERTO

INTERNACIONAL

SANTIAGO DE CHILE

(Aeropuerto Arturo

Merino Benítez)

1990 - 1994


EDIFICIO BanBif Vigas postensadas en voladizos

1995 - 1996


PLAYAS DE ESTACIONAMIENTO

ESTACIONAMIENTO CAMINO REAL T-11

1996

ESTRUCTURAS POSTENSADAS Ing. Wilmer Rojas Armas ESTACIONAMIENTO

SUBTERRANEO OVALO GUTIERREZ

1996


ESTACIONAMIENTO SUBTERRANEO ANDRÉS AVELINO CÁCERES

1997


ESTACIONAMIENTO

SUBTERRANEO ANDRÉS

AVELINO CÁCERES 1997


ESTACIONAMIENTO SUBTERRANEO DIONISIO DERTEANO

1997


INTERCAMBIO VIAL EL DERBY

1997


CENTROS COMERCIALES COMIENZOS DE LOS AÑOS 2000


EDIFICIOS DE OFICINAS ERNEST YOUNG

Y VICTOR ANDRES BELAUNDE

COMIENZOS DE LOS AÑOS 2000


PUENTE AGUAYTIA ( PUCALLPA )

Longitud 576 m, Construido en 2003


Puente Av. México y Av. Manco Cápac, Viaducto de 500m de longitud.

Sección cajón, 225.2 m Long, 3 vigas tipo gerber de 89.6m, 58.0m y 77.6m.

Reforzamiento con cables postensados de 3 en zapatas de los pilares del puente.

2005


2 puentes paralelos de 3 carriles, 250m (8 tramos), 1 viga central tipo Gerber

80m y 2 vigas en cada extremo de 90m y 80m, vigas cajón de 5 celdas.

También incluye 6 puentes peatonales de vigas postensadas de 33.0m a 55.0m.

Puente Av. Venezuela – Av. Universitaria - 2007


2 puentes paralelos de 3 vías, 4 tramos. 40 vigas longitudinales prefabricadas

postensadas y 8 vigas diafragma postensadas de 21.80m.

Puente Av. Colonial – Av. Universitaria Long. Viaducto 511 m - 2007


Puente Continental Fraternidad Perú-Brasil (Presidente Guillermo Billinghurst) L=722m

ACTUALMENTE EL PUENTE COLGANTE MAS GRANDE

DEL PERU - AÑO 2007


CENTRO EMPRESARIAL MIRAFLORES II

2008


CENTRO EMPRESARIAL CRONOS

2008 - 2009

ESTRUCTURAS POSTENSADAS Ing. Wilmer Rojas Armas Vigas postensadas de 41.0 m de longitud

sin apoyos intermedios y voladizos de

hasta 11.0 m.

AÑO 2009


PUENTE ETEN – CHICLAYO - 2009

Long. 154m, vigas tipo Gerber de 58.10m c/u, 1 tramo central de 37.80m.


PUENTE OVALO CUZCO TACNA

Long. 186m, 8 tramos de 4 vigas

prefabricadas postensadas.

Primer intercambio vial en Tacna - 2010


AV. TOMAS VALLE

PANAM. NORTE

ANGELICA GAMARRA

2010

2 puentes paralelos de 3 carriles de 795.00m c/u.

2 vigas postensadas de sección cajón.

1 viaducto en 3° nivel de 670.00m, Av. Angélica Gamarra.


3 tramos: de 65m, 190m y 65m haciendo

una longitud total de 320.00m, ancho

12.40m, sostenido por 64 tirantes de

cables Stayed, anclados a 2 torres en

forma de diamante de 60.00m de altura.

PUENTE BELLAVISTA – SAN MARTIN PRIMER PUENTE EN EL PERU USANDO LA

TECNOLOGIA MODERNA APLICADA EN LOS PAISES

MAS DESARROLLADOS DEL MUNDO

AÑO 2010 - 2011


PUENTE BELLAVISTA – SAN MARTIN


PUENTE BELLAVISTA


Puente Mansiche de 213m de longitud y el Puente Nicolás de Pierola de 136m de longitud.

Intercambio Vial Mansiche – Trujillo - 2012

PRIMER INTERCAMBIO VIAL CONSTRUIDO EN TRUJILLO


3 tramos: de 70m, 160m y 70m haciendo

una longitud total de 300.00m, ancho

10.50m, sostenido por 48 tirantes de

cables Stayed, anclados a 2 torres en

forma de «H» de 54.00m de altura.

PUENTE COMUNEROS

HUANCAYO

2013


MODERNIZACION AEROPUERTO INTERNACIONAL PISCO

AÑO 2013

Segundo aeropuerto internacional más grande del Perú, después del Jorge Chavez.


"Puente Rímac" de 240m de longitud.

Línea uno, tramo 2 del Tren Eléctrico

Lima - 2013


"Puente Evitamiento" de 274m de longitud.

Línea uno, tramo 2 del Tren Eléctrico

Lima - 2013


PRIMER PUENTE EN EL PERU USANDO LA

TECNOLOGIA MODERNA DE VOLADIZOS

SUCESIVOS CON CARROS DE AVANCE Y

VIGAS POSTENSADAS


PUENTE CHILINA - AREQUIPA ACTUALMENTE EL VIADUCTO MAS

GRANDE DEL PERU, CONSTRUIDO

CON VOLADIZOS SUCESIVOS

MEDIANTE CARROS DE AVANCE Y

VIGAS POSTENSADAS

AÑO 2014 - 2015

ESTRUCTURAS POSTENSADAS Ing. Wilmer Rojas Armas 2 puentes paralelos de 561m de longitud total y 11.30m de ancho cada uno.


PUENTE PACHITEA - 2016

(Puerto Inca, Huánuco)

Atirantado metálico, de 360m de longitud, 180m de tramo central y

14.25m de ancho de tablero para 2 vías vehiculares y 2 veredas

peatonales. Postensado de los pilares y vigas de la subestructura.

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