República Bolivariana de VenezuelaUniversidad José María Vargas

Facultad de IngenieríaConcreto Pretensado

Periodo Enero- Mayo 2013

Estructuras Precomprimidas Identificar diversos tipos de estructuras precomprimidas

Profesor:Jorge Rodríguez

Integrantes:Biasetti, Giovanni E.Martínez, Gabriela L.

Caracas, Abril de 2013

ÍNDICE GENERAL

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Portada.............................................................................................................................................i

Índice............................................................................................................................................... ii

Introducción...................................................................................................................................iii

CAPÍTULO I

Concreto PresforzadoAntecedentes históricos............................................................................................... ............. 4

Generalidades............................................................................................................................. 8

Estructuras precomprimidas ó presforzadas....................................................................... 10

Estructuras en Venezuela con técnicas de precompresión............................................. 26

CAPITULO II

Glosario de términos ............................................................................................................. 28

INTRODUCCIÓN

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El concreto presforzado o también llamado precomprimido, ha surgido como una respuesta a la intensa búsqueda de nuevos métodos constructivos que permitan superar los obstáculos que genera el concreto armado y que además cumplan con las más exigentes normas de calidad. Se presentó inicialmente como una variante incomprendida del concreto armado, hoy en día se considera como uno de los mejores aliados y, algunas veces, sustituto de las antiguas tendencias constructivas del concreto armado y las estructuras metálicas de gran envergadura. Y no es para menos, los grandes puentes colgantes de acero han sido sustituidos por grandes estructuras de concreto presforzado y los edificios con arquitecturas antes imposibles de realizarse con concreto, hoy son una realidad gracias a este método constructivo.

Objetivo General

El objetivo integral de esta investigación es identificar de forma técnica y precisa los elementos precomprimidos, abarcando las diferentes características que los definen y las particularidades de índole ingenieril.

Objetivos Específicos

Desarrollar definiciones básicas íntimamente relacionadas al método de presforzado, para crear los fundamentos introductorios al tema en estudio.

Determinar los diferentes tipos de presfuerzo, indicando sus especificaciones técnicas y de aplicación.

Puntualizar las diferentes características de cada elemento precomprimido, con un enfoque en sus aplicaciones y beneficios constructivos.

Señalar las normas técnicas relacionadas al tema, en carácter general y las concernientes a Venezuela.

Con el propósito principal de alcanzar el fundamento de conocimientos que complementen la estructura de formación de la carrera en estudio, y obtener como producto de ello, un profesional capacitado que responda a las diversas solicitaciones planteadas. Aunado a lo anterior es de real importancia el estudio sistemático de todas las técnicas, procesos y demás normas referentes al progreso, adelantos y evolución de los mismos; pues son las herramientas que permiten avanzar hacia el futuro de, todos los proyectos a desarrollar a posteriori.

CAPITULO I

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CONCRETO PRESFORZADO-Principios-

El presfuerzo significa la creación intencional de esfuerzos permanentes en una estructura o conjunto de piezas, con el propósito de mejorar su comportamiento y resistencia bajo condiciones de servicio y de resistencia. Los principios y técnicas del presforzado se han aplicado a estructuras de muchos tipos y materiales, la aplicación más común ha tenido lugar en el diseño del concreto estructural. Dos conceptos o características diferentes pueden ser aplicados para explicar y analizar el comportamiento básico del concreto presforzado. Es importante que el diseñador entienda los dos conceptos para que pueda proporcionar y diseñar estructuras de concreto presforzado con inteligencia y eficacia. - Presforzar para mejorar el comportamiento elástico del concreto. Este

concepto trata al concreto como un material elástico y probablemente es todavía el criterio de diseño más común entre ingenieros.

- Presforzar para aumentar la resistencia última del elemento. Este concepto es considerar al concreto presforzado como una combinación de acero y concreto, similar al concreto reforzado, con acero tomando tensión y concreto tomando compresión de tal manera que los dos materiales formen un par resistente contra el momento externo.

-ANTECEDENTES HISTÓRICOS-

La idea del presfuerzo es muy antigua y puede encontrarse como un claro ejemplo de esta idea la ejecución manual de los toneles, donde al calar los arcos se producen pre-compresiones circunferenciales en las dovelas, uniéndolas estrechamente. La rueda de una bicicleta y el aire comprimido de los neumáticos, son muestras distintas de la aplicación del principio de presforzado: someter a un material incapaz de soportar esfuerzos en determinado sentido, a esfuerzos iniciales de sentido contrario.

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-Figura 1-

-Principio del presfuerzo aplicado a la construcción de un barril y a una rueda de bicicleta.-

Esta idea es perfectamente aplicable al concreto, como un material incapaz de soportar esfuerzos de tensión. Bien conocido es el hecho que una de las suposiciones de la teoría del diseño con concreto reforzado, es la que inhibe la tensión aplicada al concreto, limitando a éste, a trabajar en las áreas diseñadas para esfuerzos de compresión. A finales del siglo XIX surge la inquietud en diversos investigadores de utilizar al concreto como un elemento que soportará mayores cargas de diseño que las permitidas por el concreto reforzado, lo que llevó a una de las innovaciones más grandes en la historia de la ingeniería civil.

A continuación se presenta una tabla con la descripción de los aportes en la historia del concreto presforzado así como las figuras que revelan tales adelantos.

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AÑO INVESTIGADOR

APORTE

1886California

P.H JacksonRegistra una patente donde propone el empleo de tirantes pretensados provistos de anclajes.

(Ver figura 1.1)

1888 Alemania

C.E.W Doehring

Aseguró independientemente una patente para concreto reforzado con metal que tenia esfuerzos de tensión aplicados antes de que se cargara la losa. La referencia es recordada por la prioridad de la idea, más no por el éxito practico.

1907 Alemania

Koenen

Originó su idea de la preocupación de que los esfuerzos de tensión en el concreto de las trabes pudieran con el tiempo resultar dañinos a su buena conservación. Creó un aparato con el cual aplicaba una tensión previa a la armadura, a la par de una carga de trabajo que era entonces inferior a 1.000kp/cm2, que se reducía además con el tiempo hasta casi anularse (Ver figura 1.2).

1908 U.S.A

C.H. Steiner

Surgió la posibilidad de reajustar las varillas de esfuerzo después de que tuviera lugar alguna contracción y escurrimiento en el concreto, a fin de recuperar algo de la pérdida.

1919 U.S.A

K. Wettstein

Con el objeto de alcanzar una resistencia del concreto lo más alta posible, utilizó inicialmente como armadura alambres de cuerda de piano, con resistencia de 14.000 a 20.000 000kp/cm2, los cuales posteriormente tensó, hasta un punto próximo a su límite elástico, colocándolos cercanos a la superficie. Construyó así sus “tablones elásticos de concreto”, que tenían la capacidad de deformarse hasta un cuarto de la circunferencia, y regresar a su estado inicial al ser descargados.

1925 Nebraska

R.E. Dill Ensayó barras de acero de gran resistencia, pintadas para impedir su adherencia con el concreto. Después de que el concreto había

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fraguado, las varillas de acero se tensaron y anclaron con tuercas al concreto.

1928 Francia

Eugene Freyssinet

Estudió el comportamiento del concreto presforzado teórica y experimentalmente, poniendo en relieve las características más salientes de la precompresión. Industrializó su proceso para usos prácticos y patentizó la idea en 1928. Su éxito se debe a que en su época ya existían concretos de mejor calidad yaceros de alta resistencia, en los cuales pudo producir elevados esfuerzos previos próximos a la ruptura, con lo que se redujo la deformación lenta hasta un pequeño porcentaje.

1928 Alemania

E. Hoyer

Fabricó en gran escala elementos de concreto pretensado con alambres de acero de pequeño diámetro y con anclajes automáticos por adherencia. Este sistema es aun utilizado en la fabricación industrializada de viguetas.

1935 U.S.A

Preload Company

Esta empresa desarrolló un sistema de presfuerzo circular, con máquinas especiales para enrollar alambre, con las que construyo anques de concreto presforzado.

1938 Italia

ColonettiPracticó la técnica de los estados de coacción artificial.

1939 Francia

Eugene Freyssinet

Creó un sistema de anclaje seguro, a base de cuñas cónicas y gatos de doble acción que tensaban los alambres y empujaban los conos machos dentro de los conos hembra.

1940 Bélgica

G. Magnel

Autor de un sistema de anclaje especial mediante el cual, dos alambres se tensan simultáneamente y se anclan con una simple cuña de metal en cada extremo.

1943 Eugene FreyssinetPatenta y comercializa su sistema de presfuerzo con anclaje de concreto.

A partir de este momento, inicia la expansión y acreditación a nivel mundial del nuevo sistema de diseño. Guatemala no es la excepción y en la década de los

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cincuenta, se encuentra en el primer punto histórico relacionado con el concreto presforzado.

-Tabla 1-

-Cronología de los antecedentes históricos del concreto presforzado.-

-Figura 1.1-

-Primera patente de P.H. Jackson.-

-Figura 1.2-

-Aparato de Koenen.-

-GENERALIDADES-

El concreto precomprimido es una técnica utilizada para aumentar la resistencia disminuyendo las secciones de los elementos estructurales del concreto armado, clasificados en dos modalidades:

- Pre-tensado: Dichos esfuerzos se consiguen mediante cables de acero que son tensados y anclados al concreto, esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del mismo frente a esfuerzos de tracción. El objetivo es el aumento de la resistencia a tracción del concreto, introduciendo un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de servicio en el elemento estructural. Existen varios tipos de pretensado, dependiendo de la modalidad de construcción y condiciones específicas de obra:

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· Pretensado con adherencia inmediata (en función a las piezas

prefabricadas).· Pretensado total (en cuanto al grado de pretensado).

- Post-tensado: es aquel concreto al que se somete, después del vertido y fraguado, esfuerzos de compresión por medio de armaduras activas (cables de acero) montadas dentro de vainas. A diferencia del concreto pretensado, en el que las armaduras se tensan antes del fraguado, en el postensado las armaduras se tensan una vez que el concreto ha adquirido su resistencia característica. Al igual que en el concreto pretensado, la ventaja del postensado consiste en comprimir dicho material antes de su puesta en servicio, de modo que las tracciones que aparecen al flectar la pieza se traducen en una pérdida de la compresión previa, evitando en mayor o menor medida que el concreto trabaje a tracción, esfuerzo para el que no es un material adecuado.Sistemas utilizados para el postensado:

BBRV: Este sistema está clasificado como de tuerca roscada debido a que, en la parte media baja del rango de fuerzas disponibles, es una contratuerca la que se apoya en una placa de acero y que transmite la compresión al concreto. En la parte media superior del rango de fuerzas, el esfuerzo se transmite por medio de calzas metálicas que se insertan entre el ancla de tensado y la placa de apoyo. En todos los casos el elemento básico consiste en un cilindro de acero con un cierto número de agujero axiales taladrados que acomodan los alambres por separado. El anclaje de cada alambre se efectúa mediante una cabeza redonda preformada.Las cabezas redondas se forman en ambos extremos del alambre después que han pasado después que han pasado a través del cabezal del anclaje. La longitud del cable es por lo tanto fija y debe determinarse en forma precisa, de tal manera que cuando el cable ha sido tensado el cabezal de anclaje quede en posición correcta en relación a la placa de apoyo.Todo el cable, incluyendo la camisa preformada y los anclajes en ambos extremos, se deben ensamblar en el taller y ser transportados posteriormente a la obra siempre y cuando se pueda realizar, si no es posible determinar la longitud del cable, las cabezas redondas en un extremo se forman en la obra con el empleo de una máquina portátil.

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El número de alambres varía entre 8 y 163, proporcionando fuerzas en el gato que pueden ser entre 37 y 790 toneladas.

Dividag: Este sistema utiliza como tendón a una barra de acero de aleación. Se emplean 2 tipos de barras: lisa y corrugada. En la barra lisa las roscas están laminadas en frío únicamente en los extremos de la barra; y la otra, tiene corrugaciones laminadas en los lados de su longitud. La fuerza se transmite a la placa de apoyo extrema por medio de una tuerca que se atornilla a los extremos de la barra; las fuerzas de pretensado varían desde 13 hasta 96 toneladas para tensado sencillo y desde 63 hasta 202 toneladas para tensado múltiple. Los tendones de cualquier longitud pueden ensamblarse en la obra mediante acopladores huecos de acero roscado internamente para recibir las barras lisa o corrugada. Durante la operación de tensado, la barra sea estirada por el gato, se atornilla a la tuerca en forma continua y posteriormente se transfiere la carga al anclaje una vez que se ha aflojado el gato.

Macalloy: El presforzado Macalloy consiste en un sistema de barras lisas con roscas laminadas en sus extremos. La fuerza se transmite al concreto por medio de una tuerca roscada que se comprime contra roladas de acero colocadas sobre una placa sólida de acero que distribuye el esfuerzo, o sobre una camisa acostillada de hierro forjado, o una placa de acero taladrada que está situada en un anclaje muerto proporcionando fuerzas de tensado desde 23 hasta 350 toneladas. En todos los sistemas de tuercas roscadas, la carga se puede aplicar por intervalos para ajustarse a los requisitos de diseño de construcción, y las pérdidas pueden compensarse en cualquier momento antes de introducir la lechada. El anclaje es totalmente positivo sin que exista pérdida del presfuerzo en la transferencia de carga del gato a la tuerca.

-ESTRUCTURAS PRECOMPRIDAS O PRESFORZADAS-

El objetivo general del presente proyecto investigativo es identificar de forma técnica los elementos y características que describen a los llamados “presforzados”, ya que actualmente y desde hace ya varios años tanto nacional como internacionalmente estos elementos son utilizados en pro de las construcciones gracias a su rápida solución y grandes aplicaciones además claro de su fructífera innovación con el paso del tiempo y la fácil ejecución además de la inversión

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monetaria. El concreto presforzado es importante especialmente en súper estructuras que puede que cuesten un poco más de lo normal pero pueden brindar mayor seguridad en la estructura. Los tipos a aplicación del concreto presforzado son:

-Losas Pretensadas- -Losas huecas de hormigón pretensado-El sistema de losas huecas pretensadas es resistente, fácil de manejar, de bajo

peralte y flexible para soportar instalaciones colgantes. Día a día adquiere mayor demanda entre los constructores. Es el sistema de cubierta o entre piso más popular en los países desarrollados. Su fácil transporte, almacenamiento y montaje, la reducción de tiempos y costos de edificación, y su capacidad de aislamiento térmico son factores determinantes para el incremento en la demanda del producto. Estas losas son usadas en todo tipo de edificaciones de concreto prefabricado o en combinación con estructuras metálicas. Algunas aplicaciones de los entrepisos y azoteas de estas losas son: muros de contención en rampas para puentes vehiculares, fachadas, muros perimetrales para naves industriales y graderíos, entre otras. Tiene distintos acabados en una de sus caras para usarla en cualquiera de las aplicaciones mencionadas. El elemento ha probado su eficacia en construcciones ubicadas en zonas sísmicas.

-Métodos-Existen dos tipos de máquinas para la fabricación de las losas alveolares de

concreto pretensado: Una es la formadora o Slip Former que produce una losa alveolar de forma poco eficiente ya que es una máquina que sólo vibra el concreto y lo forma con un molde de placas deslizantes. La máquina está montada sobre rieles de acero en una mesa de ancho variable entre 1.20 m y 2.40 m. La longitud varía entre una fábrica y otra, obedeciendo a las recomendaciones del fabricante de la máquina o al terreno disponible. En cuanto al sistema de traslado de la máquina, éste requiere de una sincronización entre la velocidad de formado de la losa y el traslado de la máquina, causando a veces que la máquina se atore al tratar de transformar el concreto en losa alveolar más rápido de lo que el cable la jala. Las ventajas de esta máquina, son su versatilidad para la fabricación de otros elementos de concreto pretensado, tales como vigas “T” invertidas, losas planas, losas en “V”, entre otros (todos ellos debajo peralte) y son ideales para productores pequeños. Sin embargo, la mejor alternativa para la producción de este tipo de losa es la extrusora. El ancho de losa hueca producida por esta máquina está limitado a 1.20m; en cambio, produce losas de menor peso por unidad de área, ya que además de extruir el concreto, lo vibra dando un concreto más uniforme y resistente almomento de la extrusión, lo cual se transforma en la capacidad de crear una sección con menor número de nervios verticales y por lo tanto una losa con menor volumen de concreto

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por metro cuadrado. La máquina extrusora de losas huecas adquiere su nombre debido a un tornillo sin fin cónico situado debajo de la tolva de concreto de la máquina cuya función es recibir el concreto en su parte de menor diámetro y transportarlo con su espiral hacia su parte de mayor diámetro, comprimiendo el concreto contra las paredes del molde que lo rodea. Inmediatamente el concreto pasa por un vibrador cilíndrico adosado al tornillo y luego por una pieza fija que le da la forma al concreto extruido.

El tornillo sinfín, al extruir el concreto, impulsa la máquina hacia el frente, convirtiéndose éste en un “propulsor” de la extrusora. Su desventaja es que sólo produce losas alveolares de peraltes que van desde 15cm hasta 40 cm con acabados diversos en la parte superior.

Ambas maquinas requieren de cables o alambres de presfuerzo en la parte inferior y de una cortadora transversal.

-Losas Postensadas-Las losas postensadas, con o sin adherencia, han permitido a arquitectos,

ingenieros y constructores de todo el mundo realizar sus proyectos obteniendo diseños seguros, económicos y estéticamente agradables. Estas consisten en losas vaciadas in - situ, postensadas mediante el uso de cables de acero de alta resistencia dispuestos según un trazado parabólico, y anclados a través de cuñas a sus anclajes extremos. Una vez vaciada la losa, cada cable es tensado según las indicaciones del proyecto. La flexibilidad del sistema ofrece mejores posibilidades creativas para el diseño, permitiendo mayores luces, plantas libres y estructuras más esbeltas. Es importante destacar que de esta forma pueden eliminarse las vigas tradicionales, lográndose así una mayor altura útil de piso a piso. Esto permite resolver problemas de rasante así como, en algunos edificios en altura, agregar pisos adicionales sin modificar su altura total.

Ventajas· Acortamiento significativo de plazos de ejecución de la obra gruesa gracias a

rápidos y eficientes programas de construcción.· Ahorros en concreto, acero, mano de obra y encofrado.

· Integridad estructural superior proporcionada por la continuidad de la losa y

cables.· Esbeltas estructuras que permiten disminuir la altura del edificio, reducir las

cargas de fundación y aumentar las Luces.· Uniones sencillas y eficientes entre losas, vigas, muros y columnas que eliminan

problemas de juntas entre dichos elementos.

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· Soluciones estructurales con bajos requerimientos de mantención.

· Mayor firmeza, durabilidad y resistencia al fuego.

SISTEMA CARACTERÍSTICAS

Con adherencia

El cable postensado, inserto en dicho plástico, se inyecta con una lechada de inyección, permaneciendo adherido completamente a la masa de concreto que conforma el elemento (ver figura 1.3)

Condón 0,5” ó 0,6”Inyección lechada de cementoVaina corrugada monocordónMasa de concreto de estructura.

Sin adherencia

El cable de postensado, engrasado plastificado, está permanentemente libre de movimientos relativos respecto al concreto, debido a la grasa y funda que posee (sin adherencia entre acero y concreto) (ver figura 1.4).

-Tabla 1.1-

-Sistema de losas postensadas.-

-Figura 1.3-

-Sistema con adherencia.-

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-Figura 1.4-

-Sistema sin adherencia.-

GEOMETRÍA CARACTERÍSTICAS

Losa Plana

Luz máxima: 8 metros.Criterio limitante: Corte punzonamiento.

Losa Plana con Capitel

Luz máxima: 12,2 metros.Criterio limitante: Deflexión.

Losa Unidireccional

Luz máxima: 13,4 metros.Criterio limitante: Deflexión

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Viga Postensada y Losa Unidireccional

Luz de las Vigas: 16 y 20 metros.Luz de las Losas: 5,5 y 6 metros.Espesor de las Losas: 125-150 mm.Altura de la Viga: 750- 900 mm.Anchos de las Vigas: 400- 460 mm.

-Tabla 1.2-

-Geometrías comunes de losas postensadas-

-Figura 1.5-

-Ejemplos de losas postensas en edificaciones.-

-Durmientes de Vías Férreas Pretensados-Elemento de concreto es sometido a tensiones previas de compresión. El esfuerzo

de precompresión del durmiente se obtiene mediante alambres, cables o barras de acero traccionadas con la carga correspondiente y que transmiten el esfuerzo ya sea por adherencia, anclaje o una combinación de ambos.

-Funciones de los durmientes-· Sujetar firmemente y de manera transversal a los rieles o carriles manteniendo

su paralelismo y distancia correspondiente a la trocha o entreancho de vía.· Resistir las presiones provenientes de la base del riel y transmitirlas a la capa

de balasto inmediatamente por debajo de su cara inferior.

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· Anclar el riel y a sí mismo en forma transversal y longitudinal por intermedio

de su posición incrustada dentro de la capa de balasto.·Ventajas de los Durmientes Pretensados · Tienen una vida útil de servicio superior al doble de los de madera y no

requieren de una impregnación con aceite de alquitrán de hulla.· Conserva a lo largo de toda la vía una notable constancia en sus condiciones

físicas.· La vía muestra una mayor resistencia a los desplazamientos en su plano.

· Se puede diseñar en la forma más conveniente para resistir los esfuerzos que

habrá de soportar en servicio.· Su costo es un poco mayor que el durmiente de madera tratada.

· Para aislar eléctricamente los dos rieles es necesario usar piezas de aislación

especiales.· El manejo es más difícil a causa del peso elevado (más de 300kg) y su relativa

fragilidad.

-Puentes (diseño y técnicas)- El uso de tensores externos fue necesario en la década de los 70 en Francia,

cuando se presentó la necesidad de instalar tensores adicionales en puentes existentes, que habían sido construidos por el método en voladizo, porque se habían subestimado los efectos de gradientes térmicos, pérdidas por fricción y efectos hiperestáticos de la fluencia lenta. Esto permitió un desarrollo rápido de una tecnología en base a conductos de polietileno de alta densidad (HDPE).Pronto se presentó la idea de usar estos tensores externos para la construcción de nuevos puentes.

En sus primeras aplicaciones se anclaron todos los tensores externos a la altura de las pilas en una viga transversal gruesa y estos fueron derivados en los tramos. Sin embargo, esta solución eficiente tiene una evidente desventaja: se debe construir el tramo entero antes de la colocación de los tensores externos y el peso propio debe ser soportado por algo. La organización de los tensores externos depende así completamente de la técnica constructiva.

-Método constructivo Tramo por Tramo-Todas las primeras aplicaciones del pretensado externo fueron ejecutados tramo

por tramo con segmentos premoldeados. Cada tramo nuevo fue construido mediante una estructura reticulada y móvil, que soportaba a los segmentos premoldeados anteriormente al cierre con el tramo anterior por medio de una junta de mortero y antes de la colocación de los tensores externos.

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Técnicas alternativas se desarrollaron en los EEUU y en Francia con una grúa porticada que levantaba al tramo entero, como para el puente Seven Mile o para los tramos de acceso del puente Sunshine Skyway; con un sistema provisorio de cables atirantados, como para el puente Vallon des Fleyes y para el viaducto Banquiere en Francia; con una grúa de caballete que suspende todos los elementos premoldeados desde el tramo anterior, tal como en el puente Bubiyan; o con una viga de lanzamiento que soporta todos los segmentos, tal como lo usó Freyssinet para los puentes de la autopista Rómulo Betancourt en Venezuela.

-Figura 1.6-

-Construcción del Puente Cayo Largo, Florida. Método Tramo por Tramo-

-Método constructivo Voladizos Balanceados-Para los puentes construidos por el método en voladizo, se ha desarrollado un

concepto nuevo con tensores internos y externos. El peso propio (y el del equipo móvil) es balanceado por medio de tensores internos ubicados en la parte superior de la sección, sin tensores en los nervios, conservando todas las ventajas prácticas del pretensado externo; después de completar el tramo, se instalan tensores externos entre los apoyos, anclados en vigas robustas transversales y con desviación en el tramo.

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-Figura 1.7-

-Tendones internos de voladizo y tendones externos definitivos en un puente construido por el método de voladizos-

La primera aplicación se realizó para el puente Fleche, donde los voladizos fueron construidos sobre un andamiaje sobre las orillas y luego rotados sobre las pilas. Siguieron muchas otras aplicaciones, entre cuales las más importantes son los puentes Isla Ré, Cheriré y el viaducto Arret Darré.

Las aplicaciones más recientes fueron ejecutadas para la nueva línea de tren de alta velocidad entre Lyón y Marseille. Referente a la distribución de los tensores, el diseño original fue modificado; siguiendo una idea ya aplicada en la década de los 80; los tensores externos no fueron anclados en los apoyos para reducir el peso sobre los pilas; el anclaje se realizó en recesos de tal manera que duplicó su número efectivo en la zona central del tramo.

-Figura 1.8-

-La viga de lanzamiento del puente de la Isla Ré, llegando a una nueva pilo-

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-Figura 1.9-

-Los viaductos de Avignon, durante su erección, sobre el río Rhone-

-Método constructivo Avance en Voladizos-Para los puentes construidos con este método desarrollaron soluciones paso a paso.

En el primer paso se usan tensores internos durante el lanzamiento, instalados en las partes superiores e inferiores de la sección, algunos tensores externos temporarios podrían instalarse para aumentar la fuerza del pretensado en caso de necesidad. Después del lanzamiento se ubican tensores externos según al diseño clásico: anclajes sobre los apoyos y desviación en el tramo. Los tensores externos temporarios, si existen, son removidos y los tensores internos pueden ser reorganizados de tal forma, que algunos son removidos por no ser favorable para la situación final. También es posible que se deban agregar algunos tensores internos en las partes inferiores de los tramos o en las partes superiores sobre los soportes (viaductos de Roquebilliere y Poncin).La solución final es así más eficiente. Una parte de los tensores externos permanentes - generalmente la mitad - es instalado en la viga cajón antes del lanzamiento y balanceado por una cantidad de tensores externos temporarios de posición opuesta, llamados tensores antagónicos; esto resulta en una fuerza axial de pretensado de acuerdo con la necesidad. Después del lanzamiento, los tensores temporarios antagónicos son destensados y re-usados uno por uno como tensores externos finales con una disposición clásica, quiere decir anclajes en los apoyos y desviaciones en los tramos.

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-Figura 1.10-

-Tendones internos instalados antes del lanzamiento de la viga-cajón, y tendones externos definitivos en una disposición clásica: (a) en construcción; (b) en servicio-

-Figura 1.11-

-Tendones finales externos y tendones externos temporarios antagonistas, instaladosantes del lanzamiento, con tendones externos adicionales instalados después del lanzamiento de laviga-cajón: (a)

en construcción; (b) en servicio-

El concepto ha sido desarrollado por pasos: viaductos Amiens, Charix y los accesos al puente Normandie, donde el sistema final ha sido aplicado por primera vez.

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-Figura 1.12-- -Figura 1.13-

-Viaducto de Charixen en la carretera A 40- -Puente de Normandía: lanzamiento de las vigas del acceso Sur.-

-Método constructivo en Base a Tramos Enteros-Este involucra la prefabricación de unidades muy grandes y requiere una gran

potencia de los medios de alzamiento Debido al tamaño de estos proyectos y para una mayor eficiencia, se piensa en construir puentes en base a tramos enteros, prefabricados y pretensados en obrador y luego emplazados con equipos apropiados. Si el puente consiste en una serie de tramos simples sobre apoyos, se pueden ubicar a los tensores en el obrador en forma interna o externa. La situación es más complicada cuando el diseño apunta a restaurar la continuidad de la losa. A continuación se describe el proceso de construcción del viaducto central del puente Vasco de Gama sobre el río Tagus en Lisboa, propuesto por Trafalgar y Campenon Bernard. Como la técnica constructiva aún no se había definido, se recomendó el emplazamiento de las vigas premoldeadas en apoyos temporarios sobre las pilas, dejando solamente una abertura angosta para una junta a vaciar. Se organizó un sistema de riostras en forma de “V” centrada sobre los apoyos definitivos, consistiendo dedos vigas transversales inclinadas y prefabricadas, una para cada tramo adyacente, y también adaptadas a la posición de los apoyos temporarios. Los tensores externos, instalados en el obrador, fueron anclados en ambos extremos en la parte superior de la viga transversal inclinada, como es de costumbre; son balanceados - en la fase de apoyo simple - por tensores internos ubicados en la parte inferior con el número necesario anclados en el apoyo. Después del montaje, se colocan muchos tensores externos encada tramo que cruzan en las partes superiores del sistema de riostra transversal y quedan al sistema una absoluta continuidad de los tensores externas. Algunos tensores internos cortos fueron tensados en la parte inferior para evitar tensiones de tracción locales en la losa inferior.

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-Figura 1.14--Secuencias de construcción y pretensado para el viaducto Central del puente Vasco da

Gama,construido con tramos completamente premoldeados: (a) tendones de pretensado instalados en las vigasprefabricadas; (b) tendones de pretensado instalados después de cerrar sobre el apoyo (viga

derecha); (c)dem (viga izquierda); (d) transferencia de la carga de los soportes temporarios a los definitivos.-

Desarrollo del pretensado externo El pretensado externo se desarrolla actualmente en muchos países. En EEUU se

han diseñado muchos puentes y viaductos importantes con tensores externos y en su mayoría construidos con segmentos premoldeados. El Instituto Americano para Puentes Segméntales (ASBI) ayuda grandemente en el desarrollo de estas ideas y técnicas. El Instituto Americano de Hormigón (ACI) organizó un seminario dedicado al pretensado externo y su desarrollo y un código AASHTO fue establecido para puentes construidos por segmentos, orientado principalmente hacia el pretensado externo.

En Francia, 80% o más de los puentes muy grandes se construyen ahora con tensores externos, principalmente por influencia de la Federación Internacional del Pretensado (FIP), cuando ésta estuvo a cargo de la División de Grandes Puentes de la SETRA, ya que se consideró como un factor importante el incremento de la calidad de la construcción que permite el pretensado externo. La Federación Internacional del Pretensado (FIP) ha desarrollado el concepto de tensores externos reemplazables. Contratistas franceses exportaron estas ideas aplicándolas en los puentes Bubigan en Kuwait (Bouygues), Amouguez en Moroco (Spie Batignolles). Consultores también

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han contribuido a la difusión, principalmente Jean Muller International: por ejemplo en viaductos del sistema de transporte masivo Monterrey (México), viaductos de caminos en Bangkok (Tailandia), viaductos del camino Bettancourt (con Freyssinet), puente Gian en Vietnam (Freyssinet y SETRA).

Problemas de inyección en tensores externosDesafortunadamente, algunos tensores externos también han sufrido el efecto de

una inyección defectuosa. El problema es bastante serio debido al riesgo que corren los inspectores y obreros dentro de una viga cajón: cuando un primer alambre se corta en un determinado lugar, quedare-anclado en el mortero de la inyección por adherencia, aún con el confinamiento limitado que provee el conducto HDPE; su tensión es entonces localmente transferida en forma casi total al resto de los alambres; cuando un segundo o tercer alambre se corta en la misma área debido a la corrosión, la tensión incrementa aún más en los alambres remanentes. Si un número suficiente de alambres se corta, la tensión puede sobrepasar al límite de fluencia en el resto y producir una ruptura brusca. Es necesaria una evolución de la tecnología del pretensado; o bien por un mejoramiento de la técnica de inyección y de las condiciones del control de calidad que permite la eliminación de inyecciones defectuosas o por el desarrollo de sistemas de pretensado en que cada alambre es independiente, eliminando la rotura brusca del tensor.

-Puentes sostenidos desde abajo-Los puentes que son sostenidos desde abajo por cables, corresponden a una

reproducción de una técnica utilizada en el siglo XIX para puentes de acero con perfiles de acero tensionados en lugar de cables. Un ejemplo de esta técnica es el viaducto Osormort, cerca de Barcelona, España. Sin embargo, esto no es realmente un pretensado externo: se pueden presentar muy importantes variaciones de las tensiones en los cables (que depende de la rigidez flexional del tablero) tan altos e inclusivamente mayor que en puentes atirantados. Con referencia a los puentes "extradosados", estos cables no podrán ser considerados como simples tensores.

-Tableros Flexibles-En los recientes años puede observarse una evolución hacia tableros flexibles para

luces intermedias. Recordamos al tablero compuesto con sus dos vigas de acero en forma de doble T y de altura limitada. Estos se pueden emplear aún con luces grandes, hasta 602 m, como en el caso del puente Yangpu. Limites se imponen solo por la estabilidad aero-elástica, debido a la bastante desfavorable forma del tablero, que requiere algunos agregados aerodinámicos (guías en ambos bordes para aero-dinamizar, desviadores entre las vigas principales para subdividir el vacío debajo de

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la losa y para limitar los efectos torsionales del viento).En estos puentes el problema principal es el posible desarrollo de fisuras en la losa de concreto, que puede prevenirse por el pretensado de la misma, cuando los obenquesno introducen altas fuerzas de compresión. Las losas de concreto pretensado y rigidizados por dos vigas rectangulares en los bordes pertenecen a la misma familia. Se pueden erigir grandes luces con este diseño, tal como el puente Penang en Malasia o el puente Dames Point en Jacksonville, Florida (400m en 1988). La última aplicación fue en el puente principal Vasco de Gama sobre el río Tagus en Lisboa, Portugal.

-Figura 1.15--Puente principal del cruce Vasco da Gama, Lisboa, Portugal.-

Una mayor flexibilidad es alcanzada con losas rectangulares. El puente pionero está en Dieppoldsau sobre el Rin (97 m en 1985); la idea fue re-usada para el puente Evriposen Grecia (215 m en 1993), con una losa rectangular de un espesor de 45 cm.

- Figura 1.16-

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-Puente Evripos, Grecia-

Finalmente, se ha tratado de diseñar una losa nervurada de forma aerodinámica para evitar guías y desviadores, que se considera como el resultado de un diseño imperfecto; la altura de los nervios es limitada y su ancho engrosado; las vigas transversales que los conectan y que soportan la losa superior (y que para tableros más livianos son preferentemente vigas doble T de acero) son de altura variable según la necesidad. Se diseñó de tal manera (sin éxito) una solución atirantado para el puente Ting Kau en Hong Kong. Los ensayos en el túnel de viento demostraron una gran eficiencia para la estabilidad aerodinámica. Más recientemente se proyectó el puente Beaucaire, para una luz mucho menor, siendo el espesor del tablero solo de 83 cm. Sin embargo, se debe tomar en cuenta la opinión de algunos proyectistas que consideran que tales superestructuras tan flexibles son estáticamente inestables debido a los efectos de segundo orden y debido a la reducción de la rigidez producida por las fisuras y la plastificación del concreto. Debe quedar en claro, que no se ha podido analizar muchos estados de carga, por ejemplo, cuando se controló el puente Evripos para la Administración Griega, pero se tenía la impresión que el puente se encontraba lejos de una situación de inestabilidad. Es necesario un mayor análisis, con más cargas concentradas aplicadas, pero se tiene la impresión que aquellos, que consideraron la estabilidad un problema, no tomaron bien en cuenta los detalles del diseño de estos esbeltos puentes, que apuntan a balancear perfectamente las cargas permanentes y de esta manera reducir los efectos no lineales en el concreto pretensado. Adicionalmente, se comprende que una interpretación incorrecta de requerimientos del código pueden llevar a una gran subestimación de la verdadera seguridad estructural y que el proceso computacional puede ser inestable, mientras que la estructura es perfectamente segura. Se requiere un gran cuidado en este campo. El aspecto más positivo es que ninguno de los puentes esbeltos ya construidos ha demostrado algún signo de un efecto no esperado de segundo orden.

-Puentes Extradosados-La noción de un puente extradosado es más bien de controversia. El concepto

deriva del famoso puente Ganter; placas pretensadas a los costados de la losa trabajan como elementos tensados, parecido a los cables atirantados, pero son rígidos. Jaques Mathivat reemplazó estas placas por cables en su proyecto para el viaducto Arret Darré, un proyecto que desafortunadamente no fue seleccionado; el tomó ventaja de la altura limitada de los pilotes y consideró los cables como tensores y no como cables atirantados para beneficiarse de las especificaciones más favorables para aquellos y les dio el nombre de cables extradosados.

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-Figura 1.7- -Figura 1.8- - Puente Ganter, Suiza.- -Proyecto del Viaducto de Arret Darré,

de recargada decoración-

-ESTRUCTURAS EN VENEZUELA CON TÉCNICAS DE PRECOMPRESIÓN-

Puente Rafael Urdaneta

El puente General Rafael Urdaneta o puente sobre el Lago, como es llamado localmente, cruza la parte más angosta del Lago de Maracaibo, en el Estado Zulia, al noroeste de Venezuela, y conecta la ciudad de Maracaibo con el resto del país. Fue nombrado en honor del General Rafael Urdaneta, héroe zuliano de la independencia de Venezuela. Es de los más grandes del mundo en su tipo, y el número 52 en el mundo. Diseñado por el Ing. Ricardo Morandi y posteriormente modificado por El Consorcio Puente Maracaibo "CPM" (Precomprimido C.A. venezolana 50% participación y líder,Wayss & Freytag A.G. Julius Berger, Phillip Holtzman A.G el otro 50%), fue construido en concreto armado y pretensado y tiene una longitud de 8.678 m y 134 pilas. En su parte central el puente es del tipo atirantado, sus bases se encuentran ancladas en el fondo del Lago de Maracaibo, a una profundidad de 60 metros (para permitir que embarcaciones de hasta 45 m de altura puedan entrar al lago y luz de 235 m) y cuenta con dos carriles por sentido. Soporta un tráfico promedio de 45 mil vehículos diarios. En este puente se encuentra el monumento de luces más grande de América Latina y el tercero en el mundo.

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Viaducto Caracas- La Guaira

Para cuando se culminó la construcción fue considerada por varios aspectos como la obra de ingeniería más importante realizada en América después del Canal de Panamá. Con sus más de 16,1 kilómetros se puede llegar de Caracas al Litoral Central en tan solo 20 minutos. La vía está formada por dos amplias calzadas de 7,3 metros de anchura cada una, separadas por una zona verde central (tramos previos a los boquerones) y por una isla de concreto prefabricado. Teniendo que atravesar la Cordillera de la Costa, cruzando terrenos accidentados, abruptas montañas y profundos abismos, se precisó de la perforación de la roca en dos túneles (boquerones) y la construcción de tres viaductos. También fue preciso llevar a cabo cortes y rellenos de gran magnitud; hay cortes en trincheras que miden hasta 95 metros de altura y rellenos de 35 a 40 metros.

Puente de Angostura

Sobre el Río Orinoco en la región de Guayana, Venezuela; fue diseñado y construido por Precomprimido C.A. y American Bridge. Los cajones de acceso apoyados en 2 nervios que a la época fueron un récord así como el vaciado continuo bajo agua de 120 m3/h. Tuvo participación especial de Juan Otaola. Su construcción comenzó el 19 de diciembre de 1962, y fue inaugurado el 6 de enero de1967 por el presidente Raúl Leoni. Al momento de su finalización era el noveno puente colgante del Mundo y primero de Sudamérica por longitud. Está localizado a 5 kilómetros de Ciudad Bolívar y conecta los estados Anzoátegui y Bolívar. Tiene una longitud de 1.678,5metros, cuatro canales de tráfico a una altura de 17 metros, 14,6 metros de ancho, en su punto más alto se eleva a 57 metros por encima del río, y posee dos grandes torres de acero que soportan el tendido de los cables y miden 119 m de altura.

Tipo de EstructuraPuente colgante parte principal y, concreto pretensado para los

tramos de acceso

Detalles Técnicos

MaterialesConcreto armado para fundaciones y anclajes.Acero, para el puente colgante, tablero y pilotes.Concreto postensado para los puentes de acceso.

Dimensiones y Cantidades· Longitud total: 1.678,50 m.· Puente colgante: 1.272,50 m· Altura de las torres principales:

119,20 m.

Función Vialidad

Método de construcción

Puente colgante, tableros y pilares en estructuras metálicas. Puentes de acceso de vigas de cajón en concreto postensado.

Propietario M.O.P. -Ministerio de Obras Públicas de Venezuela-

ProyectistaSVERDRUP & PARCEL AND

ASSOCIATES Inc. para el

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puente colgante y PRECOMPRIMIDO C.A. para

los tramos de acceso.

· Ancho del tablero: 16,60 m.· Gálibo (aguas bajas): 51,00 m.

Construcción Consorcio Puente OrinocoPrecomprimido C.A. 90%

-Tabla 1.3-Ficha técnica Puente de Angosturas-

Torres del silencio.

Son dos torres gemelas que miden 103 metros de altura y 115 metros con las antenas, construidas durante los años 50 y abiertas el 6 de diciembre de 1954, las mismas se ubican en el centro de la ciudad de Caracas llamado El Silencio. Las torres ocuparon el título de edificio más alto de Venezuela hasta la construcción de las Torres de Parque Central en el mismo eje vial en la ciudad de Caracas.

CAPÍTULO II

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Alambre: Refuerzo de sección entera que cumple con los requisitos de diversas normas.

American Concrete Institute(ACI): Instituto Americano del Concreto, es una organización de Estados Unidos de América que publica normas y recomendaciones técnicas con referencia al concreto reforzado.

Cable: Grupo de tendones. Calentamiento Externo: Comprende un curado con saturación de vapor o con

calor eléctrico. Concreto Presforzado: Concreto armado en el cual se han introducido esfuerzos

internos para reducir los esfuerzos potenciales de tracción en el concreto resultantes de las cargas.

Condición Inicial o de Transferencia: Factor importante que constituye la resistencia del concreto en un elemento, al aplicarle el presfuerzo.

Esfuerzo de Pruebas: se define como el esfuerzo para el cual la carga aplicada produce una elongación permanente. Para alambres de presfuerzo, se usa una elongación del 0.2% en el “esfuerzo de pruebas”.

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Fricción por alabeo: Fricción causada por una desviación no intencional del tendón con relación a su perfil especificado.

Fricción por curvatura: Fricción que resulta de dobleces y curvas en el perfil especificado del tendón.

Fuerza en el gato: Fuerza temporal ejercida por el aparato que produce la tracción en los tendones.

Inyección de lechada en los ductos: Operación de introducir la lechada requerida, mediante bombeo a presión, al interior de los ductos de los tendones.

Miembro por dovelas: Parte estructural fabricada a base de elementos individuales (dovelas) que después de presforzados actúan como una unidad monolítica bajo las cargas de servicio.

Postensado: Método de presfuerzo en el cual los tendones se tensan después que el concreto ha endurecido.

Presfuerzo efectivo: El esfuerzo que permanece en los tendones después que han ocurrido todas las pérdidas, exceptuando los efectos de carga muerta y de cargas sobrepuestas.

Pretensado: Método de presfuerzo en el cual los tendones se tensan antes que se coloque el concreto.

Relajamiento: Se denomina como la pérdida en el esfuerzo después de un cierto periodo de tiempo en el que un tendón de presfuerzo se tensa para una carga determinada, bajo condiciones de longitud y temperatura constante. Un alambre o torón de relajamiento “bajo” tendrá menor pérdida en el esfuerzo inicial que el de relajamiento “normal”.

Tendón: Elemento estirado que se usa para transmitir preesfuerzos en un elemento de concreto. Los tendones pueden consistir de alambres individuales estirados en frío, varillas o torones.

Tendones adheridos: Tendones que están adheridos al concreto ya sea directamente o por medio de inyección de mortero. Los tendones no adheridos están libres de moverse con respeto al concreto que los rodea.

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