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El hormigón pretensado es un sistema que introduce intencionadamente tensiones internas sin ninguna carga externa para mejorar su rendimiento. Las tensiones internas inducidas en las estructuras de hormigón se utilizan para contrarrestar las tensiones resultantes de la aplicación de cargas externas. Aquí hay una breve introducción a los conceptos y métodos del sistema de hormigón pretensado.
Tabla de contenido
El concepto de pretensado
Como se mencionó anteriormente, el pretensado es la aplicación de una precarga a una estructura de concreto para que la estructura pueda resistir o resistir los esfuerzos debidos a las cargas de trabajo. Este concepto se puede entender claramente con el ejemplo del barril. Los barriles, que se usaban para transportar líquidos y granos en la antigüedad, se atan firmemente con bandas de metal como se muestra en la Figura 1. Estas bandas de metal están unidas con tanta fuerza que crean una compresión de aro alrededor del barril.Cuando este barril se llena de líquido, crea tensión de aro. La compresión circular creada por la banda de metal ayuda a contrarrestar la tensión circular creada por el líquido del interior. Este es un sistema de pretensado.
Figura 1. Concepto de pretensado de barril
De manera similar, las tensiones internas efectivas son inducidas en el hormigón por la barra de refuerzo tensionada antes de que la estructura de hormigón esté sujeta a las cargas de trabajo. Este estrés se compensa con el estrés externo.
Necesidad de hormigón pretensado
La necesidad de pretensado de hormigón se justifica por las siguientes cuestiones:
- El concreto es débil en tensión y fuerte en compresión. Este es un punto débil del hormigón y provoca grietas prematuras por flexión, principalmente en elementos a flexión como vigas y losas. Para evitar esto, el hormigón se somete deliberadamente a un esfuerzo de compresión (pretensado). Este esfuerzo compensa los esfuerzos de tracción experimentados por la estructura en servicio. Por lo tanto, se reduce la posibilidad de grietas por flexión.
- La precompresión, inducida como parte del pretensado, ayuda a aumentar las capacidades de flexión, corte y torsión de los miembros a flexión.
- La fuerza de preesfuerzo de compresión se puede aplicar de forma concéntrica o excéntrica a lo largo de la longitud del elemento. Esto evita el agrietamiento en midspans críticos y admite cargas de servicio.
- Las secciones de hormigón pretensado se comportan elásticamente.
- Para hormigón pretensado, bajo carga máxima, se puede utilizar toda la capacidad del hormigón en compresión a toda profundidad.
Método de pretensado
El pretensado se puede realizar de dos formas:
- pretensión
- tensión posterior
1. Pretensión
En el método de pretensado, la tensión se induce tensando primero los tendones de acero. Estos son alambres o torones que están en tensión entre los anclajes de los extremos. Después de este proceso de tesado, se produce la colocación del hormigón. Suelte los anclajes de los extremos colocados cuando el hormigón vertido se haya endurecido lo suficiente. Esta liberación transfiere fuerzas de pretensado al hormigón. Las uniones entre los tendones de hormigón y acero facilitan esta transferencia de esfuerzos. Como se muestra en la Figura 2, corte el tendón que sobresale desde el extremo hasta el final. En el método de pretensado se utilizan varios tendones y alambres para generar la fuerza de pretensado. Por lo tanto, esta disposición requiere una superficie de contacto de área grande para permitir la unión y la transferencia de tensión.
Figura 2. Proceso de pretensado
2. Postensado
El procedimiento de postensado se muestra en la Figura 3 a continuación. Aquí, el acero se pretensa solo después de que la viga ha sido fundida, endurecida y tiene la resistencia para someterse al pretensado. Dentro de la vaina, se vierte hormigón. Se forman conductos en el hormigón para que pasen los cables de acero.
Figura 3. Proceso de postensado
Una vez que el hormigón vertido se ha curado por completo, se aplica tensión al tendón. Un extremo del tendón está fijo y el otro extremo está en tensión. En algunos casos, la tensión se puede realizar desde ambos lados y luego fijar. Una vez completado el pretensado, quedará un espacio entre los tendones y los conductos. Esto lleva a:
- trabajo en condiciones de servidumbre
- Estructura no ligada
1. Construcción en condiciones de servidumbre
El proceso de pegado llena el espacio entre el conducto y los tendones con lechada de cemento. El proceso de lechada ayuda al acero a resistir significativamente la corrosión. Este método aumenta la resistencia máxima debido a la mayor resistencia a la carga viva que actúa. Una mezcla de lechada es una combinación de cemento y agua, con o sin aditivos. No se utiliza arena en esta lechada.
2. Estructura no unida
Si no se utiliza lechada para llenar el espacio entre el conducto y los tendones, se denomina construcción sin pegamento. Aquí el acero está galvanizado para protegerlo de la corrosión. El material impermeable se utiliza para la galvanización.
Leer más: Pretensado y Postensado en el Diseño de Mezclas de Concreto Pretensado
Ventajas del hormigón pretensado
Las principales ventajas del hormigón pretensado son:
- El hormigón pretensado con acero de alta resistencia mejora la eficiencia del material
- El sistema de pretensado trabaja en luces superiores a 35m.
- El pretensado aumenta la resistencia al corte y la resistencia a la fatiga del hormigón
- El hormigón denso es proporcionado por un sistema de pretensado, lo que aumenta su durabilidad.
- Perfecto para construir estructuras lisas y delgadas.
- El pretensado ayuda a reducir las cargas muertas en estructuras de hormigón
- El hormigón pretensado no se agrieta bajo condiciones de carga de trabajo lo que demuestra su eficiencia estructural.
- Derivación de una estructura económica a través de la construcción mixta utilizando unidades de hormigón pretensado y unidades de conducción
Desventajas del hormigón pretensado
- mayores costos de material
- El pretensado tiene un costo adicional
- El encofrado es más complejo que RC (secciones con bridas, almas delgadas), por lo que el prefabricado no es tan dúctil como RC