Hormigón Pretensado

El hormigón pretensado surge ante la posibilidad de utilizar armaduras con límite elástico elevado [≥ 1500 N/mm2], más de tres veces el de las armaduras del hormigón armado. Dicho acero no podría utilizarse en el hormigón armado pues su aprovechamiento conllevaría valores de flechas y de aberturas de fisura inadmisibles. Así, la cuantía de armaduras obtenida según el estado límite de agotamiento resistente con estas armaduras en elementos de hormigón armado

tendría que ser aumentada de forma importante para cumplir con los estados límites de servicio (deformación y fisuración) y se desaprovecharía gran parte de las ventajas de este acero.

El hormigón pretensado surge también como una forma de introducir en la estructura un estado de solicitación (tensión o deformación) contrario al que posteriormente producirán las acciones exteriores, generando compresiones allí donde se van a producir tracciones; generando flechas en las piezas flectadas hacia arriba allí donde las acciones producirán flechas hacia abajo, etc. De esta forma, puede reducirse e incluso evitarse la fisuración por tracción.

Se entiende por hormigón pretensado aquel en el que la estructura resulta solicitada antes que actúen las acciones exteriores sobre ella. El estado de solicitación previo suele introducirse mediante armaduras activas (alambres, barras o cordones) que se tesan previamente a la entrada de las cargas, lo que conducen a dos soluciones habituales:

      Hormigón pretensado con armaduras pretesas: utilizado en prefabricación, en el que las armaduras se tesan antes del hormigonado de las piezas y se anclan en unos “estribos” o “macizos” que transmiten temporalmente las cargas al suelo. Posteriormente, se hormigonan las piezas y cuando el hormigón ha adquirido una resistencia determinada [generalmente >25-30 N/mm2], las armaduras se cortan y se anclan por adherencia al hormigón de las piezas. El trazado de las armaduras suele ser recto y en piezas importantes se enfundan algunas de las armaduras en zonas próximas a los extremos de las piezas para anular su adherencia con el hormigón y hacer frente de forma más eficaz a las solicitaciones producidas por las cargas exteriores.

      Hormigón pretensado con armaduras postesas: utilizado principalmente en piezas hormigonadas “in situ” o en grandes piezas prefabricadas. Las armaduras se introducen dentro de unos conductos o vainas. Una vez hormigonada la pieza y cuando el hormigón ha adquirido cierta resistencia [generalmente > 25-30 N/mm2], se tesan las armaduras y se anclan en sus extremos contra las piezas mediante unas placas y cuñas de anclaje. Posteriormente, se inyectan las vainas con lechada para establecer la adherencia entre las armaduras y el hormigón. El trazado de las armaduras suele ser curvo siguiendo las zonas que resultarán traccionadas bajo la acción de las cargas exteriores.

Esta técnica se emplea para superar la debilidad natural del hormigón frente a esfuerzos de tracción, y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920.

El objetivo es el aumento de la resistencia a tracción del hormigón, introduciendo un esfuerzo de compresión interno que contrarreste en parte el esfuerzo de tracción que producen las cargas de servicio en el elemento estructural.

Otra ventaja muy importante de la técnica del Hormigón Pretensado, es que con su empleo no sólo se reducen las deformaciones que experimentan los elementos estructurales, sinó que demás dichas deformaciones pueden reajustarse haciendo variar los parámetros de tensión y trazado de las armaduras.

El hormigón pretensado tiene los siguientes méritos:

• Desde la técnica del pretensado elimina grietas del hormigón en todas las etapas de carga, toda la sección de las estructuras de toma parte en la resistencia a la carga externa. En contraste con esto, en el hormigón armado, sólo parte de lo concreto por encima del eje neutro es eficaz.
• Como el hormigón no se agrieta, la posibilidad de acero a la corrosión y el deterioro de hormigón se reduce al mínimo.
• Ausencia de grietas resulta en una mayor capacidad de la estructura para soportar la carga de esfuerzos, impactos, vibraciones y golpes.
• En vigas de hormigón pretensado, las cargas muertas son prácticamente neutralizado. Las reacciones se requieren por lo tanto mucho más pequeña que la requerida en hormigón armado. El peso muerto de la carga reducida de la estructura da resultados en el ahorro en los costes de las cimentaciones. La neutralización de la carga muerta es de importancia en los grandes puentes .
• El uso de los tendones y la curva antes de la compresión del hormigón ayuda a resistir al corte.
• La cantidad de acero necesario para pretensado aproximadamente 1 / 3 de la requerida para el hormigón armado, aunque el acero para el pretensado debe ser de alta resistencia.
• En concreto pretensado, bloques prefabricados y elementos pueden aceptarse y utilizarse como una unidad. Esto ahorra en el costo de encofrado y el centrado de grandes estructuras.
• Con la llegada de hormigón pretensado, que ha sido posible ahora para la construcción de grandes luces. Estas estructuras tienen bajo costo y están salvo de grietas.
• Hormigón pretensado se puede utilizar con ventaja en todas las estructuras donde la tensión se desarrolla, como la corbata y tirantes de una viga de cuerda del arco, traviesas de ferrocarril, postes eléctricos, la cara aguas arriba de la presa de gravedad, etc.
• Las vigas de hormigón pretensado la desviación suele ser baja.

Construcción de hormigón pretensado tiene las siguientes desventajas:

• Se requiere alta calidad de hormigón denso de alta resistencia. calidad del hormigón perfecto en la producción, colocación y compactación que se requiere.
• Se requiere de acero de alta resistencia, que es de 2.5 a 3.5 veces más costoso que el acero suave.
• Se requiere complicadas tensión equipos y dispositivos de anclaje, que suelen ser cubiertos por los derechos patentados.
• La construcción requiere supervisión perfecta en todas las etapas de la construcción.

Aplicaciones

El hormigón pretensado es el material predominante en puentes de vigas, en puentes construidos "in situ" de largos tramos entre pilas, o construidos por métodos especiales como voladizos, empuje, etc. También es muy empleado en pisos de rascacielos, en cámaras de reactores nucleares, así como en los pilares y núcleos resistentes de edificios preparados para resistir un alto grado de terremoto y protección contra explosiones.

Una ventaja del hormigón pretensado es el menor coste de construcción gracias al empleo de elementos más ligeros, como losas delgadas - especialmente importante en los edificios altos en los que el ahorro de peso del piso puede traducirse en plantas adicionales para el mismo y menos coste. El aumento de las longitudes aumenta el espacio utilizable en los edificios; disminuyendo el número de juntas, lo que conduce a la disminución de los costes de mantenimiento durante la vida de diseño de un edificio, ya que dichas juntas son el principal escenario de debilidad en los edificios de hormigón.

El primer puente de hormigón pretensado en América del Norte es el Walnut Lane Puente Memorial en Filadelfia (Pensilvania). Se terminó y se abrió al tráfico en 1951.