Hormigón pretensado

Seis figuras que muestran fuerzas y la deflexión resultante de la viga. — Comparación de viga no pretensada (arriba) y viga de hormigón pretensado (abajo) bajo carga:
Viga no pretensada sin carga
Viga no pretensada con carga
Antes de que el concreto se solidifique, los tendones incrustados en el concreto se tensan.
Después de que el concreto se solidifica, los tendones aplican tensión de compresión al concreto.
Viga pretensada sin carga
Viga pretensada con carga

El hormigón pretensado es una forma de hormigón utilizada en la construcción. Es sustancialmente "pretensado" ( comprimido ) durante la producción, de una manera que lo fortalece contra las fuerzas de tracción que existirán cuando esté en servicio. ^[1]^[2]^{: 3–5}^[3]

Esta compresión se produce mediante el tensionado de "tendones" de alta resistencia ubicados dentro o adyacentes al concreto y se realiza para mejorar el desempeño del concreto en servicio. ^[4] Los tendones pueden consistir en alambres individuales, cordones de alambres múltiples o barras roscadas que generalmente están hechas de aceros de alta resistencia , fibra de carbono o fibra de aramida . ^[1]^{: 52–59} La esencia del hormigón pretensado es que una vez aplicada la compresión inicial, el material resultante tiene las características de hormigón de alta resistencia cuando se somete a fuerzas de compresión posteriores y de acero dúctil de alta resistencia cuando se somete a fuerzas de tensión . Esto puede dar como resultado una capacidad estructural y/o capacidad de servicio mejoradas en comparación con el hormigón armado convencional en muchas situaciones. ^[5]^[2]^{: 6} En un miembro de hormigón pretensado, las tensiones internas se introducen de manera planificada de modo que las tensiones resultantes de las cargas impuestas se contrarresten en el grado deseado.

El hormigón pretensado se utiliza en una amplia gama de estructuras civiles y de construcción donde su rendimiento mejorado puede permitir luces más largas , espesores estructurales reducidos y ahorros de material en comparación con el hormigón armado simple . Las aplicaciones típicas incluyen edificios de gran altura , losas residenciales, sistemas de cimientos , estructuras de puentes y presas , silos y tanques , pavimentos industriales y estructuras de contención nuclear . ^[6]

Utilizado por primera vez a finales del siglo XIX, ^[1] el hormigón pretensado se ha desarrollado más allá del pretensado para incluir el postensado, que se produce después de colar el hormigón. Los sistemas tensores pueden clasificarse como monocordón , donde cada cordón o alambre de un tendón se tensa individualmente, o multicordón , donde todos los cordones o alambres de un tendón se tensan simultáneamente. ^[5] Los tendones pueden estar ubicados dentro del volumen de hormigón (pretensado interno) o completamente fuera del mismo (pretensado externo). Mientras que el hormigón pretensado utiliza tendones adheridos directamente al hormigón, el hormigón postensado puede utilizar tendones adheridos o no adheridos.

Hormigón pretensado

tres figuras; La losa de color verde más oscuro está pretensada en un lecho de fundición de color verde más claro. — Proceso de pretensado

El hormigón pretensado es una variante del hormigón pretensado en el que los tendones se tensan antes de colar el hormigón. ^[1]^{: 25} El hormigón se adhiere a los tendones a medida que cura , después de lo cual se libera el anclaje final de los tendones y las fuerzas de tensión de los tendones se transfieren al hormigón como compresión por fricción estática . ^[5]^{: 7}

El pretensado es una técnica de prefabricación común , en la que el elemento de hormigón resultante se fabrica fuera del sitio de la ubicación final de la estructura y se transporta al sitio una vez curado. Requiere puntos de anclaje terminales fuertes y estables entre los cuales se estiran los tendones. Estos anclajes forman los extremos de un "lecho de fundición" que puede tener muchas veces la longitud del elemento de hormigón que se está fabricando. Esto permite construir múltiples elementos de un extremo a otro en una sola operación de pretensado, lo que permite obtener importantes beneficios de productividad y economías de escala. ^[5]^[7]

La cantidad de unión (o adhesión ) que se puede lograr entre el hormigón recién fraguado y la superficie de los tendones es fundamental para el proceso de pretensado, ya que determina cuándo se pueden liberar los anclajes de los tendones de forma segura. Una mayor fuerza de adherencia en el concreto de edad temprana acelerará la producción y permitirá una fabricación más económica. Para promover esto, los tendones pretensados generalmente se componen de alambres o cordones individuales aislados, lo que proporciona una mayor superficie de unión que los tendones de cordones agrupados. ^[5]

A diferencia de los de hormigón postensado (ver más abajo), los tendones de los elementos de hormigón pretensado generalmente forman líneas rectas entre los anclajes de los extremos. Cuando se requieren tendones "perfilados" o "arpeados" ^{[8] , se ubican uno o más}desviadores intermedios entre los extremos del tendón para mantener el tendón en la alineación no lineal deseada durante el tensado. ^[1]^{: 68–73}^[5]^{: 11} Estos desviadores generalmente actúan contra fuerzas sustanciales y, por lo tanto, requieren un sistema robusto de cimentación de lecho de fundición. Los tendones rectos se utilizan normalmente en elementos prefabricados "lineales", como vigas poco profundas, tablones alveolares y losas; mientras que los tendones perfilados se encuentran más comúnmente en vigas y vigas de puentes prefabricadas más profundas.

El hormigón pretensado se utiliza más comúnmente para la fabricación de vigas estructurales , losas de piso , tablones alveolares , balcones , dinteles , pilotes hincados , tanques de agua y tuberías de hormigón .

Hormigón postensado

El hormigón postensado es una variante del hormigón pretensado en el que los tendones se tensan después de que se haya colado la estructura de hormigón circundante. ^[1]^{: 25}

Los tendones no se colocan en contacto directo con el hormigón, sino que se encapsulan dentro de una funda o conducto protector que se vierte en la estructura de hormigón o se coloca junto a ella. En cada extremo de un tendón hay un conjunto de anclaje firmemente fijado al hormigón circundante. Una vez que el concreto ha sido moldeado y fraguado, los tendones se tensan ("estresan") tirando de los extremos de los tendones a través de los anclajes mientras se presionan contra el concreto. Las grandes fuerzas requeridas para tensar los tendones dan como resultado una compresión permanente significativa que se aplica al concreto una vez que el tendón está "bloqueado" en el anclaje. ^[1]^{: 25}^[5]^{: 7} El método para bloquear los extremos de los tendones al anclaje depende de la composición del tendón, siendo los sistemas más comunes el anclaje con "cabeza de botón" (para tendones de alambre) y el anclaje con cuña dividida. (para tendones de torón), y anclaje roscado (para tendones de barra). ^[1]^{: 79–84}

Los sistemas de encapsulación de tendones se construyen a partir de materiales plásticos o de acero galvanizado y se clasifican en dos tipos principales: aquellos en los que el elemento del tendón se une posteriormente al hormigón circundante mediante lechada interna del conducto después del tesado ( postensado adherido ); y aquellos en los que el elemento del tendón se despega permanentemente del hormigón circundante, generalmente mediante una funda engrasada sobre los cordones del tendón ( postensado no adherido). ^[1]^{: 26}^[5]^{: 10}

Colar los conductos/manguitos tendinosos en el hormigón antes de que se produzca cualquier tensión permite "perfilarlos" fácilmente a cualquier forma deseada, incluida la incorporación de curvatura vertical y/u horizontal . Cuando se tensan los tendones, este perfilado da como resultado que se impartan fuerzas de reacción sobre el hormigón endurecido, y estas pueden usarse beneficiosamente para contrarrestar cualquier carga aplicada posteriormente a la estructura. ^[2]^{: 5–6}^[5]^{: 48}^{: 9–10}

Postensado adherido

En el postensado adherido, los tendones se unen permanentemente al hormigón circundante mediante la inyección in situ de sus conductos encapsulantes (después del tensado de los tendones). Esta inyección se realiza con tres objetivos principales: proteger los tendones contra la corrosión ; "bloquear" permanentemente la pretensión del tendón, eliminando así la dependencia a largo plazo de los sistemas de anclaje final; y mejorar determinados comportamientos estructurales de la estructura de hormigón final. ^[9]

El postensado adherido característicamente utiliza tendones, cada uno de los cuales comprende haces de elementos (por ejemplo, cordones o alambres) colocados dentro de un único conducto tendinoso, con la excepción de las barras que se usan principalmente desagregadas. Este agrupamiento hace que la instalación de tendones y los procesos de inyección sean más eficientes, ya que cada tendón completo requiere solo un juego de anclajes finales y una operación de inyección. Los conductos están fabricados de un material duradero y resistente a la corrosión, como plástico (p. ej., polietileno ) o acero galvanizado , y pueden tener una sección transversal redonda o rectangular/ovalada. ^[2]^{: 7} Los tamaños de tendón utilizados dependen en gran medida de la aplicación, desde obras de construcción que normalmente utilizan entre 2 y 6 cordones por tendón, hasta obras de presas especializadas que utilizan hasta 91 cordones por tendón.

La fabricación de tendones adheridos generalmente se lleva a cabo en el sitio, comenzando con la instalación de los anclajes de los extremos al encofrado , colocando los conductos de tendones en los perfiles de curvatura requeridos y enhebrando (o enhebrando) los torones o alambres a través de los conductos. Después del hormigonado y tensado, los conductos se inyectan a presión y los extremos de tensión de los tendones se sellan contra la corrosión . ^[5]^{: 2}

Postensado no adherido

Postensado de losa no adherida. (Arriba) Los cordones instalados y los anclajes de los bordes son visibles, junto con los cordones enrollados prefabricados para el siguiente vertido. (Abajo) Vista del extremo de la losa después de desencofrarse, que muestra los cordones individuales y los huecos de los anclajes de tensión.

El postensado no adherido se diferencia del postensado adherido en que permite a los tendones una libertad permanente de movimiento longitudinal en relación con el hormigón. Esto se logra más comúnmente encerrando cada elemento de tendón individual dentro de una funda de plástico llena de una grasa inhibidora de la corrosión , generalmente a base de litio . Los anclajes en cada extremo del tendón transfieren la fuerza de tensión al hormigón y son necesarios para desempeñar esta función de manera confiable durante la vida útil de la estructura. ^[9]^{: 1}

El postensado no adherido puede adoptar la forma de:

Tendones de cordones individuales colocados directamente en la estructura de hormigón (p. ej., edificios, losas de suelo)
Torones agrupados, engrasados y enfundados individualmente, formando un solo tendón dentro de un conducto encapsulante que se coloca dentro o adyacente al concreto (p. ej., anclajes retensables, postensado externo)

Para tendones de torones individuales, no se utilizan conductos de tendones adicionales y no se requiere ninguna operación de lechada de postensado, a diferencia del postensado adherido. La combinación de capas de grasa, revestimiento de plástico y hormigón circundante proporciona una protección permanente contra la corrosión de los cordones. Cuando los cordones se agrupan para formar un único tendón no adherido, se utiliza un conducto envolvente de plástico o acero galvanizado y sus espacios libres interiores se rellenan con lechada después de tensarlos. De este modo se consigue una protección adicional contra la corrosión a través de la grasa, el revestimiento de plástico, la lechada, el revestimiento exterior y las capas de hormigón circundantes. ^[9]^{: 1}

Los tendones engrasados y enfundados individualmente generalmente se fabrican fuera del sitio mediante un proceso de extrusión . La barra de acero desnuda se introduce en una cámara de engrase y luego se pasa a una unidad de extrusión donde el plástico fundido forma un revestimiento exterior continuo. Los hilos terminados se pueden cortar a medida y equipar con conjuntos de anclaje "sin salida" según sea necesario para el proyecto.

Comparación entre postensado adherido y no adherido

Tanto las tecnologías de postensado adherido como no adherido se utilizan ampliamente en todo el mundo, y la elección del sistema a menudo está dictada por las preferencias regionales, la experiencia del contratista o la disponibilidad de sistemas alternativos. Cualquiera de los dos es capaz de ofrecer estructuras duraderas que cumplan con los códigos y que cumplan con los requisitos de resistencia estructural y capacidad de servicio del diseñador. ^[9]^{: 2}

Los beneficios que el postensado adherido puede ofrecer sobre los sistemas no adheridos son:

Reducción de la dependencia de la integridad del anclaje final
Después del tensado y la inyección, los tendones adheridos se conectan al hormigón circundante en toda su longitud mediante una inyección de alta resistencia . Una vez curada, esta lechada puede transferir toda la fuerza de tensión del tendón al hormigón en una distancia muy corta (aproximadamente 1 metro). Como resultado, cualquier corte involuntario del tendón o falla de un anclaje final tiene sólo un impacto muy localizado en el rendimiento del tendón y casi nunca resulta en la expulsión del tendón del anclaje. ^[2]^{: 18}^[9]^{: 7}
Mayor resistencia última en flexión
Con el postensado adherido, cualquier flexión de la estructura es resistida directamente por las deformaciones del tendón en ese mismo lugar (es decir, no se produce ninguna redistribución de deformaciones). Esto da como resultado deformaciones de tracción significativamente mayores en los tendones que si no estuvieran unidos, lo que permite alcanzar su límite elástico total y producir una mayor capacidad de carga última. ^[2]^{: 16–17}^[5]^{: 10}
Mejor control de grietas
En presencia de grietas en el hormigón , los tendones adheridos responden de manera similar al refuerzo convencional (barras de refuerzo). Con los tendones fijados al hormigón a cada lado de la grieta, se ofrece una mayor resistencia a la expansión de la grieta que con los tendones no adheridos, lo que permite que muchos códigos de diseño especifiquen requisitos de refuerzo reducidos para el postensado adherido. ^[9]^{: 4}^[10]^{: 1}
Mejora del comportamiento frente al fuego
La ausencia de redistribución de tensiones en los tendones adheridos puede limitar el impacto que cualquier sobrecalentamiento localizado tiene en la estructura general. Como resultado, las estructuras adheridas pueden mostrar una mayor capacidad para resistir condiciones de incendio que las no adheridas. ^[11]

Los beneficios que el postensado no adherido puede ofrecer sobre los sistemas adheridos son:

Capacidad de ser prefabricados
Los tendones no adheridos se pueden prefabricar fácilmente fuera del sitio con anclajes finales, lo que facilita una instalación más rápida durante la construcción. Es posible que sea necesario permitir un tiempo de entrega adicional para este proceso de fabricación.
Mejora de la productividad
del sitio La eliminación del proceso de lechada postensado requerido en las estructuras adheridas mejora la productividad laboral del postensado no adherido. ^[9]^{: 5}
Flexibilidad de instalación mejorada
Los tendones de un solo hilo no adheridos tienen mayor flexibilidad de manejo que los conductos adheridos durante la instalación, lo que les permite una mayor capacidad de desviarse alrededor de obstrucciones u penetraciones de servicio. ^[9]^{: 5}
Recubrimiento de concreto reducido
Los tendones no adheridos pueden permitir cierta reducción en el espesor del elemento de concreto, ya que su tamaño más pequeño y su mayor protección contra la corrosión pueden permitir que se coloquen más cerca de la superficie del concreto. ^[2]^{: 8}
Reemplazo y/o ajuste más simple
Al estar permanentemente aislados del concreto, los tendones no adheridos se pueden desestresar, volver a tensar y/o reemplazar fácilmente en caso de que se dañen o necesiten modificar sus niveles de fuerza en servicio. ^[9]^{: 6}
Rendimiento de sobrecarga superior
Aunque tienen una resistencia última menor que los tendones adheridos, la capacidad de los tendones no adheridos para redistribuir las tensiones en toda su longitud puede darles una ductilidad superior antes del colapso . En casos extremos, los tendones no adheridos pueden recurrir a una acción de tipo catenaria en lugar de una flexión pura, lo que permite una deformación significativamente mayor antes de la falla estructural. ^[12]

Durabilidad del tendón y protección contra la corrosión.

La durabilidad a largo plazo es un requisito esencial para el hormigón pretensado dado su uso generalizado. Desde la década de 1960 se han llevado a cabo investigaciones sobre la durabilidad de las estructuras pretensadas en servicio, ^[13] y las tecnologías anticorrosión para la protección de tendones se han mejorado continuamente desde que se desarrollaron los primeros sistemas. ^[14]

La durabilidad del hormigón pretensado está determinada principalmente por el nivel de protección contra la corrosión proporcionado a cualquier elemento de acero de alta resistencia dentro de los tendones de pretensado. También es crítica la protección brindada a los conjuntos de anclaje final de tendones no adheridos o sistemas de atirantados, ya que los anclajes de ambos son necesarios para retener las fuerzas de pretensado. La falla de cualquiera de estos componentes puede resultar en la liberación de fuerzas de pretensado o la ruptura física de los tendones tensores.

Los sistemas de pretensado modernos ofrecen durabilidad a largo plazo al abordar las siguientes áreas:

Lechada de tendones (tendones adheridos)
Los tendones adheridos consisten en haces de cordones colocados dentro de conductos ubicados dentro del concreto circundante. Para garantizar una protección total de los haces de cordones, los conductos deben llenarse a presión con una lechada inhibidora de la corrosión , sin dejar huecos, después del tensado de los cordones.
Recubrimiento de tendones (tendones no adheridos)
Los tendones no adheridos comprenden hebras individuales recubiertas con una grasa o cera anticorrosión y equipadas con una funda o funda duradera a base de plástico de longitud completa. Se requiere que el manguito no esté dañado a lo largo de la longitud del tendón y debe extenderse completamente dentro de los accesorios de anclaje en cada extremo del tendón.
Encapsulación de doble capa Los tendones de pretensado que requieren monitoreo
permanente y/o ajuste de fuerza, como tirantes y anclajes de presas retensables, típicamente emplearán protección contra la corrosión de doble capa. Dichos tendones se componen de hebras individuales, recubiertas de grasa y envueltas, recogidas en un haz de hebras y colocadas dentro de un conducto exterior de polietileno encapsulado . El espacio vacío restante dentro del conducto se inyecta a presión, lo que proporciona un sistema de barrera de protección de grasa, lechada, plástico y polietileno multicapa para cada hilo.
Protección de los anclajes
En todas las instalaciones postensadas, la protección de los anclajes de los extremos contra la corrosión es esencial, y de manera crítica para los sistemas no adheridos.

A continuación se enumeran varios eventos relacionados con la durabilidad:

Puente Ynys-y-Gwas, West Glamorgan, Gales, 1985 Estructura prefabricada segmentaria
de un solo vano construida en 1953 con postensado longitudinal y transversal. La corrosión atacó los tendones poco protegidos donde cruzaban las uniones in situ entre los segmentos, provocando un colapso repentino. ^[14]^{: 40}
Puente sobre el río Escalda, Melle, Bélgica, 1991 Estructura en voladizo
pretensado de tres tramos construida en los años cincuenta. El inadecuado recubrimiento de hormigón en los estribos laterales provocó la corrosión de los cables de amarre , provocando una falla progresiva del tramo principal del puente y la muerte de una persona. ^[15]
Agencia de Carreteras del Reino Unido , 1992
Tras el descubrimiento de corrosión en los tendones de varios puentes de Inglaterra, la Agencia de Carreteras emitió una moratoria sobre la construcción de nuevos puentes postensados con lechada interna y se embarcó en un programa de cinco años de inspecciones en su puente postensado existente. existencias. La moratoria se levantó en 1996. ^[16]^[17]
Puente peatonal, Charlotte Motor Speedway , Carolina del Norte, EE. UU., 2000
Una estructura de acero y hormigón de varios tramos construida en 1995. Se añadió un producto químico no autorizado a la lechada del tendón para acelerar la construcción, lo que provocó la corrosión de los cordones de pretensado y el colapso repentino de un palmo, hiriendo a muchos espectadores. ^[18]
Paso elevado de Hammersmith Londres, Inglaterra, 2011
Estructura pretensada de dieciséis tramos construida en 1961. Se detectó corrosión provocada por las sales de deshielo de la carretera en algunos de los tendones de pretensado, lo que obligó al cierre inicial de la carretera mientras se realizaban investigaciones adicionales. Las reparaciones posteriores y el refuerzo mediante postensado externo se llevaron a cabo y se completaron en 2015. ^[19]^[20]
Viaducto de Petrulla ("Viadotto Petrulla"), Sicilia, Italia, 2014
Un tramo de un viaducto de 12 tramos se derrumbó el 7 de julio de 2014, provocando 4 heridos, ^[21] debido a la corrosión de los tendones de postensado.
Colapso del puente de Génova , 2018. El Ponte Morandi era un puente atirantado caracterizado por una estructura de hormigón pretensado para las pilas, pilones y tablero, muy pocos tirantes, tan solo dos por vano, y un sistema híbrido para los tirantes construidos en acero. cables con carcasas de hormigón pretensado vertidos. El hormigón solo fue pretensado a 10 MPa, lo que lo hacía propenso a agrietarse y a la intrusión de agua, lo que provocaba la corrosión del acero incrustado.
Pasos elevados de Churchill Way, Liverpool , Inglaterra
Los pasos elevados se cerraron en septiembre de 2018 después de que las inspecciones revelaran hormigón de mala calidad, corrosión de los tendones y signos de deterioro estructural. Fueron demolidos en 2019. ^[22]

Aplicaciones

El hormigón pretensado es un material de construcción muy versátil debido a que es una combinación casi ideal de sus dos componentes principales: acero de alta resistencia, preestirado para permitir que se alcance fácilmente toda su resistencia; y hormigón moderno, precomprimido para minimizar el agrietamiento bajo fuerzas de tracción. ^[1]^{: 12} Su amplia gama de aplicaciones se refleja en su incorporación a los principales códigos de diseño que cubren la mayoría de las áreas de ingeniería estructural y civil, incluidos edificios, puentes, presas, cimientos, pavimentos, pilotes, estadios, silos y tanques. ^[6]

Estructuras de construcción

Por lo general, se requiere que las estructuras de construcción satisfagan una amplia gama de requisitos estructurales, estéticos y económicos. Entre ellos se incluyen: un número mínimo de paredes o columnas de soporte (intrusivas); bajo espesor estructural (profundidad), lo que permite espacio para servicios o pisos adicionales en construcciones de gran altura; ciclos de construcción rápidos, especialmente en edificios de varias plantas; y un bajo costo por unidad de área, para maximizar el retorno de la inversión del propietario del edificio.

El pretensado del hormigón permite introducir fuerzas de "equilibrio de carga" en la estructura para contrarrestar las cargas en servicio. Esto proporciona muchos beneficios a la construcción de estructuras:

Luces más largas para la misma profundidad estructural
El equilibrio de carga da como resultado deflexiones en servicio más bajas, lo que permite aumentar las luces (y reducir el número de soportes) sin aumentar la profundidad estructural.
Espesor estructural reducido
Para un tramo determinado, las deflexiones en servicio más bajas permiten el uso de secciones estructurales más delgadas, lo que a su vez da como resultado alturas de piso a piso más bajas o más espacio para los servicios del edificio.
Tiempo de desmontaje más rápido
Normalmente, los elementos de construcción de hormigón pretensado están completamente tensados y son autoportantes en cinco días. En este punto, pueden quitar el encofrado y volver a desplegarlo en la siguiente sección del edificio, acelerando los "tiempos de ciclo" de la construcción.
Costos de materiales reducidos
La combinación de un espesor estructural reducido, cantidades reducidas de refuerzo convencional y una construcción rápida a menudo da como resultado que el concreto pretensado muestre importantes beneficios de costos en estructuras de construcción en comparación con materiales estructurales alternativos.

Algunas estructuras de edificios notables construidas con hormigón pretensado incluyen: la Ópera de Sydney ^[23] y la World Tower , Sydney; ^[24] Torre St George Wharf , Londres; ^[25] Torre CN , Toronto; ^[26] Terminal de cruceros Kai Tak ^[27] y Centro de Comercio Internacional , Hong Kong; ^[28] Ocean Heights 2 , Dubái; ^[29] Torre Eureka , Melbourne; ^[30] Torre Espacio , Madrid; ^[31] Torre Guoco (Centro Tanjong Pagar), Singapur; ^[32] Aeropuerto internacional de Zagreb , Croacia; ^[33] y Capital Gate , Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos. ^[34]

Torre ICC , Hong Kong
484m 2010
Torre Guoco, Singapur
290m 2016
Ópera de Sídney
1973
Terminal Kai Tak
Hong Kong 2013
Torre Mundial , Sídney
230m 2004
Ocean Heights 2 , Dubái
335m 2016
Torre Eureka , Melbourne
297m 2006
Torre Espacio , Madrid
230m 2008
Capital Gate , Abu Dhabi
Inclinación de 18° 2010

Estructuras civiles

Puentes

El hormigón es el material estructural más popular para puentes y con frecuencia se adopta el hormigón pretensado. ^[35]^[36] Cuando se investigó en la década de 1940 para su uso en puentes de servicio pesado, las ventajas de este tipo de puente sobre los diseños más tradicionales fue que es más rápido de instalar, más económico y más duradero, siendo el puente menos animado. . ^[37]^[38] Uno de los primeros puentes construidos de esta manera es el Viaducto Adam , un puente ferroviario construido en 1946 en el Reino Unido . ^[39] En la década de 1960, el hormigón pretensado reemplazó en gran medida a los puentes de hormigón armado en el Reino Unido, siendo las vigas cajón la forma dominante. ^[40]

En puentes de luces cortas, de alrededor de 10 a 40 metros (30 a 130 pies), el pretensado se emplea comúnmente en forma de vigas o tablones prefabricados pretensados . ^[41] Las estructuras de longitud media, de alrededor de 40 a 200 metros (150 a 650 pies), suelen utilizar diseños prefabricados segmentarios, en voladizo equilibrado in situ y de lanzamiento incremental . ^[42] Para los puentes más largos, las estructuras de tablero de hormigón pretensado a menudo forman parte integral de los diseños atirantados . ^[43]

Represas

Las presas de hormigón han utilizado pretensado para contrarrestar el levantamiento y aumentar su estabilidad general desde mediados de la década de 1930. ^[44]^[45] El pretensado también se actualiza con frecuencia como parte de los trabajos de remediación de presas, como para el fortalecimiento estructural, o cuando se elevan las alturas de la cresta o del aliviadero. ^[46]^[47]

Lo más común es que el pretensado de la presa adopte la forma de anclajes postensados perforados en la estructura de hormigón de la presa y/o en los estratos rocosos subyacentes. Tales anclajes normalmente comprenden tendones de haces de haces de acero de alta resistencia o barras roscadas individuales. Los tendones se unen al hormigón o a la roca en su extremo más alejado (interno) y tienen una longitud libre significativa "desunida" en su extremo externo que permite que el tendón se estire durante el tensado. Los tendones pueden estar unidos en toda su longitud al concreto o roca circundante una vez tensados, o (más comúnmente) tener hebras encapsuladas permanentemente en grasa inhibidora de la corrosión en toda su longitud libre para permitir el monitoreo de carga a largo plazo y la retensabilidad. ^[48]

Silos y tanques

Las estructuras de almacenamiento circulares, como silos y tanques, pueden utilizar fuerzas de pretensado para resistir directamente las presiones externas generadas por los líquidos o sólidos a granel almacenados. Se instalan tendones curvados horizontalmente dentro del muro de hormigón para formar una serie de aros, espaciados verticalmente a lo largo de la estructura. Cuando se tensan, estos tendones ejercen fuerzas tanto axiales (de compresión) como radiales (hacia adentro) sobre la estructura, que pueden oponerse directamente a las cargas de almacenamiento posteriores. Si la magnitud del pretensado se diseña para exceder siempre los esfuerzos de tracción producidos por las cargas, existirá una compresión residual permanente en el concreto de la pared, lo que ayudará a mantener una estructura estanca y libre de grietas. ^[49]^[50]^[51]^{: 61}

Nuclear y explosión

El hormigón pretensado se ha consolidado como un material de construcción fiable para estructuras de contención de alta presión, como vasijas de reactores nucleares y edificios de contención, y muros de contención de explosiones de tanques petroquímicos. El uso de pretensado para colocar tales estructuras en un estado inicial de compresión biaxial o triaxial aumenta su resistencia al agrietamiento y fugas del concreto, al tiempo que proporciona un sistema de contención de presión monitoreable, redundante y con carga de prueba. ^[52]^[53]^[54]^{: 585–594}

Los reactores nucleares y las vasijas de contención comúnmente emplearán conjuntos separados de tendones postensados curvados horizontal o verticalmente para envolver completamente el núcleo del reactor. Los muros de contención de explosiones, como los de los tanques de gas natural licuado (GNL), normalmente utilizarán capas de tendones de aro curvados horizontalmente para la contención en combinación con tendones en bucle vertical para el pretensado de la pared axial.

Stands rígidos y pavimentos

Los pavimentos y losas de hormigón muy cargados pueden ser sensibles al agrietamiento y al posterior deterioro provocado por el tráfico. Como resultado, el hormigón pretensado se utiliza regularmente en dichas estructuras, ya que su precompresión proporciona al hormigón la capacidad de resistir las tensiones de tracción que inducen grietas generadas por las cargas en servicio. Esta resistencia a las grietas también permite que las secciones de losa individuales se construyan en vertidos más grandes que para el hormigón armado convencional, lo que resulta en espaciamientos de juntas más amplios, costos de juntas reducidos y menos problemas de mantenimiento de juntas a largo plazo. ^[54]^{: 594–598}^[55] También se han llevado a cabo con éxito trabajos iniciales sobre el uso de elementos prefabricados de hormigón pretensado para pavimentos de carreteras, donde se ha observado que la velocidad y la calidad de la construcción son beneficiosas para esta técnica. ^[56]

Algunas estructuras civiles notables construidas con hormigón pretensado incluyen: Gateway Bridge , Brisbane Australia; ^[57] Puente Incheon , Corea del Sur; ^[58] Presa de Roseires , Sudán; ^[59] Presa Wanapum , Washington, Estados Unidos; ^[60] Tanques de GNL , South Hook, Gales; Silos de cemento , Brevik Noruega; Puente de la Autobahn A73 , Valle de Itz, Alemania; Torre Ostankino , Moscú, Rusia; Torre CN , Toronto, Canadá; y el reactor nuclear Ringhals , Videbergshamn Suecia. ^[52]^{: 37}

Puente Gateway
Brisbane, Australia.
Puente de Incheon
Corea del Sur
Autopista A73
Valle de Itz, Alemania
Torre Ostankino
Moscú, Rusia
Torre CN
Toronto, Canadá
Silos Norcem
Brevik, Noruega
Presa Roseires
Ad Damazin, Sudán
Presa Wanapum
Washington, EE. UU.
Tanques de GNL
South Hook, Gales
Planta nuclear de Ringhals
Videbergshamn, Suecia

Agencias de diseño y regulaciones.

En todo el mundo existen muchas organizaciones profesionales para promover las mejores prácticas en el diseño y construcción de estructuras de hormigón pretensado. En Estados Unidos, dichas organizaciones incluyen el Post-Tensioning Institute (PTI) y el Precast/Prestressed Concrete Institute (PCI). ^[61] Organismos similares incluyen el Instituto Canadiense de Prefabricados y Hormigón Pretensado (CPCI), ^[62] la Asociación de Postensado del Reino Unido, ^[63] el Instituto de Postensado de Australia ^[64] y la Asociación Sudafricana de Postensado. ^[65] Europa tiene asociaciones e instituciones nacionales similares.

Es importante señalar que estas organizaciones no son autoridades en materia de códigos o normas de construcción, sino que existen para promover la comprensión y el desarrollo del diseño, los códigos y las mejores prácticas del hormigón pretensado.

Las reglas y requisitos para el detalle de tendones de refuerzo y pretensado se especifican en códigos y normas nacionales individuales, tales como:

Norma Europea EN 1992 -2:2005 – Eurocódigo 2: Diseño de Estructuras de Hormigón;
Norma estadounidense ACI318 : Requisitos del código de construcción para hormigón armado; y
Norma australiana AS 3600-2009: Estructuras de hormigón.

Ver también

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el hormigón pretensado .

Referencias

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enlaces externos

La historia del hormigón pretensado de 1930 a 1945: un paso hacia la Unión Europea
Directrices para el muestreo, evaluación y restauración de lechada defectuosa en conductos de postensado de puentes de hormigón pretensado Administración Federal de Carreteras
Patentes históricas y evolución de la construcción arquitectónica del siglo XX con hormigón armado y pretensado