Concreto Presforzado en diseno de puentes, Notas de estudo de Engenharia Civil

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Ing. Elsa Carrera Cabrera^

EL CONCRETO PRESFORZADO ENDISEÑO DE PUENTES

Ing. Elsa Carrera Cabrera^

EL CONCRETO PRESFORZADO EN EL DISEÑO DE^ PUENTES I. Conceptos Básicos.- PRE-ESFUERZOEl preesfuerzo, es una técnica de inducir fuerzas en el concreto enforma tal que eliminen, ó reduzcan, los esfuerzos de tensión que sonproducidas por las cargas.Presforzar una estructura implicará introducirle artificial ypreviamente a su puesta en servicio, esfuerzos permanentes, de sentidocontrario a las cargas de servicio y de magnitud controlada, de modoque los esfuerzos resultantes no excedan a los que la estructura escapaz de resistir.

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-^ Similarmente, el agrietamiento del concreto debido a la cargaes contrarrestado por la precompresión producida por lostendones. Mientras que no haya grietas, los esfuerzos,deformaciones y deflexiones del concreto debido a los sistemasde fuerza pueden ser considerados por separado y superpuestossi es necesario. •^ Al inducir esfuerzos artificiales podemos establecer dosprimeros casos con respecto a la ubicación y camino del cablede tensado:

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1 º Caso.-^ En su forma más simple, consideremos una viga rectangularcon carga externa y Presforzada por un tendón a través de su ejecentroidal, la viga esta simplemente apoyada, como se muestra acontinuación ( Figura 1) .Anclajes^ P

Eje Neutro^ P P/AM(y )/I^ M(y )/IP/A +^ tt P/A M(y )/IM(y )/IP/A -^ bb Figura Nº 1 : Distribución de esfuerzos a través de una sección

de concreto presforzado concéntricamente.

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2º Caso.- La solución es más eficiente cuando el tendón es colocado excéntricamente con respecto al centroide de la sección, ( Ver Figura Nº 2) donde “e” es la excentricidad de la carga, induciendo esfuerzos según las necesidades particulares de cada caso.^ P^ e^ P/A P/A

Eje NeutroP M (y )/IPe(y )/I+ M (y )/IP/A^ - Pe(y )/I tttt Pe(y )/IM (y )/I- M (y )/Ib P/A^ + Pe(y )/I^ bbb Figura Nº2 : Distribución de esfuerzos a través de una sección deconcreto presforzado excéntricamente.

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Debido a un presfuerzo excéntrico, el concreto es sujeto tanto a un momento por la excentricidad, como por la carga directa. El Momento producido por la excentricidad del Presfuerzo es Pe, y los Esfuerzos debido a este momento, en la fibra inferior son:^ ƒ = Pe(y)^ ..................................(4)b^ I •^ Así finalmente, la distribución de esfuerzos resultantes esta dada por:^ ƒ = + P^ +^ Pe(y)^ - M(yb

).......(5)b A I I Tal como se muestra en figura Nº 2.

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Viga Tendón Lecho de Vaciado

Gato Anclaje delTendón^ Figura Nº 3 : Fabricación de un elemento pretensado

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b)^ Postensado (Esfuerzos por Anclajes)En el Postensado no es permitido poner en contacto el concreto con lostendones. Los tendones son colocados en ductos o fundas, lo cual previene elafianzamiento, y el concreto es fraguado para que el ducto se afiance pero eltendón adentro queda libre para moverse.Cuando el concreto ha ganado suficiente resistencia, los tendones sonesforzados directamente contra el concreto y son mecánicamente aseguradosen anclajes empotrados en la fragua en cada extremo. Después de esteestado, se tensionan los tendones, y de aquí en adelante la compresióninducida en el concreto, es mantenida por los anclajes.En el postensado afianzado ( bonded ) el ducto es rellenado después que lostendones han sido tensados, para que los tendones esforzados quedenafianzados. En el postensado no afianzado ( unboned ), como su nombre loimplica, los tendones nunca están afianzados.

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Comparación grafica entre el Concreto Armado y el Postensado^ Cargas^

Cargas Grietas a) Simplemente reforzada^ b) Pre-esforzadaDeflexiones excesivas.^

Sin grietas y conpequeñas deformaciones. Figura Nº 5 : Comparación entre concreto convencional y elpostensado.

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III. Materiales y Equipos.- a ) Concreto .-^ La calidad del concreto no debe ser menor de fc = 280Kg./cm2 , en el concreto la mayor resistencia a la compresión contribuye amenores perdidas por deformación del mismo.Las deformaciones que sufre un concreto que es precomprimido son lassiguientes:^ Deformación instantánea o elástica^ La debida a la retracción del concreto^ La que se produce a través del tiempo por estar sometida laestructura a una compresión permanente.El uso de concreto de alta resistencia permite la reducción de las dimensionesde la sección de los miembros a un mínimo, lográndose ahorros significativosen carga muerta siendo posible que grandes luces resulten técnica yeconómicamente posibles.

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b) Acero.-^ El acero utilizado para tensar posee un altocontenido de carbono.A continuación se presentaran algunas especificaciones deestos aceros:^ TIPO^ NORMA^ DIAMETROS^ Alambre^ ASTM A-421^ 3.2 mm4.0 mm5.0 mm7.0 mmTorón^ ASTM A-416^ 0.5 pulg.0.6 pulg.^ Tabla Nº 01

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c) Torones.-^ El torón se usa casi siempre en miembros pretensados,y a menudo se usa también en construcciónpostensada. El torón es fabricado con siete alambres, 6firmemente torcidos alrededor de un séptimo dediámetro ligeramente mayor. El paso de la espiral detorcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal decable, teniendo una resistencia a la rotura garantizadade 17 590 Kg./cm2 conocido como grado 250 k.Recientemente se ha estado produciendo un acero másresistente conocido como grado 270 K, con unaresistencia mínima a la rotuna de 270, 000 lb/pulg2( 18, 990 Kg./cm2 ).

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Ductos Plásticos

Ductos Metálicos

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Anclaje Pasivo oMuerto^20 ANCLAJES Anclaje Activo