ELEMENTOS PRE-ESFORZADOS.pdf

CONSTRUCCIONES ESPECIALES Y
NUEVOS MATERIALES
MAESTRÍA EN CONSTRUCCIÓN CON
MENCIÓN EN GESTIÓN Y ORGANIZACIÓN DE
LA CONSTRUCCION

CONCRETO PRESFORZADO
CONSTRUCCIONES ESPECIALES Y NUEVOS MATERIALES

¿QUE ES PRE – ESFORZADO?
Consiste en la aplicación
de una fuerza inicial
para contrarrestar los
esfuerzos producidos por
las cargas de servicio en
una estructura

Zuncho metálico
Duela de madera
Presfuerzo
de
compresión
Presfuerzo
de
compresión

• El presfuerzo es 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 resistencia.
Pre esfuerzo de tracción

CONSTRUCCIONES
ESPECIALES Y
NUEVOS MATERIALES
• CONCRETO PREFORZADO

• El concreto puede tener una elevada resistencia a la compresión, mientras
que a la tracción es considerablemente baja.
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 𝑓 𝑐
𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 2 × 𝑓 𝑐 8% − 10% 𝑑𝑒 𝑓 𝑐
Si se presfuerza el concreto de tal manera que, generemos compresiones en la zona
donde las cargas aplicadas harán aparecer tracciones, entonces el comportamiento
del elemento mejorará.

Zona compresión
Zona tracción

COMPORTAMIENTO DE UNA VIGA DE CONCRETO
ARMADO
El acero tiene una alta
resistencia a la tracción.
Para que el acero trabaje
el concreto tiene que
fisurarse
El concreto tiene una alta
resistencia a la
compresión y una escasa
resistencia a la tracción.
EL CONCRETO ARMADO
TIENE UN ESFUERZO
PASIVO

¿Qué problema tiene el concreto armado?
• El concreto tiene una baja resistencia por unidad de peso y volumen.
• Gran parte de la resistencia de una estructura de concreto armado es
destinado a soportar su propio peso.
L
H
Pre dimensionamiento:
H = L/10
Mientras mas grande sea la luz mas
grande es el peralte, mejoramos la
sección con el concreto presforzado

QUE ES CONCRETO PRESFORZADO
• Simplemente es concreto pre – comprimido. Una fuerza pre
compresiva es aplicada al concreto antes de ponerlo en
servicio.
o Por que el concreto es fuerte a compresión pero débil a tensión.
o Donde se esperan esfuerzos de tensión en el concreto.
o Como Pre – tensado o Post – tensado.
Concreto
Acero activo

CARGAS ELEVADAS – GRANDES LUCES

GENERALIDADES
• Elementos capaces de soportar
mayores cargas.
• Eficiente en luces entre 15m y 40m
• Elementos de secciones de menor
tamaño.
• Poco o ningún agrietamiento que
mejora la durabilidad del elemento.
• Requiere técnica avanzada y mano
de obra calificada
• Costo de materiales y equipo mas
elevado
• Necesidad de mayor control de
calidad e inspección.
VENTAJAS DESVENTAJAS
PREFABRICADO:
• Reducción de costos y tiempos de construcción
• Mejor calidad, la cual reduce costos de mantenimiento.

APLICACIÓN DEL CONCRETO PRESFORZADO
• La aplicación de esfuerzos previos de compresión se obtiene
fundamentalmente con el estirado de cables de acero de alta resistencia

TECNICAS DE APLICACION DE LA FUERZA
• Los cables son estirados antes del vaciado de concreto.
• Se espera el tiempo necesario para que el concreto endurezca, antes de
transmitir la fuerza de los cables al concreto.
• Se efectúa primero el vaciado del concreto y una vez que este alcanza la
resistencia adecuada se realiza el estirado de los cables y la
correspondiente transferencia de fuerza.
PRETENSADO
POSTENSADO

PRESFUERZO POR PRETENSADO
Esfuerzos por carga Esfuerzos por fuerza de
presforzado axial

PRETENSADO
• El pretensado consiste en tensar el cable antes de vaciar el concreto.
• Prefabricado en planta
• El cable es recto
• Esfuerzo por adherencia

PROCESO CONSTRUCTIVO DE VIGA PRETENSADA
Bloque de anclaje
Pista de anclaje
MUELLE DE TENSADO O BANCO DE TENSADO

Gato hidráulico
Cables de tensado
COLOCACION DE CABLES DE TENSADO Y DISPOSITIVOS
Se estira el cable hasta alcanzar la fuerza requerida y se fija a los bloques o
muros de anclaje

TIPOS DE ACERO DE PRESFUERZO
ALAMBRES:
• Piezas con diámetro inferior a 1 cm.
• Mínima resistencia a la rotura 15000 kg/cm2
• Limite elástico al 0.2% > 13000 kg/cm2
• Debe cumplir con las especificaciones ASTM A421

TIPOS DE ACERO DE PRESFUERZO
CABLES
• Son elementos formados por el tejido de varios alambres, generalmente 7
o más.
TIPO DE CABLE RESISTENCIA
De 7 alambres sin
galvanizar
16100 a 18950 kg/cm2
De 19 a mas alambres
galvanizados
14100 a 15400 kg/cm2
De 19 a mas alambres sin
galvanizar
15400 a 16800 kg/cm2

Encofrado de viga
COLOCACION DE ENCOFRADO Y VACIADO DE VIGA
• Concreto: f’c ≥ 350 kg/cm2 (alta resistencia)
• Se debe controlas la calidad a través de la precisión del diseño de mezcla
• Colocación adecuada mediante el uso de vibradores y aditivos
• Usar la mínima relación agua/cemento
• Se debe realizar un curado adecuado a fin de evitar el agrietamiento temprano
de la pieza reduciendo en lo posible su retracción.

Desencofrado de viga
DESENCOFRADO DE VIGA

Corte de cables
TRANSFERENCIA DE FUERZA AXIAL AL ACERO
• Se deben asegurar en los extremos que serán los únicos puntos de apoyo dada
la contra flecha.
• No pueden superarse los esfuerzos admisibles en el concreto

TRANSPORTE Y COLOCACION
• Es muy importante ejecutar una manipulación correcta
en la pieza pretensada con el fin de evitar la aparición
de esfuerzos imprevistos que puedan dañarla.

PERDIDAS EN LA FUERZA DE TENSADO
Longitud inicial L
Se tensa el cable
Ocurre la
retracción y
fluencia
Alargamiento
del acero
Acortamiento
del concreto
Por ejemplo para un
acero que resiste
10500 kg/cm2 la
perdida seria del
12%

METODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA VIGA
PRETENSADA
El diseño se basa en:
a) Esfuerzos Admisibles:
𝒕𝒓𝒂𝒄𝒄𝒊ó𝒏 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏
Para cada una de las etapas que estará experimentando la viga durante su
vida útil.
• Transmisión del tensado
• Desencofrado y traslado en planta
• Almacenamiento
• Traslado a obra y colocación
• Vaciado de la losa
• Losa endurecida – Sección compuesta

METODO DE DISEÑO ESTRUCTURAL DE UNA VIGA
PRETENSADA
El diseño se basa en:
b) Capacidad a flexión:
𝒓𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒕𝒆 ≥ 𝒂𝒑𝒍𝒊𝒄𝒂𝒅𝒐
Debe cumplirse para todas las secciones de la viga

PROBLEMA DE ESFUERZOS DE TRACCION EN LOS
EXTREMOS

POSIBLES SOLUCIONES
 Un cable que no sea recto
 Disminuir la fuerza en los extremos de la viga a través de la colocación de
las mangueras que impidan la adherencia entre el cable y el concreto

POSTENSADO
• Consiste en tensar después del vaciado del concreto.
• Hecho en obra mediante cable parabólico
• Esfuerzos por anclajes

ESFUERZO POR
POSTENSADO
Aplicar previamente a su puesta en
servicio una fuerza contraria para anular
o reducir efecto de cargas
DIAP 34

Zona de momento positivos:
Los esfuerzos de flexión causan:
• Compresión en la parte superior de
la viga
• Tensión en la parte inferior de la
viga
• Fisuras en las zonas tensionadas
Zona de cortante:
Los esfuerzos de cortan cerca de las columnas,
causan tensiones diagonales en la viga
Nota: la disposición de las fisuras es de 45°con
respecto al eje longitudinal a cada lado de la
columna, y de 90° justo encima de la columna
Zona de momentos negativos:
Los esfuerzos de flexión causan:
• Tensión en la parte superior de la viga
• Compresión en la parte inferior de la
viga
• Fisuras en las zonas tensionadas

CREA COMPRESIONES DONDE SE VAN A PRODUCIR TRACCIONES
Ductos y empalmes
corrugados

POSTENSADO EN LOSAS
DISPOSICION DE LOS
CABLES O TENDONES EN
LOSAS

SISTEMAS BIDIRECCIONALES
LOSAS PLANAS
• Rango de utilización: 7 a 8m, para cargas ligeras a medianas.
• Encofrado muy sencillo
• A medida que aumenta la luz aparecen problemas de punzonamiento y/o congestión de
armadura pasiva sobre apoyos

LOSAS CON CAPITELES O ABACOS
• Se puede llegar hasta 12m con cargas medias.
• Los capiteles o ábacos aumentan la resistencia al punzonamiento (dimensiones típicas:
1/3 de la luz con 1.5 a 2 veces el espesor de la losa) también aumentan la capacidad
resisten frente a momento sobre columnas.

BANDAS O VIGAS PLANAS EN DOS DIRECCIONES + LOSA
• Se recomienda cuando las luces en ambas direcciones superan los 13 y 15m y las
cargas son medias a pesadas.

VIGAS PERALTADAS EN DOS DIRECCIONES + LOSA
• Igual que el anterior, pero se usa cuando no hay limitaciones en el peralte total.
• La principal ventaja es que admite grandes cargas concentradas con pequeñas
deformaciones

SISTEMAS UNIDIRECCIONALES
BANDA O VIGA PLANA UNIDIRECCIONAL + LOSA
• Este caso es muy usual cuando las luces son muy distintas en las dos direcciones
• La viga plana puede cubrir luces de hasta 20m y la losa hasta 8m.
• Los cables o tendones se colocan concentrados en las vigas y se distribuyen
uniformemente en la losa.

SISTEMAS UNIDIRECCIONALES
VIGA DE PERALTE UNIDIRECCIONAL + LOSA
• Igual que el anterior, pero puede cubrir luces mayores y recibir grandes cargas
concentradas
• Los tendones se colocan concentrados en las vigas y se distribuyen uniformemente en la
losa

VENTAJAS DEL CONCRETO POSTENSADO
CONCRETO ARMADO: Se aprovecha solo la zona que trabaja a compresión
sobre el eje neutro.
CONCRETO POSTENSADO: Se aprovecha toda la sección haciéndole trabajar
íntegramente a compresión.
Aprovechamiento de la sección de concreto

CONCRETO ARMADO: El peralte de las vigas es de 1/10 de la luz
CONCRETO POSTENSADO: El peralte de las vigas se acepta en 1/20 de la luz
llegando a 1/30 y 1/48 e losas, dependiendo del tipo de estructura y
sobrecarga
Peralte de vigas

CLUB HOUSE SEDE VILLA – REGATAS LIMA - LURIN

• CONCRETO ARMADO: Las luces grandes son limitativas porque se debe salvar con
estructuras muy pesadas o usando varios apoyos
• CONCRETO POSTENSADO: Se utiliza para salvar grandes luces con el menor número
de apoyos intermedios.
Longitud de la estructura sobre apoyos

Estacionamiento Andrés Avelino Cáceres

• CONCRETO ARMADO: En función del peralte se estima mayor número de pilares o
columnas lo que conlleva zapatas de mayor dimensión, luego el volumen de
estructuras es mayor
• CONCRETO POSTENSADO: En función del menor peralte las estructuras son
aligeradas en su peso y se puede colocar menos apoyos o columnas más esbeltas
que redundan en menor volumen de obras
Peso total del conjunto de estructuras

• CONCRETO ARMADO: Las fisuras que se generan permiten el ingreso de oxígeno
que al llegar al acero inicia la corrosión
Durabilidad de la estructura
• CONCRETO POSTENSADO: Trabaja a compresión por lo tanto evita la fisuración por
lo que el acero en general se ve protegido de la corrosión.

• CONCRETO ARMADO: El concreto fisurado permite las filtraciones de líquidos
Losas impermeables
• CONCRETO POSTENSADO: Debido a que el postensado anula las fisuras, se evitan
las filtraciones de líquidos.

• CONCRETO ARMADO: Se acostumbra retirar el fondo de las vigas a lo 21 ó 28 días
de efectuado el vaciado, según se obtenga la resistencia de diseño.
• CONCRETO POSTENSADO: Acortamiento de plazos de ejecución. Se retira el fondo
de las vigas inmediatamente de efectuado el tensado, el cual se realiza en cuanto
se obtenga el 80% de la resistencia de diseño.
Desencofrado fondo de viga

• CONCRETO ARMADO: Si por alguna razón una viga o puente se hubiese deflectado
hacia abajo generando grietas de consideración la estructura es irrecuperable.
• CONCRETO POSTENSADO: Si la viga o puente sufriera deflexión hacia abajo con
grietas perpendiculares al cable, los mismos cables al ser tensados recuperan la
estructura cerrando las fisuras.
Control de deflexiones

• CONCRETO ARMADO: Debido a su peso se limita a luces cortas.
• CONCRETO POSTENSADO: Por utilizarse secciones esbeltas pueden prefabricarse
luces mayores. También se prefabrican dovelas que son cosidas con el pretensado.
Prefabricación

• CONCRETO ARMADO: Secciones de mayor dimensión, mas pesadas, mayor
volumen.
• CONCRETO POSTENSADO: Ahorro en concreto, acero, mano de obra encofrado.
Estructuras Esbeltas

Versátil, aplicable a muchas obras y lugares
Equipo liviano y materiales de fácil
transporte

APLICACIONES
• Puentes
• Edificios
• Silos y Reservorios
• Reactores Nucleares
• Estabilización de Suelos (Anclajes en roca, muros pantalla, estabilización
de taludes, etc.)
• Otros:
• Reparación de estructuras; Restituir estructuras deflectadas.
• Procedimientos Constructivos.
• Izaje de equipos y estructuras pesadas.

ALGUNAS OBRAS:
• En 1965, el Ing. Pedro Lainez-Lozada trae la patente VSL para la
construcción del puente Dueñas compuesto por vigas postensadas.
PUENTE DUEÑAS

Puente Av. Venezuela – Av. Universitaria - 2007
2 puentes paralelos de 3 carriles, 250m (8 tramos), 1 viga central tipo Gerber
80m y 2 vigas en cada extremo de 90m y 80m, vigas cajón de 5 celdas.
También incluye 6 puentes peatonales de vigas postensadas de 33.0m a
55.0m.

Puente Av. Colonial – Av. Universitaria
Long. Viaducto 511 m - 2007
2 puentes paralelos de 3 vías, 4 tramos. 40 vigas longitudinales prefabricadas
postensadas y 8 vigas diafragma postensadas de 21.80m.

THE WESTIN – CONVENTION CENTER
Vigas postensadas de
41.0 m de longitud
sin apoyos intermedios y
voladizos de
hasta 11.0 m.

PUENTE ETEN – CHICLAYO
Long. 154m, vigas tipo Gerber de 58.10m c/u, 1 tramo central de 37.80m.

AV. TOMAS VALLE - PANAM. NORTE
ANGELICA GAMARRA
• 2 puentes paralelos de 3 carriles de
795.00m c/u.
• 2 vigas postensadas de sección
cajón.
• 1 viaducto en 3° nivel de 670.00m,
Av. Angélica Gamarra.

ENLACES A VIDEOS
• https://www.youtube.com/watch?v=ydYRTs0B664
• https://www.youtube.com/watch?v=Osx6optAe9g
• https://www.youtube.com/watch?v=FjUwAyPgWnU
• https://www.youtube.com/watch?v=bisr_3RWBs4
• https://www.youtube.com/watch?v=g54CGvYGgHw

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