3 Mar 16

¿Cuáles son las aplicaciones del postensado en edificios?

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El concreto postensado ofrece ventajas significativas para la construcción de edificios. Dentro de estas se pueden contar: menores dimensiones de los elementos, mayores luces y, por consiguiente, mayores áreas libres, además de la reducción y optimización tanto de las cantidades de material como la mano de obra. Las aplicaciones en este tipo de estructuras están divididas así:

Cortesía Pretcon S.A

Cortesía Pretcon S.A

Sistemas de placa de piso

Los sistemas de placas se pueden clasificar de diferentes formas, por ejemplo, placas fundidas en el sitio, placas prefabricadas, placas de una sola luz, placas de múltiples luces, losa sobre vigas, placa maciza, sistemas en una dirección, sistemas en dos direcciones, etc. Cada uno de estos sistemas es subdividido en diferentes grupos, dependiendo de si se utilizan vigas, en cuyo caso se denominan “vigas de banda”, si son del tipo superficial ancho, o vigas angostas convencionales. Para estos sistemas, las placas macizas, los sistemas de placas con vigas, las platinas, los paneles de depresión o los aligeramientos poseen una mejor eficiencia estructural (es decir, la rigidez y resistencia a la flexión para un peso dado por unidad de área de placa), de ahí que el peso de la placa se pueda reducir significativamente, generando un ahorro de elementos verticales y cimentaciones.

De otra parte, la formaleta es reutilizada muchas veces en edificios de gran altura de modo que la complejidad es insignificante en términos de costo de la formaleta por unidad de área. Se debe recordar también que la combinación de paneles de depresión o vigas huecas con concretos vaciados in situ permite usar formaletas relativamente simples para construir sistemas de placas complejos.

Cortesia Oteco Ltda.

Cortesia Oteco Ltda.

 

Pórticos resistentes a momentos

En este contexto se entiende que los pórticos constan de columnas y vigas rígidamente conectadas para resistir momentos y cortes de las cargas laterales y gravitacionales. En los pórticos resistentes a momentos, las columnas de los extremos soportan cargas de gravedad relativamente pequeñas pero grandes fuerzas de tensión causadas por las cargas laterales, las cuales exigen un gran porcentaje de refuerzo. Una de las ventajas en estos pórticos es que las vigas tienen un refuerzo superior e inferior considerable en los extremos para poder resistir los momentos positivos y negativos resultantes del efecto de las cargas laterales.

El postensado de los pórticos tiene la ventaja adicional de aumentar la rigidez o, inversamente, reducir el tamaño de los miembros. Las vigas y las columnas pueden ser postensadas. Sin embargo, usualmente solo las columnas de los extremos garantizan esto. Los tensores de las vigas pueden ser continuos de extremo a extremo del pórtico, ya sea con curvas parabólicas para balancear las cargas de gravedad o rectos en el tope y el fondo de las vigas, o como una combinación de tensores rectos y curvos, dependiendo de si en el diseño predominan las cargas de gravedad o las laterales. Las columnas pueden ser postensadas con tensores de cable continuo con acoples cada varios pisos, o con barras tensionadas acopladas cada piso.

Fuente: Flickr - STU

Fuente: Flickr – STU

Vigas y placas de transferencia

En muchos hoteles y edificios de oficinas de gran altura se requieren grandes vestíbulos (lobbies) sin columnas a nivel del primer piso, los cuales se extienden generalmente a varias plantas, mientras que en los pisos superiores de habitaciones u oficinas los espaciamientos entre columnas y muros son mucho menores. La transición de la pequeña retícula de apoyo a grandes espaciamientos de columnas se hace por medio de vigas o placas de transferencia. Con el fin de transferir las altas fuerzas concentradas de las columnas y muros de los niveles superiores hasta los apoyos inferiores, estas vigas y placas deben tener espesores considerables y requieren grandes cantidades de refuerzo.

El postensado es una forma muy eficaz de reducir el espesor y el contenido de refuerzo. La tensión del preesforzado permite formar un sistema de arco dentro de la viga, transfiriendo las fuerzas de la columna desde los pisos superiores a los apoyos. Parte de las cargas, incluyendo el peso mismo de la viga, es compensada por las fuerzas ascendentes de desviación de los tensores parabólicos. La deflexión se reduce entonces considerablemente. El esfuerzo de compresión en el plano suministrado por los tensores del postensado mejora el comportamiento de la viga al agrietamiento.

Paneles de muros y ductos de servicios

Los muros de concreto reforzado se usan para arriostrar estructuras de edificios contra el ladeo. Debido a que estos muros suelen soportar solamente unas cargas de gravedad relativamente pequeñas, requieren cantidades algo grandes de refuerzo vertical en los extremos. Reemplazando la mayoría de los refuerzos verticales por tensores de alta resistencia para postensado se simplifica la colocación del acero y se ahorra tiempo total de construcción. Además, el postensado mejora el comportamiento de los muros de concreto al agrietamiento. Mientras el muro esté lo suficientemente estable (arriostrado por las losas de piso y por apuntalamiento adicional) es suficiente con acoplar los tensores cada tantos pisos. Para muros construidos con paneles prefabricados, el postensado ofrece la ventaja adicional de que el preesfuerzo proporciona una fuerza de agarre adicional para transferir el corte a través de la interfase entre dos paneles en fricción. De ahí que las conexiones se simplifiquen al no requerirse conectores de acero soldados y obviarse la necesidad de acoplar las barras de refuerzo. Por consiguiente, no hay necesidad de cerrar los vacíos dejados para los empalmes de las barras o los conectores de acero con formaleta para concreto in situ.

Fuente: Wikimedia - Störfix

Fuente: Wikimedia – Störfix

Cimentaciones postensadas y anclajes a tierra

El principio de una placa de cimentación es similar al de una placa de piso girada de arriba hacia abajo. La presión distribuida del suelo actúa en la superficie inferior y se mantiene en equilibrio por las fuerzas concentradas que actúan hacia abajo en la columnas y muros. Asimismo, una cimentación continua actúa como una viga girada de arriba hacia abajo.

El postensado de las placas o de las vigas de cimentación ofrece ventajas similares a las que ofrece para los sistemas de placas de piso: ante todo, se reducen los espesores y la cantidad de refuerzo, con la consiguiente reducción del tiempo de construcción, y mejoran el comportamiento al agrietamiento y la deflexión, con lo cual aumenta la rigidez. Al reducirse el espesor disminuyen el tamaño de la excavación y el volumen de concreto. A su vez, el menor volumen de concreto permite una colocación más rápida y hace que el proceso sea menos crítico en lo que se refiere al calor de hidratación. El menor contenido de acero implica que el acero se puede colocar con mayor rapidez. Los tensores se pueden disponer en forma similar a la correspondiente a los tipos de losas con la curvatura invertida: los puntos bajos por debajo de las columnas y muros, y los puntos altos en las luces.

Fuente: Flickr - Bob Segal

Fuente: Flickr – Bob Segal

Una forma especial de las cimentaciones postensadas es aquella en que se utilizan anclajes a tierra y pilotes de tensión, los cuales juegan un papel importante porque resisten grandes momentos por volcamiento debido a las cargas de viento o sismo, o suministran suficiente seguridad contra levantamiento por flotación.

Muros de mampostería postensados

Los muros de mampostería usualmente soportan solamente pequeñas cargas de gravedad supuestas, si las hay. A menos que sean reforzados, solo poseen una pequeña resistencia a la flexión en el plano y fuera del plano. Los muros de mampostería sin reforzar tienen la desventaja adicional de fallar por fragilidad cuando se excede la capacidad de tensión de las juntas. Los tensores verticales colocados en los núcleos de los muros postensados, incrementan significativamente la resistencia y ductilidad de los mismos.

El sistema de postensado para mampostería se basa en cables engrasados, sin ligante y con recubrimiento plástico, insertados dentro de tubos de acero instalados en secciones mientras se colocan los ladrillos. Esta operación consume mucho menos tiempo que la colocación de refuerzo no presforzado con ligante. Se colocan anclajes de auto-activación en la base del muro, los cuales agarran los cables cuando se insertan. El esforzado de los tensores se realiza desde el tope del muro.

Conclusión

El concreto postensado ofrece grandes posibilidades a las estructuras tales como edificios, permitiendo dentro de sus ventajas resolver eficazmente problemas tales como grandes luces, dimensiones de elementos, entre otros. Sin embargo, a pesar de que un diseñador de estructuras cuenta con un sinnúmero de alternativas para diseñar y/o construir un edificio, es muy importante evaluar y analizar todas las posibilidades para determinar los criterios de selección del sistema constructivo y, de este modo, lograr la eficiencia y adecuado comportamiento de la estructura.

Referencia: Concreto preesforzado, diseño y construcción. Asocreto. 2da edición. Páginas: 107-124

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.


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Sobre el autor

Omar Javier Silva Ingeniero Civil Ciudad: Bogotá País: Colombia

Mi primer acercamiento con el concreto lo encontré de niño en uno de mis hobbies: los carros. Sabía que el concreto lo llevaban en unos camiones muy grandes, con algo atrás que daba vueltas. Esos vehículos siempre despertaban mi interés, además de que mi abuelo era ingeniero civil, constructor, y tal vez el concreto venía en la sangre... Soy ingeniero civil de la Pontificia Universidad Javeriana, con especialización en Tecnología de Construcción de Edificaciones de esa misma universidad. Desde el año 2007 estoy vinculado con la Asociación Colombiana de Productores de Concreto – Asocreto-, donde me desempeño como Jefe de Publicaciones.


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2 Responses to ¿Cuáles son las aplicaciones del postensado en edificios?

    Ingeniero Omar:

    Qué cuantía promedio de acero de postensado se usa para los diferentes elementos estructurales como vigas, placas, losas muros, etc ?

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