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Seis figuras que muestran las fuerzas y la desviación resultante de la viga.
Comparación de viga no pretensada (superior) y viga de hormigón pretensado (inferior) bajo carga:
1. Viga no pretensada sin carga
2. Viga no pretensada con carga
3. Antes de que el hormigón se solidifique, los tendones empotrados en el hormigón se tensan
4. Después el hormigón se solidifica, los tendones aplican tensión de compresión al hormigón
5. Viga pretensada sin carga
6. Viga pretensada con carga

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

Esta compresión se produce por el tensado de "tendones" de alta resistencia ubicados dentro o adyacentes al hormigón y se realiza para mejorar el rendimiento del hormigón en servicio. [4] Los tendones pueden consistir en alambres simples , hebras 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 que se ha aplicado la compresión inicial, el material resultante tiene las características del hormigón de alta resistencia cuando se somete a cualquier fuerza de compresión posterior .y de acero dúctil de alta resistencia cuando se somete a fuerzas de tracción . Esto puede resultar en una capacidad estructural mejorada y / o facilidad de servicio en comparación con el hormigón armado convencional en muchas situaciones. [5] [2] : 6 En un elemento de hormigón pretensado, las tensiones internas se introducen de forma planificada para que las tensiones resultantes de las cargas superpuestas se contrarresten en el grado deseado.

El hormigón pretensado se utiliza en una amplia gama de estructuras de construcción y civiles donde su rendimiento mejorado puede permitir vanos más largos , 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 cimentación , 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 que el hormigón está colado. Los sistemas de tensión pueden clasificarse como monocatenarios , en los que cada hilo o cable de tendón se somete a tensión individualmente, o como múltiples hilos , en los que todos los hilos o cables de un tendón se tensan simultáneamente. [5] Los tendones pueden estar ubicados dentro del volumen de concreto (pretensado interno) o completamente afuera.de la misma (pretensado externo). Mientras que el hormigón pretensado utiliza tendones directamente adheridos al hormigón, el hormigón postensado puede utilizar tendones adheridos o no adheridos.

Hormigón pretensado [ editar ]

Proceso de pretensado

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

Viga puente pretensada en bancada prefabricada, con tendones monocatenarios saliendo por el encofrado

El pretensado es una técnica de prefabricación común , donde el elemento de hormigón resultante se fabrica de forma remota desde la ubicación de la estructura final y se transporta al sitio una vez curado. Requiere puntos de anclaje final fuertes y estables entre los cuales se estiran los tendones. Estos anclajes forman los extremos de un "lecho de fundición" que puede ser muchas veces la longitud del elemento de hormigón que se está fabricando. Esto permite que se construyan múltiples elementos de extremo a extremo 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 soltar los anclajes de los tendones de forma segura. Una mayor fuerza de unión 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 hebras individuales aislados, lo que proporciona una mayor área de superficie para la unión que los tendones de hebras agrupadas. [5]

Colocación de la plancha alveolar pretensada

A diferencia de los del 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 "fruncidos" [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 Tales desviadores generalmente actúan contra fuerzas sustanciales y, por lo tanto, requieren un sistema de cimentación de lecho de fundición robusto. Los tendones rectos se utilizan típicamente en elementos prefabricados "lineales", como vigas poco profundas, planchas y losas alveolares; mientras que los tendones perfilados se encuentran más comúnmente en vigas y vigas de puentes prefabricados más profundos.

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 [ editar ]

Fuerzas sobre hormigón postensado con tendón perfilado (curvado)
Anclaje de tendón postensado; Las cuñas de "bloqueo" de cuatro piezas son visibles sujetando cada hebra

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

Los tendones no se colocan en contacto directo con el hormigón, sino que se encapsulan dentro de un manguito o conducto protector que se echa 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 hormigón se ha colado y fraguado, los tendones se tensan ("tensionan") tirando de los extremos del tendón a través de los anclajes mientras se presiona contra el hormigón. Las grandes fuerzas necesarias para tensar los tendones dan como resultado una compresión permanente significativa que se aplica al hormigón una vez que el tendón está "bloqueado" en el anclaje. [1] : 25 [5] : 7El método de bloqueo de los extremos del tendón al anclaje depende de la composición del tendón, siendo los sistemas más comunes el anclaje de "cabeza de botón" (para tendones de alambre), el anclaje de cuña dividida (para tendones de hebra) y el anclaje roscado ( para tendones de barra). [1] : 79–84

Puente en voladizo balanceado en construcción. Cada segmento agregado está soportado por tendones postensados

Sistemas de encapsulación del tendón se construyen a partir de plástico o galvanizados materiales de acero, y se clasifican en dos tipos principales: aquellos en los que el elemento de tendón está unido posteriormente al hormigón circundante por interno lechada del conducto después de destacar ( unido post-tensado); y aquellos en los que el elemento de tendón está permanentemente De unidos desde el hormigón circundante, por lo general por medio de un engrasado vaina sobre las hebras de tendón ( no unida post-tensado). [1] : 26 [5] : 10

El vertido de los conductos / manguitos de los tendones en el hormigón antes de que se produzca el tensado permite que se "perfilen" fácilmente en cualquier forma deseada, incluida la incorporación de curvatura vertical y / u horizontal . Cuando se tensan los tendones, este perfilado da como resultado fuerzas de reacción que se imparten sobre el hormigón endurecido, y estas se pueden utilizar de forma beneficiosa para contrarrestar cualquier carga aplicada posteriormente a la estructura. [2] : 5–6 [5] : 48 : 9–10

Postesado adherido [ editar ]

Anclaje postensado de varios hilos

En el postesado adherido, los tendones se adhieren permanentemente al hormigón circundante mediante la lechada in situ de sus conductos encapsulantes (después del tensado del tendón). Esta lechada se realiza con tres propósitos principales: proteger los tendones contra la corrosión ; para "bloquear" permanentemente la tensión previa del tendón, eliminando así la dependencia a largo plazo de los sistemas de anclaje de los extremos; y mejorar ciertos comportamientos estructurales de la estructura de hormigón final. [9]

El postensado adherido utiliza típicamente tendones, cada uno de los cuales comprende haces de elementos (p. Ej., Torones o alambres) colocados dentro de un solo conducto de tendón, con la excepción de las barras que se utilizan principalmente desagregadas. Esta agrupación hace que los procesos de instalación y lechada de tendones sean más eficientes, ya que cada tendón completo requiere solo un juego de anclajes de extremo y una operación de lechada. Los conductos están fabricados con un material duradero y resistente a la corrosión, como plástico (por ejemplo, polietileno ) o acero galvanizado , y pueden ser redondos u rectangulares / ovalados en sección transversal. [2] : 7 Los tamaños de tendón utilizados dependen en gran medida de la aplicación, que van desde la construccióntrabaja típicamente con entre 2 y 6 hebras por tendón, hasta trabajos especializados en presas que utilizan hasta 91 hebras por tendón.

La fabricación de tendones adheridos generalmente se lleva a cabo en el sitio, comenzando con el ajuste de los anclajes de los extremos al encofrado , colocando los conductos del tendón en los perfiles de curvatura requeridos y enrollando (o roscando) los hilos o cables a través del conducto. Después del hormigonado y tensado, los conductos se enlechan a presión y los extremos de tensión de los tendones se sellan contra la corrosión . [5] : 2

Postesado no adherido [ editar ]

Postesado de losa no adherida. (Arriba) Los cordones instalados y los anclajes de borde son visibles, junto con los cordones enrollados prefabricados para el próximo vertido. (Abajo) Vista de extremo de la losa después de desmoldar, mostrando hebras individuales y huecos de anclaje de tensión.

El postensado no adherido se diferencia del postensado adherido al permitir a los tendones una libertad permanente de movimiento longitudinal con respecto al hormigón. Esto se logra más comúnmente encerrando cada elemento de tendón individual dentro de un revestimiento de plástico lleno 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 concreto y son necesarios para desempeñar este papel de manera confiable durante la vida útil de la estructura. [9] : 1

El postensado no adherido puede adoptar la forma de:

  • Tendones de torones individuales colocados directamente en la estructura de hormigón (por ejemplo, edificios, losas de tierra), o
  • Cordones agrupados, engrasados ​​y revestidos individualmente, que forman un solo tendón dentro de un conducto encapsulado que se coloca dentro o junto al hormigón (p. Ej., Anclajes reposacabezas, postesado externo)

Para los tendones de hebras individuales, no se utilizan conductos de tendones adicionales y no se requiere una operación de lechada post-tensionada, a diferencia del post-tensionado adherido. Las capas combinadas de grasa, revestimiento de plástico y hormigón circundante proporcionan una protección permanente contra la corrosión de las hebras. Cuando las hebras se agrupan para formar un solo tendón no adherido, se utiliza un conducto envolvente de plástico o acero galvanizado y sus espacios libres interiores se rellenan después de la tensión. De esta manera, se proporciona protección adicional contra la corrosión a través de la grasa, el revestimiento de plástico, la lechada, el revestimiento externo 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 hebra de acero desnudo 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 cordones terminados pueden cortarse a medida y ajustarse con ensamblajes de anclaje "sin salida" según se requiera para el proyecto.

Comparación entre postesado adherido y no adherido [ editar ]

Tanto las tecnologías de postesado adheridas como las no adheridas se utilizan ampliamente en todo el mundo, y la elección del sistema suele depender de las preferencias regionales, la experiencia de los contratistas 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 puede ofrecer el postensado adherido sobre los sistemas no adheridos son:

  • Dependencia reducida de la integridad del anclaje final
    Después de tensar y aplicar lechada, los tendones adheridos se conectan al hormigón circundante en toda su longitud mediante lechada de alta resistencia . Una vez curada, esta lechada puede transferir toda la fuerza de tensión del tendón al concreto en una distancia muy corta (aproximadamente 1 metro). Como resultado, cualquier corte inadvertido del tendón o falla de un anclaje final tiene solo un impacto muy localizado en el rendimiento del tendón y casi nunca da como resultado la expulsión del tendón del anclaje. [2] : 18 [9] : 7
  • Mayor resistencia máxima en flexión
    Con el postensado adherido, cualquier flexión de la estructura es resistida directamente por las tensiones del tendón en esa misma ubicación (es decir, no se produce una redistribución de la tensión). Esto da como resultado tensiones de tracción significativamente más altas en los tendones que si no estuvieran adheridos, lo que permite lograr su límite elástico completo y producir una capacidad de carga última más alta. [2] : 16–17 [5] : 10
  • Control mejorado de grietas
    En presencia de grietas en el concreto , 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
  • Mejor comportamiento frente al fuego
    La ausencia de redistribución de la tensión 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 fuego que las no adheridas. [11]

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

  • Posibilidad de ser prefabricados
    Los tendones no adheridos se pueden prefabricar fácilmente fuera del sitio con anclajes en los extremos, 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.
  • Productividad mejorada en el sitio
    La eliminación del proceso de aplicación de lechada de postesado requerido en las estructuras adheridas mejora la productividad de la mano de obra en el sitio del postensado no adherido. [9] : 5
  • Flexibilidad de instalación mejorada Los
    tendones monocatenarios no adheridos tienen una mayor flexibilidad de manejo que los ductos adheridos durante la instalación, lo que les permite una mayor capacidad de desviarse alrededor de penetraciones de servicio u obstrucciones. [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 destensar, volver a tensar y / o reemplazar fácilmente en caso de que se dañen o necesiten que se modifiquen sus niveles de fuerza en servicio. [9] : 6
  • Rendimiento de sobrecarga superior
    Aunque tienen una resistencia última más baja que los tendones adheridos, la capacidad de los tendones no adheridos para redistribuir las tensiones en toda su longitud puede darles una ductilidad previa al colapso superior . 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 [ editar ]

La durabilidad a largo plazo es un requisito esencial para el hormigón pretensado dado su uso generalizado. La investigación sobre el rendimiento de durabilidad de las estructuras preesforzadas en servicio se ha llevado a cabo desde la década de 1960, [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 que se brinda a los conjuntos de anclaje de los extremos de los tendones no adheridos o de los sistemas de tirantes de cable, 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 las fuerzas de pretensado o la ruptura física de los tendones sometidos a tensión.

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 hebras agrupadas colocadas dentro de conductos ubicados dentro del hormigón circundante. Para garantizar una protección total de los cordones agrupados, 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 provistas de una funda o vaina 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 en los accesorios de anclaje en cada extremo del tendón.
  • Encapsulado de doble capa
    Los tendones de pretensado que requieren un monitoreo permanente y / o ajuste de fuerza, como los tirantes y los anclajes de presa reforzables, normalmente emplearán protección contra la corrosión de doble capa. Dichos tendones se componen de hebras individuales, recubiertas de grasa y con mangas, recogidas en un haz de hebras y colocadas dentro de conductos exteriores de polietileno encapsulado . El espacio vacío restante dentro del conducto está inyectado a presión, lo que proporciona un sistema de barrera de protección de múltiples capas de polietileno, lechada, plástico y grasa para cada filamento.
  • Protección Anchorage
    En todas las instalaciones postensado, la protección de los finales anclajes contra la corrosión es esencial, y críticamente por lo que para los sistemas no unidas.

A continuación se enumeran varios eventos relacionados con la durabilidad:

  • Puente Ynys-y-Gwas, West Glamorgan, Gales, 1985 Estructura prefabricada segmentaria de
    un solo tramo construida en 1953 con postesado longitudinal y transversal. La corrosión atacó los tendones poco protegidos donde cruzaron las uniones in situ entre los segmentos, lo que provocó un colapso repentino. [14] : 40
  • Puente sobre el río Escalda, Melle, Bélgica, 1991 Estructura en voladizo
    pretensado de tres vanos construida en la década de 1950. Una cubierta de hormigón inadecuada en los estribos laterales provocó la corrosión del cable de amarre , lo que provocó una falla progresiva del tramo del puente principal y la muerte de una persona. [15]
  • Agencia de Carreteras del Reino Unido , 1992
    Tras el descubrimiento de corrosión de tendones en varios puentes en Inglaterra, la Agencia de Carreteras emitió una moratoria sobre la construcción de nuevos puentes postesados ​​con lechada interna y se embarcó en un programa de inspecciones de 5 años en su puente postensado existente. Valores. 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 agregó un producto químico no autorizado a la lechada del tendón para acelerar la construcción, lo que provocó la corrosión de las hebras de pretensado y el colapso repentino de un lapso, hiriendo a muchos espectadores. [18]
  • Hammersmith Flyover Londres, Inglaterra, 2011
    Estructura preesforzada de dieciséis tramos construida en 1961. Se detectó corrosión por sales de deshielo de carreteras en algunos de los tendones de pretensado, lo que requirió el cierre inicial de la carretera mientras se realizaban investigaciones adicionales. Las reparaciones y el refuerzo posteriores mediante postensado externo se llevaron a cabo y finalizaron en 2015. [19] [20]
  • Viaducto de Petrulla, Sicilia, Italia, 2014
    Un tramo del viaducto colapsó el 7 de julio debido a la corrosión de los tendones de postesado.
  • Colapso del puente de Génova , 2018. El Ponte Morandi fue un puente atirantado caracterizado por una estructura de hormigón pretensado para los pilares, pilones y tablero, muy pocas estancias, tan solo dos por tramo, y un sistema híbrido para las estancias construidas en acero. cables con cáscaras de hormigón pretensado vertidas. El hormigón solo se pretensó a 10 MPa, lo que lo hizo propenso a grietas e intrusión de agua, lo que provocó 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 revelaron concreto de mala calidad, corrosión de tendones y signos de deterioro estructural. La demolición está prevista para 2019. [21]

Aplicaciones [ editar ]

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 toda su resistencia se realice fácilmente; y hormigón moderno, precomprimido para minimizar el agrietamiento bajo fuerzas de tracción. [1] : 12 Su amplia gama de aplicación se refleja en su incorporación a los principales códigos de diseño que cubren la mayoría de las áreas de la ingeniería estructural y civil, incluidos edificios, puentes, presas, cimientos, pavimentos, pilotes, estadios, silos y tanques. [6]

Estructuras de construcción [ editar ]

Por lo general, las estructuras de los edificios se requieren para satisfacer una amplia gama de requisitos estructurales, estéticos y económicos. Entre los más importantes se incluyen: un número mínimo de muros o columnas de soporte (intrusivas); bajo espesor estructural (profundidad), permitiendo espacio para servicios o para pisos adicionales en construcciones de gran altura; ciclos de construcción rápidos, especialmente para edificios de varios pisos; 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 las estructuras de construcción:

  • Tramos más largos para la misma profundidad estructural El
    equilibrio de carga da como resultado deflexiones en servicio más bajas, lo que permite aumentar los tramos (y reducir el número de soportes) sin aumentar la profundidad estructural.
  • Espesor estructural reducido
    Para un tramo dado, las deflexiones en servicio más bajas permiten que se usen secciones estructurales más delgadas, lo que a su vez resulta en alturas de piso a piso más bajas o más espacio para servicios de construcción.
  • Tiempo de decapado más rápido
    Por lo general, los elementos de construcción de hormigón pretensado se tensan por completo y son autoportantes en cinco días. En este punto, pueden desmontar el encofrado y volver a desplegarlo en la siguiente sección del edificio, acelerando los "tiempos de ciclo" de 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 beneficios de costos significativos en las estructuras de construcción en comparación con los materiales estructurales alternativos.

Algunas estructuras de edificios notables construidas con hormigón pretensado incluyen: Sydney Opera House [22] y World Tower , Sydney; [23] St George Wharf Tower , Londres; [24] CN Tower , Toronto; [25] Terminal de cruceros Kai Tak [26] y Centro de Comercio Internacional , Hong Kong; [27] Ocean Heights 2 , Dubái; [28] Torre Eureka , Melbourne; [29] Torre Espacio , Madrid; [30] Torre Guoco (Centro Tanjong Pagar), Singapur; [31] Aeropuerto Internacional de Zagreb , Croacia;[32] y Capital Gate , Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos. [33]

  • Torre ICC , Hong Kong
    484m 2010

  • Torre Guoco, Singapur
    290m 2016

  • Ópera de Sydney
    1973

  • Terminal Kai Tak
    Hong Kong 2013

  • World Tower , Sídney
    230m 2004

  • Ocean Heights 2 , Dubái
    335m 2016

  • Torre Eureka , Melbourne
    297m 2006

  • Torre Espacio , Madrid
    230m 2008

  • Capital Gate , Abu Dhabi
    18 ° lean 2010

Estructuras civiles [ editar ]

Puentes [ editar ]

El hormigón es el material estructural más popular para puentes, y el hormigón pretensado se adopta con frecuencia. [34] [35] 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 y el puente es menos animado. . [36] [37] Uno de los primeros puentes construidos de esta manera es el Viaducto de Adam , un puente ferroviario construido en 1946 en el Reino Unido . [38] 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 de caja la forma dominante. [39]

En puentes de tramos cortos de alrededor de 10 a 40 metros (30 a 130 pies), el pretensado se emplea comúnmente en forma de vigas o tablones pretensados ​​prefabricados . [40] Las estructuras de longitud media, de alrededor de 40 a 200 metros (150 a 650 pies), suelen utilizar diseños prefabricados en segmentos, voladizos equilibrados in situ y lanzados de forma incremental . [41] Para los puentes más largos, las estructuras de cubierta de hormigón pretensado a menudo forman una parte integral de los diseños atirantados . [42]

Represas [ editar ]

Las presas de hormigón han utilizado pretensado para contrarrestar el levantamiento y aumentar su estabilidad general desde mediados de la década de 1930. [43] [44] El pretensado también se readapta con frecuencia como parte de los trabajos de remediación de presas, como para el refuerzo estructural o al elevar las alturas de crestas o aliviaderos. [45] [46]

Más comúnmente, el pretensado de la presa toma la forma de anclajes postensados ​​perforados en la estructura de concreto de la presa y / o en los estratos rocosos subyacentes. Dichos anclajes comprenden típicamente tendones de hebras de acero agrupadas de alta resistencia o barras roscadas individuales. Los tendones se enlechan al hormigón o 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 adheridos 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 sobre la longitud libre para permitir el monitoreo de la carga a largo plazo y la capacidad de volver a tensar. [47]

Silos y tanques [ editar ]

Las estructuras de almacenamiento circulares, como los silos y los tanques, pueden utilizar fuerzas de pretensado para resistir directamente las presiones externas generadas por los líquidos almacenados o los sólidos a granel. Los tendones curvados horizontalmente se instalan dentro del muro de hormigón para formar una serie de aros, espaciados verticalmente hacia arriba de la estructura. Cuando se tensan, estos tendones ejercen fuerzas axiales (compresivas) y radiales (hacia adentro) sobre la estructura, que pueden oponerse directamente a las cargas de almacenamiento posteriores. Si la magnitud del pretensado está diseñado para superar siempre los esfuerzos de tracción producidos por las cargas, existirá una compresión residual permanente en el hormigón del muro, lo que ayudará a mantener una estructura estanca y libre de fisuras. [48] [49] [50] : 61

Estructuras nucleares y de contención de explosiones [ editar ]

El hormigón pretensado se ha establecido como un material de construcción confiable para estructuras de contención de alta presión, tales 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 con carga de prueba, redundante y controlable. [51] [52] [53] : 585–594

Los reactores nucleares y los recipientes de contención normalmente 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 líquido (GNL), normalmente utilizarán capas de tendones de aros curvados horizontalmente para la contención en combinación con tendones de bucle vertical para el pretensado axial de la pared.

Stands y aceras [ editar ]

Los pavimentos y losas de hormigón con cargas elevadas pueden ser sensibles a las grietas y al posterior deterioro provocado por el tráfico. Como resultado, el hormigón pretensado se utiliza con regularidad en tales estructuras, ya que su precompresión proporciona al hormigón la capacidad de resistir las tensiones de tracción que provocan grietas generadas por la carga en servicio. Esta resistencia al agrietamiento también permite que las secciones individuales de losas se construyan en vertidos más grandes que para el concreto reforzado convencional, lo que resulta en espaciamientos de juntas más amplios, costos de juntas reducidos y menos problemas de mantenimiento de juntas a largo plazo. [53] : 594–598 [54] También se han realizado con éxito los trabajos iniciales sobre el uso de hormigón prefabricado pretensado para pavimentos de carreteras, donde se ha señalado que la rapidez y calidad de la construcción son beneficiosas para esta técnica. [55]

Algunas estructuras civiles notables construidas con hormigón pretensado incluyen: Gateway Bridge , Brisbane Australia; [56] Puente de Incheon , Corea del Sur; [57] Presa de Roseires , Sudán; [58] Presa de Wanapum , Washington, Estados Unidos; [59] Tanques de GNL , South Hook, Gales; Silos de cemento , Brevik Noruega; Puente Autobahn A73 , Itz Valley, Alemania; Torre Ostankino , Moscú, Rusia; Torre CN , Toronto, Canadá; y el reactor nuclear Ringhals , Videbergshamn Suecia. [51] : 37

  • Gateway Bridge
    Brisbane, Aust.

  • Puente de Incheon
    Corea del Sur

  • Autobahn A73
    Itz Valley, Alemania

  • Torre Ostankino
    Moscú, Rusia

  • Torre CN
    Toronto, Canadá

  • Norcem silos
    Brevik, Noruega

  • Roseires Dam
    Ad Damazin, Sudán

  • Presa de Wanapum
    Washington, EE. UU.

  • Tanques de GNL
    South Hook, Gales

  • Planta nuclear Ringhals
    Videbergshamn, Suecia

Regulaciones y agencias de diseño [ editar ]

En todo el mundo, existen muchas organizaciones profesionales para promover las mejores prácticas en el diseño y construcción de estructuras de hormigón pretensado. En los Estados Unidos, estas organizaciones incluyen el Instituto de postesado (PTI) y el Instituto de hormigón prefabricado / pretensado (PCI). [60] Organismos similares incluyen el Instituto Canadiense de Prefabricados / Hormigón Pretensado (CPCI), [61] la Asociación de Postesado del Reino Unido, [62] el Instituto de Postesado de Australia [63] y la Asociación de Postesado de Sudáfrica. [64] Europa tiene asociaciones e instituciones nacionales similares.

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

Las reglas y requisitos para el detallado de los tendones de refuerzo y pretensado se especifican mediante 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 [ editar ]

  • Puente de vigas cajón
  • Puente suspendido en cables
  • Hormigón
  • Forjado
  • Dyckerhoff y Widmann AG (Dywidag)
  • Eugène Freyssinet
  • Glosario de términos de hormigón pretensado
  • Losa alveolar
  • Concreto prefabricado
  • Estructura pretensada
  • Propiedades del hormigón
  • Concreto reforzado
  • Barra de refuerzo
  • Puente segmentario

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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