El concreto, siendo uno de los elementos fundamentales en el sector de la construcción, se caracteriza por tener diferentes aplicaciones y tratamientos, con el objetivo de cumplir con el comportamiento estructural que requiere el proyecto. En este sentido, el concreto postensado demanda mejorar dicho comportamiento.
En general, el concreto u hormigón postensado se utiliza principalmente en estructuras con mucha carga o gran separación de los apoyos que las sostienen. Aunque la ejecución es más especializada, a diferencia de otras técnicas, los resultados también son notables, sobre todo cuando se hace in situ.
El concreto postensado constituye un sistema diferente de construcción, basado en técnicas y equipos especializados.
También se destaca porque ofrece una gran resistencia a los esfuerzos de tracción, lo que resulta muy útil cuando se trata de construcciones complejas; es decir, con cargas elevadas y geometrías complicadas.
Concreto postensado: características y procesos
El concreto postensado es un método de presfuerzo creado a finales del siglo XIX, en el cual se utiliza el torón de acero extruido para evitar la adherencia con el concreto, después de la fase de fraguado. El proceso general consiste en someter el elemento a fuerzas contrarias a las producidas por las cargas de trabajo para aumentar su capacidad.
Los tendones que se ocupan pueden ser alambres paralelos atados, cables torcidos en torones o varillas de acero. Estos forman una armadura metálica, que se coloca durante el encofrado (sistema de moldes). De esta forma, los esfuerzos de compresión que recibe el concreto son causados por el tensado de esa armadura.
Este tipo de técnica soluciona las preocupaciones por el consumo eficiente de energía y el cuidado ambiental, con resultados efectivos en la ingeniería estructural.
Los cables, al estar tensados, se anclan a la estructura con piezas especiales. La mayor parte de la armadura induce esfuerzos mecánicos adicionales que marcan la pauta con los provocados por las cargas de servicio. El resto actúa como sujeción de las piezas.
Es importante mencionar que la tensión se evalúa midiendo la presión del gato y la elongación del acero. Normalmente, los tendones se tensan todos a la vez o también puede hacerse con el uso del gato monotorón.
Otras características importantes del postensado son que:
• El anclaje requiere de dispositivos mecánicos.
• La acción del presfuerzo es externa.
• La trayectoria de los cables puede ser recta o curva.
• La pieza da continuidad a los apoyos.
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Conoce las aplicaciones y los materiales que son necesarios
para la técnica del concreto pretensado, en nuestra guía sobre el tema.
Diferencias con el concreto pretensado
Una de las diferencias principales con el concreto pretensado es el momento en el cual se realiza el esfuerzo, ya que el pretensado es antes del fraguado (secado y endurecimiento) del concreto, mientras que el postensado es después de esa fase, cuando el concreto ha alcanzado la resistencia buscada.
Además, el pretensado suele fabricarse en el taller, previo a la obra, lo que no ocurre con el postensado que requiere mayormente hacerse en el sitio, además de que las estructuras son diferentes, ya que en el pretensado son más pequeñas y manejables, mientras que en el postensado se abarcan las superestructuras.
En PSI Concreto trabajamos para cualquiera de los dos casos. Si necesitas mayor asesoría al respecto, no dudes en comunicarte con nosotros.
Tipos de concreto postensado
Existen dos formas para concluir el postensado del concreto:
1. Postensado adherente. En este sistema, los conductos de la parte activa de la armadura se rellenan a presión con material de alta resistencia para garantizar la adherencia con el conducto, creando una sección monolítica. Esto sirve para evitar el deterioro por corrosión.
2. Postensado no adherente. Contrario al anterior, en este caso no se rellenan los conductos, sino que los cables tensados se conectan al hormigón con las cabezas de anclaje, sin rellenar. Estos torones suelen recubrirse con grasa y estar almacenados en conductos de plástico para garantizar su vida útil.
En ambos tipos es muy necesario contar con equipos y personal especializado en la técnica, por el nivel elevado de diseño y precisión en el detalle, y para el dominio correcto del material, de manera que todos sus beneficios puedan ser notablemente aprovechados en la estructura final.
Conoce más sobre los torones de acero,
fundamentales para los procesos de construcción.
Aplicaciones y ventajas del concreto postensado
Sus principales aplicaciones se dan en prefabricados y elementos que se hacen directamente en el sitio, así como estructuras que reciben cargas elevadas y tienen grandes separaciones entre los apoyos o luces. Algunos ejemplos son:
1. Centros comerciales, donde se hace una combinación eficiente de pisos de estacionamiento con comerciales y salas de cine.
2. Aulas para escuelas y universidades, con grandes claros.
3. Auditorios con techumbres ligeras.
4. Puentes atirantados o vertidos por tramo, así como viaductos, dovelas y puentes empujados.
5. Edificios industriales, hoteles, complejos deportivos, terminales de aeropuertos, plantas de regasificación, presas y cualquier edificio con mezzanine, donde es importante dar esbeltez a los entrepisos sin sacrificar las alturas.
Algunos ejemplos muy nombrados son el puente peatonal de Grants Pass, en Oregón, Estados Unidos o el de Saint-Petersburg en Rusia. Estos son casos importantes de soporte de carga constante, que contrarrestan el agrietamiento y la deformación con esta técnica, ya que, de lo contrario, sería un peligro constante para los peatones.
De hecho, el uso de esta técnica ha permitido construir viaductos en zonas donde era muy difícil imaginar este tipo de construcciones. Además, los cables usados de manera estética y estratégica, le dan otra vista a algunos de los puentes que utilizan estos elementos para resaltar el diseño de la estructura.
Si bien la mayor parte del postensado se realiza en el lugar, también se pueden adquirir piezas prefabricadas con esta técnica, que suelen ser losas y vigas de concreto postensado.
Los principales beneficios de esta técnica son:
• Ahorros iniciales, sobre todo en comparación con otros sistemas constructivos: reducción de secciones hasta en un 30% y de acero de refuerzo hasta cantidades mínimas.
• Mayor resistencia mecánica.
• Menor mantenimiento, aunque sí es importante proteger la armadura contra la corrosión.
• Alta durabilidad y resistencia en edificaciones.
• Buen desempeño en regiones con alta sismicidad.
• Adecuada resistencia a altos niveles de corrosión, sobre todo en lugares costeros o con alto grado de salinidad.
• Minimización de fisuras y grietas causadas por retracción hidráulica y flexión.
• Alta reducción en deflexiones y control de vibraciones.
• Mayor rigidez del elemento, dando estabilidad a toda la sección del concreto trabajada con este método.
• Reducción de carga.
• Alta eficiencia, durabilidad y flexibilidad, al facilitar el diseño de losas con geometría irregular.
• Mejoramiento de la agilidad en la construcción.
• Utilización eficiente de los materiales.
• Aligeramiento de la estructura y los cimientos.
• Menor espesor en las losas, por lo que disminuye la altura final del edificio o construcción, con lo que se economiza el uso de concreto y acero de refuerzo.
• Las trabes y los elementos portantes, en general, reducen sus dimensiones, en comparación con otros sistemas de construcción tradicionales, lo cual crea mayor altura útil en los entrepisos.
• Permite salvar grandes claros; el resultado son espacios adecuados con menos columnas.
• Darle la dimensión correcta a las fuerzas reactivas con gran precisión.
Como ves, este material es muy versátil y se adapta a los distintos proyectos que requieren de sus características y beneficios constructivos. Además, cuando se realiza en sitio los traslados del material se ahorran, reduciendo el uso de combustible, que genera un impacto ambiental.
Sin embargo, también representa un reto porque requiere mano de obra y maquinaria especializada, asimismo los cálculos requeridos son más complejos y costosos, y las piezas estructurales son susceptibles a la corrosión.
Esta técnica demanda extremo cuidado en la ejecución de anclajes, recubrimientos y colocaciones, así como en las conexiones, uniones y apoyos.
Estos elementos se deben tomar en cuenta al momento de trabajar en un proyecto de este tipo, pero como has visto, los resultados tienen una gran cantidad de beneficios en todos los sentidos.
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conoce más sobre los aditivos para concreto.
Tipos de concreto y acero utilizados
Para el concreto postensado es necesario ocupar elementos con la resistencia requerida, sin que sobrepasen los esfuerzos admisibles, tanto de tensión como de compresión, en las distintas etapas de carga.
Para esto no es necesario obtener altas resistencias desde el inicio, sino que, a diferencia del pretensado, el concreto puede ganar resistencia fuera del molde para optimizar adecuadamente la producción. Los valores de resistencia utilizados se encuentran entre 350 y 500 kg/cm2, aunque el estándar es de 350.
El concreto debe tener más calidad y resistencia que el usado en construcciones con métodos tradicionales.
Por otra parte, los tipos de acero utilizados deben ser conjuntos de torones de alta resistencia. Esto es fundamental para evitar la pérdida de fuerza. Los alambres se fabrican de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 milímetros, con resistencias desde 16 mil hasta 19 mil kg/cm2. En el caso de los alambres de 5, 6 y 7 mm pueden tener tres tipos de acabado: liso, dentado y tridentado.
Otros elementos que son importantes al momento de la sujeción, son los ductos, donde se enhebran los cables. Estos pueden ser de distintos materiales, tanto metálicos como plásticos.
La lechada de inyección, que se utiliza para completar los ductos, debe ser lo suficientemente fluida para llenar todo el largo. Esta lechada se compone de cemento y agua, además de contener un plastificante retardante.
Finalmente, en el caso de los anclajes, que tienen la función de transmitir la fuerza de los cables al concreto endurecido, pueden ser de dos tipos: muertos o fijos, o vivos y activos.
Los fijos son los que quedan embebidos en la pieza de concreto sin poder tensar a través de ellos, mientras que los activos permiten la labor de tensado y están hechos de acero en forma de placa o bloque. Los primeros suelen ser más económicos.
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Conoce otras aplicaciones del concreto como el ornamental,
a través de nuestro texto sobre el concreto oxidado.
Referencias
[1] Group Stärken. Postensado: sistema constructivo. Group Stärken, s/f. Consultado el 16 de junio de 2021.
[2] Héctor Cabrera, José Adrian Hernández y Guadalupe Torres. Concreto postensado. Slideshare, 2013. Consultado el 16 de junio de 2021.
[3] Umacon. El hormigón pretensado y postensado. Definición y uso. Umacon, 2016. Consultado el 16 de junio de 2021.
[4] Becosan. Hormigón postensado. Becosan, 2020. Consultado el 16 de junio de 2021.
[5] Lorena Meza Quintanilla. Aspectos fundamentales del concreto presforzado. Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua (UNAN), s/f. Consultado el 16 de junio de 2021.
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