Aplicación del hormigón postesado en edificación

APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN TESINA FIN DE MÁSTER MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Autor: FRANCISCO ORTS BORRÁS Director académico: FERNANDO FARGUETA CERDÁ TESINA FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 ÍNDICE 0. ORIGEN DEL PROYECTO 1. OBJETIVOS DEL PROYECTO 2. ALCANCE DEL PROYECTO 3. GENERALIDADES DEL HORMIGÓN POSTESADO 3.1. Introducción 3.2. Antecedentes 3.3. Conceptos básicos 3.3.1 Ejemplo comparativo: Armado vs Pretensado 3.3.2 Variedades de hormigón pretensado 3.4. Limitación del hormigón armado e interés por el postesado en losas de edificación. 3.4.1 Losas macizas. Hormigón armado 3.4.2 Interés por la losa postesada 3.5. Situación actual en el mercado 3.6. Ejemplo de aplicación en edificios 4. FUNDAMENTOS DEL SISTEMA POSTESADO EN ELEMENTOS DE EDIFICACIÓN. TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES 4.1 Tipologías estructurales. 4.1.1 Tipología según la disposición de la armadura activa y el sistema de transmisión de cargas. 4.1.2 Tipología según la forma de la losa. 4.2 Elementos del postesado. Características de los materiales. 4.2.1 Armadura activa 4.2.2 Armadura pasiva 4.2.3 Anclajes activos 4.2.4 Anclaje pasivo 4.2.5 Vainas 4.2.6 Otros accesorios 4.2.7 Hormigón 4.2.8 Inyección TESINA FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 4.3 Criterios de proyecto. Criterios generales de dimensionamiento. 4.4 Condiciones adicionales de diseño. Protección y fisuración. 4.4.1 Protección frente al fuego: Recubrimientos. 4.4.2 Fisuración 4.5 Productos comerciales 4.5.1 Freyssinet 4.5.2 Diwidag-systems International 4.5.3 Mekano 4 “MK4” 4.5.4 BBR-PTE 4.5.5 CTT Stronghold (VSL, en España) 5. PROCESO CONSTRUCTIVO DE EJECUCIÓN DE LOSAS POSTESADAS EN EDIFICIO DE VIVIENDAS EN VALENCIA 5.1 Descripción del edificio 5.2. Losas postesadas 5.2.1 Aspectos principales del proyecto 5.2.2 Proceso constructivo de ejecución de losas postesadas 5.2.2.1.- Montaje del encofrado 5.2.2.2Replanteo de los tendones. 5.2.2.3.- Montaje de la armadura pasiva inferior y refuerzo a punzonamiento 5.2.2.4.- Colocación de las vainas y anclajes activos 5.2.2.5.- Enfilado de tendones y colocación de anclajes activos/pasivos 5.2.2.6.- Montaje de la armadura pasiva superior, colocación tubos de purga 5.2.2.7.- Hormigonado 5.2.2.8.- Tesado 5.2.2.9.- Inyección de la lechada 6. ASPECTOS ECONÓMICOS. CONCLUSIONES 7. BIBLIOGRAFÍA 8. ANEJOS 8.1 PLANOS 8.1.1. Ejemplo plano distribución armadura activa 8.1.2. Ejemplo plano armadura pasiva inferior TESINA FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 8.1.3. Ejemplo plano armadura pasiva superior 8.1.4. Ejemplo plano alzados armadura activa 8.1.5. Ejemplo plano refuerzo a punzonamiento 01 8.1.6. Ejemplo plano refuerzo a punzonamiento 02 8.2 Recepción de ejecución de las losas TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 1 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 0. ORIGEN DEL PROYECTO Esta tesina está motivada por el interés en acercar la técnica constructiva del postesado en edificación mediante una recopilación y síntesis de información que abordan esta modalidad de ejecución de estructuras en hormigón. Una motivación añadida para la redacción de este trabajo ha sido el haber formado parte de un equipo que ejecutó la obra de un edificio con forjados resueltos con losa postesada. Así, este edificio es objeto de análisis en el apartado correspondiente. De esta manera con la combinación de un análisis teórico y la experiencia en un proyecto real se pretende conseguir una perspectiva amplia al respecto de esta técnica. 1. OBJETIVOS DEL PROYECTO Se pretende informar objetivamente de las ventajas de carácter funcional y económico de elementos constructivos que se ejecuten con hormigón postesado. Valorando el sistema postesado en comparativa con sistemas más convencionales y estudiando su implantación en función de sus tipologías estructurales y cálculos. Asimismo, mediante un ejemplo real, ofrecer detalles del proceso constructivo que marquen pautas para una correcta ejecución de elementos con esta técnica. Entendiendo con ello que el interés formativo de este proyecto consiste en informar sobre sistemas constructivos novedosos. Y con ello los beneficios para el alumno sean los de ampliar conocimientos para una posible utilidad profesional y para la sociedad fomentar la innovación en el sector de la construcción. 2. ALCANCE DEL PROYECTO Mediante criterios básicos de ingeniería se intenta desarrollar la evaluación de la técnica del hormigón postesado para edificación. Por ello no se pretende un profundo análisis estructural de los elementos de hormigón postesado, únicamente conocer el sistema mediante un modo sencillo y lo más exacto posible. Si bien, se intenta evaluar minuciosamente todos los condicionantes que pueden ser determinantes para la solución constructiva concreta. Con documentos y manuales técnicos, textos normativos y catálogos comerciales se pretende detallar minuciosamente la solución postesada en elementos de hormigón para edificación. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 2 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 3. Generalidades del hormigón postesado. 3.1. Introducción Se denomina hormigón postensado o postesado a aquel hormigón al que se somete, después del vertido y fraguado, a esfuerzos de compresión por medio de armaduras activas (cables de acero). Podríamos afirmar que el postesado es una modalidad del hormigón pretensado, en el que las armaduras se tensan una vez que el hormigón ha adquirido su resistencia característica. A partir del momento de su aparición, la técnica del hormigón pretensado tuvo una gran difusión por todo el mundo, destacándose su aplicación en la ingeniería civil y fundamentalmente, en la construcción de puentes. Una de las consecuencias del desarrollo del hormigón pretensado ha sido la notable evolución en el diseño de formas de los puentes, en los que se han aplicado nuevas técnicas constructivas que han aumentado las posibilidades para salvar vanos de grandes luces, acortando los tiempos de ejecución y proporcionando una serie de ventajas relativas a la durabilidad, seguridad y economía. En definitiva, podríamos afirmar que la evolución del aspecto de los puentes de hormigón construidos en los últimos decenios ha sido motivada e impulsada por el desarrollo del pretensado. En la edificación el proceso ha sido diferente, debido sin duda a que la estructura resistente queda integrada y “oculta” en un conjunto constituido por elementos de diversa naturaleza y por tanto, sus formas suelen ser consecuentes con los criterios derivados del diseño global del edificio. En el proyecto de un puente, por el contrario, las formas de la estructura adquieren importancia, hasta tal punto que, cuando se trata de disponer vanos de gran luz, el puente queda identificado con la propia estructura, exenta prácticamente de elementos accesorios. La aplicación del hormigón pretensado, si bien no ha influido significativamente en el aspecto exterior de los edificios construidos en los últimos años, sin embargo ha aportado un incremento en la disponibilidad de recursos. La arquitectura contemporánea se enfrenta a la necesidad de proyectar espacios diáfanos cada vez más amplios que permitan una gran flexibilidad tanto de uso como de distribución. No obstante la consecución de grandes luces está condicionada por la limitación de canto en los forjados, el cual tiende a ser muy estricto en edificación. La introducción de la técnica del postesado en forjados de edificación, hace ya más de tres décadas, abrió una serie de posibilidades constructivas impensables con la técnica del hormigón armado. Esta técnica, implantada con éxito en Estados Unidos, Australia y parte de Europa, no ha conseguido despegar en España, donde la mayor parte de los forjados en edificación se realizan todavía en hormigón armado. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 3 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Sin embargo existe en nuestro país una inquietud hacia esta tecnología que se observa en el interés mostrado tanto por centros de investigación como por empresas constructoras. Son muchas las ventajas que ofrece el hormigón pretensado a la hora de diseñar la estructura de un edificio. El hormigón pretensado ha surgido de la búsqueda consciente de una alternativa que permitiera superar ciertas limitaciones encontradas por la técnica del hormigón armado. Actualmente el pretensado es una técnica altamente probada que ofrece soluciones fiables, económicas y estéticas en el diseño de estructuras. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 4 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 3.2. Antecedentes La idea básica del pretensado de materiales es antigua y está presente en diferentes ramas tecnológicas. Basta recordar algunos procesos de ejecución tales como los buques de los vikingos, que pretensaban sus barcos mediante unos tirantes de madera comprimiendo sus cubiertas y bordas, o cuando se ataban cintas o bandas metálicas alrededor de duelas de madera para formar los barriles, que al apretar los cinchos, estaban sometidos a una fuerza que creaba un esfuerzo de compresión entre las duelas y las habilitaba para resistir la tensión en arco, producida por la presión interna del líquido contenido, así mismo la cámara inflada a presión de una rueda es otro ejemplo de la aplicación del principio de pretensado: someter un material , incapaz de resistir solicitaciones en un cierto sentido, a esfuerzos iniciales de sentido contrario. La primera propuesta de pretensar el hormigón se remonta a 1886, cuando un ingeniero de San Francisco, California, P.H.Jackson registra una patente donde propone el empleo de tirantes pretensados provistos de anclajes de rosca o de cuña en bloques de hormigón. En 1888, W.Döhrung, de Berlin, solicitó una patente referida al pretensado en banco de tesado. En 1906, M.Koenen , también de Berlín, realizó el primer ensayo con armadura hormigonada bajo tensión, creando un aparato en el que aplicaba una tensión previa y posteriormente una carga inferior a 1.000Kp/cm2 que se reducía además en el tiempo hasta casi anularla. Se continuaron nuevos ensayos y patentes sin mucho éxito pues el pretensado se perdía por efectos de la retracción y la fluencia del hormigón, no conocidos en la época. FIG.1 Pretensado buque vikingo FIG.2 Pre-compresión duelas FIG.3 Patente pretensado, Döhrung TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 5 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 En 1908, el norteamericano, C.H. Steiner, sugirió la posibilidad de reajustar las barras de refuerzo después de que hubiera tenido lugar cierta contracción y fluencia del hormigón, con el objeto de recuperar algunas de las pérdidas. Los primeros éxitos prácticos los obtuvo, en 1919 K. Wettstein, de Bohemia, con sus “Wettstein-Bretter” (tablas-Wettstein), que con el objetivo de alcanzar una resistencia del hormigón lo más alta posible utilizó como armadura alambres de cuerda de piano, con una resistencia de 1.400 a 2.000 N/mm2. Pronto advirtió que carecía de sentido colocar en el hormigón los alambres no tensionados, en consecuencia, los tensó hasta un punto próximo a su límite elástico, colocándolos próximos a la superficie (es decir, alejados del centro de la sección). Con notable intuición, pensó que la adherencia hormigón/armadura era función de la superficie específica de contacto, por lo que empleó gran número de alambres delgados, en lugar de utilizar barras de mayor sección. Los tablones de hormigón así fabricados, con espesores de 6 a 50mm. y longitudes de 2 a 6m., con 50cm. de anchura, se caracterizaban por su gran elasticidad, así tablones de 2m. podían flexionarse hasta formar un cuarto de círculo, recuperando su forma inicial una vez descargados. Probablemente, R.H.Dill, de Alexandra, Nebraska, USA, en 1923, haya sido el primero en darse cuenta de que debían emplearse alambres de alta resistencia con tensiones elevadas; ensayó barras de acero de gran resistencia, pintadas para evitar su adherencia al hormigón y después de que el hormigón fraguara, tensaba las barras de acero y se anclaban con tuercas al hormigón. Sin embargo las hipótesis fundamentales para asegurar el éxito del hormigón pretensado fueron establecidas y descritas de forma inobjetable por el francés Eugène Freyssinet, quien en 1928, patentó a su nombre el sistema de pretensado con tensiones en el acero de más de 400N/mm2. El mérito principal de Freyssinet es el haber investigado la esencia de la fluencia lenta y de la contracción del hormigón, extrayendo las conclusiones correctas para el hormigón pretensado. En 1939, produjo un sistema de anclaje seguro mediante cuñas cónicas para los anclajes de los extremos y diseñó gatos de doble acción, los cuales tensaban los alambres y después presionaban los conos machos dentro de los conos hembra para anclarlos a las placas de anclaje. Este método consiste en estirar los alambres entre dos pilares situados a FIG.4 Eugène Freyssinet FIG.5 Puente rebajado, Lucancy TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 12 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 - Armaduras activas, son las de acero de alta resistencia mediante las cuales se introduce el esfuerzo de pretensado; - Armaduras pasivas, son las armaduras habituales del hormigón armado, asociadas a las anteriores. Esta distinción semántica se establece por la siguiente razón: las armaduras dichas pasivas sólo comienzan a trabajar cuando la pieza entra en carga, iniciándose su deformación; por el contrario, las armaduras dichas activas están trabajando continuamente, independientemente del estado de cargas de la pieza. Según la fase del proceso de ejecución en la que se introduce el esfuerzo de pretensado en las armaduras activas, se distinguen dos tipos de hormigón pretensado: - Hormigón pretensado con armadura pretesa, es decir hormigón en el que las armaduras se tesan antes de hormigonar. - Hormigón pretensado con armadura postesa, es decir hormigón en el que las armaduras se tesan después de hormigonar, en el que a su vez se distinguen dos variedades, según la situación de la armadura: Con pretensado interior, cuando los conductos que contienen la armadura activa se encuentran embebidos en el seno de la sección de hormigón. Con pretensado exterior, cuando los conductos que contienen la armadura activa se encuentran en el exterior de las paredes de la sección de hormigón, permitiendo el acceso a la misma. · HORMIGÓN PRETENSADO CON ARMADURA PRETESA Es el tipo idóneo para prefabricación. El proceso de ejecución, esquematizado, es el siguiente: a) Tesado de la armadura (pretesado), y anclaje de la misma en los extremos de la bancada de fabricación (Fig.11) b) Hormigonado de la pieza o piezas. c) Cuando el hormigón alcanza en su fraguado una resistencia determinada, se cortan los alambres entre piezas, con lo que el esfuerzo de pretensado se transfiere de la armadura al hormigón. Los FIG. 11 Esquema de bancada de pretesado TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 13 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 alambres se anclan por simple adherencia, no requiriéndose ningún otro dispositivo de anclaje. Este procedimiento es muy indicado para el taller, y en general para luces inferiores a 25m. pues se emplean bancadas muy rígidas. Ventajas destacadas del método son su gran rapidez de ejecución y la notable economía que introduce para piezas de estas dimensiones, dado que permite una extrema industrialización. Obviamentente, utilizando armaduras pretesas no hay pérdidas por rozamiento. Empleando elementos aislantes que impiden la adherencia entre hormigón y armaduras activas, fig 12, podemos localizar el pretensado en zonas concretas lo cual nos permite una gran flexibilidad de diseño. No obstante, el procedimiento descrito: - No ahorra acero: pagaremos muchos kilos de acero que luego no utilizaremos; - Desaprovechará ‟como más adelante veremosla contribución de la armadura a la resistencia a cortante de la pieza; - Requiere mucha mano de obra, por lo que resulta antieconómico. En ocasiones, será necesario acudir a soluciones del tipo indicado en la fig. 13, que permiten aproximarnos al trazado ideal. Son las armaduras pretesas de trazado poligonal. Existen diversos procesos de fabricación que permiten la deflexión de los cordones. De cualquier manera, se trata de un procedimiento muy poco empleado, por su evidente complicación. FIG. 12 Localización del pretensado en zonas concretas FIG 13 Armaduras pretesas de trazado poligonal TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 14 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 · HORMIGÓN PRETENSADO CON ARMADURA POSTESA INTERIOR En este procedimiento se hormigona primero la pieza, disponiendo en el seno de la sección de hormigón conductos para alojar las armaduras activas, que sólo se tesan cuando el hormigón ha adquirido la resistencia suficiente para soportar el esfuerzo de pretensado. Las piezas así fabricadas se llaman de hormigón pretensado con armaduras postesas. La secuencia de las operaciones del proceso de ejecución es: a) Disposición de las armaduras pasivas en el encofrado, así como de las activas sin tesar, introducidos en conductos longitudinales llamados vainas; b) Hormigonado de la pieza, y fraguado del hormigón; c) Con el hormigón ya endurecido, una vez alcanzadas unas resistencias determinadas, se tesan las armaduras activas ‟postesadoy se anclan d) Los conductos se podrán: - bien rellenar con una inyección (cuya naturaleza se tratará más adelante), procedimiento que nos conduce a la situación de armadura adherente. - bien rellenar de algún producto protector probablemente inofensivo, no coartando el libre deslizamiento de la armadura (sometida a un tratamiento anticorrosivo en su interior. Se llama entonces armadura no adherente. Una armadura queda solidarizada al hormigón desde el momento en que, por adherencia, quedan impedidos los deslizamientos entre ambos materiales. El efecto de solidarización de la armadura con la sección de hormigón se tiene en cuenta en el cálculo sumando al área de la sección la de la armadura multiplicada por el coeficiente de equivalencia (cociente entre los módulos de deformación longitudinal del acero y del hormigón), obteniendo lo que denominamos sección homogeneizada. · HORMIGÓN PRETENSADO CON ARMADURA POSTESA EXTERIOR Se entiende por pretensado exterior el pretensado de una estructura mediante armaduras activas (normalmente cordones de siete alambres) que se sitúan fuera de la sección estructural de hormigón pero dentro del canto de la pieza. Ello tendrá lugar disponiendo los conductos que las contienen: - En secciones cerradas (tipo cajón o similar): los conductos se dispondrán preferentemente en el interior de las secciones. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 15 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 - En secciones abiertas: los conductos se dispondrán preferentemente al amparo de los paramentos de la sección, aunque también pueden disponerse por fuera. El elemento quizás más característico de la técnica son los desviadores, de hormigón o metálicos, que permiten materializar los cambios de dirección en los trazados poligonales. En el campo de los puentes, dos filosofías diferentes han orientado las dos escuelas principales de pretensado exterior: mientras en los Estados Unidos se ha primado la recucción del coste de las estructuras, en Francia, por el contrario, se ha tenido como objetivo fundamental las mejoras cualitativas. La clave de la técnica de pretensado exterior, como se puede fácilmente comprender, es la adecuada protección de las armaduras activas. Este problema ha retrasado el desarrollo de esta técnica, pero hoy en día no es insalvable. Ventajas e inconvenientes del pretensado exterior frente al interior Resumimos las principales ventajas e inconvenientes del pretensado exterior ya que se trata de una técnica de una cierta especialización, para conocer la cual es mejor consultar las monografías y normativa especializada. · Ventajas principales: - Permite una inspección de las armaduras activas a lo laro de la vida de la obra. - Si se ha previsto en el proyecto un pretensado desmontable, permite el retesado e incluso la sustitución de las armaduras activas a lo largo de la vida de la obra. - Se trata de un sistema excelente para unir entre sí piezas estructurales prefabricadas, y especialmente puentes de dovelas prefabricadas. - Tiene una gran aplicabilidad en el campo de reparación, rehabilitación y refuerzo de estructuras. - Simplifica el trazado de los cables reduciendo las pérdidas por rozamiento. - Mejora las condiciones de hormigonado de la sección, ya que elimina el obstáculo que representan los conductos de las armaduras activas. · Inconvenientes principales: - En elementos estructurales en flexión, a igualdad de cuantía de acero, requiere del orden de un 20% más de canto que las soluciones de pretensado interior. - Comporta unos ciertos sobrecostes de diseño (derivados de elementos adicionales o complementarios del tipo de desviadores, anclajes, etc) TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 16 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 3.4 Limitación del hormigón armado e interés por el postesado en losas de edificación. Hasta el momento los forjados más comunes utilizados para la edificación han sido los unidireccionales de elementos prefabricados (vigueta + bovedilla)(fig.14) y los forjados reticulares o bidireccionales a base de placas aligeradas. Los forjados unidireccionales son los que dan menores “prestaciones resistentes”, exigiendo un diseño de la estructura muy puro y ordenado. No obstante, sus ventajas principalmente relacionadas con la puesta en obra han motivado su gran uso en la construcción nacional. Referente a los forjados reticulares (fig. 15) podemos afirmar que es una solución que funciona mejor que la anterior, que permite absorber mayores irregularidades en la planta estructural, ya que debido a su mayor hiperestaticidad las cargas consiguen encontrar caminos relativamente sencillos hasta los pilares, permitiendo a su vez el empleo de mayores luces. Los forjados reticulares no son más que un caso particular extraído del mundo de las placas del que forman parte, siendo la losa maciza el caso más general de esta familia. La mayor diferencia que puede existir entre placas reticulares y losas macizas es la siguiente: -Losa maciza: Tiene un comportamiento multidireccional. -Placa reticular: Tiene un comportamiento bidireccional. Esta diferencia hace que el camino de las cargas a los soportes en el caso de la losa sea más directo, y por tanto mejor. Además, por decirlo de algún modo, la losa es más hiperestática que la placa, ya que tiene un número infinito de nervios. FIG 14 Forjado unidireccional vigueta + bovedilla FIG 15 Forjado reticular o bidireccional TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 17 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Podemos ordenar las tres tipologías básicas de forjados en orden a su efectividad (camino más corto de las cargas) y seguridad (grado de hiperestaticidad): 1.-Losa maciza 2.-Placa reticular 3.-Forjado unidireccional El coste de los materiales ha tenido incidencia directa para la elección de una tipología de forjado, por ello siempre se ha tendido hacia soluciones aligeradas; además la dinámica de la construcción conlleva a no modificar los sistemas conocidos por los operarios, con lo que los rendimientos en la ejecución resultan aparentemente satisfactorios. Si bien, esta tendencia está cambiando, existen varias razones por las que se ha iniciado un cambio de tendencia hacia soluciones a base de placas macizas. Entre ellas cabe citar: - Aumento de la mano de obra - Facilidad constructiva - Durabilidad del forjado - Reducción de los riesgos laborales 3.4.1 Losas macizas. Hormigón armado Las losas macizas resultan fáciles de construir, pues desaparece el elemento aligerante. Al mismo tiempo al no existir nervios, las operaciones de cimbrado, encofrado, ferrallado, hormigonado, vibrado, y en general, el control de la ejecución resultan menos costosas pudiendo reducirse los plazos de ejecución. Estructuralmente las prestaciones de losas macizas son comparables a las de una losa aligerada, ya que aunque tienen más peso que éstas para el mismo canto, su rigidez es mayor de cara a reducir flechas y vibraciones, así como su monolitismo y el aislamiento acústico que proporcionan, por lo que en algunos casos su canto puede ser menor que aquellas. Así, definimos a las losas macizas como placas bidireccionales planas, con espesor pequeño respecto a las otras dos direcciones y cuya solicitación principal es la de flexión en dos direcciones, por lo tanto su función más importante es la de transmitir cargas que actúan en forma normal a su plano principal. La más empleada, es el tipo de placa apoyada sobre apoyos aislados, es decir sobre columnas, con o sin capitel. FIG 16 Forjado reticular. Solución recuperable. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 18 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Estas superficies bidireccionales trabajan mayoritariamente apoyadas entre pilares o muros, las cargas aplicadas a las losas (podemos considerar el peso propio una carga más) provocan flexiones en la losa y esto se traduce a la aparición de esfuerzos de tracción-compresión en cada sección del elemento: En la zona comprimida el material encargado de soportar el esfuerzo es el hormigón, cuya resistencia a compresión es excelente, mientras que en la zona traccionada es el acero corrugado el que debe asumir las tensiones que provoca la flexión, dada la reducida resistencia a tracción del hormigón. La envolvente de momento flector del forjado indica las zonas donde aparecen las tracciones, y son esas zonas donde se debe concentrar la armadura pasiva de la losa. Al tratarse de un elemento armado en ambas direcciones, las flexiones tienden a buscar “el camino más fácil” hasta poder transmitir las cargas a los pilares o soportes. Este mecanismo de transmisión de cargas acaba creando dentro de la losa unos pórticos principales virtuales, el resto de la losa cumple una función de traslado de las cargas a dichos pórticos. Tomando un ejemplo sencillo el mecanismo de transmisión de cargas y esfuerzos quedaría de la siguiente manera (fig.18): FIG 17 Flexión en la losa FIG 18 Transmisión de cargas en losa maciza TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 19 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 · VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL EMPLEO DE LOSA MACIZA COMO FORJADO DE EDIFICACIÓN VENTAJAS - No hay inconvenientes de utilización en zonas sísmicas o con acción del viento importante: debido a su gran rigidez en el plano, uniforman los desplazamientos unidireccionales y tienen ductilidad en ambas direcciones (los forjados unidireccionales solo presentan rigidez en la dirección del armado). - Permite en gran medida industrializar el proceso de construcción: fácil ejecución de la colocación de las armaduras, del vertido y vibrado del hormigón, y su correspondiente supervisión. - Se puede reducir el canto total permitiendo más altura libre entre forjados o bien reducir la altura total del edificio. - Buen aislamiento acústico, permitiendo además dejar un acabado de hormigón visto o aplicarse el acabado directamente en la cara inferior, disminuyendo costes posteriores en ejecución de techos. - Permiten una mayor libertad en el diseño respecto a las soluciones anteriores, es posible disponer de huecos o conseguir perímetros no ortogonales con más facilidad. Existe una mayor flexibilidad en la ubicación de los pilares en planta. - Tiene muy buen comportamiento frente a incendios, tanto por su función separadora (al ser un elemento continuo de espesor constante) como por su capacidad portante (son estructuras con un alto grado de hiperestatismo que admiten un considerable nivel de redistribución de esfuerzos). - En el apartado de riesgos de accidentes laborales, se reducen debido a que elimina el trasiego de elementos pesados, tales como viguetas o bovedillas, que pueden caerse durante el montaje o romperse al ser pisados. - Mejora del impacto medioambiental de la obra, la eliminación de otros materiales, como son prefabricados de hormigón o cerámicos, incide en el impacto medioambiental de la obra, y en un ahorro considerable de los costes de gestión del proyecto. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 20 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 INCONVENIENTES - Necesita de una cimentación más importante, debido a su mayor peso respecto a otras soluciones que requiere unos apoyos dimensionalmente superiores. - Necesidad de un refuerzo en la cabeza de los pilares para garantizar la resistencia de la placa al punzonamiento. - En vanos exteriores las deformaciones pueden ser elevadas así como los huecos de gran tamaño pueden causar problemas de comportamiento. - Menor aislamiento térmico que las placas prefabricadas aligeradas. 3.4.2 Interés por la losa postesada Extrapolando los conceptos básicos anteriormente descritos para el caso de la viga biapoyada, caso isostático, a una viga continua apoyada sobre pilares, caso hiperéstático y a su vez al caso de una losa (viga continua apoyada sobre pilares en dos direcciones) queda introducido el funcionamiento general del pretensado, en una losa postesada. Fig.19 FIG 19 Funcionamiento general del pretensado en losa a partir del funcionamiento de una viga continua TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 21 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Manteniendo la validez de los conceptos en losas de hormigón armado, la idea del pretensado o postesado es la de introducir un estado de tensión, previo a la carga de la estructura, de manera tal que anule, o disminuya, las tensiones de tracción en el hormigón. Así el postesado de las losas consiste en tesar una armadura activa una vez fraguado el hormigón cuando ha alcanzado la resistencia necesaria para resistir las tensiones inducidas por las armaduras. Las armaduras activas introducen en la estructura una serie de fuerzas que inducen tensiones, por lo general de signo opuesto a las producidas por las acciones gravitatorias aplicadas (peso propio, sobrecargas), obteniendo una mejora de la capacidad resistente y comportamiento. Las cargas transmitidas por las armaduras activas se descomponen en fuerzas concentradas en los extremos de la estructura donde se sitúan los anclajes, que precomprimen el hormigón, y fuerzas de desviación, inducidas por el trazado curvo de los tendones, que pueden llegar a equilibrar el peso propio de la estructura e incluso las cargas permanentes y parte de las sobrecargas. · VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL EMPLEO DE LOSAS POSTESADAS: VENTAJAS Se exponen a continuación las ventajas técnicas y económicas de la solución postesada respecto a la losa maciza de hormigón: - Ahorro económico considerable en coste de materiales, principalmente hormigón y acero corrugado, en comparación con la losa maciza de hormigón armado convencional. Esto se traduce en una estructura más económica en su realización, ya que se necesitan menores cuantías de acero corrugado como armadura pasiva y la nueva armadura activa no repercute en un incremento de coste en el balance global. - Las losas postesadas permiten un descimbrado o desapuntalado más precoz que las de hormigón convencional derivando en una notable reducción de los tiempos de ejecución y costes. La posibilidad de empezar los trabajos de albañilería con anterioridad, hace que la solución postesada sea excelente para un proyecto con unos plazos de ejecución ajustados. - El postesado puede introducir deformaciones opuestas a las producidas por las cargas exteriores reduciendo de esta forma la flecha diferida. Se obtienen menores deformaciones respecto a las estructuras de acero y hormigón convencional. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 28 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 mil, para conseguir una garantía suficiente frente al estado límite de fisuración por deformaciones impuestas de temperatura y retracción. No disponer juntas en la estructura es una decisión importante pero sencilla de justificar si se atiende a las siguientes circunstancias: - Si se disponen juntas de dilatación tradicionales habría una longitud aproximada de 3,5 km. De juntas de dilatación en la PB y otros 2 km. de juntas en la estructura, con todos los problemas asociados de costes de contrucción, problemas de mantenimiento e impermeabilización. Se puede poner de ejemplo la falta de estanqueidad de los forjados de la planta cubierta de la mayoría de los aparcamientos subterráneos. - El complejo encaje arquitectónico de las juntas en plantas superiores. - Si se disponen juntas de dilatación a distancias mayores de las habituales se comparten todos los problemas de ambas soluciones. Motivados por estas razones, la empresa promotora, decidió aceptar la construcción de una estructura sin juntas. Una vez tomada esta decisión, la elección de la solución postesada o armada para el forjado de planta baja, está en situación de tablas. Por un lado parece más apropiado el comportamiento frente a fisuración de la solución postesada, sin embargo, esta solución aumenta el acortamiento del paño de 250m de forjado y, en consecuencia, los esfuerzos sobre los pilares extremos y sobre el muro de cierre perimetral. La elección de la solución postesada atendió pues a dos motivos: uno económico (coste y plazo de ejecución) y otro de homogeneidad de la solución elegida, ya que en planta primera, con luces de 16x16 m. entre ejes de pilares, la solución postesada resulta más evidente. Torre Espacio, Madrid. En la zona norte de la ciudad de Madrid, en los antiguos terrenos de la Ciudad Deportiva del Real Madrid, se ha desarrollado un complejo de oficinas formado por 4 torres de más de 200m. de altura. La cimentación del edificio está formada por una losa de 52,3m. por 43,3m., con un canto de 4m., postesada mediante 40 tendones en sentido longitudinal y FIG 27 Torre Espacio TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 29 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 otro tanto en sentido transversal, haciendo un total de 160.986 Kg. de acero activo. La planta baja del edificio plantea una zona de accesos diáfana, sin pilares. Para lograrlo el proyectista ha dispuesto 2 vigas de celosía metálica que reciben la carga de las plantas superiores y la trasladan a pilares dispuestos con una luz de 28,00 m. Se han definido 4 etapas de tesado, la primera al alcanzar la planta 10, la segunda después de hormigonar la planta 22, la tercera etapa se realiza cuando el edificio está a nivel de planta 33 y, finalmente, la última etapa de tesado al alcanzar el forjado de coronación, a 223,10 m del nivel del suelo Pabellón de Aragón Expo 2008, Zaragoza Entre el 14 de junio y el 14 de septiembre del 2008 se celebrará en Zaragoza la Exposición Internacional dedicada al "Agua y el desarrollo sostenible". El Pabellón de Aragón es un edificio de textura trenzada que emula los recursos de la tradicional cestería local, sustentado por tres grandes soportes. Su uso post-expo como Consejería del Gobierno de Aragón ha llevado a que sea uno de los edificios más grandes del recinto. En total ha suministrado 300 Ton de acero activo, para las plantas 1 y 4 y cubierta. Tras el final de la exposición, el edificio se concluyó para adaptarlo a su nuevo uso con la edificación de las plantas 2 y 3, también postesadas, suspendidas desde la planta 4. FIG 31 Pabellón de Aragón en ejecución FIG 31 Montaje anclajes activos ‟Torre Espacio- TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 30 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 4. Fundamentos del sistema postesado en elementos de edificación. 4.1 Tipologías estructurales. Los criterios más usuales a la hora de realizar una clasificación de losas postesadas son: la disposición en planta de la armadura activa y su sistema de transmisión de cargas, y la forma de las losas. 4.1.1 Tipología según la disposición de la armadura activa y el sistema de transmisión de cargas La transferencia de cargas desde el interior de una losa plana hacia los pilares se realiza de la siguiente manera: los tendones de vano trasladan las cargas a los tendones sobre pilares y éstos a los apoyos. A partir de este concepto se plantean 4 soluciones para la disposición en planta de los tendones. - Concentrados en dos direcciones - Distribuidos en dos direcciones - Concentrados en una dirección y distribuidos en la otra - Disposiciones mixtas · CONCENTRADOS EN DOS DIRECCIONES Todos los tendones se concentran sobre los pilares según dos direcciones como se observa en la Fig.32 La ventaja más clara que presenta esta solución es el total aprovechamiento de la armadura activa frente a esfuerzos de punzonamiento además de una relativa facilidad de montaje. No obstante, esta disposición obliga a disponer una gran cantidad de armadura pasiva para transmitir las cargas desde el centro de vano hasta la línea de pilares. · DISTRIBUIDOS EN DOS DIRECCIONES Esta alternativa es muy eficiente estructuralmente (deformaciones menores) pero conlleva una gran desventaja constructiva, ya que se deben trenzar los tendones para formar una especie de canasta (Fig.) comenzando por el grupo que está por debajo de todos los demás, lo que implica una mayor dificultad de montaje. FIG 32 Concentrados 2 direcciones FIG 33 Distribuidos en 2 direcciones TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 31 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Además con esta distribución de tendones no se aprovechan los beneficios frente a esfuerzos de punzonamiento. · CONCENTRADOS EN UNA DIRECCIÓN Y DISTRIBUIDOS EN LA OTRA Esta opción reúne las virtudes de las dos soluciones citadas anteriormente. Por un lado se eliminan todas las interferencias entre tendones sobre pilares, salvo un grupo de los distribuidos, y por otra se sigue aprovechando el beneficio que aportan los tendones de armadura activa frente a esfuerzos de punzonamiento. Como consecuencia importante de esta distribución se encuentra la potenciación del comportamiento unidireccional en pre-rotura, no obstante, no se observan diferencias respecto otras disposiciones bajo cargas de servicio. Por todo ellos esta opción se ha convertido en la más utilizada. Además en losas planas con distribución irregular de pilares, es la mejor manera de visualizar que toda la carga de la losa se transfiera a los pilares. · DISPOSICIONES MIXTAS Esta disposición consiste en concentrar la mitad de los tendones sobre pilares y distribuir los restantes uniformemente. Esto se puede hacer en una o dos direcciones. La opción más usual es optar por esta distribución en una dirección, y combinarla con tendones concentrados en la otra. Se intenta conjugar la facilidad constructiva con la eficiencia estructural sin que por ello la resistencia a punzonamiento se vea mermada. 4.1.2 Tipología según la forma de la losa Se prensentan a continuación los principales tipos de forjados postesados, que como se puede ver son similares a los empleados en hormigón armado. También se indican los rangos de utilización para cada uno de ellos, y las ventajas y desventajas de su elección. Aunque existen diversas formas de clasificar los forjados, hemos elegido la separación entre sistemas unidireccionales y bidireccionales FIG 35 Disposición mixta FIG 34 Concentrados en 1 dirección TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 32 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 La siguiente tabla (extraída del R1 Post-tensioning institute) recomienda relaciones canto/luz para distintos tipos de losas. Aunque teniendo en cuenta los mayores coeficientes de seguridad y valores de carga de proyecto de la normativa española, parecen más adecuados los criterios presentes en la siguiente tabla: En las consideraciones siguientes se expondrán los tipos principales de losas postesas recomendables en función del nivel de cargas, incluido el peso propio. Cada uno de estos tipos, se puede dividir en subgrupos dependiendo de la utilización de vigas o no, y en caso de utilizarse, de si éstas son de canto o planas. A su vez cada subgrupo se puede sub-dividir en función del tipo de losa (maciza con o sin capiteles/ábacos, aligerada, reticular). FIG 36 Relaciones canto/luz PTI FIG 37 Relaciones canto/luz, valores normativa TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 33 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 · SISTEMAS BIDIRECCIONALES (2 WAY SISTEMS) LOSAS PLANAS: Rango de utilización: 7 a 11 m., para cargas ligeras a medias. 6 m. para cargas pesadas (cubiertas de aparcamiento) Ventajas: Encofrado muy sencillo y flexibilidad en la disposición de pilares. Puntos a considerar: A medida que aumenta la luz aparecen problemas de punzonamiento y/o congestión de armadura pasiva sobre apoyos. Para vanos largos tiene mucho consumo de hormigón y mayores deformaciones que otros sistemas No es conveniente su utilización en caso de luces muy distintas en ambas direcciones, salvo que la dirección de mayor luz se haga postesada y la otra armada. En cuanto al trazado de tendones, se puede utilizar cualquiera, siendo los más usuales los mixtos o de banda-uniforme, que proveen una mejor compensación de cargas (menor deformación en servicio). LOSAS CON CAPITELES O ÁBACOS. Rango de utilización: Hasta 13 m. de luz para cargas medias. Ventajas: Mejor resistencia a punzonamiento que el anterior, así como menor consumo de hormigón para vanos largos y menor congestión de armadura sobre apoyos (con ábacos). Aspectos a considerar: Los capiteles sólo aumentan la resistencia a punzonamiento, mientras que los ábacos, respetando dimensiones mínimas (dimensiones típicas: 1/3 de la luz con 1,5 a 2 veces el espesor de la losa) también aumentan la capacidad resistente frente a momentos sobre pilares. Como principal inconveniente cuentan con una mayor complejidad y coste del encofrado. El trazado de tendones es similar al caso anterior, siendo más adecuadas las disposiciones mixtas. FIG 38 Losa plana FIG 39 Losa con capiteles TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 34 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 LOSAS ALIGERADAS Rango de utilización: Mismo campo de aplicación que el anterior. Se han ejecutado forjados con luces hasta 45x36m con esta tipología. Ventajas: Simplicidad de encofrado y flexibilidad en disposición de pilares. Menor peso propio para cubrir la misma luz o se posibilita cubrir luces mayores con el mismo peso propio. Aspectos a considerar: Mayor complicación para encofrar y armar los nervios. En hormigón postesado es más usual tener capa de compresión inferior y superior (sección alveolar), para absorber las compresiones en vacío. Hay que cumplir requisitos mínimos de ancho de nervio, espesor de losa y recubrimiento para satisfacer las condiciones de resistencia al fuego y permitir un correcto hormigonado (nervios con armadura pasiva y activa). Los aligeramientos pueden ser de bloques perdidos de material ligero o casetones recuperables. En este caso se utilizan trazados en planta distribuidos en ambas direcciones, y si se disponen macizamientos en las líneas de pilares, concentrando una mayor cantidad de tendones en éstos. OTRAS TIPOLOGÍAS MÁS FRECUENTES: Vigas planas en dos direcciones + losa: Se recomienda cuando las luces en ambas direcciones superan los 13-15m. y las cargas son medias a pesadas. Su utilización no es común por el alto costo del encofrado, la mano de obra y la complicación para el tendido de las instalaciones. La disposición en planta de los tendones puede ser concentrada en ambas direcciones o mixta en ambas direcciones. Vigas de canto en dos direcciones + losa: Igual que el anterior, pero se utiliza cuando no hay limitaciones en el canto total del forjado. El costo del encofrado es aún mayor. FIG 40 Losa aligerada FIG 41 Vigas planas en 2 dir. + losa FIG 42 Vigas de canto en 2 dir. + losa TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 35 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 La principal ventaja es que admite cargas concentradas con pequeñas deformaciones. El trazado es similar al anterior. · SISTEMAS UNIDIRECCIONALES (1 WAY SISTEMS) VIGA PLANA UNIDIRECCIONAL + LOSA: Rango de utilización: 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 10m. Los tendones se colocan concentrados en las vigas y se distribuyen uniformemente en la losa. VIGA de CANTO UNIDIRECCIONAL + LOSA: Rango de utilización: igual que el anterior, pero puede cubrir luces mayores y recibir grandes cargas concentradas (vigas cargadero-apeos-vigas de cuelgue). El trazado es igual al anterior. FORJADO ALIGERADO UNIDIRECCIONAL CON FONDO PLANO Rango de utilización: Solución muy extendida en Cataluña y muy aconsejable cuando las luces son distintas en ambas direcciones (del orden del doble). Solución óptima para luces desde 12 x 6 m. y mayores. Es una solución muy utilizada, también, en el caso de vanos únicos con luces de 10 a 20m. La losa nervada cubre la luz larga y la viga plana (zona macizada con el mismo canto total) salva la luz menor. Si la luz perpendicular a la principal es pequeña, conviene dimensionarla en hormigón armado. En este caso, es más usual disponer capas de compresión inferior y superior, tipología conocida como forjado sándwich. En esta tipología de forjado, los tendones concentrados (banda) se colocan salvando la luz menor (en el macizamiento o viga plana) y se distribuyen uniformemente en los nervios (luz mayor). FIG 45 Aligerado unidir. plano FIG 44 Vigas de canto en unidir.+losa FIG 43 Viga plana unidir. + losa TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 36 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 4.2 Elementos del postesado. Características de los materiales Nos referiremos ahora brevemente al material para la realización de una pieza en hormigón postesado. Armadura activa/pasiva Anclaje activo/pasivo Vainas Otros accesorios Hormigón Inyección 4.2.1 Armadura activa Son de acero de alta resistencia, y sirven para introducir los esfuerzos de tesado. La EHE diferencia un total de 4 tipos (Alambres, barras, cordones (2 ó 3 alambres) y cordones de 7 alambres). La instrucción denomina asimismo tendón a la unidad de armadura a efectos de cálculo, esto es, al conjunto de armaduras de pretensado que se alojan en un mismo conducto. Cabe decir que en el postesado mediante tendones no adherentes, los conceptos tendón y cordón se confunden, por utilizarse generalmente tendones con un único cordón. La característica principal debe ser un elevado límite elástico. Junto a ello, necesitamos una carga de rotura obviamente elevada, y un importante alargamiento de rotura, que excluya la posibilidad de roturas frágiles. Como orden de magnitud aproximado, el acero va a trabajar: Bajo cargas permanentes, a unos 1.200 N/mm2 Bajo sobrecargas máximas, a unos 1.300-1.400 N/mm2 Así el acero empleado como armadura activa en losas postesadas deberá satisfacer los requerimientos de la normativa vigente. La norma UNE 36098 fija las características mínimas de los materiales a emplear, sus designaciones y métodos de ensayo. - Características mecánicas y tecnológicas. De acuerdo con la Normativa las características mecánicas fundamentales que se utilizan para definir la calidad del acero empleado como armadura activa son las siguientes: a) Diagrama tensión-deformación b) Carga unitaria máxima a tracción, fijada en fp,max ≥ 1700MPa. c) Límite elástico: se define para este tipo de aceros como la carga unitaria correspondiente a una deformación remanente del 2%. La normativa establece un límite FIG 46 Bobina acero TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 37 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 superior del 95% e inferior del 85% para la relación (límite elástico)/(carga de rotura). d) Alargamiento remanente concentrado en rotura: se mide sobre una base reducida que incluye la sección de rotura y secciones adyacentes. Se expresa en porcentaje e) Alargamiento bajo carga máxima: se expresa en porcentaje y se mide sobre una longitud de muestra especificada. En el caso de alambres la muestra es de 200mm. Y 500mm. en el caso de cordones. f) Módulo de elasticidad: se determinará a partir de los diagramas tensión/deformación y tendrá el valor garantizado por el fabricante con una tolerancia de ±7%. g) Estricción: viene definida como el porcentaje de pérdida de sección en la zona de rotura. h) Aptitud al doblado alternativo: esta característica muestra la ductilidad del material. Todos los alambres soportaran sin rotura un mínimo de 3 ciclos de doblado. i) Relajación: se define como la pérdida de tensión con el tiempo que sufre el acero bajo deformación constante, lograda aplicando un porcentaje de la carga última de rotura garantizada. Usualmente basta con definir la relajación después de 1000 horas aplicando un 70% de la carga última garantizada. Los aceros R2 se someten a un proceso de estabilización, consiguiéndose una relajación máxima (aplicando el 70% de la carga última garantizada y después de 1000horas) del 2%. Los aceros R5 tienen una relajación máxima, bajo las condiciones anteriores, del 5%. Aunque en el pasado reciente se han utilizado armaduras activas de aún mayor capacidad mecánica, la tendencia actual opta por exasperar menos la búsqueda de propiedades mecánicas, y a trabajar con aceros de mayor resistencia a la corrosión, y menor propensión a la rotura frágil. La fuerza es introducida en los cordones normalmente mediante un gato hidráulico. El cordón de acero se fabrica utilizando un alambrón de acero de alto contenido en carbono, el cual se trata superficialmente, se limpia y se somete a un trefilado y estirado en frío para aumentar su resistencia a tracción. También se somete a un tratamiento termo-mecánico que le confiere propiedades más uniformes así como un mayor límite elástico, menores pérdidas por relajación y un alargamiento permanente. Puede estar formado por 2, 3 o 7 alambres de acero. No obstante en forjados postesados se usa únicamente el cordón de 7 alambres. Éste se puede encontrar básicamente en tres diámetros: 0,5” (13 mm), 0,6” (15,2 mm.) y 0,62” (16 mm.) y debe satisfacer las especificaciones de la norma EN 10138-3 TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 44 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Más tarde, los alambres lisos fueron abandonados por completo, desarrollándose los alambres de superficies rugosa o corrugada. Con ello se consigue crear una resistencia adicional por cizallamiento. 4.2.5 Vainas Las vainas sirven para materializar los conductos por los que discurren las armaduras activas. Según el procedimiento del postesado, se disponen antes del hormigonado, siguiendo el trazado de los tendones, vainas metálicas o plásticas de un espesor que varía entre 0,2 y 1,5 mm. La vaina en los cordones no adherentes es su propia funda de plástico. Funda que no se adhiere al cordón debido a la grasa que cubre su hueco interior y que tiene una adherencia pobre contra el hormigón debido a su superficie lisa. Suele ser de polietileno de alta densidad o de otro material plástico no corrosivo. Por otro lado la capa de grasa que se introduce entre la vaina y el cordón tiene un carácter protector frente a la corrosión. Las características exigibles a las vainas son las siguientes: - Estanqueidad durante el hormigonado y la inyección. Una vaina no estanca puede verse obstruida por filtraciones de cemento, con extremo perjuicio. - Resistencia transversal al aplastamiento, deformaciones por golpes, efectos de vibrado y casos similares (desengatillado, por ejemplo). Las vainas pueden ser lisas, pero es mucho más ventajoso emplear modelos que presenten nervaduras anulares, como las de la Fig.56 Tales nervaduras aumentan su rigidez transversal, reduciendo el riesgo de aplastamiento total o parcial de la vaina. En el mejor de los casos, este aplastamiento aumentaría las pérdidas por rozamiento; en el peor, podría llegar a bloquear el conducto, produciendo graves inconvenientes. FIG 58 Vaina nervada FIG 59 Vainas con nervaduras anulares TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 45 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 - Flexibilidad longitudinal que les permita adaptarse fácilmente al trazado definido en el proyecto. Debe ser suficiente para seguir sin dificultad los trazados curvos. Ambas características, rigidez transversal y flexibilidad longitudinal, se conjugan en la vaina metálica habitual, constituida por una hoja nervada enrollada helicoidalmente (flejes helicoidales). - Posibilidad de empalme/acoplamiento: Para efectuar con facilidad empalmes y uniones entre vainas que permitan alcanzar cualquier longitud sin pérdida de las demás características. Normalmente, se refuerza la estanqueidad del empalme con cinta adhesiva. Para conseguir su acoplamiento estanco con los elementos de anclaje. Igualmente, se refuerza la estanqueidad del acoplamiento con masillas selladoras. - Adherencia (externa) al hormigón y a la lechada de inyección (interna). 4.2.6 Otros accesorios Los accesorios complementarios más utilizados son: Tubo de purga (o purgador, o respiradero): se trata de tubos que comunican los conductos de pretensado con el exterior. Se coloca: - en los puntos altos del trazado, para evacuar el aire - en los puntos bajos, para evacuar el agua - y en los puntos singulares. Permite seguir paso a paso el avance de la inyección. Boquilla de inyección: pieza que permite introducir el producto de inyección en los conductos de pretensado. Separadores: cilindros de acero de poca dureza (o bien plásticos, a condición de que estén libres de cloruros), de diámetro ligeramente inferior al diámetro interior de la vaina, con perforaciones longitudinales distribuidas regularmente, por las que pasarán los alambres. Los contornos de entrada y salida de estas perforaciones se encuentran oportunamente redondeados, para evitar las FIG 60 Acoplamiento con cinta adhesiva TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 46 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 fuertes concentraciones de tensiones que se producirían en una entalladura angulosa. Se emplean para introducir varios alambres en una misma vaina (especialmente si el trazado presenta curvaturas de diverso signo) con el doble fin de : - distribuir los cables uniformemente en el interior de la vaina, y - disminuir en lo posible el rozamiento. Trompeta de empalme: pieza generalmente troncocónica que conecta la placa de reparto con la vaina. En algunos sistemas, está integrada con la misma placa de reparto. Tubo matriz: tubo (generalmente de polietileno de alta densidad) de diámetro exterior algo inferior al diámetro interior de la vaina, que se dispone para asegurar la suavidad del trazado. Sillas o pates: Las sillas son el elemento que permiten amarrar un cordón ó tendón a una distancia determinada del fondo del encofrado. Estas sillas pueden ser de plástico o de acero con separadores plásticos en sus patas, o bien pueden realizarse en obra con ferralla. 4.2.7 Hormigón El hormigón empleado en las obras de hormigón postesado es un material totalmente análogo al normalmente utilizado en la técnica del hormigón armado Vamos a necesitar mayores resistencias que cuando trabajamos el hormigón armado, ya que con el pretensado sometemos habitualmente al hormigón a compresiones mucho más elevadas. Se aconseja trabajar con hormigones de resistencia igual o superior a 35 MPa. Más específicamente, en las estructuras de hormigón pretensado, resultará deseable que el hormigón empleado presente dos propiedades mecánicas concretas: - Por una parte, que alcance rápidamente altas resistencias, para que las zonas que posteriormente serán traccionadas puedan soportar muy pronto altas compresiones; - Por otra, que el módulo elástico sea elevado en el momento de introducir el pretensado, para reducir las deformaciones, y las pérdidas de tensión de las armaduras que éstas provoca. La mayor resistencia exigida al hormigón produce, en general, ventajas económicas considerables para el hormigón postesado. Eso se debe al aprovechamiento total que hacemos de la sección; en hormigón armado, por el contrario, la influencia de la mejor calidad del hormigón no tiene consecuencias prácticas en toda la zona traccionada, por lo que carece de sentido económico sobrepasar un determinada resistencia característica para piezas de hormigón armado en flexión. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 47 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Según la instrucción EHE estás son las diferencias específicas que impone cuando el hormigón destinado a estructuras es para pretensado: - Se limitan los contenidos de cloruros en todos los ámbitos (agua, áridos, cemento, aditivos) aceptándose en total, como máximo, un 0,2% del peso del cemento, y específicamente: Para el agua: Ión Cl- ≤ 1 gr. por litro. Para los áridos: Ión Cl- ≤ 0,03% del peso total de la muestra de árido seco. - El empleo de aditivos está sometido a un control mucho más riguroso que cuando tratamos con hormigón armado. - El empleo de adiciones no está autorizado, salvo para el humo de sílice. Cuando se emplee éste, el contenido de cemento mínimo será de 275 Kg/m3. El peligro de corrosión de las armaduras activas nos obliga a tomar estas precauciones suplementarias. 4.2.8 Inyección La finalidad principal de la inyección es mejorar la protección contra la corrosión de las armaduras activas. Los productos de inyección pueden ser adherentes o no, en función de si se desea asegurar la adherencia de dichas armaduras al hormigón de la pieza. La instrucción EHE trata separadamente tanto los productos de inyección, como la operación misma de inyección, como el control de ambos. Productos adherentes; el establecimiento de la adherencia entre armaduras activas y hormigón proporciona una distribución más uniforme de las eventuales fisuras y mejora la resistencia a rotura de las piezas sometidas a flexión. Generalmente se emplean: - Lechadas de cemento, en la mayor parte de los casos, y especialmente con vainas de gran longitud, y elevadas cuantías de armadura activa. - Morteros de cemento, si la sección de los conductos es excepcionalmente grande (Ø > 15cm.), y especialmente con bajas cuantías, trayectos cortos y poco curvados. Su relación arena/cemento, en peso, no debe superar el 30%. En condiciones normales, no se recomienda la utilización de morteros, porque su inyección es más difícil: aumenta el riesgo de formación de tapones en los conductos mientras se inyecta, aunque la retracción disminuya. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 48 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Los áridos deben ser granulares (si es posible, rodados), silíceos o calcáreos, exentos de iones ácidos y de partículas laminares. Su granulometría debe ser los más continua posible. Las características exigibles en ambos casos son las siguientes: - Para los materiales de base: Cemento Portland, tipo CEM I. Agua rigurosamente no ácida (pH ≥ 7) Aditivos exentos de cloruros, sulfuros, nitratos etc: Los agentes expansivos, utilizados con suma prudencia, favorecen la resistencia a la helada. Se suelen emplear también aditivos plastificantes. Están terminantemente proscritos los aceleradores de fraguado que contengan cloruros ‟ en especial el Cl2Ca-, así como cualquier aditivo no sancionado por la experiencia; Mínima relación agua/cemento compatible con el objetivo de fluidez: para una mezcla pura, la relación idónea varía entre 0,38 y 0,43. En climas fríos, se debe reducir al mínimo, para mejorar la resistencia a la helada. Para conductos o vainas verticales debe ser algo mayor que si son horizontales; La composición de la inyección depende de la longitud de los conductos a inyectar de su trazado, de la naturaleza de sus paredes, y de la cuantía de armaduras. - Para la lechada o mortero resultante: Ante todo, fluidez suficiente en el momento de la operación. Estabilidad volumétrica: Exudación ≤ 2% salvo excepciones Retracción ≤ 3% (que influye, en climas fríos, sobre la resistencia a la helada) Expansión volumétrica ≤ 10% Resistencia a compresión fck ≥30N/mm2, que es necesaria para la adherencia. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 49 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 4.3 Criterios de proyecto. Criterios generales de dimensionamiento. El planteamiento del proyecto de una losa postesadas se puede esquematizar según las siguientes fases: Información previa: - Dimensiones del edificio, acciones a considerar, materiales a utilizar - Criterios de seguridad (resistencia mecánica, resistencia al fuego, ductilidad, etc) - Criterios de funcionalidad (limitación de flechas y vibraciones, aislamientos térmico y acústico) - Criterios de durabilidad (vida útil, protección frente a corrosión, recubrimientos, etc) - Criterios estéticos (hormigón visto, tipo de encofrado, acabados, etc) - Condicionantes geométricos (canto máximo, posibilidad o no de disponer capiteles, dimensiones máximas de pilares, luces deseables, tolerancias). - Condicionantes económicos y de plazo de construcción. Definición de la geometría en planta: Situación de pilares, huecos, juntas, elementos verticales rígidos, etc. Definición del tipo de losa: Losa maciza, nervada, reticular, con o sin capiteles, con o sin vigas… Predimensionamiento geométrico: Disposición de tendones en planta y sobre la porción de carga vertical a compensar con el pretensado. Definición del trazado en alzado: Determinación preliminar de la fuerza de pretensado mediante el método de compensación de cargas. Adopción de una tensión efectiva de trabajo de los tendones que incluya de forma aproximada las pérdidas totales del pretensado. Verificación preliminar del predimensionado: Estimación de la precompresión media, evaluación de la dificultad de ubicación física de los tendones en zonas de apoyo, en nervios y en anclajes, estimación de la carga axial en pilares. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 50 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Cálculo estructural - Hipótesis de carga y combinación de acciones. Evaluación de las cargas de pretensado. - Obtención y redistribución de esfuerzos. Efectos estructurales de las deformaciones impuestas. - Efectos del proceso construtivo previsto. Cálculo y armado de pilares. Verificación de tensiones en servicio en el hormigón: - Cálculo de pérdidas instantáneas y diferidas - Cálculo de tensiones en vacío y en servicio en las secciones críticas Verificación de estados límites últimos: flexión, cortante, punzonamiento: Obtención de armadura pasiva por razones de seguridad Verificación de estados límites de servicio: - Verificación de la deformabilidad y fisuración - Obtención de armadura pasiva y verificación de cuantías mínimas. Disposición general de armaduras activas y pasivas: - Mallas electrosoldadas y armaduras en barras a disponer en vano y en apoyos. - Longitudes de anclajes, solapes, empalmes. - Zonas de soportes. - Encuentros y puntos de apoyo de tendones. Diseño de detalle: - Zonas de anclaje. Anclajes activos y pasivos. Comprobación de tensiones en el hormigón. - Cálculo y disposición de la armadura transversal. - Disposición de acopladores. - Juntas de construcción - Zunchos de borde, armaduras junto a huecos, conexión de elementos prefabricados. Definición del tesado: - Instante y orden del tesado. Tensión y control de la fuerza. Alargamientos previstos. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 51 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Protección frente al fuego y a la corrosión y otros aspectos del proyecto: Definición de materiales y técnicas de protección. Comprobaciones adicionales. Acabados. Predimensionado Una losa postesada es más esbelta para una cierta carga y limitación de su deflexión que una de hormigón armado. Esto es principalmente debido al efecto de las cargas equivalentes generadas por el trazado curvo de los cordones de postesado. El método de compensación de cargas puede ser utilizado para obtener un predimensionamiento rápido de la fuerza de pretensado, sin que ello excluya las necesarias comprobaciones en los estados límites de servicio y último. En el tramo de la figura 58, las cargas equivalentes actúan sobre el hormigón oponiéndose a las cargas gravitatorias. Donde la curvatura de los cordones se invierte (sobre la línea de pilares) las fuerzas de desviación actúan hacia abajo, generando cargas concentradas sobre los cordones de la faja de pilares, que a su vez están equilibradas por el efecto ascendente de la fuerza de desviación de los cordones de la faja de pilares y que a su vez introducen una fuerza concentrada en los pilares. El sistema indicado en la figura puede ser comparado con una red dispuesta entre los pilares. Cuando esta red es estirada desde todo el contorno introduce las cargas equivalentes sobre el hormigón. Como primera valoración, la cantidad de acero de postesado puede ser estimada con la condición que los tendones provean suficiente carga de desvío para equilibrar un cierto porcentaje del peso propio del forjado. Este porcentaje del peso propio depende de la relación entre el peso propio, la carga permanente adicional y la sobrecarga de uso y está típicamente entre el 70% y el 130% del peso propio. Para edificios de oficinas con sobrecargas de uso del orden de 4KN/m2 más 1KN/m2 de carga permanente adicional, la compensación suele ser entre el 70% y el 90% del peso propio, mientras que en forjados con sobrecargas elevadas, más del 100% puede ser equilibrado. Si se utiliza el método directo de cálculo de esfuerzos (debe darse una distribución sensiblemente ortogonal de soportes), el trazado y fuerza de pretensado deberá ser capaz de introducir unas fuerzas equivalentes que contrarresten un gran porcentaje de las cargas permanentes FIG 61 Compensación de cargas TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 52 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 En la banda de soportes de un vano intermedio de una losa, en la que las condiciones geométricas permiten poder aplicar el método directo de cálculo de momentos flectores, el momento isostático debido a las acciones exteriores a compensar con el pretensado vendría dado por: D donde α es el porcentaje de sobrecarga que se puede considerar permanente y que dependerá del tipo de edificio (por ejemplo en un archivo, gran parte de la sobrecarga se puede considerar permanente). Llamando δ a la cuerda del trazado parabólico del pretensado en el centro de vano, el momento isostático disponible para compensar el Mext es: Igualando M = Mext se obtiene una relación para poder estimar δ (trazado) y P (pretensado necesario). El valor de δ se intenta fijar máximo en función del canto de la losa y los recubrimientos a respetar. De ahí se puede obtener P y por tanto los tendones o cordones a disponer en la banda de soportes de la losa. FIG 62 Disposición de los tendones TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 53 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Comprobación en ELU Una vez obtenidos los esfuerzos, las comprobaciones en Estados Límites Últimos son las siguientes: „ Flexión: En esta comprobación entran todas las cargas. La contribución a la resistencia a flexión de los tendones no adherentes puede obviarse del lado de la seguridad o bien estimarse teniendo en cuenta la deformación en rotura de la placa. „ Cortante: se utilizará la fórmula correspondiente a losas sin armadura transversal, contando con la compresión introducida por el pretensado y considerando el esfuerzo cortante efectivo. „ Punzonamiento: Es posible reducir el esfuerzo efectivo de punzonamiento F1d restando las fuerzas equivalentes de pretensado dentro del área comprendida en el perímetro crítico. Ejemplo Sea la zona de soportes de una losa postesada de forjado. Por el pilar superior baja una carga de N1d = 675 kN y por el inferior el axil es N2d= 1012,5 kN ; por lo tanto el esfuerzo F0d a considerar en el punzonamiento sería : N2d - N1d = 387,5 kN . Pero dicho esfuerzo se ve reducido por la acción vertical del pretensado: En una de las direcciones principales (en el plano de la figura) el pilar de la planta inferior tiene un ancho c, y en la dirección perpendicular de c′ . Las TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 60 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 EL SISTEMA C DE FREYSSINET El sistema C de Freyssinet posee el Documento de Idoneidad Técnica Europeo ‟ DITE (European Technical Approval ‟ ETA), concedido para la obtención del marcado CE, requisito imprescindible para la ejecución de obras de pretensado en todo el territorio europeo. El tendón de pretensado del sistema Freyssinet está constituido por un haz de cordones (entre 3 y 55) de acero de alta resistencia fabricado conforme a la norma española UNE 36094-97 o europea EN 10138‟3. Los aceros homologados para el sistema Freyssinet son Y1860S7-15.2 e Y1860S7-15.7 Cada cordón está formado por 7 alambres, con uno central de mayor diámetro que los restantes alrededor del cual se enrollan helicoidalmente los otros seis. Aislamiento eléctrico. Freyssinet ofrece la posibilidad de rodear los cables con una barrera continua no conductora para conseguir un sistema de pretensado aislado eléctricamente. FIG 65 Gama anclajes ‟CFreyssinet TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 61 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 LOS ANCLAJES GAMA B Con el fin de ofrecer una gama de pequeños tendones con anclajes planos, especialmente adaptadas a post-tensado de los edificios o elementos finos (losas), Freyssinet ha desarrollado el sistema de pretensado B. Este nuevo sistema está adaptado especialmente y permite un enfilado más sencillo, tanto antes como después del hormigonado. Este anclaje compacto Freyssinet permite: ‟ disminuir el espesor de las almas de las vigas y cajones, ‟ mejorar la concentración de anclajes en los cabeceros ‟ una desviación mínima del trazado de cables. El sistema B es adecuado para el post-tensado con tendones formado por cordones de alta resistencia del acero, de acuerdo con NFA 35-045 o pr EN 10138 las normas. Se componen de tromplaca de hierro fundido y de un bloque de anclaje que contiene los orificios cilíndricocónicos. Para la fijación al encofrado, la cara de la delantera de la tromplaca dispone de un agujero que permite su fijación al encofrado con una varilla roscada y tuercas. Estos anclajes pueden ser instalados en la parte principal de la disposición de los tendones, incluso en medio de la losa, en un hueco especial que permite su tensión con Monotorones gato y nariz curva. Esto es muy conveniente cuando los tendones no son accesibles desde el borde de la losa. FIG 66 Anclaje tipo ‟BFIG 66 Despiece nclaje tipo ‟B- TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 62 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 VAINA FREYSSINET La vaina Freyssinet es resistente al aplastamiento, para que durante la fase de hormigonado y endurecimiento del hormigón no se deforme o abolle, asegurando al mismo tiempo la estanquidad de su interior. Las diferentes soluciones que ofrece el mercado son: ‟ Vaina de fleje metálico, plana ó circular. ‟ Tubo de acero circular. ‟ Vaina plástica corrugada Plyduct® ‟ Vaina de PEAD lisa FIG 67 Dimensiones anclaje tipo ‟B- TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 63 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 ANCLAJES PASIVOS FREYSSINET ACOPLADORES Los acopladores se utilizan en estructuras construidas por fases sucesivas con prolongación de los cables ya colocados, tesado e inyectados en el tramo anterior. Los acopladores que Freyssinet ofrece pueden ser multicordón o monocordón. FIG 68 Anclaje pasivos Freyssinet TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 64 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 4.5.2 Diwidag-systems International Los sistemas de postesado DYWIDAG son mundialmente conocidos por su fiabilidad, su funcionalidad y su aplicabilidad a cualquier estructura postesada, empezando por puentes y edificaciones y terminando por todo tipo de obra de ingeniería, ya se trate de estructuras vistas o de obras subterráneas. La primera estructura construida con un sistema prototipo de postesado de barra DYWIDAG fue el puente en arco de Alsleben ubicado en Alemania en 1927. Desde entonces, DYWIDAG ha estado mejorando sus sistemas permanentemente para hacer frente a la creciente demanda de tecnología de construcción moderna. Además del sistema tradicional de postesado de barras que está previsto fundamentalmente para aplicaciones en los campos geotécnicos y para la rehabilitación de edificios y el refuerzo de estructuras, DSI ofrece una gama completa de sistemas de postesado con cable (con adherencia, sin adherencia y externo) así como tirantes para puentes atirantados, estando capacitada para atender todas las necesidades de las construcciones postensadas. En el proceso de la investigación y desarrollo de los Sistemas de Postesado DYWIDAG siempre se han combinado el más alto estándar de seguridad y fiabilidad con la mayor eficiencia económica. Distintos métodos fiables de protección anticorrosiva de los Sistemas DYWIDAG de Postesado contribuyen a acrecentar la durabilidad de las obras modernas. La alta resistencia a la fatiga se consigue optimizando la selección de materiales y estudiando al detalle cada uno de sus componentes teniendo especialmente en cuenta su posición y montaje en el sistema. Gracias a su experiencia acumulada durante muchos años en el área del postesado han conseguido implantar una gama de productos extremadamente versátil y que ofrece soluciones económicas para prácticamente cualquier tipo de problema. Esto también es aplicable a nuestro equipamiento altamente sofisticado y desarrollado, que es de fácil manejo en todas las fases de ejecución, empezando por el montaje, siguiendo con la instalación y el tesado y terminando por la inyección con lechada de cemento. Los Sistemas de Postesado DYWIDAG son desarrollados y mantenidos por DYWIDAG-Systems International y se venden y distribuyen a través de una red mundial de sucursales. Sus sistemas cumplen con la normativa y las recomendaciones internacionales (ASTM, AASHTO, BS, Eurocode, DIN, Austrian Code, SIA, FIB, fib, EOTA, etc.). El mercado de construcción americano exige una gama especial de productos que está descrita en los catálogos correspondientes. TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 65 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 La calidad de los productos y servicios DSI cumple totalmente con la norma ISO 9001. Servicios DSI: - consultoría - diseño y confección de planos de montaje - montaje en fábrica y suministro - instalación o formación para el montaje y/o supervisión del mismo, inspección y mantenimiento. Homologaciones DSI se complace de tener Homologaciones Europeas Técnicas para sus sistemas de postesado con barras, y para tendones con y sin adherencia: Homologación europea técnica (European Technical Approval, ETA) certifica todos los requerimientos esenciales detallados en la Directiva de Productos para la Construcción (Construction Products Directive, CPD). El propietario de una homologación ETA está autorizado a aplicar el marcado CE (Conformité Européenne) en su producto. El marcado CE certifica la conformidad con especificaciones técnicas y forma la base para el libre movimiento de los bienes dentro de los estados miembros de la UE. TIPOS DE ANCLAJE DEL SISTEMA DIS FIG 70 Anclaje de placa tipo ED FIG 69 Tipos de anclajes DIS TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 66 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 ACOPLADORES DIS FIG.74 Anclaje de placa tipo ED FIG. 71 Anclaje multiplano MA FIG. 72 Anclaje por adherencia ZF/ZR FIG. 73 Anclaje de placa SD FIG 75 Tipos de acopladores DIS TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 67 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 VAINAS METÁLICAS Vainas de chapa fina (0,25-0,35 mm) y con costillas proveen una buena protección secundaria contra la corrosión a la vez que garantizan una perfecta adherencia entre los tendones y el hormigón. La protección primaria es provista por la alcalinidad de la lechada de cemento y del hormigón. FIG. 76 Acoplador M y ME FIG. 78 Acoplador P FIG.77 Acoplador R FIG. 79 Acoplador D FIG 80 Vaina metálica TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 68 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 El número de tipo de tendón (por ejemplo 5901 o 6801) es un código: el primer dígito (5 o 6) identifica el diámetro nominal del torón medido en décimas de pulgada, p.ej. 0,5’’ o 0,6’’/0,62’’, los últimos dos dígitos (..01) identifican la cantidad de torones utilizados (= 1 torón) el segundo dígito es un código interno. Al tratarse de tendones del tipo 0,6’’, los accesorios valen para torones de ambas clases: 250 (tensión de rotura 1770 N/mm2) y 270 (tensión de rotura 1860 N/mm2). VAINAS PE/PPP La vaina de pared gruesa de polietileno o polipropileno brinda una protección secundaria permanente contra la corrosión especialmente indicada en medios ambientales agresivos como por ejemplo en el caso de plantas de tratamiento de aguas residuales, depósitos para sustancias ácidas, silos o estructuras expuestas a sal antiescarcha. FIG 81 Dimensiones vainas FIG 82 Vaina plástica TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 69 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 DYWIDAG-Systems International ofrece vainas de polietileno o polipropileno en longitudes hasta ± 24 m para todos los tamaños. La longitud estándar de trasporte es ± 12 m. Mayores longitudes en bobinas son adquiribles para todos tamaños a la excepción de 130 mm. FIG 83 Dimensiones vaina PE/PP TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 76 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 „ El revolucionario sistema BONDTECH® que agrupa los beneficios de todos los anteriores sistemas con una simplificación del proceso constructivo De la profesionalidad y know-how de nuestro departamento técnico, de la competitividad y calidad de nuestro departamento de producción, de lo último en desarrollo de sistemas de postesado en edificación, del conocimiento completo de los sistemas constructivos de forjados postesados y, en definitiva, de la experiencia de VSL en millones y millones de metros cuadrados de forjado postesado diseñados y construidos, se desprenden enormes beneficios para todos los implicados en el proyecto de edificación tanto a nivel de diseño arquitectónico y estructural, a nivel constructivo y a nivel funcional una vez puesta en servicio la estructura. VSL cuenta con más de 40 años de experiencia en el diseño y construcción de forjados postesados y, únicamente en España en los últimos años, CTTSTRONGHOLD,S.A. se ha implicado en la ingeniería y construcción de más de 30 proyectos. SISTEMA BONDTECH®. El sistema ideal para construcción de sus forjados postesados. BONDTECH® de VSL es un sistema de postesado monocordón y adherente que emplea vaina plástica individual. Combina las ventajas del sistema monocordón unbonded con las ventajas que aporta la adherencia. Los cordones son tesados individualmente y, tras el tesado, la vaina plástica es inyectada con lechada de cemento que proveerá de adherencia entre la armadura activa y el hormigón estructural circundante, una vez ésta adquiere su resistencia. A las propias ventajas del empleo del postesado en edificación, se añaden nuevas ventajas al elegir el sistema BONDTECH® como su sistema de postesado: „ Reducción adicional en la cuantía de armadura pasiva „ Excelente protección a la corrosión, aportada por la inyección y por el empleo de vaina plástica „ Flexibilidad para adaptar los trazados en planta a las singularidades previstas en los forjados „ Facilidad de apertura de huecos posteriormente al hormigonado „ Aprovechamiento óptimo de todos los materiales „ Excelente comportamiento frente a fisuración por la activación de la adherencia de los tendones „ Excelente comportamiento frente a fatiga en estructuras sometidas a carga variable. FIG 93 Anclaje Bondtech TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 77 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 SISTEMA UNBONDED El sistema monocordón no adherente, es el sistema clásico para forjados postesados en edificación. CTT-STRONGHOLD,S.A. emplea este sistema por primera vez en España en 1.981 en el edificio EUROCASTELLANA en Madrid. Otras referencias como el Edificio “EL TRIANGLE” en Barcelona, los edificios “MIRASIERRA” en Madrid o el Hotel “SANTO DOMINGO” en Oviedo son aval de la actuación de VSL. en el empleo de este sistema. En este sistema el cordón de acero se suministra engrasado y enfundado en su propia vaina plástica. Tanto la grasa como la vaina plástica tienen una doble función de resistencia a la corrosión y de evitar cualquier tipo de adherencia entre armadura activa y hormigón estructural. FIG 94 Stma. No adherente TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 78 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 5. Proceso constructivo de ejecución de losas postesadas en edificio de viviendas en Valencia 5.1 Descripción del edificio El edificio está situado en la C/Roger de Lauria esquina con la C/Ruzafa, junto a la plaza del ayuntamiento, en pleno centro de la ciudad de Valencia. En rasgos generales, el edificio se estructura en la forma siguiente: - Seis plantas de sótanos destinadas a garajes. - Planta baja, destinada a zaguanes y locales. - Planta primera, destinada a uso comercial. - Dos plantas de pisos, destinadas a viviendas. - Una planta de áticos con terraza. - Una cubierta. FIG 95 Entorno edificio C/Lauria FIG 96 Volumen edificio C/Lauria TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 79 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 El edificio mantiene las fachadas protegidas de un edificio pre-existente. La planta del edificio se caracteriza por tener una forma trapezoidal de dimensiones aproximadas 45 x 25 metros. La estructura está constituída fundamentalmente por pilares de hormigón armado y muros pantalla perimetrales. Estos elementos sustentan losas macizas, asimismo de hormigón armado. No obstante, en las plantas de piso se disponen losas de hormigón postensado, debido a las grandes luces que se tienen al desaparecer algunos pilares en la planta baja; tanto la promotora como la Dirección de las Obras se decantaron por la solución pretensada para aumentar las luces de la zona comercial, revalorizando de ésta forma el precio del m2, y para facilitar la distribución de las viviendas de lujo. En el estudio geotécnico se indicaba que el nivel freático se encontraba a la profundidad de 7,50 m., por lo que la solución adoptada fue la ejecución de muros pantalla perimetrales para realizar la excavación por debajo de este nivel freático, así como a bataches intermedios que se dispusieron bajo los pilares a modo de pilotaje. Según estos condicionantes se ejecutó como cimentación una losa armada que se conectó debidamente a los muros pantalla y constituyó un vaso estanco que evitara la entrada de agua al interior del recinto. La cota superior de la losa de fondo se situaba a ‟17,825, existían subpresiones importantes, por lo que se adoptó una losa de canto 1m. que cumpliese además la misión de impermeabilización de los sótanos. Con el fin de ejecutar adecuadamente la excavación, impidiendo al mismo tiempo el movimiento horizontal de las pantallas que pudiera afectar a edificaciones vecinas, se ejecutó la estructura mediante el sistema ascendente-descendente. FIG 97 Interior edificio, fachadas pre-existentes TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 80 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Fases del proceso constructivo del sistema ascendente-descendente : - Labores previas y explanación. - Ejecución de los muros pantalla perimetrales y bataches interiores, dejando embebidos en éstos los soportes metálicos prescritos. - Ejecución de la losa de planta baja. - Excavación de dos sótanos completos (hasta cota ‟7.22/-5.90). - Ejecución de los forjados de los sótanos ‟1,-2,-3, y ‟4 y sus correspondientes rampas de conexión y pilares hasta planta baja. - Excavación de un nivel de sótano adicional (hasta ‟5/-6) y ejecución simultánea del forjado de planta primera. - Ejecución de los forjados de sótanos ‟5/-6, pilares superiores y rampas de conexión con los forjados superiores. - Repetición de las fases 6 y 7 sucesivamente bajando cada vez un nivel hasta alcanzar la cota de apoyo de la losa de subpresión. Estas fases se simultanean con la ejecución de la estructura y acabados de las plantas sobre rasante. - Ejecución de la losa de subpresión y pilares superiores. En este punto puede suspenderse el agotamiento del nivel freático, ya que los bataches de pantalla interiores y perimetrales impiden la flotación del edificio. FIG 98 Sección del edificio TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 81 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 5.2. Losas postesadas La elección de las losas postesadas de las plantas sobre rasante venía impuesta por necesidades arquitectónicas para optimizar la explotación del edificio. Para luces de aproximadamente 11m. la solución más racional se orientaba hacia la tipología de losa maciza postesada, ya que este sistema permite minimizar los cantos y da una solución estructural, constructiva y económicamente muy interesante. La empresa Freyssinet calculó, suministró e instaló el pretensado en cada uno de los cuatro forjados. En total se actuó sobre una superficie de 4.400 m2. Estudio comparativo No adherente - Adherente Después de la elección de la solución pretensada, se plantea la disyuntiva entre el sistema postesado no adherente o postesado adherente, lo que exigía un estudio comparativo de ambas soluciones. El sistema no adherente tiene la ventaja de no requerir inyección posterior al tesado, con las facilidades de ejecución que esto supone; sin embargo, con este sistema, en Estado Límite Último sólo se puede disponer de la tensión media de pretensado en servicio más un cierto incremento, compatible con la deformación global entre anclajes. Esto puede llevar a un incremento de la armadura activa requerida, especialmente en el caso de cargas elevadas, como ocurre en este edificio. En el sistema de postesado con tendones adherentes se hace necesaria la inyección posterior a la operación de tesado; pero, en contrapartida, se puede disponer de una mayor capacidad resistente de la armadura activa con la consiguiente disminución de cuantías respecto del sistema anterior. 5.2.1 Aspectos principales del proyecto La ejecución de las losas postesadas tenía una particularidad, las 3 fachadas protegidas del edificio y la restante ser una medianera ya construída, no permitían el acceso al tesado de cualquier anclaje activo que pudiese situarse en canto de forjado. FIG 99 Imagen general fachadas protegidas TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 82 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Por ello en aquellos casos en los que no era posible situar los anclajes activos en los huecos de escalera, ascensor, ventilación y/o tragaluces se recurrió al anclaje patentado tipo M. Los espesores de losa variaron entre los 32-35 cm. en función de las cargas solicitadas, manteniendo las luces máximas conseguidas en todos ellos gracias al pretensado en 11 metros. Se emplearon hormigones de resistencia características de 35MPa, realizándose el tesado a 5 días. Los anclajes activos empleados fueron 4C15, 7C15, 5F15 y 4M15. Los anclajes tipo C y F se tesaron con gato monocordón, y los M con multicordón. Los anclajes pasivos se resolvieron con anclajes estándar por adherencia tipo bulbo. Para el caso de los anclajes tipo M, se emplearon un total de 161 unidades tipo 4M15, repartidas entre los 4 forjados. Los anclajes M se caracterizan por una facilidad de puesta en obra y de tesado sin recurrir a las salidas en ángulo habituales con los anclajes tradicionales. Están constituidos por dos conjuntos de tendones uno activo y otro de retenida que se tesan. 5.2.2 Proceso constructivo de ejecución de losas postesadas La construcción de cada una de las losas postesadas se puede esquematizar en las siguientes fases: 1.- Montaje del encofrado 2.- Replanteo de tendones 3.- Montaje de la armadura pasiva inferior y refuerzo a punzonamiento 4.- Colocación de las vainas y cajetines para los anclajes activos 5.- Enfilado de tendones y anclajes activos/pasivos 5.- Montaje de la armadura pasiva superior, colocación tubos de purga 6.- Hormigonado FIG 100 Anclaje tipo M TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 83 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 7.- Tesado 8.- Inyección de lechada 5.2.2.1.- Montaje del encofrado Se utilizó el sistema de encofrado horizontal ULMA modelo RAPID. Este es un sistema modular recuperable de fácil y rápido montaje adecuado para la ejecución de este tipo de losas. Permite el montaje previo de la retícula metálica y la posterior colocación del tablero. Asímismo permite recuperar el material de tablero sin desmontar la retícula que soporta las cargas y las transmite a los puntales. El encofrado, formado por un entablado continuo, garantiza la seguridad de los trabajadores en el montaje, la colocación del ferrallado y el hormigonado. La planta de aproximadamente 1000m2. se encofraba en 5 días con un equipo formado por 5 operarios. Se presentaba un inconveniente, al estar la planta rectangular limitada a los 4 lados por las fachadas protegidas y de medianera, debían rematarse 2 lados de encofrado con correas de madera y retales de tablero pues el sistema no ajustaba a la superficie del recinto. Con esto se demoraba y por consiguiente encarecía el montaje del encofrado. FIG 102 Remate perimetral del encofrado FIG 101 Encofrado planta losas TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 84 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 5.2.2.2Replanteo de los tendones. Una vez montado el encofrado horizontal y colocados los parapastas de cada uno de los huecos interiores se procedía al replanteo de los tendones de acuerdo a los planos facilitados por la empresa Freyssintet. Se planteaba ahora un inconveniente importante a tener en cuenta en esta fase, cualquier perforación para instalaciones que se plantease en un futuro debía de estar localizada en el momento del trazado pues en ningún caso se podía correr el riesgo de cortar algún tendón. Para ello se replanteaba la tabiquería y cerramientos de todas las viviendas, se marcaban las bajantes y se colocaba un tubo de PVC a modo de pasamuro. FIG 103 Ejemplo plano de tendones FIG 104 Pasatubos instalaciones TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 85 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 El replanteo consistía en el marcado con tiralíneas de la alineación de cada uno de los tendones según los planos de planta. Al mismo tiempo mediante un spray marcador se marcaba la ubicación del “pate” o “silla” así como la altura que debía alcanzar cada tendón en cada tramo, según los planos de trazado de tendones. Fig. 105 FIG 105 Replanteo líneas tendón, alturas y pasatubos FIG 106 Ejemplo trazado de tendón FIG 107 Alineaciones de tendones replanteadas TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 92 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 En el extremo de cada cable se coloca una pieza metálica en forma de bala que evita que se desfleje y dañe la vaina. El especialista enfila el número de cordones previstos en el proyecto con la sobre-longitud necesaria para su posterior tesado. Finalmente, cortado el cable y hecho el bulbo del anclaje se procede a introducir el cordón en el interior de la vaina. Antes se ha dispuesto alrededor del anclaje activo un refuerzo de armadura pasiva y con forma helicoidal, según cálculo. Fig.124. A continuación se colocan los anclajes activos, atornillados en el interior de los cajetines y se sellan debidamente para evitar el hormigón en su interior. FIG 125 armadura para refuerzo anclaje pasivo FIG 126 Montaje anclaje activo FIG 124 Pieza tipo “bala” para enfilado TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 93 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 5.2.2.6.- Montaje de la armadura pasiva superior, colocación tubos de purga Previo al montaje de la armadura superior se procede al sellado de los cajetines para evitar que el hormigón fresco acceda al interior y dificulte los trabajos de tesado. Se utiliza para el sellado espuma de poliuretano. Fig.127 A continuación se procede al montaje de la armadura superior. FIG 128 Sellado y montaje armadura superior FIG 127 Sellado de cajetines con espuma de poliuretano TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 94 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Finalmente se colocan los tubos de purga en el interior de las vainas y a cada extremo del tendón. En el extremo del anclaje activo, por donde se instala el gato hidráulico para el tesado, se fija mediante una abrazadera y alambre. En el extremo del anclaje pasivo, por donde purga la inyección, es útil el empleo de la espuma de poliuretano que además de fijar el tubo sellará la entrada de hormigón en el interior de la vaina. FIG 129 Tubos de purga en extremo anclaje activo FIG 130 Tubos de purga en extremo anclaje pasivo FIG 130 Tubos de purga en extremo anclaje pasivo TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 95 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 5.2.2.7.- Hormigonado El volumen de hormigón a verter y los tiempos disponibles para el vertido obligaban la puesta en obra del hormigón mediante bombeo. Debido a las fachadas protegidas y a la ubicación del edificio en pleno centro de la ciudad, se planteaban excesivas dificultades para la instalación de una autobomba. Se instaló por tanto una bomba estática en el interior de la obra para el vertido del hormigón. Para la distribución horizontal del hormigón en las plantas altas se instaló un distribuidor como el de la fig. , tipo “pulpo” FIG 131 Bomba estática, bombeo hormigón FIG 132 Distribución horizontal hormigón TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 96 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Para las juntas de hormigonado se utilizó armadura metálica “nervometal” Las juntas de hormigonado permitían además de disponer de más de una jornada de hormigonado, mejorar la organización de obra, pues al no disponer de zonas de acopio para materiales y herramientas, con el hormigón endurecido del primer vertido se disponía del mismo para está función. FIG 133 Juntas de hormigonado, nervometal FIG 134 Organización de obra sobre hormigón endurecido TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 97 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 FIG 136 Trabajos de terminación del hormigón FIG 135 Durante el vertido del hormigón TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 98 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 5.2.2.8.- Tesado Una vez hormigonado y desencofrado el especialista procede a la colocación de las cabezas de anclajes y cuñas. El preacuñado es una manera de empujar las cuñas individual-y simultáneamente con un dispositivo hidráulico a una carga predeterminada. No se depende entonces del inseguro asentamiento de las cuñas simplemente por arrastre. El proceso de tesado comienza una vez alcanzada la resistencia del hormigón mediante la preceptiva rotura de probetas y comunicada esta por la Obra al especialista. El equipo de tesado consiste en una serie de gatos y cilindros hidráulicos así como bombas hidráulicas para alcanzar la carga de tesado deseada. Las capacidades de los gatos oscilan entre los 250 kN a 15.000 kN. Los cilindros hidráulicos son altamente sofisticados, pero de sencillo manejo. Emplean un conjunto de tubos con dispositivos de agarre automáticos que guían los torones de forma segura a través del cilindro hidráulico. Este diseño posibilita controlar el proceso de tesado con la mayor fiabilidad y a la vez minimizar las pérdidas de carga por asiento de las cuñas, al hacer uso del potente dispositivo de preacuñado. Los cilindros hidráulicos posibilitan sobretensar y relajar los torones, de forma que se compensen las pérdidas por fricción y se maximicen los esfuerzos de tesado a lo largo de todo el tendón. Cada cilindro hidráulico tiene una válvula de descarga de presión por motivos de seguridad, que se activa para limitar la presión hidráulica en caso de defecto de la bomba hidráulica. Para poder chequear la operación de tesado existe una conexión hidráulica adicional situada sobre el cilindro hidráulico para conectar un manómetro calibrado. Los tendones tesados se pueden destensar con cuñas especiales y una configuración especial del gato. Las bombas hidráulicas pueden equiparse con un dispositivo adecuado de control remoto. El proceso de tesado se realiza siguiendo las indicaciones del programa de tesado confeccionado previamente. Ver anexo programa de tesado Durante la operación de tesado el especialista registra en el correspondiente parte los distintos escalones de carga y alargamiento de toda la operación. FIG.137 Bomba hidráulica del equipo de tesado FIG. 138 Gato de tesado del equipo TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 99 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 Los aparatos de medida están calibrados, asimismo los alargamientos se miden con una precisión no inferior al 2% del recorrido total. Los anclajes tipo C y F se tesaron con gato monocordón. y los tipo M con multicordón. Para el manejo del gato se emplea la pluma hidráulica de la fig. FIG 139 Tesado gatos F con gato monocordón FIG 141 Pluma hidráulica para gato multicordón FIG 140 Anclajes tipo C ya tesados TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 100 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 FIG 142 Preparación gato multicordón FIG 143 Tesado gatos M con gato multicordón TRABAJO FINAL DE MÁSTER FRANCISCO ORTS BORRÁS APLICACIÓN DEL HORMIGÓN POSTESADO EN EDIFICACIÓN 101 MÁSTER EN EDIFICACIÓN 2009-2010 5.2.2.9.- Inyección de la lechada La durabilidad de la obra postensada depende fundamentalmente del éxito de la operación de inyección de la lechada de cemento. El cemento, una vez fraguado, cumple la función de hacer de elemento de unión entre hormigón y tendón a la vez que garantiza una protección anticorrosiva primaria y permanente para el acero de tesado. La inyección está basada en una lechada tixotrópica y plastificada utilizando un equipo de inyección a presión. La inyección se ejecuta siempre desde un punto bajo del tendón. Éste puede ser uno de los anclajes siempre y cuando disponga de una caperuza con su correspondiente manguera de inyección o encontrarse a lo largo del tendón utilizando una boca de inyección intermedia. Se debe cuidar la preparación de la inyección: composición, amasado y tamizado. Previamente se limpian las vainas con aire comprimido. La presión del bombeo puede oscilar entre 3 y 7 atmósferas. Se redacta y archiva el informe de inyección. FIG 144 Equipo de inyección FIG 145 Cemento para la lechada