Manual Técnico. Vigueta Pretensada

Transcripción

1 Manual Técnico Vigueta Pretensada

2 ÍNDICE I. Antecedentes 2 II. Aplicaciones de la vigueta pretensada 3 III. Presfuerzo 5 IV. Acero de presfuerzo de baja relajación 6 V. Sistema de losa 7 VI. Procedimiento constructivo 9 VII. Inversión de planta de vigueta pretensada 13 VIII. Diseño y costos de fabricación de la vigueta pretensada 17 IX. Procesos de fabricación para la vigueta pretensada 18 X. Ventajas del sistema vigueta pretensada y bovedilla 26 XI. Tablas de carga (Bovedilla Concreto) 27 XII. Tablas de carga (Bovedilla Poliestireno) 28 XIII. Qué ofrece DEACERO? 29 XIV. Notas 30

3 I. Antecedentes Construcción de vivienda en México El sistema de vigueta pretensada y bovedilla llegó a México en 1955 en el centro del país, zona claramente sísmica. El día de hoy existe oferta de este sistema en todo México y la participación de la vigueta pretensada se ha posicionado en un 30% del mercado nacional. En México, se destinan aproximadamente 500 mil créditos anualmente para la adquisición de casa de los derechohabientes del infonavit. Vivienda 2

4 II. Aplicaciones de la vigueta pretensada. Edificaciones Además de la vivienda, la vigueta pretensada participa en edificaciones comerciales e institucionales. Hoteles Hotel La Quinta Puebla 15 niveles Departamentos Torre N 25 niveles 3

5 Hospital Puebla 12 niveles Centro Comercial Punta Sur N.L. Universidad Politécnica N.l. 4

6 III. Presfuerzo CONCRETO PRETENSADO Definición Se denomina concreto pretensado a la aplicación intencional de esfuerzos de compresión a elementos estructurales, previos a su puesta en servicio. Dichos esfuerzos se consiguen mediante alambres de acero que son tensados y anclados al concreto. 1) CONDICIÓN INICIAL L 2) P P TRANFERENCIA DEL PRESFUERZO 3) P P ESFUERZOS INDUCIDOS POR EL PRESFUERZO 4) ESFUERZOS EQUILIBRADOS POR LA APLICACIÓN DE LAS CARGAS 5

7 IV. Acero de Presfuerzo de Baja Relajación Los aceros empleados en la fabricación de estructuras de concreto presforzado, son aceros no aleados y con un alto contenido de carbono. Alambre de presfuerzo Es un alambre de acero de alto carbono en acabado liso o grafilado, sometido a un proceso térmico de relevado de esfuerzo y baja relajación, que asegura las propiedades mecánicas para su aplicación en viguetas pretensadas. Nuestro alambre cumple con las normas siguientes: ASTM A421 Standard specification for steel wire Uncoated Stress Relieved steel wire for Prestressed Concrete ASTM A881 Steel Wire, Deformed, Stress-Relieved or Low-Relaxation for Prestressed Concrete Railroad Ties NMX B-293 Alambre sin recubrimiento revelado de refuerzos para usarse en concreto presforzado Características del alambre Grafilado. Es el proceso mediante el cual, la superficie del alambre pasa por rodillos grafiladores que producen una huella o indentadura. La grafila genera mejor adherencia del acero con el concreto. La norma ASTM-A811 maneja la profundidad de grafila (a ) de 0.13 mm con tolerancia de +0.02mm -0.05mm. P L o 45 Mín. Baja Relajación. Propiedad del acero de que minimiza las pérdidas de presfuerzo a través del tiempo. Embobinado. El alambre de presfuerzo es embobinado en rollos de 1.8 m de diámetro y en presentación de 1 tonelada. Especificaciones del alambre de Presfuerzo. Diámetro Área Rendimiento Acabado RT Fy (mm) (cm2) (gr/ml) (m/ton) (kg/cm2) (kg/cm2) Liso 17,500 15, Liso / Grafilado 16,900 15, Liso / Grafilado 16,900 15, Liso / Grafilado 16,900 15, Liso / Grafilado 16,900 15,210 6

8 V. Sistema de Losa Vigueta Pretensada y Bovedilla Componentes del Sistema El sistema de losa vigueta pretensada y bovedilla, cumple con la norma NMX 406 y consta de los siguientes elementos: Capa de compresión Malla electrosoldada Bovedilla aligerante Vigueta pretensada NMX 406 Industria de la Construcción Sistema de vigueta y bovedilla y componentes prefabricados similares para losas Especificaciones y métodos de prueba Vigueta pretensada Es el componente portante de sección constante prefabricada con concretos y aceros de alta resistencia que resiste la flexión y el cortante de la losa. Bovedilla Componente aligerante de relleno colocado en las secciones de la losa, fabricados de materiales con densidad inferior a la del concreto. Estos pueden ser de poliestireno, concreto ligero y cerámico. 7

9 Capa de Compresión Concreto colado en obra con el acero de refuerzo requerido y cuya función estructural, es integrar y dar continuidad al sistema. Acero por temperatura en capa de compresión. Se requiere colocar acero que tenga la capacidad de absorber los esfuerzos provocados por los cambios de temperatura y así evitar agrietamientos en la losa. Para un espesor de losa de compresión de 3 a 4 cm, se recomienda usar malla electrosoldada Para un espesor de losa de compresión de 5 cm, se recomienda usar malla electrosoldada

10 VI. Procedimiento constructivo 1.- Almacenamiento en obra. Las viguetas deberán ser apiladas en su posición natural y separando las hileras con barrotes de madera colocados en los extremos, para que el peso y el apoyo de las hileras de arriba no lastimen las viguetas de abajo. 2.- Nivelación de Muros. 3.- Montaje de viguetas. Las viguetas se trasladan manualmente. Una vigueta promedio para vivienda de 3.5 m de largo pesa 50 kg, equivalente a 1 bulto de cemento. a) Antes de montar las viguetas en su posición natural como losa, éstas se recargan sobre una de las paredes laterales de carga, para posteriormente ser levantadas por el otro extremo y se coloca sobre los muros, para facilitar el montaje. a 9

11 b) Una vez montadas las viguetas, se acomodan de acuerdo a las separaciones definidas por el plano. c) La vigueta deberá estar apoyada al centro del muro. b c 4.- Apuntalamiento. a) En algunos casos, y dependiendo del diseño de la losa y los claros, se puede proponer la vigueta autoportante, es decir, CERO CIMBRA. b) Normalmente claros mayores a los 3 ó 3.5 metros, se recomienda colocar 1 puntal al centro, para estabilizar el sistema de vigueta y bovedilla al momento del colado. a b Vigueta pretensada y bovedilla vs cimbra tradicional La cimbra tradicional requiere de más madera, y más tiempo para cimbrar y descimbrar. 10

12 5.- Colocación de bovedillas. 6.- Instalaciones hidráulicas y eléctricas. En el caso de las cajas eléctricas, se quita una bovedilla y se coloca un tapón de madera. Para las instalaciones sanitarias, se hace un corte a la bovedilla y se pasan los tubos de PVC. 11

13 7.- Colocación del acero por temperatura. La malla electrosoldada se corta al tamaño de la losa, y se amarra con alambre recocido. 8.- Colado de la capa de compresión. La capa de compresión será de 3 a 5 cm de espesor, en función del diseño de la losa, y su resistencia mínima es de f c 200 kg/cm2. Por seguridad, es muy importante trabajar sobre tablones y pisar sobre las viguetas, no sobre las bovedillas. Es importante saturar con agua las bovedillas previo al colado. 12

14 VII. Inversión ($) de planta de vigueta pretensada. Para instalar una planta de fabricación de vigueta pretensada, se requiere de un terreno con el área suficiente para construir una instalación preferentemente techada, donde se puedan alojar las mesas o pistas de moldes, almacenes de agregados, cemento, rollos de alambre de presfuerzo y producto terminado; así como espacios para maniobras de carga y descarga. Un criterio para definir el tamaño necesario de terreno, es estimando 2 m2 de terreno por cada metro lineal de vigueta a producir por día; por ejemplo, si se desea producir 500 ml de vigueta diariamente, se necesita un terreno de 1,000 m2. Las viguetas pretensadas en México se fabrican bajo dos diferentes tipos de sistemas. 1.- Por extrusión. Este sistema se requieren equipos extrusores que te permiten manejar volúmenes fuertes de producción a bajo costo (4,000ml a 5,000 ml/ día) y tiene la versatilidad de poder producir otros elementos pretensados como la placa alveolar, la viga tubular y la misma vigueta en diferentes peraltes. 2.- Moldes. Este modelo de producción permite producir desde 500 hasta 2,000 ml al día. El monto de la inversión de este tipo de planta es mucho menor al de una planta por extrusión. Panorámica de una planta de vigueta pretensada con molde fijo. 13

15 Equipos utilizados para la fabricación de la vigueta pretensada. Costos 1. Mesa de Fabricación. Molde de 3 metros en lámina negra calibre 10 para sección de peralte 12 cm: $900 + IVA, en 1,000 ml de capacidad instalada son $300,000 + IVA Separador para vigueta de 12 cm: $40 + IVA, en 1,000 ml son $50,000 + IVA Placa de soporte (cabezal) de 2 x 12 x 48 : $12,500, en 4 mesas son $100,000 + IVA Por lo tanto, el costo total de las mesas para 1,000 metros lineales es de $450,000 + IVA 2. Sistema hidráulico para tensado de alambre de presfuerzo La unidad de potencia hidráulica con motor de 2HP trifásico a 220/60Hz, bomba de engranes, válvula de calibración de presión, tanque hidráulico con accesorios, manómetro y válvula hidráulica accionada por botón. Además, cilindro hidráulico de simple efecto para tensado de alambre con carrera de 100 mm, incluye manguera, conexiones y mordaza para alambre de 5 mm El costo por unidad de sistema es de $120,000 pesos + IVA, se requiere una por planta. Accesorios, juego de cuñas y barriletes para alambre de 3 y 5 mm, 50 mil pesos. 14

16 3. Techumbre Construida con columnas metálicas, armaduras y polines para una planta de 12 m. x 60 m. El material necesario es de 20 kg/m2 con un costo de materiales y mano de obra de $35 por kg. Por lo tanto, el costo de la estructura metálica es de $500,000 aproximadamente. 4. Firme de concreto Construido con firme de concreto de 150 kg/cm2 de 10 cm de espesor y reforzado con malla 6X6-10X10 El costo de materiales y mano de obra oscila alrededor de los $200 pesos / m2. Por lo tanto, un piso de 12 x 60 cuesta $150,000 + IVA aproximadamente. 5. Muertos de concreto Elemento estructural de concreto reforzado y acero, para soportar las tensiones de las mesas producidos por los alambres de presfuerzo. Excavación y preparación del terreno $50,000 pesos Cubo de Concreto El diseño para 4 mesas de tensado, implicaría un cubo de 8 mts de ancho para cubrir las 4 mesas, 2.5 m de largo y 3 metros de profundidad, relleno de concreto ciclópeo, y reforzado con varilla 25 cm en ambos sentidos. El costo de por cada muerto de concreto queda de la siguiente manera: Concreto: $75,000 pesos Refuerzo: $10,000 pesos Perfiles estructurales: $15,000 pesos Por lo tanto, el costo de 2 muertos de concreto (1 en cada extremo), es de $250,000 pesos Precios estimados

17 6. Revolvedora de concreto y vibrador para concreto Una olla de acero con capacidad para 1 saco, 9 pies cúbicos, motor honda 8HP a cuatro tiempos. Costo aproximado por equipo, $20,000 + IVA Un vibrador eléctrico de 1 HP con chicote de 4 m de longitud y cabezal de 25 mm de diámetro, cuesta $10,000 + IVA Resumen Importe Mesa de fabricación, incluye moldes y separadores. $450, Sistema hidráulico de tensado más accesorios. $170, Techumbre, incluye materiales y mano de obra. $500, Firme de concreto, incluye materiales y mano de obra. $150, Muertos de concreto, incluye materiales y mano de obra. $250, Revolvedora para concreto y vibrador. *Precios estimados 2013 SUBTOTAL IMPREVISTOS (10%) TOTAL $30, $1,550,000 $155,000 $1,705,

18 VIII. Costos de fabricación de la Vigueta Pretensada Sección transversal típica de Vigueta Pretensada Área total de la sección: 78 cm2 Densidad del concreto: 2,400 kg/m3 Volumen concreto / ml: m3 Peso vigueta: 18.70kg/ml Costos de producción de la vigueta pretensada Materiales: 1.- Concreto f c 350 kg/cm 2 (resistencia mínima requerida según norma NMX-C ) para elementos pretensados. Dosificación para 1 m 3 de concreto f c 350 kg/cm 2, grava ¾. Unidad Cantidad Precio ($) Importe / m3 Cemento Ton ,400 $ 1,100 Grava Ton $ 150 Arena 4 Ton $ 111 Agua m $4 Material Total $ 1,365 *Precios estimados 2013 El costo el concreto por metro lineal de vigueta es de $ 10.64/ml 2.- Acero de presfuerzo Diseño para 1 ml de vigueta, con 2 alambres de 5 mm y 1 alambre de 3 mm Material Unidad Cantidad Precio ($) Importe / m3 Alambre 5 mm kg $ 5.6 Alambre 3 mm kg $ 1.1 Total $ 6.7 *Precios estimados 2013 El costo del acero por metro lineal es de $ 6.7/ml por lo tanto, el costo directo de materiales para 1 ml de vigueta es de $ 17.3 *Precios estimados

19 IX.Procesos de fabricación para la Vigueta Pretensada Paso 1. Preparación del molde La preparación del molde consiste en limpiarlo y evitar que tenga polvo o basura antes de la aplicación del desmoldante. Para la preparación del desmoldante, se disuelven 3 kg de grasa automotriz en 19 litros de diesel y se aplica directo al molde con estopa, trapeador o aspersor. 18

20 Paso 2. Corte del alambre Con ayuda de unas cizallas se corta el alambre de presfuerzo a la longitud deseada, la cual es el largo de las mesas, más las puntas suficientes (1m) en cada extremo para anclarlo y tensarlo. Paso 3. Colocación del alambre y separadores Se tiende el alambre junto a las mesas de los moldes. Los alambres pasan a través de los agujeros de los separadores para ser colocados en cada línea de los moldes. 19

21 Los separadores son distribuidos en pares a lo largo de la mesa, y la distancia entre cada par, lo define la longitud de cada vigueta a producir. Entre cada par de separadores, se coloca una tapa entre los separadores para evitar la entrada de concreto. Paso 4. Anclaje del alambre Los alambres se hacen pasar por los agujeros de la placa de anclaje y se aseguran con los barriletes y cuñas. Se función es fijar el alambre para poder ser tensado sin que se corra el alambre. 20

22 Paso 5. Tensado del alambre Los alambres son tensados con el equipo hidráulico (gato y bomba), y éste puede ser manual o eléctrico. Cada alambre se tensa a la misma presión y definido previamente por el diseño de la viga. Un valor muy común es tensarlo al 70% de la carga de ruptura del alambre, equivalente a 2,300 kg fuerza de tensión en un alambre de 5 mm y 900 kg fuerza en un alambre de 3 mm. Paso 6. Fabricación del concreto El concreto se puede elaborar en la planta o se puede adquirir con un concretero calificado de la localidad. Para la vigueta pretensada, se requiere un concreto con resistencia de f c de 350 kg/cm2 ó mayor. El revenimiento adecuado para el colado de las viguetas es de 18 cm y el tamaño máximo del agregado de 3/8. El tipo de cemento recomendado es el cemento portland compuesto clase 40 (CPC 40). Debido a las fuerzas generadas por el acero de presfuerzo, la resistencia es requisito indispensable para un adecuado comportamiento del elemento. La resistencia del concreto puede variar en función de la calidad y tipo de agregados de cada región, por lo que es necesario recurrir a un laboratorio para verificar la correcta dosificación y poder dar la resistencia requerida. 21

23 Paso 7. Vaciado del concreto Una vez elaborado el concreto, éste se distribuye en carretilllas a lo largo de la mesa y se vacía con la ayuda de una pala. 22

24 Paso 8. Vibrado del concreto, acabado y colocación de ganchos El vibrado tiene un papel fundamental en la resistencia final del concreto, es el proceso por medio del cual se logra un mayor contacto entre los granos de la mezcla, para eliminar en lo posible, el aire atrapado dentro de ésta. El procedimiento adecuado de aplicación es sumergir verticalmente el vibrador en la masa de concreto y retirarlo lentamente en el momento en que la mezcla produce un flujo de agua y cemento hacia la superficie. El tamaño de la cabeza del vibrador debe ser lo suficientemente pequeña para poder sumergirse hasta el fondo del molde, es decir que la separación entre los alambres permitan libertad de movimiento al vibrador. Una vez vibrado, se procede a definir el acabado con una regla y eliminar sobrantes de concreto. 23

25 Se colocan 2 ganchos de alambre galvanizado ubicados a los tercios de la longitud de la vigueta. Estos ganchos nos ayudarán a desmoldar las viguetas. Paso 9. Destensado del alambre y cortes Cuando el concreto adquiere el 80% de la resistencia de diseño f c, se procede a la liberación del presfuerzo. Primero se realiza una pre-transferencia al aflojar los alambres del extremo móvil de la pista. Posteriormente se cortan los alambres que se encuentran entre los separadores (comenzando del centro de la mesa hacia los extremos). 24

26 Paso 10. Descimbrado de la vigueta Una vez cortados los alambres, con una barra de acero se genera un brazo de palanca para desmoldar la vigueta a través de los ganchos que fueron colocados en el proceso previo. El peso por metro lineal de la vigueta es de 19 kg aproximadamente. Paso 11. Acarreo y almacenaje Finalmente, las viguetas son llevadas al patio de almacén para ser estivadas en paquetes de vigueta de la misma longitud. 25

27 X. Ventajas del sistema vigueta pretensada y bovedilla La vigueta pretensada, por ser un sistema prefabricado y presforzado ofrece mayores ventajas que los sistemas tradicionales de construcción de losas y es el sistema más eficiente en claros de hasta 6 m. 1. Elimina más del 90% de la cimbra total de la losa. 2. Ahorro del 60% en Mano de Obra del costo total de la losa. 3. Se minimiza el trabajo del carpintero y el fierrero. 4. Reducción del 20% del volumen de concreto respecto a losas tradicionales. Por lo anterior, es el sistema constructivo de losas más económico por metro cuadrado. Comparativo de costos de losas (claro 3.50m) vivienda I. Losa con vigueta pretensada Concepto Unidad Cantidad Precio/m2 P.U. ml $ 38 $ 57 Bovedilla poliestireno x m2 pza $ 50 $ 50 Malla rollo $ 13 Vigueta pretensada $ 1,150 Concreto 200 para capa compresión m $ 1,150 $ 54 Mano de obra (albañil + 2 ayudantes) Jor $ 900 $ 36 Total $ 210 *Precios estimados 2013 II. Losa con vigueta de alma abierta Concepto Unidad Cantidad P.U. Precio/m2 ml $ 33 $ 50 Bovedilla poliestireno x m2 pza $ 50 $ 50 Malla rollo $ 1,150 $ m PT 3,600 $4 $ 14 Concreto 200 para capa compresión m $ 1,150 $ 64 Mano de obra (1 albañil + 2 ayudantes) Jor $ 900 $ 41 Vigueta alma abierta Total $ 232 *Precios estimados 2013 Por lo tanto, el ahorro en la losa con vigueta pretensada se estima en un 10% respecto al de la vigueta de alma abierta. 26

28 XI. Tablas de Carga (Bovedilla Concreto) 11 Tipo de vigueta: T invertida pretensada 11 x 11 Losa (11 + 4) / 66 Bovedilla 11 x 60 x 20 7 Espesor de capa de compresión 4 cm 6 Peso de acabados 100 kg/m2 Peso propio de la vigueta 18.8 kg/m 3 Peso propio de la losa 242 kg/m Materiales: RT Presfuerzo 16,900 kg/cm2 Posición de los alambres fy Presfuerzo 14,365 kg/cm2 Ys 9.0 cm f c vigueta f c losa 400 kg/cm2 Yi 2.00 cm 200 kg/cm2 PT 12,399 kg/cm2 Esfuerzo de tensado de los alambres 73% RT f c transferencia f c corte 80% Esfuerzo del concreto al momento de la tranferencia 80% Esfuerzo del concreto al momento del corte Tabla de claros máximos (metros) de acuerdo a las cargas. Con apuntalamiento. Viga Alambres Carga viva (kg/m2) As (cm2) Superior Inferior V-1 1 Ø3 2 Ø V-2 1 Ø3 3 Ø V-3 1 Ø3 4 Ø Tabla de claros máximos (metros) de acuerdo a las cargas. Sin apuntalamiento. Viga 27 9 Alambres Carga viva (kg/m2) As Superior Inferior (cm2) V-1 1 Ø3 2 Ø V-2 1 Ø3 3 Ø V-3 1 Ø3 4 Ø

29 XII. Tablas de Carga (Bovedilla Poliestireno) Tipo de bovedilla: Poliestireno 11 Tipo de vigueta: T invertida pretensada 11 x 11 Losa (11 + 4) / 66 Bovedilla 11 x 60 x Espesor de capa de compresión 4 cm 6 Peso de acabados 100 kg/m2 Peso propio de la vigueta 18.8 kg/m 3 Peso propio de la losa 130 kg/m Materiales: RT Presfuerzo 16,900 kg/cm2 Posición de los alambres fy Presfuerzo 14,365 kg/cm2 Ys 9.0 cm f c vigueta f c losa 400 kg/cm2 Yi 2.00 cm 200 kg/cm2 PT 12,399 kg/cm2 Esfuerzo de tensado de los alambres 73% RT f c transferencia f c corte 80% Esfuerzo del concreto al momento de la tranferencia 80% Esfuerzo del concreto al momento del corte Tabla de claros máximos (metros) de acuerdo a las cargas. Con apuntalamiento. Viga Alambres Carga viva (kg/m2) As Superior Inferior (cm2) V-1 1 Ø3 2 Ø V-2 1 Ø3 3 Ø V-3 1 Ø3 4 Ø Tabla de claros máximos (metros) de acuerdo a las cargas. Sin apuntalamiento. Viga Alambres Carga viva (kg/m2) As Superior Inferior (cm2) V-1 1 Ø3 2 Ø V-2 1 Ø3 3 Ø V-3 1 Ø3 4 Ø

30 XIII. Qué ofrece DEACERO? - Análisis para la viabilidad del negocio. - Visita a plantas de vigueta pretensada. - Asesoría para la instalación de la planta de vigueta. o Relación con proveedores. Moldes Equipos de tensado y accesorios o o Ingeniería de la vigueta pretensada y el sistema de losa. Orientación para el diseño de los muertos de concreto - Información del mercado o o Información de constructoras, desarrolladoras de vivienda. Sistemas constructivos que compiten con la vigueta pretensada. - Apoyo comercial o Visita y promoción de la vigueta pretensada con los desarrolladores de vivienda y constructoras de la localidad. o o Desarrollo de distribuidores. Relación con Cámaras de la construcción (CANADEVI, CMIC, COLEGIO DE INGENIEROS CIVILES Y COLEGIO DE ARQUITECTOS). Organización de eventos para la promoción de la vigueta pretensada o 29 Capacitación del personal comercial.

31 XIV. Notas 30

32 MÉXICO deacero.com MONTERREY, N.L. Tel.: (81) Fax.:(81) MÉXICO, D.F. Tel.: (55) Fax.:(55) GUADALAJARA, JAL. Tel.: (33) Fax.:(33) PUEBLA, PUE. Tel.: (222) Fax.:(222) ORGULLOSAMENTE MEXICANOS LEÓN, GTO. Tel.: Fax.: Plantas en México: Monterrey. Ramos Arizpe Saltillo. Puebla. Celaya México. Morelia. Guadalupe Mexicali. León. Querétaro Plantas en E.U.: Houston, TX. Poplar Bluff, MO Costa Rica El Salvador Guatemala Honduras Nicaragua Panamá