SEMINARIO REGIONAL DE ALTO NIVEL SOBRE ESTRUCTURAS DE CONCRETO PARA EDIFICIACIONES Y PUENTES APLICACIONES DEL PRESFUERZO EN EDIFICACIÓN Ing. Luis Rocha Marthén Ing. Adriana de la Garza Roiz Diciembre 2005
APLICACIONES DEL PRESFUERZO EN EDIFICACION I N D I C E 1. Breves antecedentes Históricos. 2. Elementos que componen al sistema. 3. Usos en edificación y sus ventajas. 4. Algunas obras realizadas con el sistema. 5. Consumos de materiales.
1. Breves antecedentes históricos Según la literatura, la primera aplicación del presfuerzo a una estructura, consistió en tratar de mantener unidos bloques de concreto usando un tirante atornillado en sus extremos. Este uso se debe a P.H. Jackson California EE.UU., en el año de 1886. Contemporáneamente E.W.Dohering en Alemania en 1888 obtiene una patente de la aplicación del presfuerzo a una losa mediante el uso de cables de acero. El presfuerzo no tuvo más desarrollo debido a las calidades del acero de la época ya que los cables presentaban demasiadas pérdidas de la tensión aplicada en un corto tiempo. En 1928 el Ingeniero Francés Eugéne Freyssinet fue el primero en exponer la metodología para la valoración de las pérdidas dentro del cálculo estructural. Más tarde en 1940 introdujo el primer sistema de presfuerzo con anclajes y cuñas. Desde ese momento el presfuerzo se desarrollo hasta lo que conocemos actualmente. Paralelamente, varios ingenieros contribuyeron con sus investigaciones al desarrollo y uso del presfuerzo, tales como G. Magnel en Bélgica,
Y. Guyón en Francia, P. Abeles en Inglaterra a quien se le atribuye el desarrollo del concreto parcialmente postensado, F. Leonhart en Alemania, V. Mikhailov en Rusia y T.Y. Lyn en los EE.UU. quien introdujo el concepto de carga equivalente, ampliamente usado para el análisis de estructuras presforzadas. Muchos sistemas de presfuerzo y técnicas se han desarrollado y ahora el concreto presforzado es aceptado y utilizado ampliamente como una solución económica, tanto en las estructuras comunes, como edificios así como en las más sofisticadas como los puentes y centrales nucleares. En la actualidad existen dos tipos diferentes de sistema postensado el conocido como presfuerzo adherente, el cual consiste en que los cables corren dentro de una vaina o ducto el cual es rellenado con mortero después del tensado de los cables y el presfuerzo no adherente, que consiste en que los cables están alojados dentro del ducto el cual se rellena con una grasa especial. Este ultimo sistema es el que se utiliza comúnmente en edificación y ahora en los grandes puentes. El primer uso identificado del sistema no adherente en EE.UU., consistió en postensar el sistema de piso del edificio Watergate en la Cd. De Washington D.C. en el año de 1969. Edificio WATERGATE en Washington D.C.
El edificio más alto (56 niveles) construido en 1983 y quien tuvo la reputación de ser el más alto construido utilizando el presfuerzo no adherente en el sistema de piso fue el HURÓN PLAZA de la Ciudad de Chicago, Illinois de los EE.UU..
2. Elementos que componen al sistema. Los componentes del sistema no adherente son : - Cable de acero tipo 270 K. - Anclajes del sistema. - Accesorios
VISTA EN ELEVACION
DIFERENTES TIPOS DE ANCLAJES
PROTECCION CONTRA CORROSIÓN
APLICACIÓN DE LA TENSIÓN ANCLAJES
TRAYECTORIA DE CABLES
COLOCACION DE CABLES EN DOS DIRECCIONES
3. USOS EN EDIFICACIÓN Y SUS VENTAJAS CIMENTACIONES Losas de cimentación Una manera eficiente de equilibrar la presión vertical que ejerce el terreno sobre la losa, es mediante el uso de cables de presfuerzo. Los cables se colocan de tal manera que se reduzcan los esfuerzos de tensión en el concreto, optimizando de esta manera la sección transversal de la losa así como en consumo de acero de refuerzo. LOSA DE CIMENTACIÓN En algunas ocasiones las contra- trabes de cimentación puede convenir postensarlas. Trabes de Transición Es posible por medio del presfuerzo diseñar una trabe de transición con un mejor aprovechamiento del concreto y un menor consumo de acero de refuerzo. TRABE DE TRANSICIÓN
SISTEMAS DE PISO Es sin duda el elemento estructural de mayor costo del edificio y de mayor influencia en otros elementos. El peralte no solo determina los tamaños de las columnas, trabes y cimentación, sino también la altura del edificio. DIFERENTES ESTRUCTURACIONES VISTA DEL PRESFUERZO EN PLANTA
4. ALGUNAS OBRAS RELIZADAS CON EL SISTEMA EDIFICIOS RESIDENCIALES Propuesta en Estructura de Acero Propuesta en concreto reforzado Solución en concreto postensado
EDIFICIOS RESIDENCIALES
EDIFICIOS RESIDENCIALES
AULAS E INSTALACIONES ESCOLARES
ESTACIONAMIENTOS
CENTROS DE EXPOSICIONES
APLICACION EN ZONAS ESPECIALES
LOZAS CON CARGAS ESPECIALES
HOTELES
GRANDES CLAROS
INCREMENTO DE LA CAPACIDAD DE CARGA
4. Consumos de materiales 4.1.- EDIFICIO RESIDENCIAL (50,000 m2): Características: Ubicación: Santa Fe, Distrito Federal. Zona Sísmica (RCDF-04): I C = 0.16 Edificio estructurado con muros y marcos de concreto reforzado, con losas postensadas. Cimentada sobre Pilas con contra trabes. Tres Sótanos de 3,600 m2 cada uno, con claros máximos de 12 m. con espesor constante de losa aligerada de 40 cm. Dos torres de 31 niveles cada una con superficies de 481.6 m2, 523.4 m2 y claros máximos de 8.40 m. Se utiliza como sistema de entrepiso una losa postensada aligerada en una dirección de 40 cm. de espesor y trabe perimetral de 70 cm. de peralte.
4.-Consumos de Materiales
4. Consumos de materiales 4.1.- EDIFICIO RESIDENCIAL (17,595 m2): Características: Ubicación: Polanco, Distrito Federal. Zona Sísmica (RCDF-04): II C = 0.32 Edificio estructurado con marcos de concreto reforzado, con losas postensadas. Cimentado sobre Pilas con contra trabes. Un Sótano de 3,700 m2 con claros máximos de 8.00 m. con espesor constante de losa aligerada de 35 cm. Un edificio de 5 niveles y azotea con una superficie de 2,620 m2 por nivel con claros máximos de 8.00 m. Se utiliza como sistema de entrepiso una losa postensada aligerada en una dirección de 30 cm. de espesor y trabes perimetrales de peralte variable.
POSTENSADOS MEXICANOS roiz-marthen 5687 3467 5536 6904 5543 1755 postmex98@yahoo.com.mx Postmex@prodigy.net.mx