Pretensar para mejorar el comportamiento elástico del hormigón.


Este concepto que  trata al hormigón como un material elástico predominó como concepto único por mucho tiempo, siendo reevaluado en las últimas ediciones del código ACI 318.

El hormigón armado está compuesto principalmente por dos tipos de materiales; el hormigón y el acero. El hormigón posee una resistencia a la compresión ( σba '  ) mucho mayor que la resistencia a la tracción ( σba  ).

En una viga pretensada cualquiera (simplemente apoyada) hay fibras que están sometidos a tracción y otras a compresión. Las fibras comprimidas se comportan adecuadamente  y, en cambio, las  fibras traccionadas  lo  hacen  en forma relativamente ineficiente. En el hormigón armado, esta deficiencia se elimina colocando una armadura de acero ordinario en la zona traccionada a fin de absorber las tensiones de tracción. 

En el hormigón pretensado, en cambio, se procura crear un estado de tensiones iniciales tal que, combinado con el estado tensional originado por las cargas, seobtenga como resultado un nivel de tensiones de tracción y compresión que le permita resistir las cargas actuantes.

Desde este punto de vista el hormigón  está siendo sometido  a dos sistemas de fuerzas: 

• Uno originado por las fuerzas internas provocadas por el cable 
• Otro provocado por las cargas externas, 

Mientras que la suma de ambas acciones no supere la resistencia a tracción del hormigón no existe fisuración y por tanto, los esfuerzos, deformaciones y deflexiones debidas a los dos sistemas de fuerzas pueden ser considerados por separado y superpuestos si es necesario. 
  
En el ejemplo más simple de una viga compuesta por varios bloques, uno al lado del otro, de sección rectangular, amarrados por un tensor y apoyados en sus extremos, estos bloques se mantienen unidos solamente gracias a la acción del tensor, este diseño puede ser considerado   como una viga simplemente apoyada (figura 1.1), al cual se someterá a un estado de cargas, las tensiones normales en una sección transversal de esta viga, se componen de las tensiones  σbr (P/A) debidas al efecto del tensor, y  las  σbc  (M/I) originadas por las cargas. 

Como el tensor se encuentra con la misma tensión en todo el largo del cable, y este se encuentra ubicado a la mitad de la altura h de los bloques de sección rectangular, originan una fuerza axial de compresión en la viga y, por tanto, tensiones uniformes de compresión  σbr . Las cargas exteriores producen flexión en la viga y, consecuentemente, la distribución de tensiones  σ bc  se considera lineal. La tensión total es la suma algebraica de  σbr  y  σbc  

Figura 1.1.- Distribución de esfuerzos a través de una sección rectangular de hormigón pretensado concéntricamente debido a una fuerza P. 

Cuando se aplican las cargas, la fuerza de pretensado no se modifica, ya que los tensores están a la altura del eje neutro; es decir a h/2 (para la sección rectangular). Por lo tanto, los tensores no son una armadura destinada a absorber los esfuerzos de tracción, sino que su función es, simplemente, inducir en los bloques una tensión inicial uniforme de compresión.
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En las caras de los bloques en contacto existe un coeficiente de fricción, por lo que el pretensado crea la resistencia al corte en la viga. Esta resistencia al corte es la que impide el desplazamiento de  un bloque respecto del otro en la dirección de la carga aplicada, en ese sentido el pretensado además de limitar las tensiones de tracción del elemento crea además una resistencia adicional al corte.

La acción del pretensado  es más eficiente cuando el cable es colocado excéntricamente con respecto al centroide de la sección (figura 1,2), en este caso  la excentricidad “e”,  es la distancia del centroide al punto de colocacióndel cable. 

Figura 1.2.- Distribución de esfuerzos a través de una sección rectangular de hormigón pretensado excéntricamente debido a una fuerza P. 

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