Tipos de Acero Empleados en las Obras de Hormigón Pretensado.

Alambre: Refuerzo de sección entera también conocido como hilo o hebra que por lo general se surninistra en rollos. Puede ser de sección lisa o con pequenas hendiduras que mejoran la adherencia y que en algrmos paises se conoce como de perfil periódico.

Torón: Refuerzo compuesto por haces de alambres torcidos en forma de hélice alrededor de un eje longitudinal común, el cual se forma mediante un alambre recto con un diámetro ligeramente superior al resto. Los números preferidos de alambres enrollados son: 7 y 19.

Cable: Refuerzo compuesto al igual que el torón por alambres torcidos en forma de hélice pero en este caso el eje común está vacio o sea la totalidad de los alambres están toicidos pero también  en la gran mayoria de los casos, el término "cable" se emplea como un genérico que abarca lo mismo el torón qué el cable propiamente dicho.

Varilla:  Refuerzo de sección entera  de diámetro mucho mayor que los alambres de sección lisa o corrugada que se suministra siempre en longitudes recta.

Tendón: También se usa como um genérico para definir cualquier tipo de acero sometido a tensión, pero en muchos casos se refiere a cables o torones envueltos en una vaina plástica que se emplean para los puentes colgantes o atirantados.

En el mercado tradicional existen diferentes tipos de aceros para pretensar, desde los simples alambres que se emplean únicamente para el pretensado de losas, postes, durmientes y viguetas; hasta los torones compuestos mayormente por 7 alambres para  elementos pretensados de grandes dimensiones como las cerchas y vigas para puentes y otras obras mayores, que son los empleados para postensado. Como un producto intermedio también existen cordones de dos y tres alarnbres enrollados que se usan mucho en el pretensado de losetas PI y vigas. La figura 2.2 a muestra la disposición del torón de 7 alambres donde se observan los seis alambres enrollados helicoidalmente a un central de mayor diámetro.

Figura 2.2 Disposición de los alambres en torones y cables.

La figura 2.2 b muestra el misrno torón después de ser sometido al proceso de estirado en caliente. Este proceso que se viene utilizando desde hace ya varios años, es un proceso termo mecánico  al cual también pueden someterse los alambres individuales y provoca una mejoría en las propiedades elásticas del acero, conduciendo a lo que se denomina como  un comportamiento de relajamiento "normal" a los aceros no sometidos al proceso y de relajamiento "bajo" a los que son sometidos al proceso.

EI relajamiento es la pérdida de  tensión que experimenta un cable después de un cierto periodo de tiempo al que se tensa, para una carga determinada, bajo condiciones de longitud y temperatura constantes. El fabricante deberá brindar el valor promedio de relajación del cable asi como la temperatura y la carga a la que fue obtenido esle valor.

La figura 2.2 c muestra la disposición del cable de 7 alambres donde se observan los alambres enrollados helicoidalmente alrededor de un eje central imaginario.

Hormigón Pretensado: El Acero para Pretensar

Para el hormigón pretensado son adecuados solamente los aceros de  altas resistencia, ya que parte del alargamiento obtenido al tensar y con ello, la  fuerza de pretensado, se pierde por diversas causas. La fuerza de pretensado  disminuye en un rango que depende en  mucho de la relación entre el  acortamiento del hormigón y el alargamiento inicial del acerco. Esta pérdida de  fuerza será menor cuanto mayor sea el alargamiento elástico del acero al  pretensar.

Cómo los módulos de elasticidad de  los aceros usados para pretensar  varían solamente entre 1.900.000 kg/cm2  y 2.100.000 kg/crn2 , el alargarmiento  que se obtiene depende casi exclusivamente de la resistencia y de la  correspondiente tensión admisible en el momento del tensado. Mientras mayor  sea la fuerza a la que se pueda tensar, y por tanto alargar el acero, tanto menor  será la cantidad de acero y la proporción de fuerza de pretensado introducidos,  hasta cierto punto inútilmente, para compensar las pérdidas.

El acero para pretensar se conoce también con el nombre de Acero de Alto Límite Elástico (ALE), fundamentalmente por la forma que adquiere su  gráfico de tensión vs deformación en el que se aprecia la altura del límite de  proporcionalidad entre la tensión y la deformación que  difiere del gráfico del  acero estructural que posee un límile de proporcionalidad mucho más bajo y un  característico escalón de fluencia, Fig. 1.

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

 En el gráfico de los aceros ALE  hay dos valores muy importantes a  destacar; uno es la Resistencia última (fpu) y el otro la Resistencia a la fluencia  (fpy). La resistencia última es la carga máxima que resiste el acero para el cual  el fabricante da un valor conocido como carga de rotura "mínima especificada"  que significa que en ningún caso el material se romperá o fallará por debajo de  ese valor.

La resistencia a la fluencia también debe ser especificada dado que este  acero no posee un claro escalón de fluencia. Se torna por definición como el  punto del gráfico de tensión vs deformación en el cual una recta que parte de la  abcisa correspondiente a un 0,2 % de  deformación, con pendiente igual a  2.000.000 kg/cm2 corta el gráfico y físicamente corresponde al punto a partir del  cual, si se produce la descarga del elemento, este queda con una deformación  remanente del 0,2 %. Sin embargo, a efectos prácticos definidos por las normas  que regulan los ensayes, se toma como el valor de tensión que corresponde al  1 % de deformación. El fabricante también da un valor "mínimo especificado".

Figura 2.3. Diagrama de tensión v/s deformación para  aceros de alto límite
elástico.

Uso de Pilas de Tubos de Acero y su Profundidad

Uso.

Preferentemente, deberá evitarse el empleo de tubo de acero y nunca deberán usarse en aquellos sitios donde puedan quedar sujetas al empuje lateral de tierra. En casos especiales se puede permitir su uso, siempre y cuando se cumplan los siguientes requisitos.

Profundidad.

Los requisitos generales que gobiernan la profundidad de una cimentación, especificados anteriormente, serán los que se apliquen en el caso de las pilas de tubo de acero con excepción de las que se apoyen en cimentaciones de grava, sin pilotes, las que en ningún caso tendrán una profundidad menor de 2.44 m. Respecto del lecho permanente de la corriente, además de una cierta profundidad adicional requerida para eliminar el peligro de corrosión.

Colocación del Acero en Puentes.

Todas las unidades de acero deberán colocarse con exactitud en la posición indicada y mantenerse firmemente en la misma durante la colocación y el fraguado del hormigón.

Las distancias de los bloques se mantendrán por bridas, tensores u otros medios aprobados. Los bloques serán de hormigón premoldeado de forma y dimensiones aprobadas. Las capas de unidades serán separadas por bloques u otros dispositivos igualmente adecuados. Bloques de madera no deberán ser dejados en el hormigón.

Los alambres, grupos de alambres, cables paralelos y cualquier otro elemento de pretensado, deberán enderezarse para asegurarles una posición adecuada dentro sus moldes.

Se proveerán adecuados espacios horizontales y verticales cuando sean necesarios, para mantener los alambres en su lugar y en posición correcta.

Pilotes de Acero.

Se utilizan mucho como pilotes los tubos de acero, que usualmente se llena de concreto después de hincados y los perfiles de acero en H cuando las condiciones requieren un hincado violento, longitudes desusadamente grandes, o elevadas cargas de trabajo por pilote.

Los pilotes de acero en H penetran el terreno mas fácilmente que otros tipos en parte porque desalojan relativamente poco material. En consecuencia se usa frecuentemente para alcanzar un estrato de gran capacidad de carga a gran profundidad. Si el hincado es difícil, y especialmente si el material superior contiene obstrucciones o grava gruesa, es probable que los patines se dañen y los pilotes se tuerzan o doblen. Pueden producirse pocos defectos serios si se puede notar los síntomas durante el hincado cuando las condiciones sugieran las posibilidad de estos daños.