Fundamentos del concreto

Presfuerzo y prefabricación

En el número anterior se trató de manera general el tema de la prefabricación y el presfuerzo en los proyectos en los que se utiliza.

En esta ocasión trataremos el tema del presfuerzo, así como la manera en que éste modifica las propiedades del concreto normal para convertirlo en un material verdaderamente eficiente. Asimismo se tratará la Prefabricación desde punto de vista de los procedimientos constructivos.

¿Es lo mismo presfuerzo que prefabricación?

Obviamente no. Presfuerzo es una técnica para reforzar el concreto; por su parte, prefabricación significa construir un elemento de la estructura con antelación a su colocación.

¿Qué es un presfuerzo?

Primero hagamos un poco de historia: El concreto existe desde siglos y prefabricación (Segunda parte) Gabriel Santana Echeagaray Efecto de la compresión Efecto de la compresión que aglutina los libros. El mismo efecto hace el presfuerzo en el concreto de la viga. Prácticamente, el hombre siempre ha combinado elementos aglutinantes. El adobe es una perfeccionaba el conocimiento humano y se hacían más sofisticados también mejorando las proporciones de cada elemento mezclado encontrándose cuáles eran los materiales que mejores resultados de resistencia proporcionaban a dichas mezclas.

Un parteaguas en dicho recorrido es la invención del clínker y del Cemento Portland. Después de su invención se tenía ya un material consistente que al ser mezclado en una granulometría adecuada de agregados, daba por resultado un material adaptable a cualquier forma geométrica y relativamente fácil de fabricar en cualquier lugar al que se llevara el Éste, combinado con el acero de refuerzo, podía lograr estructuras “pétreas” de menor peso que las que históricamente se habían construido y ser una verdadera alternativa para la construcción de edificaciones y puentes que otrora sólo se conseguían con otra técnica también de “reciente” creación que era el acero estructural. Fue el ilustre constructor William Wilkinson a quien se suele atribuirse la invención del concreto armado en 1854, para en aquel entonces, poder hacer estructuras resistentes al fuego. Sin embargo, el concreto reforzado perfeccionado durante los siguientes años, tuvo otro gran cambio con la inquietud de mejorar las técnicas de refuerzo del concreto, al tiempo que, históricamente, agudizado el acero ante una fuerte escasez que hubo en la Europa de la posguerra. En 1945, Eugéne Freyssinet –ingeniero civil y estructural francés–, inventó la forma consistente e industrializada del concreto presforzado, ya que con esta técnica puede disminuirse hasta 3 veces la cantidad de acero que requiere un elemento estructural.

El maestro Eugéne Freyssinet ideó la manera de tensar las varillas de refuerzo del concreto previamente al colado del mismo hasta un valor cercano a su límite elástico, y mantenerlas así hasta que el concreto tuviera la resistencia adecuada (el 80% de f´c a 28 días), para entonces transmitir o regresar al concreto esa fuerza del tensado, ahora en forma de compresión, aprovechando la adherencia de los cables al concreto ya fraguado y su intento por regresar a la longitud inicial antes del tensado. La precompresión o presfuerzo con la que ahora cuenta el concreto puede compensarse con la tensión que le provocan las cargas sobrepuestas. De esta manera el diseñador –dependiendo de la cantidad de tendones que coloque– puede predeterminar el esfuerzo de trabajo que tendrá el concreto o incluso mantenerlo en cero, y hasta en compresión, a pesar de resistir grandes sobrecargas.

Ahora bien, si esos cables cuya fuerza de compresión podemos llamarla P, son colocados a una neutro de la viga en cuestión, o con una trayectoria no lineal, además del esfuerzo por la compresión directa de la fuerza P entre el área A (P/A), tendremos un esfuerzo adicional de compresión (en las fibras donde está el cable) y de tensión en las fibras contrarias. De tal forma que si sumamos los diagramas de esfuerzos en la viga quedaría algo como lo que se representa en la siguiente secuencia de diagramas en donde además se expresa la deformación vertical con la que la viga se prepara para recibir la sobrecarga (Cómo se observa en la gráfica sobre diagramas de esfuerzos).

Se aprecia en la Viga III el estado final de esfuerzos en la fibra inferior en el centro del claro es “CERO”, gracias a la acción del Presfuerzo en combinación conlas cargas sobrepuestas.

Esa es la virtud de los elementos presforzados, que nos lleva a las siguientes diferencias fundamentales respecto a las vigas o losas de concreto tradicional:

• Las vigas o losas de la estructura pueden ser diseñadas para que trabajen con el esfuerzo en el concreto que se desee, y no estar supeditado solamente al que resulte de las propiedades geométricas de la sección.

• Se pueden resistir mayores sobrecargas, o incrementar el calor de trabes o losas, sin modificar los peraltes lo que hace más versátiles los diseños arquitectónicos cuando en una sola planta tenemos diversidad de sobrecargas o de longitud de claros.

• La uniformidad de los peraltes da por resultado la creación de estructuras más atractivas, más limpias y que resuelven más favorablemente los espacios para instalaciones, como puede observarse en las fotos que ilustran este artículo.

Ahora bien, existen dos formas de transmitir al concreto la fuerza P de los cables de presfuerzo, según el momento en que esta fuerza se transmite:

El efecto en el concreto de ambos procedimientos es esencialmente el mismo; excepción hecha del cálculo de las pérdidas de la fuerza de presfuerzo que por su complejidad, no será motivo de este artículo.

En las plantas de fabricación se utiliza el pretensado pues permite la recuperación de los anclajes, así como el poder usarlos en múltiples yugos y muertos en los extremos de la línea de producción o bien, en mesas o marcos de concreto o acero que resisten temporalmente la compresión de los cables hasta que ésta se transmite al concreto por la adherencia de los mismos.

¿Qué es la prefabricación?

Es fabricar con antelación lo requerido en el sitio de la obra, los elementos que integran la estructura y fachadas de la misma. Esta actividad se realiza en plantas especializadas que pueden ser fijas o portátiles. Las primeras se sitúan frecuentemente en ciudades cuya economía justifica las instalaciones permanentes para que pueda ser competitiva. Las plantas móviles normalmente se instalan a in situ, en el mismo predio de la construcción; su objeto principal es reducir o eliminar el costo de los fletes de los elementos.