Concreto preforsado

El presfuerzo significa la creación intencional de esfuerzos permanentes en una estructura o conjunto de piezas, con el propósito de mejorar su comportamiento y resistencia bajo condiciones de servicio y de resistencia. Los principios y técnicas del presforzado se han aplicado a estructuras de muchos tipos y materiales, la aplicación más común ha tenido lugar en el diseño del concretoestructural.
El concepto original del concreto presforzado consistió en introducir en vigas suficiente precompresión axial para que se eliminaran todos los esfuerzos de tensión que actuarán en el concreto. Con la práctica y el avance en conocimiento, se ha visto que esta idea es innecesariamente restrictiva, pues pueden permitirse esfuerzos de tensión en el concreto y un cierto ancho de grietas.
El ACIpropone la siguiente definición:
_Concreto presforzado: Concreto en el cual han sido introducidos esfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes debido a cargas externas son contrarrestados a un grado deseado_
En elementos de concreto reforzado el presfuerzo es introducido comúnmente tensando el acero de refuerzo.
Dos conceptos o característicasdiferentes pueden ser aplicados para explicar y analizar el comportamiento básico del concreto presforzado. Es importante que el diseñador entienda los dos conceptos para que pueda proporcionar y diseñar estructuras de concreto presforzado con inteligencia y eficacia.
_Primer concepto - Presforzar para mejorar el comportamiento elástico del concreto._ Este concepto trata al concreto como un materialelástico y probablemente es todavía el criterio de diseño más común entre ingenieros.
El concreto es comprimido (generalmente por medio de acero con tensión elevada) de tal forma que sea capaz de resistir los esfuerzos de tensión.
Desde este punto de vista el concreto está sujeto a dos sistemas de fuerzas: presfuerzo interno y carga externa, con los esfuerzos de tensión debido a la carga externacontrarrestados por los esfuerzos de compresión debido al presfuerzo. Similarmente, el agrietamiento del concreto debido a la carga es contrarrestado por la precompresión producida por los tendones. Mientras que no haya grietas, los esfuerzos, deformaciones y deflexiones del concreto debido a los dos sistemas de fuerzas pueden ser considerados por separado y superpuestos si es necesario.

Ensu forma más simple, consideremos una viga rectangular con carga externa y presforzada por un tendón a través de su eje centroidal (Figura 1).
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Figura 1. Distribución de esfuerzos a través de una sección de concreto presforzada concéntricamente
Debido al presfuerzo P, un esfuerzo uniforme se producirá a través de la sección que tiene un área A:
{draw:frame} 1.1

Si Mes el momento externo en una sección debido a la carga y al peso de la viga, entonces el esfuerzo en cualquier punto a través de la sección debido a M es:
{draw:frame} 1.2

dónde y es la distancia desde eje centroidal e I es el momento de inercia de la sección. Así la distribución resultante de esfuerzo está dada por:
{draw:frame} 1.3


como se muestra en la Figura 1.
La trabees más eficiente cuando el tendón es colocado excéntricamente con respecto al centroide de la sección, Figura 2, donde e es la excentricidad.

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Figura 2. Distribución de esfuerzo a través de una sección de concreto presforzado excéntricamente

Debido a un presfuerzo excéntrico, el concreto es sujeto tanto a un momento como a una carga directa. El momentoproducido por el presfuerzo es Pe, y los esfuerzos debido a éste momento son:
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Así, la distribución de esfuerzo resultante está dada por:
{draw:frame} 1.5


Como se muestra en la figura 2.
_Segundo concepto - presforzar para aumentar la resistencia última del elemento._ Este concepto es considerar al concreto presforzado como una combinación de acero y concreto,...