Proceso de instalación de una losa postensada

¿Qué es losa postensada?

La losa postensada, es una losa realizada con acero de presfuerzo y están conformados por grupos de cables de acero de una resistencia muy alta, su colocación se debe realizar al mismo tiempo que el acero estructural, y su tensión debe realizarse cuando el concreto obtiene una resistencia entre el 70% y 80% de la resistencia total del mismo.

La rigidez de este tipo de losas permite que el proceso de construcción sea rápido y seguro.

Vamos a definir algunos conceptos antes de continuar, ya que se parecen mucho y otros son simplemente sinónimos, para evitar confusiones.

Cable postensado

El cable postensado es un elemento clave en la construcción de estructuras de concreto postensado. A continuación, te presento algunas características, recomendaciones y datos curiosos sobre el cable postensado:

Características del cable postensado:

• El cable postensado está compuesto por una serie de alambres de acero de alta resistencia, generalmente de 7 a 19 alambres, que se agrupan en una sola unidad.
• Los cables postensados se fabrican con un revestimiento de protección, como el polietileno, para evitar la corrosión y prolongar su vida útil.
• Su proceso de fabricación se realiza mediante una serie de operaciones, como el estiramiento y la torsión, que le confieren una gran resistencia y capacidad de carga.
• El cable postensado se utiliza para aplicar fuerzas de compresión en elementos estructurales de concreto, como losas, vigas y pilares, lo que aumenta su resistencia y capacidad de carga.
• Su instalación se realiza durante la fase de construcción de la estructura, donde se colocan en los moldes antes del vaciado del concreto.

Recomendaciones para el uso del cable postensado:

• Es fundamental contar con personal capacitado y experimentado en la instalación y tensado de los cables postensados, ya que un error en el proceso puede comprometer la seguridad y estabilidad de la estructura.
• Se debe realizar un adecuado diseño y cálculo de la cantidad y ubicación de los cables postensados, considerando las cargas y condiciones de uso específicas de la estructura.
• Durante la instalación de los cables postensados, se deben seguir estrictamente las recomendaciones y especificaciones del fabricante, así como las normas y estándares de construcción aplicables.

Datos curiosos sobre el cable postensado:

• El uso de cables postensados en la construcción de estructuras de concreto postensado ha revolucionado el campo de la ingeniería estructural, permitiendo la construcción de estructuras más ligeras, eficientes y resistentes.
• Los cables postensados pueden soportar cargas muy elevadas y contribuir a la creación de estructuras de gran envergadura, como puentes y edificios de múltiples pisos.
• En algunas aplicaciones especiales, se utilizan cables postensados de materiales diferentes al acero, como el poliéster o las fibras de carbono, que ofrecen propiedades mecánicas superiores.
• El desempeño y capacidad de carga de los cables postensados pueden monitorearse y evaluarse a lo largo del tiempo, lo que permite un mantenimiento anticipado y eficiente de las estructuras.

El cable postensado es un componente fundamental en la construcción de estructuras de concreto postensado.

Concreto postensado

El concreto postensado es un método de presfuerzo utilizado en la construcción de estructuras de concreto. Este método consiste en la instalación de cables de acero, llamados tendones, dentro del concreto antes de que este fragüe por completo. Estos tendones se colocan en una configuración específica siguiendo los planos de diseño, y posteriormente se tensan utilizando equipos especializados.

La principal ventaja del concreto postensado es su capacidad para resistir mayores cargas de trabajo en comparación con el concreto armado convencional. Esto se debe a que la aplicación de fuerza mediante los tendones permite precomprimir el concreto, lo que resulta en una mayor resistencia y capacidad de carga de la estructura. El concreto postensado también presenta una mayor resistencia a los esfuerzos de flexión, lo que lo hace especialmente adecuado para la construcción de puentes, losas de piso y otros elementos estructurales sometidos a cargas pesadas.

Una característica destacada del concreto postensado es su capacidad para reducir las fisuras y el agrietamiento del concreto. Al precomprimir el concreto, se minimizan las tensiones internas y se evita la formación de grietas, lo que contribuye a prolongar la vida útil de la estructura y reduce la necesidad de reparaciones y mantenimiento a largo plazo.

En cuanto a la ejecución de este método, es fundamental contar con personal capacitado y equipos especializados para garantizar una correcta instalación y tensado de los tendones. También se deben seguir las especificaciones del diseño estructural y los estándares de construcción aplicables.

Concreto pretensado

También conocido como concreto preesforzado, el cual es el concreto que ha sido sometido a esfuerzos de compresión, antes de poner al servicio la estructura.

Este proceso se logra mediante la colocación de vigas prefabricadas, para lograr una mayor solidez estructural en puentes y estructuras como dovelas y sistemas voladizos.

Así como también se puede hablar de vigas pretensadas, las cuales son piezas de concreto listas para que se pueda integrar a un forjado unidireccional de concreto de entrepisos y techos. No son autoportantes, por lo que sabemos que no son elementos estructurales por sí solos.

Usos de concreto pretensado y concreto postensado

• El concreto pretensado se utiliza en la mayoría de los casos en losas, pilotes y cimentaciones.
• El concreto postensado se utiliza en puentes, sistemas de voladizos, dovelas y todo tipo de estructura completa.

¿Cuál es el mejor tipo de losa?

Todas las losas tienen sus ventajas y desventajas, entonces lo que debemos saber, será el uso a que va dedicado el tipo de losa, puede ser para estructuras livianas, estructuras para cargas de gran magnitud u otro uso.

Para ello se deben analizar muchos factores y dependiendo de lo que se requiera, esa será la mejor opción para ese proyecto, cada proyecto es muy distinto y por lo tanto no existe una losa mejor que la otra, simplemente distintas soluciones ideales para cierto problema.

Sistemas de presfuerzo Monotorón

El “presfuerzo” se refiere a la técnica de prestresar el concreto, y el término “monotorón” indica un sistema que utiliza un único tendón de acero para prestresar.

El concreto prestresado es aquel en el que se introducen esfuerzos internos de compresión para mejorar su comportamiento y resistencia. Estos esfuerzos se introducen mediante tendones de acero que se tensionan antes de que el concreto endurezca (presfuerzo previo) o después de que haya endurecido (presfuerzo posterior).

En el caso de un sistema monotorón, se utiliza un solo cable o tendón de acero. Estos sistemas son típicamente más simples y rápidos de instalar que los sistemas multitorón, pero la cantidad de presfuerzo que pueden proporcionar es limitada por la capacidad del único tendón.

Las aplicaciones típicas de los sistemas monotorón incluyen pequeñas vigas, losas y otros elementos estructurales donde el presfuerzo necesario es relativamente bajo.

Cálculo y diseño losa postensada

El cálculo y diseño de una losa postensada es un proceso complejo que involucra varios pasos y consideraciones. A continuación, te proporciono una descripción general del proceso:

• Definición de la Geometría y Cargas:
  • Definir la forma, dimensiones y espesor de la losa.
  • Establecer las cargas permanentes (peso propio, revestimientos, particiones, etc.) y las cargas vivas (ocupación, mobiliario, vehículos, etc.) que actuarán sobre la losa.
• Selección del Sistema de Postensado:
  • Elegir entre postensado no adherente (cables dentro de vainas) o adherente (cables adheridos al concreto con mortero de inyección).
  • Determinar el tipo y número de tendones, así como su trayectoria.
• Análisis Estructural:
  • Realizar un análisis estructural para determinar los momentos flectores, cortantes y deformaciones en la losa bajo las cargas especificadas.
  • Considerar efectos de tiempo, como la fluencia y retracción del concreto.
• Diseño del Postensado:
  • Determinar la fuerza de pretensado requerida para controlar las deformaciones y fisuraciones.
  • Establecer la secuencia y magnitud de tensionado de los tendones.
• Verificación de Estados Límite:
  • Verificar que la losa cumpla con los estados límite de servicio (control de fisuras, deformaciones, etc.) y los estados límite últimos (capacidad resistente a flexión, cortante, punzonamiento, etc.).
• Diseño de Refuerzo Adicional:
  • En algunos casos, puede ser necesario añadir refuerzo convencional (barras de acero) para complementar al postensado, especialmente en zonas de cortante o en áreas donde el postensado no es suficiente.
• Detalles Constructivos:
  • Elaborar planos detallados que muestren la ubicación, trayectoria, anclajes y otros detalles de los tendones.
  • Especificar detalles de construcción, como juntas, drenajes y acabados.
• Construcción:
  • Durante la construcción, es crucial seguir las especificaciones y procedimientos adecuados para el tensionado de los tendones y garantizar la seguridad.
• Inspección y Pruebas:
  • Una vez construida la losa, se deben realizar inspecciones y pruebas para verificar que el postensado se ha realizado correctamente y que la estructura cumple con los requisitos de diseño.

El diseño de losas postensadas debe ser realizado por ingenieros estructurales especializados y con experiencia en este tipo de sistemas, se deben seguir las normativas y códigos de diseño aplicables en la región o país donde se realice el proyecto.

Proceso de instalación de una losa postensada

• Se coloca el encofrado perimetral, con una altura que oscila entre 12.5 y 15 cm.
• Se instalan los cables de acero a las alturas correspondientes, el cable de acero que se utiliza en las losas postensadas está conformado por alambres de acero, el cual conforman un cuerpo único para realizar el trabajo de tensión.
• Los cables están enrollados de forma helicoidal que van desde una o varias capas según el diseño, generalmente sobre un cable central.
• Después se coloca el drenaje con todas sus tuberías, luego se hace el vaciado del concreto por medio de bombas.
• El concreto utilizado para este tipo de losas postensadas, es considerado para elementos estructurales, debe usarse el concreto Tipo H30, que es el concreto que se usa para estructuras de concreto armado, simple y pretensado, así como las losas, las columnas, vigas de grandes luces, tabiques, pisos industriales, pavimento de alto tránsito, etc.
• Cuando el concreto alcanza el 70% a 80% de resistencia, se hace el tensado de los cables, las losas de una dirección se comportan como vigas, entonces se considera que la losa funciona como una viga, cuyo ancho es la longitud de apoyo.

La ventaja de este tipo de procedimientos es que se tarda menos días por área, el producto de excavación es mínimo, tiene una mayor capacidad de carga, y tiene una durabilidad mucho mayor que la losa solida convencional.

El tensado de esta losa consiste en los siguientes pasos

Después de que se realiza el vaciado del concreto y este adquiere como mínimo el 70% de su resistencia, se procede a tensar los cables con un equipo que consiste en un gato hidráulico y una bomba.

Este tensado aumenta la capacidad de carga, pues se transmite como compresión en el concreto, una vez realizado el tensado se puede empezar inmediatamente la construcción de muros, de ahí todo el proceso se realiza de la manera convencional que en una losa sólida.

Completando algunos tipos de losas importantes, se detallan algunas a continuación.

Procedimiento constructivo de una losa con vigueta y bovedilla

Las losas de vigueta y bovedilla son consideradas losas aligeradas, que se arman en un solo sentido, esto se hace así porque sus apoyos se encuentran solamente en los lados opuestos de la losa.

• Las viguetas de concreto deberán apoyarse en los trabes o muros con un mínimo de 2 cm.
• La bovedilla debe apoyarse directamente sobre la vigueta, la función de la bovedilla es eliminar el encofrado de la losa, así como aligerar el peso de la losa, no contribuye a la resistencia de la losa, pero debe de realizarse todo el proceso correctamente.
• El concreto utilizado en la mayoría de los casos en losas de vigueta y bovedilla es con un f’c 200 kg/cm2, siempre tomando en cuenta de ir colocando el concreto desde los extremos hacía el centro de la losa.
• Las viguetas son fabricadas con un acero de alma abierta con varillas de acero corrugado, ambos aceros tienen un alta resistencia que oscila el fy=6,000 kg/cm2, siempre utilizando concreto de f’c 200 kg/cm2, el concreto de las viguetas se fabrica con arena de buena calidad, grava de 3/8“, cemento Portland y agua.
• El acero de refuerzo por temperatura y contracción es mínimo, ejemplo; para un espesor de 3 a 4 cm se recomienda el uso de una malla de 6×6 10/10, y para los espesores de 5 cm, se recomienda una malla de 6×6 8/8, todo refuerzo debe amarrarse en la varilla superior de la vigueta.
• La longitud mínima del apoyo en muros o vigas para una vigueta es de 9 m.
• Para las viguetas la capa de compresión debe ser como mínimo de 4 cm de espesor, con una resistencia mínima de 130 Kg/cm2, el cual corresponde al concreto H13, con una dosificación en volumen de 1:3:3, todo esto con el asesoramiento de un ingeniero civil o arquitecto.
• El concreto u hormigón H30, es un concreto rápido que corresponde a una mezcla predosificada en seco, y está formulada para fraguar en 2 horas en fundaciones, sobrecimientos, soleras, pilotes, vigas y losas.

Ventajas de las losas de vigueta y bovedilla

• Tiene un menor costo por metro cuadrado.
• Se realiza en un menor tiempo toda la losa.
• Es muy sencilla de construirla.
• Se ahorra en gran medida la mano de obra del armado de hierro.

Recomendaciones de los diferentes tipos de losas

• En losas aligeradas un ancho de nervios no debería ser menor de los 10 cm en su parte superior, y la altura no debe superar 5 veces el ancho promedio, considerando que el ancho promedio no deberá ser menor de los 8 cm.

Falla por punzonamiento

En una losa solida convencional, podemos encontrar frecuentemente fallas por punzonamiento, como se detalla en el siguiente esquema:

El esfuerzo de punzonamiento, también conocido como punzonamiento o aplastamiento, es un fenómeno que ocurre cuando se ejerce una fuerza puntual sobre un plano que está apoyado por una columna o castillo. Esta fuerza puntual puede ser generada, por ejemplo, por una carga concentrada o por la acción de una maquinaria pesada.

Cuando se aplica una carga puntual sobre un área de una losa o superficie plana, se genera un gradiente de tensiones en todo el material. La falla por punzonamiento se produce debido a que la carga se concentra en un área reducida, lo que provoca una disminución en la tensión sobre el área de la losa en comparación con otras áreas circundantes.

Para evitar el punzonamiento y garantizar la seguridad estructural, es necesario tomar medidas preventivas. Una de las soluciones habituales es el uso de armaduras de refuerzo en forma de nervaduras, que redistribuyen la carga y aumentan la rigidez y resistencia del plano, se deben tener en cuenta factores como el espesor y la calidad del material utilizado, así como la geometría y dimensiones de la losa.

El punzonamiento es un fenómeno crítico en el diseño de estructuras, ya que puede conducir a colapsos catastróficos si no se considera adecuadamente. Por lo tanto, es fundamental contar con profesionales expertos en ingeniería estructural y seguir las normativas y códigos de construcción vigentes para garantizar la seguridad y durabilidad de las estructuras.

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