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Tesis 1 - Concreto Presforzado - 1.2.2.2 Acero de Presfuerzo

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B) Acero de presfuerzo

Existen tres formas comunes en las cuales se emplea el acero como tendones en concreto presforzado: alambres redondos estirados en frío, torón y varillas de acero de aleación. Los alambres y los cables trenzados tienen una resistencia a la tensión de más o menos 17600 kg/cm2, en tanto que la resistencia de las varillas de aleación está entre los 10,200 y 11250 kg/cm2 dependiendo del grado. En México casi no se usan las varillas de acero para el presfuerzo.
 
 

Alambres redondos

Los alambres individuales se fabrican laminando en caliente lingotes de acero hasta obtener varillas redondas. Después del enfriamiento, las varillas se pasan a través de troqueles para reducir su diámetro hasta su tamaño requerido. En el proceso de esta operación de estirado, se ejecuta trabajo en frío sobre el acero, lo cual modifica notablemente sus propiedades mecánicas e incrementa su resistencia. A los alambres se les libera de esfuerzo después de estirado en frío mediante un tratamiento continuo de calentamiento hasta obtener las propiedades mecánicas prescritas. Los alambres se consiguen en cuatro diámetros tal como se muestra en la tabla 1.2.1 y en dos tipos.

Tabla 1.2.1. Propiedades de Alambres Sin Revestimiento Revelados de Esfuerzo

Diámetro nominal Mínima resistencia de Tensión Mínimo esfzo. Para una elongación de 1%
  Tipo BA Tipo WA Tipo BA Tipo WA
Pulg. mm. Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2 Kg/cm2 Lb/pulg2 Kg/cm2
0.192 4.88 240,000 16,880 250,000 17,590 192,000 13,510 200,000 14,070
0.196 4.98 240,000 16,880 250,000 17,590 192,000 13,510 200,000 14,070
0.250 6.35 240,000 16,880 240,000 16,880 192,000 13,510 192,000 14,070
0.276 7.01 240,000 16,880 235,000 16,880 192,000 13,510 182,000 14,070


 
También se puede conseguir alambres de bajo relajamiento, a veces conocidos como estabilizados. Se emplean cuando se quiere reducir al máximo la pérdida de presfuerzo.

Los tendones están compuestos normalmente por grupos de alambres, dependiendo el número de alambres de cada grupo del sistema particular usado y de la magnitud de la fuerza pretensora requerida. Los tendones para prefabricados postensados típicos pueden consistir de 8 a 52 alambres individuales. Se pueden emplear tendones múltiples, cada uno de ellos compuesto de grupos de alambres para cumplir con los requisitos.

 

Torones

El torón se usa casi siempre en miembros pretensados, y a menudo se usa también en construcción postensada. El torón es fabricado con siete alambres, 6 firmemente torcidos alrededor de un séptimo de diámetro ligeramente mayor. El paso de la espiral de torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable, teniendo una resistencia a la ruptura garantizada de 17 590 kg/cm2 conocido como grado 250K. Se ha estado produciendo un acero más resistente conocido como grado 270K, con una resistencia mínima a la ruptura de 270,000 lb/pulg2 (18,990 kg/cm2).
 
 

Para los torones se usa el mismo tipo de alambres relevados de esfuerzo y estirados en frío que los que se usan para los alambres individuales de presfuerzo. Sin embargo, las propiedades mecánicas se evidencian ligeramente diferentes debido a la tendencia de los alambres torcidos a enderezarse cuando se les sujeta a tensión, debido a que el eje de los alambres no coincide con la dirección de la tensión. Al torón se le releva de esfuerzos mediante tratamiento térmico después del trenzado. Los torones de bajo relajamiento se pueden conseguir mediante pedido especial.

Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 0.25 pulgadas hasta 0.6 pulgadas de diámetro.
 

Tabla 1.2.2. Propiedades del torón de 7 alambres sin revestimiento

 

 

Diámetro Nominal Resistencia a la ruptura Área Nominal del Torón Carga mínima para una elongación de 1%
pulg mm Lb kN pulg2 mm2 Lb kN
    GRADO 250    
0.250 6.35 9,000 40.0 0.036 23.22 7,650 34.0
0.313 7.94 14,500 64.5 0.058 37.42 12,300 54.7
0.375 9.53 20,000 89.0 0.080 51.61 17,000 75.6
0.438 11.11 27,000 120.1 0.108 69.68 23,000 102.3
0.500 12.70 36,000 160.1 0.144 92.90 30,600 136.2
0.600 15.24 54,000 240.2 0.216 139.35 45,900 204.2
    GRADO 270    
0.375 9.53 23,000 102.3 0.085 54.84 19,550 87.0
0.438 11.11 31,000 137.9 0.115 74.19 26,550 117.2
0.500 12.7 41,300 183.7 0.153 98.71 35,100 156.1
0.600 15.24 58,600 260.7 0.217 140.00 49,800 221.5

Varillas de acero de aleación.

En el caso de varillas de aleación de acero, la alta resistencia que se necesita se obtiene mediante la introducción de ciertos elementos de ligazón, principalmente manganeso, silicón y cromo durante la fabricación de acero. Adicionalmente se efectúa trabajo en frío en las varillas al fabricar estas para incrementar aún más su resistencia. Después de estirarlas en frío, a las varillas se les releva de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas.

Las varillas de acero de aleación se consiguen en diámetros que varían de ½ pulgada hasta 13/8 de pulgada, tal como se muestra en la tabla 1.2.3.

En México las varillas casi no se usan para la fabricación de elementos presforzados, siendo los torones de baja relajación los más utilizados.

Tabla 1.2.3. Propiedades de las varillas de acero de aleación

 

 

Diámetro nominal Área nominal de la varilla Resistencia a la ruptura Mínima carga para una elongación de 0.7%
Pulg mm Pulg2 mm2 Lb kN Lb kN
    GRADO 145    
1/2 12.7 0.196 127 28,000 125 25,000 111
5/8 15.88 0.307 198 45,000 200 40,000 178
3/4 19.05 0.442 285 64,000 285 58,000 258
7/8 22.23 0.601 388 87,000 387 78,000 347
1 25.40 0.785 507 114,000 507 102,000 454
1 1/8 28.58 0.994 642 144,000 641 129,000 574
1 1/4 31.75 1.227 792 178,000 792 160,000 712
1 3/8 34.93 1.485 957 215,000 957 193,000 859
    GRADO 160    
1/2 12.7 0.196 127 31,000 138 27,000 120
5/8 15.88 0.307 1989 49,000 218 43,000 191
3/4 19.05 0.442 285 71,000 316 62,000 276
7/8 22.23 0.601 388 96,000 427 84,000 374
1 25.40 0.785 507 126,000 561 110,000 490
1 1/8 28.58 0.994 642 159,000 708 139,000 619
1 1/4 31.75 1.227 792 196,000 872 172,000 765
1 3/8 34.93 1.485 958 238,000 1059 208,000 926
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