manual vig uet a pretensa da
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ManualTécnico
Vigueta pretensada 2004
Introducción 01
El presente manual ha sido elaborado para el Departamento de
Ventas de DEACERO, S.A. de C.V., con el propósito de brindar
una guía práctica del uso del presfuerzo en el sistema constructivo
de losas de VIGUETA PRETENSADA ó ALMA LLENA.
Ing. Carlos Rivera
Gerencia de Presfuerzo
01-818-368-1100 conm
01-818-368-1232 directo
Indice 02
I. PRESFUERZO 03
II. ACERO DE PRESFUERZO 04
III. SISTEMA DE LOSA VIGUETA BOVEDILLA ( PRETENSADA ) 07
IV. PROCEDIMIENTO DE CONSTRUCCIÓN CON VIGUETA PRETENSADA 11
V. INVERSION ( $ ) DE PLANTA DE VIGUETA 16
VI. DISEÑO Y COSTOS DE FABRICACION DE VIGUETA PRETENSADA 20
VII. FABRICACIÓN DE VIGUETA PRETENSADA 22
VIII. VENTAJAS DEL SISTEMA VIGUETA BOVEDILLA (PRETENSADA) 26
X. TABLAS DE CARGA 28
Presfuerzo 03
Definición de pretensado
Se entiende por pretensado a la aplicación controlada de una
tensión al concreto, mediante el tensado de alambres de acero
de alta resistencia, previa a la entrada en servicio de la estructura.
Acero de 04
Los aceros al carbono o no aleados son aleaciones hierro (fe)
– carbono (C), que contienen pequeñas proporciones de otros
elementos, principalmente manganeso (Mn), silicio (Si), fósforo
(P) y azufre (S).
Los aceros aleados son aquellos que contienen, además otros
elementos que se añaden voluntariamente por encima de
determinados porcentajes para conseguir determinadas
propiedades que no pueden lograrse con los aceros al carbono.
Los aceros empleados en la fabricación de estructuras de
concreto pretensado son en general aceros no aleados ó
especiales con un alto contenido en carbono. Su composición
química representativa es la que se indica en la siguiente tabla.
En estos tipos de aceros se combina la resistencia de un material
frágil (cementita) con la plasticidad de uno dúctil (ferrita) para
obtener al mismo tiempo un material resistente y dúctil (perlita).
Presfuerzo
elemento porcentaje mínimo porcentaje máximo
CMnSiPS
CrV
0.750.600.15
0.850.900.350.0150.0100.300.10
05
Alambres
La materia prima para la fabricación de los alambres de presfuerzo
es el alambrón de alto contenido de carbono (1080 Cr-V), que
se obtiene por laminación en caliente de la palanquilla.
Alambre.- Producto de sección maciza, procedente de un estirado
en frío ó trefilado de alambrón que normalmente se suministra
en rollo.
Alambre de Presfuerzo.- Alambre de Acero de Alto Carbono en
acabado liso ó grafilado, sometido a un proceso Térmico de
Relevado de Esfuerzos, que asegura las propiedades mecánicas
para su aplicación en Viguetas Pretensadas.
Relevado de esfuerzos.- Proceso de calentamiento a una
temperatura adecuada y un tiempo suficiente para reducir los
esfuerzos residuales y posteriormente enfriarlo despacio y
suficientemente para minimizar el desarrollo de nuevos esfuerzos
residuales.
06
Fabricación de los alambres de Presfuerzo
Decapado.- Consiste en tratar la superficie del alambrón para eliminar la cascarilla procedente de la laminación y el óxido. El decapado puede ser químico ó físico (Mecánico).
Recubrimiento superficial.- Destinado a preparar la superficie del alambrón para un correcto trefilado.
Trefilado.- Proceso consistente en el estirado del alambrón, haciéndolo pasar a través de una serie de hileras la cual reducen su sección transversal y consiguen ciertas características físicas adecuadas de resistencia, ductilidad, etc.
Grafilado.- Para obtener alambres grafilados, se hace pasar el material por unos rodillos grafiladores que aplicados al paso sobre la superficie del alambre producen las huellas necesarias para lograr adherencia entre el alambre y el concreto.
Relevado de Esfuerzo.- Tratamiento térmico que se aplica para eliminar tensiones residuales de los alambres. Con este tratamiento el fy se sitúa como mínimo en el 85% de la resistencia máxima.
Recogida.- En cestas donde se forman los rollos para su comercialización.
Especi f icación de a lambres de Presfuerzo
De acuerdo a la norma ASTM A-881 y A-421 (NMX B 293 1995)
diámetro(mm)
3.0
área(mm2)
acabado resistencia a la tensiónmínima (kg/mm2)
resistencia a la fluenciamínima (kg/mm2)
5.05.0
7.0719.8619.86
lisoliso
grafilado
180175175
153.0149.8149.8
Sistema de Losa 07
Componentes del sistema
Losas a base de vigueta y bovedillas.- Sistema estructural
formado por componentes portantes prefabricados denominados
viguetas, componentes aligerantes llamados bovedillas y por
una losa de compresión. El sistema está perimetralmente
confinado con una dala ó viga de concreto reforzado.
Vigueta.- Componente portante resistente del sistema, formado
por concreto y acero, que puede ser de alma llena ó alma abierta.
Vigueta pretensada.- Componente portante resistente del
sistema, formado por alambres de presfuerzo y de concreto de
alta resistencia, las cuales son de alma llena mediante fabricación
de moldes fijos ó extrusión (molde deslizante).
Vigueta-Bovedilla (pretensada)
08
Bovedilla ó componente aligerante.- Componente aligerante de
relleno apoyado directamente en las viguetas, fabricados de
materiales con densidad inferior a la del concreto, tales como
cemento-arena, poliestireno, barro ó cualquier otro material
que disminuya el peso y aligere la losa.
No se considera contribución alguna por parte de las bovedillas
a la resistencia de la losa.
La separación entre viguetas depende de las dimensiones de
la bovedilla que se utilice, normalmente oscila entre 60 y 75 cm
medida centro a centro de viguetas. La altura de la bovedilla
depende del claro de la losa y existen desde 10 cm hasta
20 cm.
09
Losa de compresión.- Concreto colado en obra con el acero de
refuerzo requerido, el cual queda encima de las viguetas y
bovedillas, siendo su función estructural integrar y dar
continuidad al sistema.
Al realizarse el colado del concreto en la obra, se integra en
forma monolítica la vigueta con la capa de compresión (como
si toda la losa se colara al mismo tiempo).
La resistencia mínima del concreto colado en la obra será de
f’c = 200 kg/cm², fabricado con tamaño máximo de agregado
de 19 mm (3/4”) y debe vibrarse para asegurar su penetración
en las cuñas.
La cuña de concreto es la porción del concreto colado en obra
que se aloja entre los elementos aligerantes embebiendo a la
vigueta.
La losa de compresión, que se vacía en obra debe tener los
espesores (t) mínimos siguientes, en función de las características
del sistema estructural global y de las longitudes de los claros
de soporte:
espesor “t” (cms)
t>3
claro “l” (mts) altura estructura “h” (mts)
_t>4_t>5_t>6_
l<4_4<l<5.5_ _5.5<l<8_ _
l>8_
h<13_h>13h>13h>13
10
Acero de refuerzo en losa de compresión.- Se requiere colocar
acero de refuerzo en la capa de compresión para resistir los
esfuerzos de flexión que se lleguen a presentar así como para
evitar agrietamientos por cambios volumétricos debidos a
variaciones de temperatura, el acero de refuerzo calculado es
el mínimo requerido por contracción y temperatura.
El refuerzo mínimo estará determinado por el área de acero de
refuerzo mínimo necesaria para efectos de temperatura donde:
a mín = 66,000 h / fy (100 + h), donde:
“a” es el área transversal de refuerzo colocado en la dirección
que se considera, por unidad de ancho de la pieza (cm2/ml).
“h” es la dimensión mínima del espesor de la losa de compresión
(cm).
“fy” es el esfuerzo nominal de fluencia del acero (5,000 kg/cm2).
El refuerzo de la losa de compresión debe ser ortogonal y podrá
ser habilitado empleando mallas ó varillas. No se podrá sustituir
este refuerzo con ninguna clase de fibra.
Para un espesor de losa de compresión de 3-4 cms se recomienda
usar malla soldada 66-1010.
Para un espesor de losa de compresión de 5 cms se recomienda
usar malla soldada 66-88.
El peralte mínimo del sistema será del claro L entre 25
Procedimiento de 11
Paso 1Almacenamiento de materiales en obra
Paso 2Nivelación de muros
construcción con Vigueta Pretensada
12
Paso 3Montaje de viguetas
Las viguetas se colocan en forma manual dentro de la dala ó
cerramiento ó bien sobre los muros cargadores y deberán
apoyarse dentro de la dala por lo menos 7 cm. Por ejemplo, si
se tiene un claro libre de 3.00 m, más 7 cm de apoyo en cada
muro, la vigueta requerida deberá tener 3.14 mt de longitud
total.
a) Montaje dentro de la dala: Esta foto ilustra un inadecuado
montaje de la viga, lo correcto es llevarla hasta la mitad ó eje
del armado de la dala ó cadena, (7 cm mínimo de apoyo).
b) Montaje sobre muros: La recomendación es que la viga apoye
todo el ancho del muro mínimo.
a) Montaje dentro de la dala
a) Montaje sobre muros
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Paso 4Apuntalamiento
De acuerdo a sus características el sistema de vigueta pretensada
es autoportante (no requiere cimbra de contacto ni
apuntalamiento) hasta 3.0 mts, por lo que en claros mayores
en necesario apuntalar siendo este apuntalamiento el que
menos materiales y mano de obra utiliza con respecto a los
sistemas tradicionales.
Como recomendación se apuntala al centro todo claro mayor
a 2.5 mts porque al colar la losa de compresión se pueden usar
bombas y al acumularse el concreto provoca altas
concentraciones de carga.
CIMBRA CON VIGUETA PRETENSADA
EL SISTEMA PRETENSADO REQUIERE LA MENOR CANTIDAD
DE CIMBRA!!!!
CIMBRA TRADICIONAL (Requiere mucho materialy tiempo para cimbrar y desimbrar)
14
Paso 5Colocación de bovedillas
Paso 6Instalaciones hidráulicas y eléctricas
Después de que las bovedillas han quedado en su lugar, se
colocan las mangueras para la instalación eléctrica. Estas se
llevan por los muros y por los huecos de las bovedillas.
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Paso 7Colocación de malla soldadora
La malla soldada se corta en el piso al tamaño deseado, se sube
a la losa en construcción y se amarra con alambre recocido.
Paso 8Colado de losa de compresión
La losa de compresión será de un espesor de mínimo 3 cm y
resistencia mínima de 200 kg/cm².
Es muy importante saturar las bovedillas previo al colado del
concreto y por seguridad para la persona que labora sobre la
losa se recomienda caminar sobre las vigas ó tablones NO sobre
las bovedillas.
Inversión ($) de 16
Para instalar una planta de fabricación de vigueta pretensada, se requiere un terreno con área suficiente para construir una nave preferentemente cerrada, donde se pueda alojar las mesas ó pistas de extrusión ó colado de las viguetas, almacenes de agregado, cemento, rollos de alambre de presfuerzo y producto terminado; así como espacio para maniobras de carga y descarga.
Una relación aproximada es de 2 m² de terreno por cada ml de vigueta producida al día; por ejemplo, si se desea producir 500 ml de vigueta diariamente se necesita un terreno de 1000 m².
Las viguetas pretensadas actualmente se fabrican en México bajo dos diferentes tipos de sistemas.
1.Molde Deslizante (Extrusión) donde se pueden fabricar de 4,000 a 5,000 ml diarios.
2.Molde Fijo donde se pueden fabricar desde 500 a 2,000 ml diarios.
Dado que la inversión para el montaje de una planta de moldes fijos es mucho menor que una planta de molde deslizante, este será el descrito a continuación.
planta de Vigueta
Arreglo general de una planta de vigueta pretensada bajo el sistema de moldes fijos.
1.- Mesas de fabricación(1,000 mt instalados totales).2.- Almacén de grava.3.- Almacén de arena.4.- Revolvedora de concreto.5.- Almacén de cemento.6.- Almacén de alambre presfuerzo.7.- Almacén general.8.- Patio de producto terminado.9.- Area para carga de viguetas a camión.10.- Muertos de concreto armado.
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Panoramica de una planta de Vigueta Pretensada
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Equipos utilizados en la fabricación de Vigueta Pretensada.
Mesas de fabricación, son los moldes donde se coloca el alambre de presfuerzo y se realiza el colado de la vigueta.
El costo por molde de 3.00 mt en lámina negra cal. 10 para vigueta de 12 cm es de $ 482.00 +IVA. El costo por separador para vigueta de 12 cms es de $ 16.00 + IVA. El costo por gato (tornillo y tuerca) para destensar (4 por mesa) es de $ 3,600.00 +IVA. El costo por placa para base (cabezal de 2”x12”x48”, 2 por mesa) es de $ 3,350.00 +IVA.
Por lo tanto el costo total de las mesas para 1,000 ml de capacidad es de $ 300,000.00 + IVA.
Sistema hidráulico para tensado de alambre de presfuerzo de 5mm, consiste en unidad de potencia hidráulica, con motor de 2 HP trifásico a 220V/60Hz, bomba de engranes, válvula de calibración de presión, tanque hidráulico con accesorios, manómetro y válvula hidráulica accionada por botón.
Además cilíndro hidráulico de simple efecto para tensado de alambre marca Paull de fabricación alemana con carrera de 100 mm, incluye manguera conexiones y mordaza para alambre de 5 mm.
El costo por unidad de sistema es de $ 80,000 pesos + IVA, se requiere una por planta.
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Nave industrial, construída con columnas metálicas, armaduras y polines. Para una planta con 4 mesas de 5 líneas de vigueta de 50 mt de longitud (1,000 ml instalados), el material necesario es de 20 kg/m2 con un costo de materiales y mano de obra de $27.00 por kilo.
Por lo tanto una nave de 12.5 mts de ancho y 55 mts de largo cuesta $ 370,000.00 pesos aprox.
Piso industrial, construído con firme de concreto de 200 kg/cm2 de 15 cms de espesor y reforzado con varilla 3/8” @ 30 cms. El costo de materiales y mano de obra oscila alrededor de los$ 250.00 pesos por metro cuadrado.
Por lo tanto un piso de 12.5 mts de ancho y 55 mts de largo cuesta $ 170,000.00 pesos aprox.
Muertos de concreto, elemento estructural de concreto armado para soportar las tensiones del pretensado. El propuesto para efecto de costeo es de 1.5 mts de ancho, 10 mts de largo y 2.0 mt de profundidad con concreto de 200 kg/cm2 y como refuerzo canastilla de varilla 3/8” @ 15 cms.Por lo tanto el costo de los 2 muertos (1 en cada extremo) cuesta $ 115,000.00 pesos aprox.
Revolvedora para concreto, con olla de acero con capacidad para 1 saco, 9 pies cúbicos, motor honda 8 HP, cuatro tiempos. Costo aproximado por equipo de $16,000.00 + IVA.
Vibrador para concreto, eléctrico de 1 hp con chicote de 4.0 mt de longitud y cabezal de 25 mm de diámetro, cuesta $ 10,000 pesos + IVA.
Por lo que la inversión inicial para montar una planta de 4 mesas con 5 líneas de 50 mt de longitud (1,000 ml) es la siguiente:
Concepto Precio (Pesos + IVA)1. Mesa de fabricación, incluye separadores, gatos y cabezales. $ 300,000.002. Sistema para tensado de alambre $ 80,000.003. Nave Industrial, incluye materiales y mano de obra.No techumbre. $ 370,000.004. Piso industrial, incluye materiales y mano de obra. $ 170,000.005. Muertos de concreto, incluye materiales y mano de obra. $ 115,000.006. Revolvedora para concreto y vibrador. $ 26,000.00 Subtotal $ 1,061,000.00
Imprevistos 10% $ 106,000.00
Total (no incluye terreno y permisos) $ 1,167,000.00
Diseño y costos de 20
Sección Transversal típica de Vigueta Pretensada en
Moldes
Cálculo del Area Transversal
A1 + A3 = ((B + b)h/2)*2 = 6.00 cm2
A2 = b x h = 32.00 cm2
A4 + A6 = ((B + b)h/2)*2 = 12.00 cm2
A5 = b x h = 12.00 cm2
Area total de la sección: 62.00 cm2
volúmen (1 ml)= 0.006 m3
2400 kg/m3
peso (1ml)= 14.88 kg/ml
fabricación de Vigueta Pretensada
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Materiales y costos directos aproximado de Vigueta PretensadaEn base a:- 1 ml de Vigueta de sección típica 10 cms de base x 10 cms de altura.- Concreto de 350 kg/cm2 (Resistencia mínima según norma NMX-C-406-1997).- Alambre de presfuerzo 5mm grafilado.
Proporcionamiento para 1 m3 con f´c = 350 kg/cm2, grava de ¾ y revenimiento de 8-10 cms.
Considerando las siguientes densidades (kg/m3):Cemento 3000Grava 2600Arena 2600
Proporcionamiento para 1 ml de vigueta con 2 alambres de 5mm + 1 alambre de 3mm liso.
Por lo tanto, el costo en materiales para 1 metro lineal de vigueta es de $9.89 pesos.
** Precios Abril 2004
material
cemento
unidad cantidad $ materiales $ prop
gravaarena 4agua
kgkgkgkg
4501000740205
80.00850.00850.005.00
720.0054.4940.321.03
$815.83 por m3$5.06 por ml
material
alambre
rendimiento unidad unidad $ prop
$4.83 por ml
$ materiales
alambre0.15590.0555
kg/mlkg/ml
13.0014.00
kgkg
4.050.78
22
Paso 1Limpieza de moldes y aplicación de desmoldante.Se disuelven 3 kg de grasa automotriz en 19 litros de diesel.
Con una estopa o un trapeador se aplica una capa de esta
solución a los moldes para permitir el desmoldeo de la vigueta
una vez que esta haya fraguado.
Paso 2Corte de alambre.
Con ayuda de unas cizallas se corta el alambre de presfuerzo.
La longitud será el largo de los moldes, mas puntas suficientes
en ambos extremos para anclarlo y tensarlo con el sistema
hidráulico (gato).
Paso 3Colocación de alambre.Se colocan los alambres junto a la pista de moldes.
Los alambres se hacen pasar por los agujeros de los separadores
que tendrá cada molde. El juego de alambres y separadores
son colocados en los moldes.
Fabricación deVigueta Pretensada
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Paso 4Anclaje de alambre.Los alambres se hacen pasar por los agujeros de la viga de
anclaje y se aseguran con los “barriles” y cuñas. Su función es
permitir el tensado e impedir que el alambre se corra cuando
ha sido estirado.
Paso 5Tensado de alambre.Con un equipo hidráulico (bomba y gato) ya sea manual o
eléctrico se van estirando los alambres. Usualmente uno por
uno, aunque existen equipos que pueden estirar dos a la vez.
La carga que se está aplicando se lee en un manómetro y es
dejada de aplicar cuando ha llegado a la carga especificada de
diseño.
Paso 6Fabricación del concreto.El proporcionamiento dependerá de los materiales de la región,
por lo que deberá recurrirse a un laboratorio para verificar la
resistencia del concreto.
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Paso 7Vaciado de concreto.Una vez elaborado el concreto, se lleva en carretillas y se vacía
en los moldes, distribuyéndolo con la ayuda de una pala.
Paso 8Vibrado de concreto.Para asegurar la adherencia con los alambres, el concreto debe
vibrarse evitando con esto oquedades en el concreto.
Paso 9Destensado de alambre.Típicamente 24 horas después del colado se pueden desmoldear
las viguetas. Primero se aflojan los alambres del extremo móvil
de la pista.
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Paso 10Corte de alambre.
Luego con un equipo de soldar se cortan los alambres para
separar un tramo de vigueta de otro, esto es entre un separador
y otro.
Paso 11Descimbrado.Con una barra de acero que se hace pasar por las “asas” de
alambre que se dejaron después de vibrar el concreto, se hace
palanca para sacar la vigueta de los moldes.
Paso 12Acarreo de viguetas.Finalmente las viguetas son llevadas al almacén, apiladas de
acuerdo al claro.
Ventajas del sistema 26
El sistema de losa vigueta-bovedilla por ser un sistema de elementos prefabricados, ofrece muchas ventajas contra las losas tradicionales, tales como:
Ventajas económicas:
1. Elimina 100% la cimbra de contacto (triplay, duela,etc.).
2. Ahorro de 85% en la cimbra total de la losa (cimbra de contacto y puntales).
3. Ahorro de 60% en tiempo y mano de obra en el cimbrado de la losa.
4. Ahorro de 20% en volúmen de concreto en obra.
5. Elimina 100% los materiales y habilitado del armado de acero de refuerzo.
6. Reducción de desperdicios.
Por lo tanto este sistema ofrece un 20% de ahorro en costo contra las losas tradicionales)!!
7. Además, este sistema usa la MENOR CANTIDAD DE ACERO por ML ó M2 con respecto a cualquier sistema de losa :
Refuerzos para Losas de Vivienda (claros < 3.50 mts).
Actualize los precios y compuebe el ahorro!
vigueta-bovedilla (pretensada)
sistema *kg/ml kg/m2 pretensada ($/m2)
pretensada
ahorro en ACERO usado
armaduraaligeradasólida
10.29.47.8
8.012.319.528.9
35%59%72%7.8
sistema
pretensada
armados típicos kg/ml kg/m2 pretensada ($/m2)
armadura3O5 mm + 103 mm
ahorro en ACERO usado
aligeradasólida
14-363 VR de 3/83/8 @ 30 cms
0.520.881.67
0.781.312.513.71
40%69%79%
27
Otras Ventajas:
1.El sistema es autoportante hasta cierto claro (no requiere cimbra ni puntales).
2.Al ser fabricados en planta (prefabricados) se garantiza la calidad, resistencia y seguridad.
3.Al ser presforzada se reduce el peralte del sistema y el peso total de la losa.
4.Al demandar menor cantidad de concreto es más ligera y requiere menor cimentación.
5.Se pueden cubrir claros mayores.
6.No requiere mano de obra especializada.
7.Mejor comportamiento bajo cargas de servicio por el control de la deflexión (Presfuerzo).
8.Losas en una dirección, siendo una caractarística y NO una desventaja ya que las cargas las distribuyen a lo largo de las viguetas pretensadas.
9.Sistema comprobado por más de 4 décadas en México.
10. Aislamiento térmico y acústico.
Tablas de 28
Carga
29
30
31
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