El Acero de Presfuerzo

El acero es el material que soporta de forma activa los esfuerzos y momentos de las piezas terminadas con la finalidad de contrarrestar los mismo pero causados por las cargas a las que el elemento esta sometido. Existen tres formas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres, torón y varillas de acero de aleación.

Hemos hablado ya de los componentes del los elementos prefabricados de presfuezo. El hormigón, agregados y acero son los componentes principales, de ellos el material que soporta de forma activa los esfuerzos y momentos de las piezas terminadas con la finalidad de contrarrestar los mismo pero causados por las cargas a las que el elemento esta sometido. Existen tres formas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres, torón y varillas de acero de aleación.

Alambres.

El alambre de presfuerzo se fabrica a partir de lingotes de acero laminando en caliente, de ello se obtiene alambres redondos (conocido también como alambrón de fabricación), los cuales después de un proceso de enfriamiento, pasan a través de troqueles que les dan forma y reducen su diámetro hasta obtener las medidas requeridas por las actividades de construcción. El proceso de estirado del acero, se lleva a cabo en frío, con el fin de aumentar su resistencia y cambiar las propiedades mecánicas de este componente; luego es calentado para obtener propiedades mecánicas adicionales y liberarlo de esfuerzos residuales. Los alambres se fabrican en diámetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm y las resistencias varían desde 16,000 hasta 19,000 kilogramos por cm2. En cuanto a su terminación los alambres de 5, 6 y 7 mm pueden tener acabado liso, dentado y tridentazo, mientras que los de diámetro menores sólo son lisos. Este material es bastante flexible y a al vez resistente, pudiendo ser doblado, soldado y formado de acuerdo a los requerimientos de obra.

Torón.

Tal como hemos comentado en artículos anteriores, el torón es un conjunto de alambres, que se sujetan firmemente en forma helicoidal; generalmente se fabrican en conjuntos de siete alambres. Por medio de este sistema se obtiene un elemento constructivo de propiedades mecánicas superiores al alambre común, sobre todo mejora la adherencia, debido a las estrías que lo conforman. Entre las características de un torón común tenemos que paso de la espiral o hélice de torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable, poseen una resistencia a la ruptura (fsr) de entre 19,000 kilogramos por cm2 para el grado 270K (270,000 lb/pulg2), grado que es el más empleado y común en construcción de obras de envergadura ejecutadas e la actualidad. Los torones pueden obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 3/8” hasta 0.6 pulgadas de diámetro, siendo los más comunes los de 3/8” y de 1/2″ con áreas nominales de 54.8 y 98.7 mm2, respectivamente.

Acero y Varillas de acero de aleación.

La alta resistencia en varillas de acero es el resultado de la combinación de componentes , está reguladas en España por las normas UNE 36068:1994, UNE 36065:2000 y UNE36811:1996. Estas varillas de acero presentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormigón; asimismo su composición en base a minerales de ligazón hace que este material tenga una excelente ductilidad, propiedad que le permite ser doblado y cortado sin perder su fuerza estructural. Tiene además una propiedad denominada soldabilidad, lo que conviene por el ahorro de energía que conlleva. Durante su proceso de fabricación las varillas de acero son trabajadas en frío para incrementar su resistencia, luego se les libera de esfuerzos para mejorar sus propiedades.

Las barras de acero corrugados se producen en una gama de diámetros que van de 6 (1/4 de pulgada) hasta 40 mm, siendo las más comunes para ser empleadas en presfuerzo las de ½ pulgada (12.7 mm) y las de 3/8 de pulgada (9 mm). Las barras inferiores a 16 mm de diámetro se pueden suministrar en barras o rollos, para diámetros superiores a 16 siempre se suministran en forma de barras.

Asimismo debemos señalar que adicionalmente a las varillas de acero se emplean comúnmente placas, ángulos y perfiles estructurales de acero las cuales se conocen como acero estructural y elementos conocidos como acero de refuerzo. El acero estructural se emplea en conexiones, apoyos y como protección y posee un esfuerzo nominal de fluencia de este acero es de 2,530 kilogramos por cm2. Por su parte el acero de refuerzo posee una resistencia nominal de fy = 4,200 kilogramos por cm2 y es muy útil para incrementar la ductilidad, aumentar la resistencia, resistir esfuerzos de tensión, torsión y compresión, restringir agrietamientos y deformaciones por maniobras y cambios de temperatura y confinar al hormigón.

Características del Acero de presfuerzo.

En el caso de torones de 1/2″ con un área de torón de 0.987, el acero de presfuerzo no presenta un esfuerzo de fluencia definido. Usualmente este esfuerzo se calcula como el correspondiente a una deformación unitaria de 1.0 por ciento; en la gráfica se observa que el esfuerzo correspondiente a esa deformación es 17,000 y 17,500 kilogramos por cm2 para los aceros normal y de bajo relajamiento, respectivamente.

En el caso de los alambres redondos lisos el módulo de elasticidad es semejante al del refuerzo ordinario, presentando un valor de más o menos 2’000,000 de kilogramos por cm2. En el caso de torón y para varillas de aleación el módulo de elasticidad está entre 1’900,000 y 1’960,000 kilogramos por cm2.

Las varillas de aleación presentan características similares a aquellas de los alambres redondos o de los torones, sin embargo sus límites proporcionales y resistencias son de 30 a 40 por ciento menores. Debemos considerar que el esfuerzo máximo al que se tensan los torones es 0.8 fsr representando un esfuerzo de 15,200 kilogramos por cm2, para un toron de 1/2’’y está debajo del esfuerzo de fluencia. El esfuerzo de servicio final, una vez que se han presentado todas las pérdidas, será entre 15 y 30 por ciento menor que el esfuerzo de tensado.

La relajación del acero se produce cuando al acero de presfuerzo se mantiene en tensión, experimentando un reacomodo y rompimiento interno de partículas. Esta relajación debe tomarse en cuenta en el diseño ya que produce una pérdida significativa de la fuerza presforzante. Actualmente, la mayoría de los aceros son de baja relajación y son conocidos como Acero de Baja Relajación, y deben de preferirse sobre los otros para evitar pérdidas excesivas.

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