15.3.13

MODALIDADES DE PRETENSADO

APLICACIÓN DE LA FUERZA DE PRETENSADO
En la lección anterior se trató la fuerza de pretensado como una acción capaz de originar determinados estados tensionales. Ahora nos ocuparemos de cómo producir dicha fuerza, aplicándola al hormigón.
La forma más adecuada de producir la fuerza es mediante un gato. La figura 2.1. representa el esquema de funcionamiento de un gato hidráulico; el líquido penetra por A creando una presión interior que empuja el émbolo, haciéndole salir y crear una fuerza P contra cualquier obstáculo que se oponga a su avance. En la parte opuesta debe tener un apoyo capaz de soportar la fuerza – P, que restablece el equilibrio.

Figura 2.1. Esquema de funcionamiento de un gato hidráulico

Supongamos que se desea cubrir un depósito, excavado en terreno rocoso, con una placa de hormigón en masa pretensado (Figura 2.2.). Vertido el hormigón sobre un tablero, y una vez endurecido, se puede aplicar mediante gatos, dispuestos a intervalos regulares, fuerzas P de pretensado sobre uno de los lados de la placa, de manera que ésta adquiera un estado tensional que, superpuesto al producido posteriormente por la acción gravitatoria (peso propio al retirar el tablero, relleno de tierras, sobrecargas, etc.), dé como resultado un estado tensional admisible.
No es necesario aplicar gatos sobre el lado opuesto, ya que la reacción producirá las fuerzas P que establezcan el equilibrio. Los apoyos de gatos y piezas que materializan la reacción, pueden realizarse sobre la pared rocosa.

Figura 2.2. Placa de hormigón en masa pretensado

Rellenados los espacios entre placa y pared rocosa, con mortero de cemento expansivo, éste mantendrá, una vez endurecido, la deformación del hormigón, y, por tanto, el estado tensional, producido por los gatos, permitiendo su retirada y el relleno de los espacios en que se encontraban.
La placa quedará permanentemente sometida a la acción del pretensado y, si ésta es adecuada, resistirá las restantes acciones sin necesidad de ninguna clase de armaduras.
Esta solución se ha utilizado realmente, y podría ser aconsejable cuando las condiciones son semejantes a las descritas. Lo imprescindible es contar con apoyos laterales adecuados.
Las paredes rocosas pueden sustituirse, sin problemas, por muros de hormigón o cualquier otro tipo de apoyo que sea adecuado.
Esta solución, simple y económica cuando se dan las condiciones anteriores, no es aplicable en los casos en que no se dispone de contrafuertes adecuados, que es lo más frecuente. Por otra parte, no permite la construcción de elementos prefabricados, ya que exige el pretensado “in situ”.
La necesidad de contrafuertes fijos, puede resolverse de la siguiente manera (Figura 2.3.). Imaginemos una viga de hormigón en masa, en cuyos extremos se disponen dos perfiles en U enlazados por tirantes a uno y otro lado. Mediante un tensor en cada tirante, pueden aproximarse los perfiles que comprimirán el hormigón a la altura elegida, introduciendo así la fuerza del pretensado prevista con la excentricidad deseada.

Figura 2.3. Hormigón pretensado mediante un tirante con tensor

Las reacciones que ejerce el hormigón contra los perfiles al oponerse al acortamiento impuesto, se contrarrestan mutuamente a través de los tirantes. Gracias a ellos, los perfiles pueden actuar como contrafuertes.
La viga pretensada de este modo puede transportarse, habiéndose eliminado así los inconvenientes de la solución anterior: necesidad de contrafuertes y de pretensado “in situ”.
Vemos que en esta solución se utilizan unas armaduras, que son los tirantes. Su función no tiene nada que ver con las armaduras pasivas utilizadas en el hormigón armado. Se trata en este caso, de armaduras activas mediante las cuales se introduce y se mantiene la acción del pretensado. Están situadas fuera del hormigón y, por tanto, sin adherencia con él; su única unión con el hormigón de la viga es a través de sus anclajes en los perfiles.
No son puestas en tensión por la deformación del hormigón, sino que son ellas las que le introducen deformaciones a través de un tesado producido mediante artilugios exteriores. A diferencia de las armaduras pasivas, su deformación es independiente de la del hormigón situado a su nivel, ya que éste resulta comprimido a la altura en que los tirantes se encuentran traccionados. Finalmente estas armaduras activas, no cosen las fisuras producidas por el alargamiento en tracción del hormigón, sino que contribuyen, comprimiéndole, a que estas fisuras no se produzcan.
Las armaduras activas que constituyen los tirantes son, simplemente, un medio, entre otros posibles, para introducir y mantener la fuerza del pretensado.
Es claro que al flectar la viga atirantada bajo la acción de las cargas que posteriormente se introduzcan, el alargamiento del hormigón comprimido, obligará a que los tirantes se alarguen en la misma medida que lo hacen las fibras de hormigón a su nivel. Al oponerse a este alargamiento las armaduras activas, adquieren función de armaduras pasivas, acompañando al hormigón en su deformación y colaborando con él a resistirla.
Aunque sea secundario, no debe olvidarse este efecto, sobre el que tendremos que volver más adelante.
La forma de introducir la fuerza de pretensado que se acaba de ver, no resulta práctica. El tensor no es el mejor procedimiento para el tesado de las armaduras; sería necesario mantener muy igualada, en todo momento la tracción en ambos tirantes, y sobre todo, la viga debería llevar permanentemente ese armazón, a fin de mantener su pretensado.
Sin embargo, esta solución ha supuesto un paso decisivo, aunque rápidamente superado, por la aparición de las armaduras activas, y su análisis ha puesto de manifiesto aspectos importantes que más adelante habremos de desarrollar.
Sin variar el planteamiento, puede conseguirse un avance importante volviendo al gato como medio de producir la fuerza y haciendo que el anclaje de las armaduras activas se efectúe en la propia viga.
Dotemos a la viga (Figura 2.4.) de unas orejetas en ambos extremos, y dejemos en ellas unas perforaciones por las que pasen las armaduras que van a anclarse a la parte posterior del gato en un extremo, y a las orejetas en el otro. El gato actúa apoyado en las propias armaduras, permitiendo así aplicar la fuerza del pretensado.

Figura 2.4. Hormigón pretensado mediante un tirante con orejetas.

A medida que se va aplicando la fuerza, las armaduras se irán alargando hasta que sean capaces de desarrollar una fuerza igual y opuesta a la de pretensado prevista.
Una vez alcanzado el valor de P, las armaduras se anclan en las orejetas del lado del gato. Ahora ya puede quitarse presión al gato, con lo que las armaduras intentarán recuperar su longitud primitiva, y al no poder hacerlo porque la propia viga se lo impide, transferirán a ésta la fuerza que habían recibido del gato.
Sólo queda cortar el exceso de armadura que sobresale de la orejeta y desprenderle del gato. La viga permanecerá pretensada (Figura 2.5.).

Figura 2.5. Viga pretensada.

Esta solución se utiliza principalmente como pretensado provisional para mantener unidos los bloques prefabricados de algunas grandes vigas (dovelas).
Con carácter definitivo, tiene el inconveniente de llevar las armaduras al exterior, con posibles problemas de corrosión y golpes, además de la necesidad de las orejetas. Éstas pueden formarse entre las alas, cuando la sección es en doble T (Figura 2.6.), pero persisten las armaduras al exterior.

Figura 2.6. Armadura situada entre las alas de la viga.

¿Y porqué no llevarlas interiormente?. Nada se opone a que, antes de hormigonar, se coloquen en el encofrado unas vainas formando conductos, que quedarán embebidas en el hormigón y por los cuales se pasan las armaduras de uno a otro extremo de la viga. Además de proteger las armaduras, esto permite darles un trayecto curvo si se desea, por ejemplo, para variar la excentricidad a lo largo de la viga.
Estas armaduras son, como se ha visto, un medio que permite aplicar la fuerza de pretensado y mantener su efecto posteriormente.
Son armaduras activas que van por el interior del hormigón, como podrían ir por el exterior, y no deben confundirse, por el hecho de discurrir interiormente, con las armaduras pasivas cuya función es muy diferente.
En la Figura 2.7. se representan esquemáticamente, los elementos mediante los cuales se da a la armadura activa la tensión que posteriormente será transferida al hormigón, así como aquellos encargados de mantener la armadura en tensión, impidiendo su deslizamiento.
La armadura estará constituida por varios alambres que discurren por el interior de la vaina embebida en el hormigón. En un extremo de la viga los alambres salen a través de un cono hembra, para ser sujetos al cuerpo del gato que tirará de ellos mientas presiona contra el hormigón.

Figura 2.7. Aplicación de la fuerza de pretensado a la armadura activa.

En el interior del cono hembra hay un cono macho que, una vez tesada la armadura, se ajusta a los alambres. Esto constituye el anclaje activo que debe permitir el deslizamiento de los alambres hacia el exterior cuando el gato tira de ellos, para impedir su deslizamiento hacia el interior una vez finalizada la acción del gato.
En el otro extremo se dispone un anclaje pasivo, más simple, puesto que sólo tiene que evitar el deslizamiento de los alambres cuando el gato tira de ellos, desde el lado del anclaje activo.
En otra lección se detallarán los instrumentos y sistemas más usados en el pretensado del hormigón.

Alfonso Cobo Escamilla y Luis Felipe Rodríguez Martín