Hormigón pretensado, un elemento vital en el campo de las estructuras

El hormigón pretensado es, sustancialmente, una variedad de hormigón armado en la que los componentes con los que se arma el hormigón (ya sean alambres o cables de acero), son tensados antes de la puesta en servicio del hormigón. Para la introducción de tales esfuerzos, se recurre al empleo de unos elementos llamados torones de acero, que se tensan y se anclan. Las estructuras que emplean el hormigón pretensado como elemento constitutivo principal reciben el nombre de estructuras pretensadas.

Partiendo de la base de que todo hormigón se arma con acero por su incapacidad para soportar, por sí solo, esfuerzos de tracción, para entender el sentido y razón de ser del hormigón pretensado el Profesor Eduardo Salete Casino se vale del siguiente ejemplo: supongamos que con una viga de hormigón armado se quiere cubrir una luz, entre dos pilares; según la longitud del vano y según las cargas será necesaria una cuantía de armadura de acero (1) determinada para que el hormigón pueda soportar las tracciones. Si, hecho esto, nos planteamos aumentar la luz (2), necesitaremos también aumentar considerablemente las armaduras y el canto de la viga, por lo que aumentará el peso de ésta y, como consecuencia de todo, aumentarán también las cargas.

Esquema del Profesor Eduardo Salete Casino

Si seguimos incrementando la luz entre apoyos, llegará un momento en el que la cuantía de acero será tal que resultará completamente inviable la estructura. Ahí nace precisamente el pretensado. Fruto de la situación anterior, se pueden plantear dos necesidades distintas pero al mismo tiempo en sinergia:

1. Puede ser preciso contrarrestar el elevado momento flector en el centro del vano (3), para lo que se tendrá que aplicar un flector contrario en cada uno de los apoyos que reducirían el momento flector del centro.
2. Puede ser preciso reducir las tracciones (4), para lo que se aplicará un par de cargas, en cada extremo de la viga, que nos comprima ésta.

Para conseguir ambos fines se emplean un tirante, que se enganchará en los extremos en los que se quiere aplicar la carga para administrarle una tensión, de forma que el tirante, después, transmita a su vez esa tensión sobre la viga.

Ejemplos de fisuras de cortante en el alma de unas vigas pretensadas

Las lesiones y daños que aquejan al hormigón armado y que se analizan en el último módulo del Máster en Cálculo de Estructuras de Obra Civil, son igualmente aplicables a los elementos estructurales de hormigón pretensado. A modo de ejemplo, se incluyen a continuación ejemplos de fisuras características originadas por esfuerzos cortantes en las proximidades de los apoyos de vigas pretensadas.

Croquis con ejemplos de daños por fisuración horizontal o cuasihorizontal en alma.

A los casos anteriores, habría que añadir otro tipo de lesiones, propias de la introducción de los esfuerzos en las armaduras activas de hormigón pretensado. Y es que los elementos de hormigón pretensado pueden también sufrir lesiones propias como consecuencia de la acción perniciosa de ciertos factores, tales como:

• Pérdida de adherencia entre el acero previamente tensado y el hormigón.
• Relajación del acero pretensado.
• Retracción del hormigón.
• Corrosión por deformación del hormigón bajo tensión del acero pretensado.
• Deficiencia de la barra de acero de refuerzo pasiva en el anclaje.
• Fisuras inducidas por esfuerzos generados durante la introducción del pretensado o por exceso de pretensado. El siguiente esquema recoge un croquis ilustrativo al efecto.

Autor: Rubén Rodríguez Elizalde, profesor del Máster en Cálculo de Estructuras de Obra Civil