Proceso Postensado

Las losas postensadas ofrecen muchas ventajas como sistema constructivo como lo son la disminución en volumen de concreto, menores cuantías de acero de refuerzo, secciones de elementos más pequeñas, menor peso de la edificación y reducción de la altura total de la edificación. Sin embargo, uno de las mayores ventajas del sistema radica en la disminución de tiempos de ejecución, la cual radica en el proceso constructivo de las losas postensadas. A continuación, se presenta una descripción breve de los procesos que pueden ser desconocidos debido a que son únicos en las losas postensadas, además de las patologías presentes en la construcción de las misma y, finalmente, una comparación en tiempos de ejecución y costos de losa tradicional vs. la losa postensada.

I. Proceso Constructivo

Para llevar a cabo la correcta construcción de una estructura de concreto armado, ya sea postensado o con armaduras pasivas tradicionales, es necesario tener un óptimo plan de obra. Se puede tomar como referencia el siguiente:

A. Anclajes activos

Los anclajes se sujetan firmemente a las tablas de encofrado mediante el sistema de atornillado proporcionado por el fabricante, estos con el objetivo de evitar desplazamientos o variaciones en el ángulo de incidencia del gato hidráulico.

El anclaje dispone de un mango rígido que debe quedar embebido en el concreto con el objetivo de evitar cambios bruscos de dirección en el anclaje. Además, el cable de salir totalmente ortogonal a la placa de anclaje para poder evitar presiones puntuales que puedan causar roturas en el concreto.

Durante la ejecución de la zona de anclaje activa, primero se coloca la armadura pasiva necesaria para reforzar las áreas y, después, se colocan los cables en los anclajes a manera de facilitar el trabajo.

Imagen 1. Anclajes activos (Fuente: Hotel La Cienega, Grupo Muratori)

B. Silletas o Separadores

Antes de colocar la armadura pasiva inferior, se debe realizar un trazo de las líneas sobre las que irán posicionadas las silletas de soporte para los tendones. Este trazo debe incluir tanto cota de posición de la silleta como de la altura necesaria de la misma. La separación máxima admitida por código es de 1.2 metros, sin embargo, se admiten errores en la colocación de las silletas de máximo 1 cm en planta y errores en el alzado de hasta 5 mm o h/40. La curvatura de los cables y su posición en la losa son cables para el buen funcionamiento del elemento postensado, por lo que la persona que se encargue del trazado de las líneas debe ser alguien que preste mucha atención al detalle.

Es necesario que las silletas sean lo suficientemente rígidas como para soportar el tendón sin producir roturas o deformaciones que varíen el trazado de los cables. Para conseguir esta característica es necesario colocar una varilla de acero corrugado perpendicular a la línea de los tendones. Y una vez se ha planteado los trazos de las silletas, se colocar la armadura pasiva inferior para luego colocar las silletas en sus posiciones.

C. Colocación de los tendones

Para simplificar y realizar de manera correcta la colocación de los tendones, se debe tomar en cuenta el orden en el que serán colocados, principalmente porque los tendones van entrelazados en ambas direcciones y si no se tiene un orden de ejecución puede haber retrasos significativos en el cronograma.

Primero se colocan únicamente el porcentaje de tendones distribuidos que pasan sobre las columnas, por norma deben pasar dos cables en ambas direcciones en medio de la columna. Luego se coloca el 100% de los tendones agrupados, para finalmente colocar el resto de cables distribuidos. Los tendones se atan a las silletas mediante alambres para evitar movimientos indeseados durante la colocación y el posterior vaciado de concreto. La separación recomendada entre tendones, para evitar ratoneras o atascos durante la colocación del concreto debe ser mayor a 5m.

Pueden existir alguna variación en la forma de entrelazar los tendones, sin embargo, no se deben variar los radios de curvatura o la posición de los cables. Si es necesario hacer algún cambio significativo, se debe consultar al ingeniero estructural previamente para que este determine el efecto en el comportamiento del elemento con dicho cambio y si es aceptable o no.

Durante la colocación de la armadura pasiva superior, es de suma importancia que sus soportes no se encuentren apoyados en los cables ya que pueden producir daños o variaciones en el trazado.

Imagen 2. Colocación de tendones (Fuente: Hotel La Cienega, Grupo Muratori)

D. Vertido de Concreto

Se debe utilizar un hormigón fluido, que sea capaz de colarse entre armaduras y tendones y que alcance su resistencia mínima a edades tempranas. Durante el vibrado, es de suma importancia evitar el movimiento de cualquier elemento de la losa y en las zonas de anclaje para evitar la aparición de patologías posteriores.

Imagen 3. Vertido de concreto (Fuente: Hotel La Cienega, Grupo Muratori)

Se utilizan juntas para dividir el vertido en segmentos que puedan ser trabajados en un día. Aunque los tendones pueden pasar las juntas sin algún tipo de conector, es aconsejable su colocación o el uso de anclajes intermedios. En el caso de existir algún muro o columnas con la suficiente rigidez como para limitar la deformación axial de la losa, se deben colocar bandas de cierre. De este modo se evitan fisuras por retracción y solicitaciones en los muros en lugar de la losa. Las bandas de cierre deben estar armadas correctamente y vertidas al final.

E. Tensado

El tensado no debe comenzar hasta que el concreto haya alcanzado el 75% de su resistencia mínima (f’c a 28 días o 3000 psi mínimo) o según lo indique el ingeniero estructural en sus especificaciones. Primero se desencofran las zonas de anclaje, se quita el pocket former, se colocan las cuñas y se pintan los cables (para tener una referencia con la cual medir la elongación de los mismos).

Imagen 4. Retiro de pocket former (Fuente: Hotel La Cienega, Grupo Muratori)
Imagen 5. Colocación de cuñas (Fuente: Hotel La Cienega, Grupo Muratori)
Imagen 6. Señalización de cables (Fuente: Hotel La Cienega, Grupo Muratori)

La secuencia de tensado de los tendones agrupados y distribuidos se hace de la siguiente manera para prevenir tensiones no deseadas en la estructura, algún tipo de rotura u otros problemas:

  1. Tensar el 50% de los tendones agrupados y el 100% de los tendones de temperatura (en caso existan).
  2. Tensar el 100% de los tendones distribuidos.
  3. Tensar el 50% restante de los tendones agrupados.
  4. Tensar el 100% de los tendones distribuidos añadidos (aquellos que solamente abarcan cierta longitud y se encuentra en áreas que necesitan refuerzo extra).
  5. Tensar el 100% de los tendones agrupados añadidos.
Imagen 7. Tensado de tendones (Fuente: Hotel La Cienega, Grupo Muratori)

El tensado se controla por medio de manómetro del gato hidráulico y la elongación del cable, se acepta una variación del un ±7%. En caso de que exista una diferencia significativa o que exceda el límite aceptable, se debe estudiar el motivo que, por lo general, se debe al coeficiente de fricción adoptado en los cálculos, el módulo elástico del acero, entre otros. Sin embargo, también puede suceder por la rotura del tendón en algún punto, cuestión que ya requiere de un trabajo de reparación mayor.

F. Corte de los excesos de cables de presfuerzo

El corte del exceso del cable se realiza una vez el ingeniero estructural haya aceptado las elongaciones de los mismos. El corte se realiza con radial, no se permite corte mediante soldadura debido a que el calor generado podría afectar al comportamiento del tendón. Luego de cortados se coloca el tapón de encapsulación y rellena el espacio creado por el pocket former con mortero.

G. Precauciones

Una vez acabada la estructura no se deben realizar perforaciones en las zonas de cables sin antes haber consultado al ingeniero estructural, para evitar provocar alguna rotura de los tendones, lo cual podría ser fatal. Hay que tener también especial precaución con el uso de pistolas de clavos para hormigón, ya que podrían dañar los cables en las zonas donde los recubrimientos sean mínimos.

II. Patologías

Según Cerdá (s.f.) los daños que puede sufrir las estructuras postensadas se derivan de los producidos por el concreto o por el acero.

A. Producidos por el concreto

1.              Rotura del concreto:

Se puede producir en la zona de anclajes debido a que, al momento del tensado, el concreto todavía no ha alcanzado la resistencia necesaria, o que éste sea de una resistencia menor a la requerida.

2.              Disminución de la capacidad portante:

Si se realiza el tensado cuando el concreto no ha logrado alcanzar la resistencia necesaria, o en condiciones de ambiente muy seco o húmedo, la capacidad portante de la estructura puede variar significativamente dejando de trabajar en las condiciones exigidas inicialmente.

3.              Recubrimiento insuficiente:

Un recubrimiento insuficiente de los cables o el uso inadecuado de los separadores puede hacer que estos queden expuestos de forma peligrosa en la superficie de la losa. Con el fin de evitar los daños se debe realizar un cuidadoso vibrado en la zona de anclajes para poder evitar huecos o ratoneras y que el concreto quede compactado de manera adecuada.

En el caso de que quedaran huecos detrás de los anclajes, estos deben ser rellenados previamente al tensado. Otro aspecto a tener en cuenta es realizar el tensado una vez los cilindros de concreto, en zona de anclajes, alcancen el 60%-80% de la resistencia a 28 días o según lo indicado por el ingeniero estructural.

En caso de que surjan patologías después del tensado, como fisuras o rotura del concreto, en zonas de anclaje, se procederá a su reparación mediante el refuerzo de toda la zona según lo indique el ingeniero estructural o ingeniero especializado en postensado.

B.          Producidos por el acero de presfuerzo

1.              Corrosión del acero de presfuerzo:

Normalmente este tipo de daños se da en losas postensadas con tendones no adheridos debido a que están más expuestos que los adheridos. La corrosión se produce debido a la filtración de agua a través de algunas fisuras que aparecen previamente al tesado y que son consecuencia de un curado inadecuado del concreto. Una incorrecta protección del cordón en el momento de la instalación también puede dar como resultado la corrosión del mismo y posteriormente producir su rotura.

Una medida que se toma para esta situación es el uso de tendones encapsulados, que según el Post-tensioning Institute (PTI) y de acuerdo con el código ACI 318-14, son de uso obligatorio en todas las estructuras de gran altura. El sistema encapsulado provee de conexiones herméticas tanto en las anclas activas, pasivas e intermedia; además, provee un cerramiento hermético de la cavidad de la cuña y del acero de presfuerzo.

2.              Rotura de cables:

La corrosión del acero de presfuerzo puede causar la pérdida de tracción del cable y, como consecuencia, este puede llegar a romperse y generar la rotura del hormigón tanto superior como inferior. También puede provocar el levantamiento del revestimiento de la losa. Debido a que se trata de una falla repentina, representa un alto peligro para las personas en campo y es una de las razones por las cuales el tensado debe ser realizado por mano de obra especializada en el tema.

3.              Exceso de tensado:

Un exceso de tensado puede darse por la incorrecta calibración del gato hidráulico con el manómetro, o por la falta de calibración de los mismos como mínimo cada seis meses. Un exceso de tensado también se traduce en elongaciones excesivas, superando el límite admisible ±7% o, en el peor de los casos, puede provocar la rotura tanto del cordón como del concreto.

III. Comparación en tiempos de construcción

A.          Otero Pinedo (2009): “Edificaciones en concreto postensado: competitividad en costos”

Otero Pinedo (2009) realizó un análisis en la programación y la rotación de la obra falsa con base en el proceso constructivo de cada uno de los métodos. Y, posteriormente, analizó las cantidades de obra de cada estructura y su respectivo costo en el momento en que se concibió dicho proyecto.

Según el documento presentado existe un ahorro en el tiempo para la construcción de las columnas del siguiente nivel debido a la disminución en tiempo para hacer el vaciado de la losa (al siguiente día de hacer el vaciado de la primera etapa se pueden empezar a construir las columnas en ambos métodos). Por lo tanto, el tensado de los cables para la losa postensada no afecta la ejecución de las columnas.

Según el análisis realizado se llegó a concluir que la secuencia constructiva de una losa postensada permite una mayor reutilización o rotación de los encofrados (Ver Imagen 8 y 9), debido a los ciclos más cortos y el tensionamiento de los torones. Después de 14 días de vaciada la losa tradicional se puede hacer el desencofrado, por otro lado, la losa postensada se tensa cuando el concreto alcance la resistencia de diseño (3er día) y en este momento ya se puede desencofrar, pues la contraflecha generada ayuda a aliviar las cargas de peso propio y de la obra falsa del siguiente nivel.

Ahora el proceso de armado también es más rápido por la menor cantidad de acero pasivo presente y la ausencia vigas secundarias.

Imagen 8. Utilización de encofrado para losa tradicional aligerada (Otero Pinedo, 2009)
Imagen 9. Utilización de encofrado para losa postensada (Otero Pinedo, 2009)

Para el proyecto analizado el plazo estimado para la construcción de la estructura, uso de recursos, según cronograma de actividades fue:

Para el proyecto analizado la reducción de materiales se dio de la siguiente manera:

  • Para la construcción de la estructura con losas postensadas se necesitan tres (3) juegos de encofrado y para la edificación con losas reforzadas se necesita cuatro (4).
  • Al utilizar losas postensadas hubo un ahorro en el volumen de concreto del 12,6 %, por la disminución de los esfuerzos de tracción en el concreto. Por este motivo se disminuye las secciones de los elementos a flexión.
  • Las cuantías de acero pasivo se disminuyeron considerablemente, aproximadamente un 69,2 %, debido a que el concreto está trabajando de manera más eficiente, por lo que se disminuyen las solicitaciones del acero.
  • Para 270 parqueaderos, el área de las losas postensadas es menor (Postensada 5302 m2 vs Tradicional 5608 m2).
  • Al tener una estructura más liviana, las fundaciones de la edificación son de menor envergadura. Esto se traduce en ahorro de acero, concreto y excavaciones.

En general, El ahorro al utilizar las losas postensadas como sistema estructural en vez de losas reforzadas en este análisis es del 17%.

B.          Sánchez Castro (2015): Reducción de plazos en procesos constructivos utilizando el sistema de losas postensadas

Sánchez Castro (2009) realizó una comparación desde el punto de vista del plazo de tiempos con cada una de las metodologías de construcción:

Para el proyecto analizado se puede concluir que:

  • El sistema de losa postensada permite ejecutar áreas dos veces más grandes que el sistema tradicional. Esto repercute en el tiempo de ejecución y permite una reducción de tiempos a aproximadamente la mitad.
  • Aún cuando el área de la losa postensada es el doble de la tradicional, la cantidad de acero de refuerzo pasivo que utiliza la primera representa tan solo un 52% del de la segunda. Esto implica un ahorro significativo de recursos, además de un tiempo reducido de colocación del mismo.
  • El volumen de concreto de la losa postensada representa el 175% del sistema tradicional, sin embargo, tomando en cuenta que el área la losa postensada es más del doble, existe aún un ahorro en cuanto al volumen total utilizado para el vertido.

IV. Conclusiones

  • El uso de losas postensadas permite el aumento de la velocidad de construcción, reduciendo de esta manera los plazos de ejecución. Esto se debe a que las altas resistencias conseguidas a edades tempranas permiten desencofrar a los 3-7 días y continuar con los trabajos en niveles superiores.
  • ·La sencillez de ejecución de los armados de losas postensadas, la necesidad de emplear menores volúmenes concreto y menos cantidad de armaduras pasivas, hace que los plazos de ejecución se reduzcan significativamente. Y, en general, permite una reducción del plazo de entrega de la estructura.
  • Es de suma importancia que la instalación del postensado la realice un grupo de trabajo certificado y familiarizado con este tipo de sistema constructivo. De lo contrario, errores en colocaciones, confusiones en la instalación y/o problemas en el tensado pueden resultar en una deficiente estructura o en pérdidas económicas significativas.

Referencias Bibliográficas

Cerdá, A. (s.f.) Estudio del proceso constructivo de losas postensadas. Universidad Politécnica de Valencia. Extraído de: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/13788/PFC-LOSAS%20POSTESADAS-Entrega.pdf?sequence=1

Otero Pinedo, A. (2009) Edificaciones en Concreto Postensado: ‘Competitividad en Costos’. Extraído de: https://studylib.es/doc/5101087/edificaciones-en-concreto-postensado–%E2%80%9Ccompetitividad-en-

Laverde B., J.A.; Castrillón F., E. (2014) Barreras constructivas para el uso intensivo de losas postensadas en edificaciones en Colombia. Escuela de Ingeniería de Antioquía.

Post-tensioning Institute (2021) Level 1 Unbonded PT Installation Workshop. Austin, Texas.

Sánchez C., V.D. (2015) Reducción de plazos en procesos constructivos utilizando el sistema de losas postensadas. Universidad Nacional de Ingeniería. Extraído de: https://docplayer.es/73346077-Universidad-nacional-de-ingenieria-facultad-de-ingenieria-civil.html