Ventajas y Aplicaciones de las Losas y Vigas Postensadas

Losas y Vigas Postensadas. Hoy en día existe la necesidad de difundir más los sistemas postensados, aun sabiendo que en Perú se usan desde los años 70, pero en la actualidad se empezó a difundir y usar más a partir del 2010 en proyectos de infraestructura de gran envergadura, centros comerciales y edificios corporativos, pero que a la fecha no ha tenido la difusión creciente a pesar de los beneficios que estos presentan, incluso para la aplicación en proyecto de viviendas; En el presente artículo combinare conceptos teóricos con mi experiencia en obra usando vigas y losas postensadas para edificaciones (Oficinas y viviendas)

El postensado es introducir una fuerza de compresión después de hacer el vaciado del elemento y cuando el concreto haya alcanzado su resistencia f´c requerida, con la intención de eliminar o reducir esfuerzos de tensión productos de las cargas actuantes. Esta compresión se realiza por medio de cables acerados de alta resistencia que son traccionados después de endurecido el concreto por medio de gatos hidráulicos. 

Cuando tenemos un elemento tipo viga de concreto y le aplicamos una carga vertical, el concreto se fisura en la parte inferior y el acero es el que absorbe esas fuerzas de flexión y controla la fisuración, (el concreto es excelente para controlar la compresión y el acero la flexión) y en el caso del postensado reemplazaría a ese acero y se hace trabajar al concreto en compresión pura y al acero en flexión. 

Si los tendones están curvados de manera apropiada según un perfil determinado, además de ejercer compresión en el perímetro, van a ejercer un beneficioso conjunto de fuerzas hacia arriba, lo cual compensa las cargas aplicadas y alivia en parte la estructura de los efectos de la gravedad – Fuente: CCL Perú

Las Losas y Vigas Postensadas

Las losas y vigas postensadas son sistemas estructurales que utilizan la técnica del postensado para mejorar significativamente su resistencia y rendimiento. El postensado consiste en aplicar una fuerza de compresión al hormigón después de que este ha fraguado, lo que genera una serie de ventajas:

Mayor capacidad de carga: Las estructuras postensadas pueden soportar mayores cargas que las estructuras tradicionales, permitiendo construir edificios más altos, puentes más largos y otras estructuras más ambiciosas.

Menor sección transversal: Al ser más eficientes en la transmisión de fuerzas, las losas y vigas postensadas pueden tener una sección transversal menor que las estructuras tradicionales, lo que reduce el consumo de materiales y el peso total de la estructura.

Mayor resistencia a la fisuración: El postensado induce una compresión permanente en el hormigón, lo que reduce la probabilidad de formación de grietas, aumentando la durabilidad y la vida útil de la estructura.

Flexibilidad en el diseño: Las técnicas de postensado permiten una mayor flexibilidad en el diseño de las estructuras, posibilitando la creación de espacios más amplios y diáfanos, así como formas arquitectónicas más complejas.

Tipos de sistemas postensados: Sistema adherido y no Adherido

Sistema adherido (multitorón)

El Sistema adherido agrupa cables dentro de un ducto de PVC corrugado en la parte exterior para ayudar a la adherencia con el concreto de la losa y en la parte interior los tendones quedan libres inicialmente para ser tensados empleando gatos hidráulicos, en el extremo los cables quedan fijos por medio de cuñas, y posteriormente se procede a la inyección de lechada de cemento, para asegurar la adherencia de los cables al concreto a través de la pared del ducto en toda la extensión del tendón.

Los sistemas adheridos son usados más que todo en losas y no en vigas sísmicas, por el hecho que las vigas absorben las deformaciones y al tener adherido los cables podrían impedir el libre desplazamiento, sin embargo, tengo que decir que he visto proyectos en la que los ingenieros estructurales han recomendado usar el sistema adherido en vigas, entiendo yo, que podrían tratarse de vigas que aportan poco al sismo.

Por otro lado, las ventajas de usar sistemas adheridos en losas son:

1. Requiere una cantidad reducida de acero de refuerzo, ya que la adherencia permite que los cables alcancen mayor esfuerzo en el estado límite último, mayor resistencia última y mayor ductilidad (CCL)
2. Por el mismo hecho que todo el sistema este adherido a la losa, permite realizar cualquier modificación futura a la losa existente, como perforaciones y aberturas sin perjudicar o poner en riesgo a la estructura.

Foto obra caminos del inca – Losas postensadas con sistema adherido (ductos corrugados de color naranja) Losa de espesor de 16 cm. sin vigas

Sistema no adherido (monotorón)

Por otro lado, a diferencia del sistema adherido, este no requiere los ductos corrugados ni de inyección de lechadas, solo de cables de baja relajación, pero que están revestidos con una capa de grasa anticorrosiva y forrados en polietileno de alta densidad (HPDE).

La grasa reduce la fricción y el revestimiento permite el libre movimiento del cable respecto al concreto que lo rodea durante la acción del tensado.

Estos sistemas son empleados en vigas ó bandas y NO es recomendable usarlas en losas por las probabilidades de que alguien a futuro requiera perforar las losas y el cable pueda romperse.

Ventajas de los Sistemas Postensados

Dentro de los beneficios de usar losas y vigas postensadas son:

1. Se pueden cubrir grandes luces desde los 9 mts hasta los 20 mts a más, pudiendo diseñar menos ejes de columnas, por lo tanto, reducción de costos de estructuras (zapatas, columnas, vigas, etc)
2. Losas planas sin vigas peraltadas (beneficios arquitectónicos y de instalaciones colgantes) que aumentan el espacio libre de entrepiso por lo tanto reducen la altura total del edificio.
3. Losas más delgadas que permiten menos concreto (25% menos) y menos acero en obra (50 -60% menos), lo que lleva a una menor congestión de armadura por ende más espacios para pasar Instalaciones.
4. Al tener losas planas y sin vigas en los sótanos, la velocidad de construcción en mucho más rápido. Pudiendo hacer sectores más grandes de aprox. 400m2 – 600 m2
5. Mayor control de las deflexiones y fisuración
6. Reducción de personal obrero
7. Reducción de cargas para la cimentación
8. Rápido retiro de los encofrados de losa, inmediatamente después de terminado el tensado de cables (normalmente se puede tensar al 3er día alcanzada la resistencia requerida y luego al 4to día se puede desencofrar, teniendo en cuenta el re apuntalamiento)
9. Reducción de altura en la superestructura
10. Reducción de excavación y eliminación de material en sótanos

Para profundidades mayores a 5 sótanos es notablemente rentable usar el sistema ya que nos ahorra en dejar de hacer prácticamente un nivel más de sótano en profundidad (-3mts), esto nos ahorra en excavación y eliminación de material; Lo mismo pasa para la superestructura cuando los niveles superan los 10 pisos, ó dejamos de hacer más estructura ó se puede ganar un piso más en la misma altura inicial;

Todo esto se logra por que se dejan de colocar grandes vigas peraltadas que normalmente para un edificio de más de 10 pisos es de 60 u 80 cm de peralte, con el sistema de losas postensadas eliminamos ó reducimos esos peraltes considerablemente, colocando ábacos ó capiteles bajo las columnas para controlar el punzonamiento y permitir controlar la flexión; Para compensar los desplazamientos y rigidez por sismos, lo ideal es dejar el perímetro del edificio con vigas peraltadas (no indispensable, depende de un diseño sísmico adecuado).

Ventana de eficiencia

Para el uso de vigas y losas postensadas es necesario el análisis minucioso de ventajas y desventajas, mirando los costos directos y los intangibles, pero por ejemplo la ventana de eficiencia se da a partir de luces mayores a 8 mts, de ahí empieza el punto de equilibrio, claro está que a mayor luz el concreto convencional pierde efectividad y es ahí donde entran los postensados; Sin embargo las decisiones del uso de postensados no se limitan solo en las dimensiones de las luces, de ahí revisar las demás ventajas que tiene el sistema y que menciono líneas arriba.

Para luces entre 8 a 9.5 mts el costo en promedio del postensado es ligeramente un 5% más económico que el concreto armado; A partir de luces mayores a los 9.5 mts. ya el postensado se vuelve más económico en un 18% en comparación con el de concreto armado, conforme las luces sean mayores el postensado se vuelve crucial.

En viviendas multifamiliares en varias ocasiones hemos dado soluciones a vigas postensadas con luces por debajo del punto de equilibrio (luces entre 6.5 – 7.5mts), a pesar que como costo directo era mayor en un 12% de la partida de vigas, se hacía necesario ya que era un requerimiento y un estándar del grupo constructor (edificios para sector A+), aliviándose un requerimiento arquitectónico de no tener los peraltes de vigas en zonas estratégicas, añadiendo valor para el cliente.

Sectorización de losas

Para la sectorización de la construcción de las losas postensadas es importante tener en cuenta, que sí es factible poder hacer cortes, sin embargo, éstos deben de ser coordinados en etapas tempranas entre los proyectistas estructurales, tanto del diseño del proyecto principal y el especialista en postensados, de esta manera se podrían aprovechar los cortes de las losas para sectorización y ahí colocar las cajuelas, franjas ó ventanas de contracción y tensado de losas, solo tener en cuenta que los cortes deberán de ser realizados en los tercios.

Aplicaciones de las Losas y Vigas Postensadas

Las losas y vigas postensadas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo:

• Edificios de gran altura: Losas postensadas para entrepisos y vigas postensadas para los pilares.
• Puentes: Vigas postensadas para el tablero del puente.
• Edificios industriales: Losas y vigas postensadas para soportar grandes cargas y maquinaria pesada.
• Aparcamientos: Losas postensadas para las rampas y losas de aparcamiento.

En resumen, las losas y vigas postensadas son una tecnología innovadora que ofrece una serie de ventajas para la construcción de estructuras más eficientes, seguras y duraderas.