EVOL. ESTRUCT. DE LOS ELEMENTOS PREFAB.
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1. a experimentar con el deslizamiento del acero con respecto al concreto e Analiz el problema de relajaci n del acero e Propuesta de concretos de alta resistencia y estableci la tensi n del acero en 10 000 kg cm2 e Desencofrado de arcos y realiza los primeros concretos pretensados Es probable que realmente su primera experiencia reveladora respecto a concretos y aceros de mayor resistencia cuando al finalizar la construcci n del puente Veurdre sobre el r o Allier en 1910 y antes de realizar pruebas ver figura 13 el arco principal empez a ceder La responsabilidad de la integridad del puente reca a sobre sus hombros Figura 13 Destruido en 1940 durante la 2 Guerra Mundial D CADA DE LOS 20 1921 23 Freyssinet construye el hangar en el aeropuerto de Orly Paris Emplea el vibrado en la construcci n de la l mina ver figura 14 Figura 14 Aportaciones B vedas con nervaduras superiores Encofrados deslizantes Dispositivos a base de cu as c nicas colocadas en los extremos de los cables que permit an el anclaje de los mismos y as ponerlos en tensi n Los hangares de Orly se construyeron como cuerpos parab licos doblados con lo que elimin la oposici n entre pared y techo ver figura 15 Figura 15 1925 En M xico exist an f bricas de productos con columnas de acuerdo al gusto del cliente ref 12 y la f brica La Cruz Azul produc a vigas I de concreto armado ver figuras 16 y 12. Figura 30 Desde los cimientos podemos considerar los pilotes hincados de concreto presforzado los Candeleros ver figura 31 y 32 _ Col60x 80 Candelero ATAR 7 100 Zapata a O o i ka K 500 a Figura 31 Figura 32 Columnas con m nsulas ver figura 33 Figura 33 Trabes pretensadas o prefabricadas ver figuras 34 Figuras 34 Paneles de carga arquitect nicos ver figura 35 de concreto prefabricados ref 18 Figuras 34 Se ilustran Sistemas Exterior e Interior de muros diafragma respectivamente ver figuras 35 Figuras 35 D CADA DE LOS 80 1985 viga New Florida Bulb Tee de 3 66 m 12 ft de ancho desarrollada por High Concrete Structures Inc Denver Pennsylvania En 1987 el PCI la Bulb Tee la cual en mucho se asemejaba a la propuesta hecha por Art Anderson el mejoramiento en la producci n y un mejor control de calidad lo hicieron posible ref 13 Se introducen el room tunnel y el sistema de formaci n de concreto flex form para paredes curvas ver figura 36 Figura 36 D CADA DE LOS 90 En los 90 s se inicia la revoluci n computacional herramientas de dise o estructural y arquitect nico abocadas a estas sofisticadas estructuras 1990 Inicio en U SA del Programa de Investigaci n PRESSS Precast Seismic Structural Systems Multi Million Dolars a 10 A os 1997 Se fabrica la viga Std para puentes New England Bulb Tee
3. 0 076 1n Aportaci n Basking visualiz que si iba a tener xito en elementos presforzados de claros largos requerir a de una manipulaci n probablemente tomando como analog a los cables de c amo empleados por los barcos al atracar en los muelles La respuesta fue lo que hoy conocemos como torones ver figura 21 Figura 20 Cu l podr a haber sido la restricci n impl cita Tal vez la flexibilidad o en otras palabras minimiz la poca flexibilidad de los alambres de acero comparada con el c amo Repercusiones Esto se conectar a m s adelante con lo aportado por Schaefer y Kuen para el elemento estructural pretensado desarrollado Nagy cuatro a os despu s como veremos m s adelante D CADA DE LOS 50 1949 1950 Puente Walnut Lane en Philadelphia dise ado por Gustave Magnel asi como 1 aplicaci n de tramos de vigas postensadas tanto en el puente Madison County Bridge y Estadio Fayetteville Tennessee dise ado por Ross H Bryan como en puentes del estado de Michigan U S A dise ado por C L Johnson 1951 Primera aplicaci n de trabes presforzadas en edificios Tulsa Oklahoma Se llega al campus universitario en U S A la conferencia sobre concreto presforzado en el M I T 1952 Aportaci n Perlmutter Altenberg y Sachter desarrollan y patentan la Doble T Twin Tee Double Tee o DT en U S A Asimismo la Doble T de 1 82 m 6 ft de ancho es desarrollada por Prestressed Concrete of
4. Colorado Se crea la F I P Federaci n Internacional del Pretensado en Cambrige Primer proyecto de edificaci n en Florida con losas presforzadas Belle Glade Florida moldes La Doble T de 1 22 m 4 ft de ancho es desarrollada en Florida por Harry Edwards 1953 Aportaci n Inicios de moldes de acero para camas de pretensado Florida Prestressed Concrete Co En U S A Aportaci n Losa alveolar Hollow Core Slab es patentada como Sspancrete por Henry Nagy in U S A incorporando el tor n 1953 1954 Puente Zaragoza sobre el r o Sta Catarina Ing Dovali Jaime y V Guerrero y Gama y Puente Internacional sobre el r o Bravo Nuevo Laredo Tx 1954 las Especificaciones sobre concreto pretensado Harry Edwards con base en la experimentaci n En la planta de Arthur Anderson Tacoma Wa se elabora concreto con cero revenimiento en una mezcladora horizontal 1955 Desarrollo de vigas I pretensadas Std de 7 6 a 18 3 m 25 a 60 ft Principales generadores Bill Dean y Charles Zollman Primer Curso Nacional de Concreto Presforzado Univ de Florida y el PCI Llega a M xico el Sistema de Piso Aligerado ver figura 21 Figura 21 Sist De Piso Vigueta Pretensada y Bovedilla cemento arena Aportaci n Losas Postensadas ref 14 Aunque ya se habian construido antes algunas en Europa el desarrollo se implement en U S A en 1933 y Australia ver figuras 22 23 y 24 Figura 22 Losa de cimentaci n p
5. ellas para funcionar como losa de pavimento ver figura 11 Ho Model lt N P m J crsoy 150e aeti OONSTRUOTION OP ARTIPIOIAL STONE OR OONCRETE PAVEMENTS No 375 999 Patented Jan 3 1888 a R Figura 11 Licence U S 375999 Meses despu s en ese mismo a o 1888 C F W Doehring ref 11 expuso claramente el concepto de la precompresi n concreto reforzado con acero previamente tensado antes de colar y hacerlo trabajar como losa o viga Pero la aplicaci n pr ctica no tuvo xito Patente en Berl n ver figura 12 F F Figura 12 Patentschrift n 53548 Einrichtung zur Herstellung von mit Draht Berlino 1888 La diferencia estriba en que Doehring previ el colar despu s de tensado el concreto 1889 Cottancin realiza sus primeros forjados nervados ref 10 y en Inglaterra se construyen pisos de vigueta con relleno filler joist floors viguetas espaciadas unidas con concreto colado en sitio y que vino a ser lo usual durante la primera parte del siglo XX En muchos aspectos estos pisos pueden ser vistos como precursores de los sistemas de piso mixtos y de concreto reforzado 1891 Francois Coignet construye el primer forjado de vigas prefabricadas en Biarritz y en 1892 se instituye la Comisi n Francesa para el Estudio del Cemento Armado SIGLO XX 12 D CADA 1901 1902 Aportaci n E L Ransome patent un sistema de banda exterior para sujeci n de muros en pisos superiores de
6. para puentes de secci n caj n postensado PATENTES Entre los r os Tigris y Eufrates ahora conocida como Irak ver figura 4 Figura 4 Palacio Real de Babilonia 604 582 A C Secreto Industrial Sus fachadas fueron realizadas con un proceso de esmaltado de colores que probablemente era con un l quido acuoso que se vitrificaba con la cocci n S lo pod an haberlo descubierto tras un largo proceso de experimentaci n Los Egipcios en el a o 1 500 A C no conoc an el proceso de cocci n para sus ladrillos y s lo se utiliz hasta la llegada de los Romanos Roma Para aligerar el peso de estructuras enormes nforas vac as Ingenio En el Pantheon de Roma la c pula es de mamposter a de ladrillo aligeramiento adicional Conforme se acercaban a la parte alta empezaron a utilizar casetones huecos Asimismo introdujeron la nervadura como tirante de sustentaci n ref 7 HIERRO FUNDIDO su inclusi n era el resultado de acciones correctivas de defectos de comportamientote la estructura se us para tensores desde pocas antiguas frecuentemente se calentaba la barra en toda su longitud antes de fijarla para que al enfriarse se acortara y quedara tensada ref 8 Podr amos preguntar Postensado t rmico Y la respuesta es categ rica Antiguamente ya conoc a y se aplicaba el postensado Con el arco de piedra atensorado se obtiene una soluci n estructural ref 9 CONTEXTO EN L
7. ver figura 37 Obs rvese pat n inferior Figura 36 1998 M xico El Ing Rafael Betancourt Ribotta publica el ler Manual T cnico Losas Prefabricadas SIGLO XX1 2002 Se implementa el concreto autocompactable en plantas de U S A ref 15 La Torre de Namur B lgica Se da a conocer la estructura m s alta de concreto prefabricado y presforzado en el mundo ref 20 Altura de 171 m La estructura principal est compuesta por segmentos en forma de anillos de concreto prefabricado empalmados con un mortero especial y postensados en su conjunto ver figura 37 Figura 37 Ingenio algunas aportaciones del Dr Englekirk ref 21 Por a os hab a estudiado el comportamiento de vigas fabricadas in situ sujetas a deformaciones post s smicas en un intento de predecir el comportamiento en los estados l mites Hace unos 18 a os se le ocurri que el mejor enfoque era el de evitar la principal acci n causal del deterioro del concreto Razonamiento concreto in situ Sabemos que en las vigas de concreto puesto en sitio se forma una zona de plastificaci n ver figura 38 Figura 38 Por qu no mover el segmento que cede de la viga al interior de la columna como barra flexible que podr a ser recomprimida sin da o al concreto En el sistema prefabricado se presentar a una separaci n entre viga y columna ver figura 39 Center of Figura 39 Este reformulaci n fue posible a trav s de una barra f
8. ver figuras 7 Figure 3 Geometric imperfections in cross section Figure 6 Evolution of riveted wrought iron I and along the length of rolled sections beam from tubular farm iexaggerated Figuras 7 Desde la d cada de 1830 s la regla practica de Onwards fue confrontada por la Secci n ideal de Eaton Hodgkinson para vigas I de hierro colado ver figura 8 Ideal section area of bottom flange A up to 6 times area Breaking load W Es of top flange L D where L span C a constant a General case no reference to stress 26 A D 24 A D VW Yy NU _ _ e ULT L L Cast erect Cast on side L 2 L 2 where L A D are in inches W is in tons b Particular case test basis and results 4t N A D Wirt L Lever D arm ND where t ultimate tensile strength of cast iron c Equivalent to b in terms of stress Figure 2 Eaton Hodgkinson s formula for the strength of cast iron beams of his ideal section Figura 8 Asimismo la secci n transversal en vigas vio el desarrollo de la la viga de secci n T invertida ref 10 COLUMNAS Eaton Hodgkinson ref 10 tambi n hizo estudios exhaustivos en columnas de hierro fundido y publicados en 1840 En la figura 9 siguiente se aprecia las secciones transversales en boga PHOENIX WROUGHTIRON COLUMNS MANUFACTURED ONLY AT THE PU ENIX IRON WORKS FOTE ENDS OP EVERY COLUMS 7A0RD OFF TRUE AND PARALLEL A B Bt and C are 4
9. 7 respectivamente Figuras 16 y 17 En 1927 Rebolledo 25 elabor elementos al pie de la obra in situ para su f cil manejo y colocaci n de vigas de concreto armado de 14 m de claro para la construcci n del hotel Regis ver figura 18 Figura 18 Es hasta 1929 40 a os despu s de Doehring cuando Freyssinet registra su primera patente en Par s y establece su teor a del concreto pretensado lo que le hab a exigido largos a os de teor a y praxis ver figura 19 Figura 19 E Freyssinet J Seailles Brevet d Invention n 680 547 Proc d de fabrication de pieces en b ton arm 2 ottobre 1929 Parigi dettaglio del sistema di tensionamento dei cavi e del sistema di ancoraggio con piattello conico e cunei metallici Es de justicia reconocer la colaboraci n y entrega de Jean Seailles en el desarrollo del presforzado durante todos esos a os D CADA DE LOS 30 Aportaci n Eugene Hoyer a finales de los 30 s estudia el anclaje del acero por adherencia mediante el empleo de alambres de alta resistencia cuerdas de piano lo que dio por resultado mayor regularidad en la tensi n del esfuerzo de pretensado Sin embargo ning n pa s de Europa se interes en productos pretensados como negocio se necesitaba un m todo m s pr ctico SOLUCIONES CREATIVAS A CONTRADICCIONES Una contradicci n aparece cuando tratando de mejorar una propiedad deseable otra se deteriora Pensemos en la soluci n qu
10. EN O o EN MA Figura 1 Iqued y sistema de producci n CONCRETO LIGERO ESTRUCTURAL LWC Los concretos ligeros se han usado desde tiempos antes de los romanos Los primeros tipos fueron fabricados con piedra p mez de Grecia o Italia como agregado aligerante En aquel entonces eran de poca resistencia Staff del Director General PREMEX S A de C V Gonz lez de Coss o 124 P H Col Del Valle 03110 M xico D F Tel fono directo 55 5768 3657 Fax 55 5768 3657 smidencesO yahoo com pero gran durabilidad como lo atestiguan antiguas estructuras en el Mediterr neo Actualmente exhiben resistencias comparables con el concreto de peso normal pero 25 35 m s ligero Se reconoce a Stephen J Hayden ref 2 de Kansas City Missouri U S A como su inventor en 1918 U S patent No 1255878 Como suele suceder empez tratando de resolver un problema y termin resolviendo otro de a n mayor importancia El eterno problema de la industria por siglos la anormal expansi n de algunos ladrillos con material de esquisto cuando eran sujetos a altas temperaturas durante el proceso de cocci n Hayden visualiz que el material ligero expandido descartado ten a caracter sticas potenciales como agregado aligerante y supuso la no conexi n de celdas de aire producida por la formaci n y expansi n de gases cuando es sujeta a altas temperaturas Su razonamiento que reafirm por experimentaci n fue que un agregado de esa natural
11. EVOLUCION ESTRUCTURAL DE LOS ELEMENTOS PREFABRICADOS EN LOS ULTIMOS 50 ANOS Silva Midences Jorge RESUMEN Se presenta la evoluci n de los elementos prefabricados y presforzados e influencia recibida en sus secciones transversales com nmente empleados en edificaci n y vivienda a trav s del tiempo hasta nuestros d as Se destaca tanto la herencia de los primeros constructores como de innovaciones aportadas algunas formas de dilucidar problemas nuevos elementos estructurales e inventos as como algunas patentes importantes ABSTRACT This paper presents the evolutions of precast and prestressed elements and their cross sections influence for buildings and dwellings It is emphasizes ancient constructor s heritage materials until now days some insight process and innovations invents new structural concrete elements and some historical patents QU DEBEMOS A NUESTROS ANTECESORES ADOBE En Egipto alba il y alfarero 1qed derivado de una ra z cuyo significado era moldear la tierra La paja se crey importante para dar rigidez al adobe o evitar rajaduras al secarse ref 1 En qu difiere lo anterior con la pr ctica de hoy en d a Un equipo de obreros haciendo adobes ver figura 1 Dos llevan agua desde el estanque en grandes jarras otro est de pie sobre una mezcla de barro y paja mientras que otro llena con ella un molde de madera que lo a ade a la hilera de adobes sec ndose EU WF Ati RE i A nd wi
12. OS 1800 El empiricismo del Siglo XVII ref 10 fue reemplazado primero por pruebas de carga a gran escala y c lculos tentativos y despu s por pruebas a componentes 1850 aunado al an lisis el stico y seguimiento de pruebas por control de calidad SECCIONES TRANSVERSALES Por la madera como vigas fue poco necesario considerar otras que no fueran de secci n rectangular El desarrollo que veremos nos llevar a las actuales secciones transversales de miembros estructurales presforzados En 1826 Navier imparte cursos sobre resistencia de los materiales Se contaba con la regla de Tredgold para una viga de hierro fundido secci n rectangular longitud L y carga W W C bd2 L Donde C correspond a a un material en particular Asimismo se puede apreciar ver figura 5 siguiente Figure 3 Cast iron girder spanning 12 5 metres in the floor of King s Library of British Museum early 1820 s by J U Rastrick Figura 5 En la figura inmediata anterior figura 5 se observa este dise o en especial de aquella poca 1839 Descontando la aparentemente emp rica viga de hierro colado usada en el Palacio de Invierno en San Petersburgo la cual no tuvo gran influencia ver figura 6 Figure 3 Tubular rouqht iron beam lor tha inter Palaca Si Petersburg ol 1033 Figura 6 La forma tubular de miembros sujetos a compresi n gradualmente evolucion a la viga 1 simple de hoy ref 10 Se muestra algunos pasos de esta transici n
13. Segments D is Segments E is 6 Segments F is 7 Sogmorts G ic S Sogmente a c Z gt r z c vu y y gt o 5 gt N B To bind ihe price el sry Cdunin enter ihe bad of Estris dl the cria qien w pioaidod t thie pes gives der Omdimry Sic Figura 9 Phoenix Iron Works C A 1872 La secci n I de columnas cambi por la secci n circular hueca circular hollow section para aprovecharlo en desagile de aguas pluviales o conducci n de vapor ver figura 10 Figura 10 Este per odo de dise o estructural usando hierro se caracteriz m s por la evoluci n de formas que de nuevos sistemas SISTEMAS DE PISO Fue usual construir pisos de terracota ref 10 en los cuales bloks huecos de terracota descansaban en patines inferiores de las vigas Sirvieron tambi n como protecci n contra incendio 1846 La la viga de hierro fundido fue rolada en Francia con el subsiguiente desarrollo de los sistemas de piso tales como syst me vaux y el syst me thuasne Estas consist an en vigas de hierro fundido separadas 600 900 mm c a c conectadas por varillas de hierro colado con un cielo raso de yeso con espesor 70 mm encajonado en la parte inferior de la viga EL PRESFORZADO FINALES DEL SIGLO XIX En enero 3 de 1888 P H Jackson California U S A dio de alta en la Oficina de Patentes ref 11 un elemento constructivo a base de placas arco de concreto con cuerdas de acero como sujeci n entre
14. T en M xico ref 11 Montaje del edificio central de ICA ver figura 29 Figura 29 En M xico el desarrollo ha sido fruct fero tambi n en edificaci n y vivienda ref 16 hoteles y estacionamientos desarrollos habitacionales Investigaci n Experimental tanto en el CENAPRED como en el Instituto de Ingenier a UNAM asimismo innovaciones constructivas y aplicaci n exitosas de patentes EXPERIENCIAS EN USA Material Service Corp en Chicago ref 13 envi un equipo de t cnicos y mercad logos a la antigua Uni n Sovi tica Los rusos estaban en pleno programa de vivienda estatal y lo que m s impresion a los estadounidenses fue una viga ligera caj n ancho regresando a Estados Unidos desarrollaron un viga caj n de 4 celdas de 0 61 m de peralte x 2 44 m de ancho 24 in x 8 ft alas de s lo 3 81 cm 1 1 2 in dynacore demasiado cara T Y LIN amp Assoc firma consultora viga T de 0 92 m peralte x 2 44 de ancho 3 ft x 8 ft conocida por Lin T No sobrevivi a la prueba del mercado debido al ineficiente uso de materiales y mano de obra El Manual PCI 6 Edici n contempla inicialmente las siguientes secciones ver figura 30 LO l Beam Box Bulb Column Beam Tee Slab 00000 Inverted Ledger Rectangular Hollow Core Tee Beam Beam Beam Slab L O0 J7 Pile Sections Sheet Pile Double Tee
15. cci n de la Preflex Beam a En planta coloque libremente apoyada una viga I de acero combada en el plano vertical con una contra flecha de 2 94 mm 11 1 2 in b Flexi nela aplicando dos cargas concentradas de 1854 kN 417 kips a 4 y 34 del claro c Cuele concreto de alta resistencia HSC hasta la parte alta del pat n inferior Conserve las cargas d Siete d as despu s remueva las cargas La viga se enderezar y la contra flecha ser menor y el concreto estar sujeto a compresi n e Proceda al colado siguiente ahogando completamente el pat n superior La secci n transversal puede ser tipo T El sistema Flextress El concreto puede ser usando pretensi n y la viga de acero A572 S355 puede ser pretensada o con contra flecha En este ltimo caso los esfuerzos residuales pueden ser eliminados con una serie de ciclos de carga descarga al 85 del esfuerzo de fluencia Despu s tendones externos actuando al nivel del pat n inferior de la viga son conectados El prop sito de esta fase de carga turbo preflexio0n es incrementar la capacidad de combado de la viga Este precombado comprende la aplicaci n de dos cargas concentradas a 1 4 y del claro Al terminar esta operaci n la viga es completamente ahogada en concreto Cuando la m nima resistencia del concreto es alcanzada las dos cargas son quitadas y el presforzado pretensando es aplicado en el pat n inferior Para incrementar la fuerza de pre
16. e se le dio a la siguiente contradicci n Construir una losa que por un lado sea resistente y por otro sea ligera Restricciones conceptuales en la d cada de los 30 Recu rdese las opciones de aquel entonces pisos de terracota filler jo1st floors syst me vaux syst me thuasne y El Boussiron Una soluci n encontrada posteriormente el siglo pasado siglo XX fue emplear un material ligero como bovedilla cemento arena de poliestireno o unisel combinado con otros resistentes como el concreto y acero para lograr el efecto deseado Tampoco en los a os 30 se contaba con la metodolog a de Altshuller 1926 1998 Sistema Triz por sus siglas en ruso Acr nimo ruso de su teor a para la resoluci n de problemas inventivos Pero nos es claro el que usted no puede pretender seguir haciendo siempre lo mismo y obtener resultados extraordinarios Aportaci n As pues en los 30 s como aportaci n y cuya importancia s lo se apreciar a m s adelante los alemanes Schaefer y Kuen sentaron las bases para la fabricaci n de una losa muy parecida a la que hoy conocemos como losa alveolada o hueca hollow core ref 15 Esta losa gen ricamente denominada alveolada por sus huecos en forma de alv olos pulmonares estaba constituida de concreto de piedra p mez y dos lositas de concreto armado normal ver figura 20 JDOOOL Figura 20 Los noes siempre son alentadores aunque son muy recom
17. edificaci n Tambi n desarroll las primeras unidades de muros prefabricados instalados en pisos y columnas fabricadas in situ 1903 ler Rascacielos de concreto Con su sistema E L Ramsome torci varillas de secci n cuadrada estructur ndolo con concreto en pisos y muros de concreto exterior Edificio Ingalls Cincinnati Ohio primer rascacielos de 15 niveles construido por A O Elzner 1906 Aportaci n Paul Planat publica su tratado de construcci n L Art de B tir en que encontramos un sistema de forjado El Boussiron ref 10 consistente en bovedillas a modo de encofrado sobre el que se colar de manera unitaria y de espesor requerido el concreto en la zona entre nervaduras 1907 Durabilidad La primera referencia que existe de estudios al respecto trata sobre el comportamiento durante 20 a os de probetas Asimismo Koenen realiz ensayos en acero para el sector FFCC a fin de evitar fisuraci n y oxidaci n Por baja tensi n del acero no se pudo compensar su p rdida de tensi n causada por la tracci n y deformaci n pl stica del concreto En 1909 Maillart patenta un m todo innovativo de construcci n la losa plana de concreto reforzado Es Eugene Freyssinet qui n impulsa avance en las t cnicas del presforzado desde los primeros a os del siglo XX experiencias que no hab an fructificado por la falta de aceros de alta resistencia y concretos de alta calidad As en 1910 Freyssinet e Empez
18. en 1994 Y tenemos nuestra Norma Mexicana NMX C 406 1997 ONNCE D CADA DE LOS 60 CAFCE Arq Ram rez V zquez ref 11 Zapatas Columnas Prefabricadas y Sistema de Losa con Canaletas ver figuras 26 y 27 Figura 27 Montaje de trabes I secci n variable para aulas 1962 La empresa Ordic ref 12 construy un conjunto habitacional en San Juan de Arag n D F 900 casas habitaci n empleando una planta prefabricadora in situ ver figura 28 Figura 26 M xico El M en C Humberto J Benet publica su Manual de Dise o de Losas Planas de Concreto Armado Aligeradas con Tubos de Cart n Comprimido SONOVOID 6 1963 ACI 318 63 Building Code reconoce el concreto presforzado 1968 El PCI promueve el concepto de Sistemas de Edificaci n Asimismo el PCI y la AASHTO revisan las ventajas de la Bulb Tee y desarrollan las vigas I tipo V y VI pero eran demasiado pesadas ref 17 1969 ler Sistema de Edificaci n Prefabricada presentada por Precast Systems Inc D CADA DE LOS 70 1972 ler sobre vida til que se llev a cabo en un concreto destinado a dep sito de petr leo en el mar En M xico comienza la construcci n de bodegas con trabes STT ref 11 y la Estructura en Cuautitl n Edo de Mex Jugos Mundet dise o Arq Adolfo del Cueto ver figura 27 Figura 27 1975 Se construye la f brica Meteoro ref 11 del Ing Carlos Gonz lez Flores Figura 28 Primeras Dobles
19. endables necesarios y primordiales y si no los vemos hay que buscarlos P mez como los romanos coeficiente de fricci n entre capas Seguramente la b squeda se orientaba al aligeramiento con material y alv olos La resistencia a tensi n y compresi n trav s del concreto armado normal ingenio b squeda creatividad Pero su aportaci n tipo alveolar define zona de nervaduras y aligeramiento expl cito D CADA DE LOS 40 En la d cada de 1940 reci n se desarrolla el concreto pretensado impulsado por la aguda escasez de acero en Europa al finalizar la guerra y comenzar la reconstrucci n 1948 En Espa a empezaron a emplearse los forjados con viguetas pretensadas Se da el ler acero de baja relajaci n desarrollado por John A Roebling amp Sons Co Asimismo Raymond Concrete Pile Co posteriormente Raymond International estaba ya construyendo pilas de concreto presforzado para plataformas petroleras en el Golfo de M xico 1949 la Cama de Pretensado vigas en puentes por Concrete Products of America Co ver figura 21 Figura 20 Esto requer a experimentaci n y pruebas en el dise o del equipo En ese entonces C mo obtendr amos usted y yo un acero de presfuerzo m s efectivo la respuesta lleg en mayo de 1949 ref 13 despu s que Basking visit una planta de prefabricados en Inglaterra donde observ la fabricaci n de viguetas pretensadas de claro corto y cimbra usando alambres de 2 mm
20. er a UNAM 2000 Manual de dise o de estructuras prefabricadas y presforzadas la Ed Cap 9 17 PCI 2006 Handbook history 6th Edition 18 Sidney Freedman Architectural Precast Concrete Services Precast Prestressed Concrete Institute Chicago Illinois 19 Fabiola Pierantoni Silva Jos Penad s Mart 2002 Elementos de obras singulares Sesi n 6 5 Asociaci n Cient fico T cnica del Hormig n Estructural ACHE Primer Congreso Nacional de Prefabricaci n Espa a 20 Guy Rigot Marie Th rese Gaspart 1999 The tower at Namur world s tallest precast prestressed concrete dtructure PCI Journal Vol 44 No 3 May June 1999 p 16 21 21 R Englekirk 2002 Beneficios y razones para usar sistemas estructurales de hormig n pre fabricado en regiones de alta s smicidad 20 Seminario Internacional de Estructuras Prefabricadas en Zonas S smicas ANIPPAC 22 Jos I Restrepo 2002 Beneficios y razones para usar sistemas estructurales de hormig n pre fabricado en regiones de alta s smicidad 20 Seminario Internacional de Estructuras Prefabricadas en Zonas S smicas ANIPPAC 23 Minehiro Nishiyama Fumio Watanaber 2003 Seismic performance of precast column foundation connection assembled by post tensioning ECI Conference on Advanced Materials for Construction of Bridges Buildings and Other Structures III Davos Switzerland http services be
21. eza podr a substancialmente reducir la carga muerta de las estructuras de concreto y por consiguiente ayudar a apoyar tanto en costo como de ingenier a estructural Aplicaciones del LWC Pisos en estructuras de acero protecci n contra incendio Estructuras de concreto edificios y estacionamientos todos los tipos incluyendo pisos postensados Plataformas de puentes pilares y vigas AASHTO Concretos con densidad espec ficas Elementos prefabricados y presforzados trabes doble T paredes Tilt Up tuber as ornamentos etc Estructuras marinas plataformas flotantes barcos plataformas petroleras De relleno y aislamiento CONCRETO REFORZADO CON FIBRAS Desarrollado en Rusia ref 3 despu s de la Segunda Guerra Mundial fue el Dr Majardar 1960 quien aprovech el Di xido de Circonio en el Centro de Investigaci n de la Construcci n de Inglaterra BRE Nace la industria del GRC 6 GFRC Glass Fiber Reinforced Cement 1972 Impregnaci n del concreto con mon meros que posteriormente polimerizan dentro de su masa Se obtiene incrementos muy notables en la resistencia mec nica m s de 200 N mm Son pr cticamente Inatacables por la acci n de los agresivos qu micos o indestructibles en los ciclos hielo y deshielo as como se mejora la relaci n resistencia peso ref 4 SIGLO XXI The Bridge Street Bridge ref 5 ler puente vehicular de concreto en U S A emplea tendones pretensados CRFP Carbon Fiber Reinforced P
22. naci n con mon meros 1972 CFCC cables postensados 2002 20307 SISTEMAS DE PISO Su estructuraci n en castillos y palacios travesa os de madera en un sentido tablas en el otro sentido y etc Funci n aumentar las distancias entre los muros de carga sin sacrificar la capacidad de resistencia de la construcci n R Betancourt Ribotta Variante de la losa maciza como una estructuraci n impl cita de los travesa os de madera podr a considerarse las nervaduras en un sentido o en ambos aumentando el claro a cubrir Aligerando Casetones o diversos materiales Olvidaremos los pisos de terracota filler jo1st floors syst me vaux syst me thuasne y El Boussiron No lo fue al aparecer las viguetas pretensadas o de alma abierta con bovedillas cemento arena poliestireno caset n en arco de fibra de vidrio o metal chapa troquelada incluyendo todos capa de compresi n y conllevando el ahorro en cimbra de contacto con caracter sticas t rmicas y ac sticas seg n el caso Se tienen las losas postensadas pero tambi n el deseo de construir de un solo golpe tableros completos prefabricados de los cuales algunos tipos hay todav a en el mercado Una respuesta parcial pero efectiva la tenemos con la losa alveolar doble T o inclusive con la T Los sistemas mixtos ref 25 l nea cl sica vigas de acero con losa maciza sobre pat n superior o bien vigueta pretensada bovedilla apoyada usualmen
23. olymer como principal refuerzo estructural y cables postensados CFCC Carbon Fiber Composite Cable en la parte inferior del alma de la viga Dise o Integral de Estructuras y Materiales ISMD 6 ECC Engineered Cementitious Composites FRP Fiber Reinforced Polymers R ECC Reinforced ECC ver figura 2 Auto adapfive response PDDA Stability Residual displacement Pamage tolerance Frame configuration Member dimensions _ Figura 2 Este sistema planteado tendr a un comportamiento bi lineal el stico carga deformaci n y capacidad de respuesta adaptativa Actualmente en el Centro de Investigaci n e Innovaci n Tecnol gica del IPN CIFTEC IPN est n desarrollando un sistema de recubrimiento de part culas en seco que amalgama los elementos de manera m s s lida y garantiza tanto la utilizaci n de al menos el 98 por ciento de los materiales empleados como una alta resistencia y flexibilidad y con peso ligero Un ejemplo de ello es el revestimiento de las mol culas de metal con alg n tipo de cer mico y viceversa con lo que es posible producir materiales resistentes al desgaste y abrasi n como la cer mica pero con propiedades de resistencia mayores a ese componente Puente Sundoya en Noruega ref 3 a s lo 100 km al sur del C rculo rtico LWC ver figura 3 Figura 3 De tres claros el principal de 298 m y dos laterales de 120m El claro principal ser el 20 m s largo en el mundo
24. orjada d ctil ubicada desde la columna Dywidag Ductile Connector System ref 19 DDC ver figura 40 Figura 40 Otras aportaciones Precast Hybrid Moment Resistance Frame System DDC y Sistema H brido Combinado ver figuras 41 y 42 Figura 41 Edificio de estacionamiento Wiltern 1995 Figura 41 Primera estructura construida utilizando un sistema antis smico en concreto prefabricado en San Francisco U S A The Paramount Aportaci n Muro precomprimido y muro con disipadores de energ a ref 22 desarrollados por Jos I Restrepo Ph D Universidad de California San Diego Aportaci n Minehiro Nishiyama Fumio Watanaber presentaron ref 23 en el 2003 Conexi n Prefabricada Columna Cimiento para Desempe o S smico Ensamblado con Postensado ver figura 42 A Fi un h 4 13 Frostrossing 3 D Ties 4 09 Steel Bars Column section Figura 42 Motivaci n para nuestro amable lector R Stephenson ref 10 construye el puente de hierro colado Britannia Bridge en 1850 2 claros de 142 m centrales con 2 elementos rectangulares de 4 4 m de ancho y 9 m de peralte Destruido por el fuego en 1970 y reconstruido posteriormente como tipo arco Ver figuras 43 Figuras 43 Aportaci n 100 a os despu s en 1951 A Lipsky y L Baes ref 24 desarrollan la Preflex Beam longitud t pica 33 4 m 109 ft y posteriormente la Ronveaux Co lanza la Flexstress Beam de longitud t pica 47 m 154 ft Constru
25. ostensada Figura 24 Edificio en voladizo postensado 14 1956 Desarrollo en la AASHO despues AASHTO vigas I Std tipos I H III y IV principal colaborador Bill Dean ver figura 25 Figura 25 Viga I AASHTO Todos asintieron con este enfoque excepto Art Anderson quien escribi un art culo cido ref 13 en Engineering News Record ENR y demostr que la viga Bulb T section es estructuralmente m s eficiente que las vigas I ver figura 25 f Y mme TYPICAL CROSS SECTION Figura 25 Viga Bulb T section Efectivamente hoy en d a la viga Bulb T est reemplazando gradualmente a las antiguas secciones I std AASHTO PCI 1957 M xico Puente sobre el r o Tuxpan Puente sobre el r o Coatzacoalcos etc Ben C Gerwick Inc produce un dispositivo deflector de cables 1958 El Comit Conjunto ACI ASCE 323 posteriormente 423 publica recomendaciones tentativas para el concreto presforzado El PCI publica especificaciones para plantas de presforzados la prueba con fuego en una viga Doble T por U L Inc 1959 Desarrollo de la viga Bulb T por Arthur Anderson de Concrete Technology Corp Tacoma Wa El TAC publica el C digo Standard en Edificaci n con Concreto Presforzado Como marco de referencia cronol gico TAC The Architects Collaborative fundada en 1946 despu s de la 2 Guerra Mundial la edici n registrada del UBC es de 1967 The International Code Council ICC fundada
26. press com eci advanced materlals 5 24 Stephanie Staquet Guy Rigot Henry Detant Bernard Espion 2004 Innovative composite precast prestressed precambered u shape concrete deck for belgium s high spedd railway trains PCI Journal November December 2004 p 94 113 25 Jorge Silva Midences 2005 Topolog a sistemas de piso ler Simposio de Sistemas de Piso Universidad Veracruzana Asociaci n Nacional de Industriales del Presfuerzo y Prefabricado A C ANIPPAC para catedr ticos Facultad de Ing 26 Asociaci n de Productores de Losas Huecas Pretensadas ASSAP Italia La losa hueca proyecto y utilizaciones p 3 5
27. sforzado que puede ser aplicado a la viga un dispositivo anti prestensado temporal decompresi n se coloca arriba de la viga Esta precauci n es necesaria para el caso de que los soportes de la viga est n demasiado cerca durante el transporte lo que causar a momentos en voladizo El pretensado temporal es removido antes de colar la losa superior Finalmente despu s que esta losa ha alcanzado la resistencia necesaria la viga compuesta es postensada Se hace necesario enfatizar que la Flextress no es simplemente la presencia de conocidas t cnicas M s bien es la innovativa combinaci n de dos principios b sicos del pretensado y precombado A saber la aplicaci n del pretensado en el patin inferior de la viga de acero turbo preflexion y la decompresi n temporal antipretensado en el concreto junto con el completo ahogado de la viga durante la prefabricaci n Con esta innovativa combinaci n de conceptos ref 24 se construyen plataformas secci n U para v as del tren de alta velocidad en la Estaci n Sur de Bruselas B lgica ver figura 44 Figura 44 Es importante cuanto sabe uno pero tambi n es importante qu hace uno con lo que sabe RECAPITULACI N MATERIALES Neol tico Valle del ufrates Ladrillo crudo 7600 6000 A C Cemento el Faro de Smeaton Eddystone 1776 Dr Fox pavimentos c armaduras de hierro 1829 Lambot hormig n armado 1848 LWC Stephen J Hayden 1918 GFRC Dr Majardar 1960 Impreg
28. te en el pat n inferior Aportaci n Heberto Castillo Sistema estructural de entrepiso tridimensional mixto de acero y concreto Tridilosa versatilidad en edificios puentes vehiculares y peatonales presas hidr ulicas domos y como astillero flotante POR IMPULSAR EN M XICO Losa Alveolar El m s internacional de los componentes prefabricados en el campo de la industrializaci n en la construcci n mundial Razones t cnicas Econ micas Versatilidad elevado m dulo el stico de al menos 1 5 veces el hormig n vertido in situ ref 26 resultan losas muy r gidas con flechas el sticas muy exiguas bajo las cargas de prueba se pueden realizar forjados con menor espesor a igualdad de luz y sobrecargas respecto a otros forjados HORIZONTE M s investigaci n modelos experimentales Difusi n del conocimiento tecnolog a e investigaci n experimental hecha en M xico Viaducto Millau Entonces recurrieron a una t cnica semejante a la empleada por los egipcios en la construcci n de sus monumentos 4 000 a os antes Editorial Revista SMIE Num 6 2006 Mayor eficiencia ingenteril considerando las estructuras con un enfoque sist mico Teor a y praxis Equipo interdisciplinario Herramientas computacionales Investigaci n experimental Posici n ecl ctica Stempre ser objeto de creaci n alg n procedimiento constructivo que requiere estudio y
29. v Aut noma de Yucat n Art culo www uady mx sitios ingenier hoy arqui romal htm 8 Roberto Meli 1998 Ingenier a estructural de los edificios hist ricos la Edici n Fundaci n ICA 9 Enrique Luis de Luca 1979 Hormig n pretensado El Ateneo Editorial p 3 10 KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN Department of Civil Enginnermg http www kuleuven be bwk Home index E html 11 F Leonhardt Prestressed Concrete ones 1964 Design and construction Berlin Cap 20 traducci n de C Raccanello F Raccanello 2000 Costruire from the mattone to the precompresso one thesis of bachelor luav Venice reporter U Barbisan p 87 Adicionalmente T Y Lin y Ned H Burns 1981 Design of prestressed concrete structures John Wiley amp Sons Inc E U A 12 Ing J Carlos Delgado Trejo 1997 La historia de la prefabricaci n Congreso ANIPPAC 13 Norman I Scott 2004 Reflections on the early precast presstresed concrete industry in America PCI Historical Technical Series PCI 50 Anniversary 14 Dr P Ritz P Matt Ch Tellenbach P Schlub H U Aeberhard 1985 Post Tensioned Slabs VSL International Ltd 4 2 VSL Report Series 15 PCI 2004 1954 2004 Celebrating milestone of an industry and his organization PCI 50 Anniversary 16 Asociaci n Nacional de Industriales del Presfuerzo y la Prefabricaci n A C ANIPPAC Instituto de Ingeni
30. verificaci n anal tica y experimental Oscar de la Torre Creatividad Ingenio Tecnolog a REFERENCIAS 1 Amigos de Egiptolog a AE V ctor J Jim nez J imez 2000 Materiales de construcci n en el antiguo Egipto http www egiptologia com sociedad materiales materiales htm 2 Expanded Shale Clay and Slate Institute ESCSI 2006 Literature and technical documents structural lightweight aggregate uses Secci n Lightweight concrete and aggregates ASTM 169C Chapter 46 2006 T A Holm and John P Ries Excellent overview of the complete subject ASTM 169D http www escs1 org email info escsi org 3 Bridge Design amp Engineering Hemming Group Ltd 2002 United Kingdom Art culo http www bridgeweb com magazine ThisMonth cfm 4 lan White 2002 Cemento reforzado con fibra de vidrio en el siglo XXP Asociaci n Cient fico T cnica del Hormig n Estructural ACHE Primer Congreso Nacional de Prefabricaci n Espa a 2002 conferencista extempor neo 5 Nabil F Grace Tsuyoshi Enomoto George Abdel Sayed Kensuke Yagi Loris Collavino 2003 Experimental study and analisis a full scale CFRP CFCC double tee bridge beam PCI paper July August 2003 6 Victor C Li 2001 Reinforced ECC An evolution from materials to structures Proceeding of the Ist FIB Congress Federation Internationale du Beton FIB Session 5 Composite Structures 7 Uni
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