En el mundo de la construcción, las vigas son como los cimientos invisibles de cualquier proyecto: esenciales para que todo se mantenga firme y seguro. Sin embargo, no todas las vigas son iguales. En este artículo, vamos a ponernos manos a la obra para desentrañar las diferencias clave entre estas opciones. Las vigas armadas son elementos estructurales de hormigón reforzado con barras de acero, conocidas como armaduras, que actúan como el esqueleto interno de la viga. Este sistema combina las propiedades del hormigón, que soporta bien esfuerzos de compresión, con el acero, que resiste la tracción. Proceso en obra o en fábrica: Las barras de acero se colocan en un encofrado y, posteriormente, se vierte el hormigón para cubrirlas.
Vigas pretensadas: diseño y función para grandes luces
Las vigas pretensadas son elementos estructurales de hormigón diseñados para maximizar su resistencia y durabilidad mediante un proceso innovador: el tensado previo del acero. En estas vigas, los cables o barras de acero se someten a una fuerte tensión antes de que el hormigón se vierta y fragüe. Gracias a su diseño avanzado, las vigas pretensadas destacan en proyectos que requieren cubrir grandes luces sin apoyos intermedios.
Espacios más abiertos y funcionales: En viviendas actuales, la tendencia hacia espacios diáfanos y conectados requiere soluciones estructurales que puedan cubrir mayores luces sin apoyos intermedios. Resistencia y durabilidad optimizadas: La compresión inicial del acero en las vigas pretensadas reduce el riesgo de fisuras y aumenta su vida útil. Esto es especialmente útil en porches y pérgolas, donde las vigas están más expuestas a cambios climáticos. Mayor resistencia a la corrosión: El diseño compacto del hormigón alrededor de los cables pretensados protege el acero interno, reduciendo la exposición a agentes externos que podrían causar oxidación. Eficiencia en la instalación: Las vigas pretensadas son prefabricadas y llegan listas para su colocación, lo que agiliza los tiempos de construcción en proyectos residenciales. Además, su diseño permite un acabado limpio y funcional, eliminando la necesidad de recubrimientos adicionales. Menor mantenimiento: Gracias a su diseño compacto y a su resistencia superior, las vigas pretensadas prácticamente no requieren reparaciones a lo largo de su vida útil.
Aplicaciones y casos de uso en grandes luces
Diseño por DLC de Milán y soluciones postensadas: Sistema apropiado para la construcción de edificios de grandes luces (de 32 a 50 m). Diseñado por el estudio DLC de Milán, este sistema se basa en la utilización del postensado para la realización de una gran viga de cubierta, formada por dos mitades simétricas ensambladas a pie de obra mediante seis tendones postensados. Es de las pocas estructuras en hormigón pretensado capaz de alcanzar luces libres de hasta 50 m conservando los requisitos de fiabilidad propios del sistema a doble pendiente. Con la utilización de la correa Dalla en la formación del entramado de cubierta se obtienen cuadrículas desde 14,50 x 32 m a 11,50 x 50 m. La evacuación del agua de lluvia se realiza mediante bajantes incorporadas en los pilares. Existe la posibilidad de dimensionar la viga para eventuales cargas adicionales. Internamente el sistema presenta un intradós caracterizado por la sección en U de la viga y la forma grecada de las correas.
Puentes y técnicas históricas: Uno de los ingenieros que más contribuyó al desarrollo del hormigón armado y que tuvo una actuación más destacada en el origen y desarrollo del hormigón pretensado fue el francés Freyssinet. Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando los puentes de hormigón pretensado adquirieron toda su potencia y se desarrollaron. El hormigón pretensado ha demostrado sus ventajas económicas y técnicas tanto para puentes de luces medias (vigas prefabricadas, por ejemplo) como para grandes luces (puentes empujados y atirantados, entre otros). Tal es la importancia de que el proceso de construcción de un puente sea sencillo y económico, que los puentes viga se clasifican en función de dichos procedimientos. En general, se pueden construir los puentes in situ, con piezas prefabricadas o de forma mixta.
Modalidades de construcción y luces: Un puente viga de hormigón pretensado puede construirse sobre una cimbra hormigonando «in situ» o bien con dovelas prefabricadas. La cimbra también puede emplearse en la construcción con dovelas prefabricadas. Las dovelas se montan sobre la cimbra y se unen entre sí mediante juntas húmedas (ejecutadas con mortero) o bien juntas secas (adosando las dovelas y pegándolas normalmente con resina epoxi). Las luces cubiertas por la construcción sobre cimbra oscilan entre 20 y 50 metros. Por encima de los 20 metros, se recomienda reducir el peso propio de la losa con voladizos laterales o con aligeramientos. Por encima de los 25 metros, sería conveniente adoptar una variación longitudinal de la inercia. Por encima de los 20 metros, la competitividad frente a las vigas prefabricadas solo se justifica si las condiciones de ejecución permiten abaratar el encofrado. En la actualidad, se utilizan encofrados metálicos reutilizables, de fácil montaje y desmontaje. En el caso de cimbras altas, se emplean apoyos de gran capacidad y vigas trianguladas de gran canto. Se trata de cimbras huecas que permiten el paso de vehículos durante la construcción del puente. Las losas aligeradas construidas sobre cimbra convencional tienen un campo económico de luces entre los 10 y 40 metros. Las cimbras autoportantes suelen utilizarse en puentes con muchos vanos de luces moderadas. Se trata de una viga metálica que se apoya en las pilas del puente y que permite construir completamente uno o varios vanos. Posteriormente, la cimbra se traslada horizontalmente y se apoya en las pilas del puente hasta el vano siguiente. En ocasiones, se ha sustituido la viga auxiliar bajo el tablero por un procedimiento de suspensión con pórticos móviles. La secuencia de las operaciones requiere que la parte trasera del pórtico de avance esté apoyada sobre el tablero construido previamente, y que el otro apoyo se encuentre en la pila siguiente, sobre una base provisional que se suprime posteriormente y se hormigona con el tablero. Los vanos abordables por este método oscilan alrededor de los 40 metros, para conseguir resultados económicamente competitivos.
La construcción por dovelas, prefabricadas o ejecutadas «in situ», que avanzan en voladizo sobre las ya erigidas, es un procedimiento muy adecuado para las grandes luces o cuando las pilas son muy altas. Las dovelas prefabricadas se izan con medios de elevación potentes y se unen a las anteriores. Si se ejecutan in situ, existe un carro de avance que se apoya en las dovelas anteriores. El primer puente construido mediante voladizos sucesivos fue el de Santa Catalina, sobre el río Peixe, cerca de Herval (Brasil), en el año 1931. Su autor fue el ingeniero Baumgarten. Se trata de un puente de hormigón armado de dintel continuo de tres vanos, con 68 metros de luz en el central. En 1951, Finsterwalder aplicó esta tecnología, que ya incluía el pretensado, en el puente de Balduinstein, sobre el río Lahn, con 62,10 metros de luz libre. En España, esta tecnología se empleó por primera vez en los puentes de Almodóvar (1962) y Castejón (1968) ...
Curso de cálculo de Puentes de hormigón pretensado con Midas Civil
La industrialización de la fabricación de vigas de hormigón pretensado permite la construcción de puentes de tramos simples. Se trata de vigas de sección normalmente en T, en I o incluso en cajón, que permiten un intervalo amplio de luces. Los cantos de estas secciones varían según la luz y la disponibilidad de elementos prefabricados en el mercado, entre L/18 y L/23. La luz óptima se sitúa entre los 30 y 40 metros, puesto que por encima de los 50 metros los medios auxiliares de colocación deben estar ampliamente sobredimensionados. De forma excepcional, podría llegarse a los 70 metros de luz. Sobre las vigas prefabricadas se coloca una losa de entre 15 y 20 cm de espesor. Este elemento, además de aumentar el tamaño de la sección, cumple la función de rigidizar la superestructura en sentido vertical para repartir las cargas y en sentido horizontal para evitar movimientos relativos entre las vigas y hacer las veces de diafragma rígido. En ocasiones, también se necesita un diafragma que proporcione rigidez lateral a las vigas y a la superestructura en general. Estos se colocan en los extremos del puente y en puntos intermedios. Para luces muy pequeñas (inferiores a 8 metros), pueden emplearse vigas prefabricadas de sección rectangular aligerada. Con luces entre 6 y 20 metros, las vigas de sección en «pi» son el tipo de sección óptimo. Cuando las luces están comprendidas entre los 10 y 25 metros, la sección T es muy efectiva. Las secciones prefabricadas tipo cajón de grandes dimensiones, de una sola pieza o en dovelas, son muy eficientes debido a su bajo peso y a su rigidez. Estas secciones se emplean en puentes atirantados y empujados. Las vigas prefabricadas también pueden dar lugar a tipologías hiperestáticas si se les da continuidad mediante un postesado posterior que las una al resto de la estructura. El procedimiento consiste en fabricar o montar el tablero detrás del estribo y, a continuación, empujarlo deslizándolo sobre las pilas hasta alcanzar su posición definitiva al llegar al otro estribo. Este tablero también puede estar compuesto por dovelas prefabricadas u hormigonadas in situ. El método del empuje ha permitido resolver satisfactoriamente la construcción de puentes sobre obstáculos importantes situados por debajo del tablero. Este procedimiento es particularmente ventajoso en los puentes muy largos, pues permite aplicar la construcción industrializada. Este sistema constructivo fue desarrollado en la segunda mitad del siglo XIX para ubicar en su situación definitiva grandes viaductos metálicos de celosía. De hecho, la ligereza de los tableros metálicos y mixtos es una ventaja frente a los de hormigón, mucho más pesados. Sin embargo, es habitual la construcción de estos puentes con hormigón pretensado. En particular, los puentes de ferrocarril son estructuras idóneas para construirlas mediante empuje, pues han de soportar, además de su peso propio, unas cargas de servicio elevadas que obligan a dimensionar secciones con una gran capacidad resistente. El primer viaducto de hormigón empujado fue el Puente de Ager, en Austria, terminado en 1959, donde se usaban dovelas cortas prefabricadas, y numerosos ejemplos siguieron a lo largo del siglo XX, demostrando la viabilidad y eficiencia de las técnicas de empuje y de pretensado en grandes luces.
Ventajas comparativas y consideraciones finales
En particular, los puentes de ferrocarril y las estructuras de grandes luces se benefician de la combinación de prefabricación, empuje y pretensado para optimizar tiempos, costos y seguridad. La experiencia histórica muestra la evolución desde las dovelas prefabricadas hasta las soluciones postensadas y empujadas, con progresos en los métodos de encofrado, colocación y rigidez de las superestructuras. La elección entre vigas armadas y pretensadas depende del tipo de proyecto, pero para viviendas particulares y construcciones que exigen luces amplias, las vigas pretensadas ofrecen claras ventajas.