Martí Vargas, José R.
Departamento de Ingeniería de la Construcción y de Proyectos de Ingeniería Civil / Universidad Politécnica de Valencia / Camino de Vera s/n 46071
Valencia (España)
+34 96 387 75 60 / jrmarti@cst.upv.es
Bonet Senach, José L.
Departamento de Ingeniería de la Construcción y de Proyectos de Ingeniería
Civil / Universidad Politécnica de Valencia / Camino de Vera s/n 46071 Valencia (España)
+34 96 387 75 60 / jlbonet@cst.upv.es
Navarro Gregori, Juan
Departamento de Ingeniería de la Construcción y de Proyectos de Ingeniería Civil / Universidad Politécnica de Valencia /Camino de Vera s/n 46071 Valencia (España)
+34 96 387 75 60 / juanagre@cst.upv.es
ABSTRACT
Dado el creciente auge y la generalización de la construcción con hormigón pretensado, en la presente ponencia se abordan los riesgos que se manifiestan durante las fases específicas de esta técnica constructiva, tanto para el caso de la variante con armaduras pretesas como para la variante con armaduras postesas, y se indican las medidas preventivas a adoptar en su caso.
Palabras clave
Hormigón, pretensado, armadura, tesado, seguridad, prevención, riesgo
INTRODUCCIÓN
Hormigón armado y hormigón pretensado constituyen dos técnicas constructivas diferentes que, si bien en ambos casos se realizan con hormigón como material base, presentan algunas particularidades. La principal diferencia estriba en que, en el caso del hormigón pretensado, se aplica tensión a las armaduras antes de que la estructura sea puesta en servicio, no produciéndose este hecho en el caso del hormigón armado.
La construcción de una estructura de hormigón pretensado comprende, de forma general, las mismas fases que la construcción de una estructura de hormigón armado y, adicionalmente y de forma integrada con éstas, las fases propias de la técnica de pretensado utilizada.
Puede considerarse que actualmente existe suficiente información (bibliografía, recomendaciones, códigos de buenas prácticas, …) sobre las medidas a adoptar para la prevención de riesgos laborales en la construcción de estructuras de hormigón armado, pero no así en el caso de las fases específicas de las estructuras de hormigón pretensado.
Así, la operación de puesta en tensión de las armaduras, denominada tesado, entraña un riesgo considerable durante la fase de construcción de las estructuras de hormigón pretensado, al igual que el resto de operaciones específicas de la técnica de pretensado.
Por otro lado, las técnicas de pretensado más comúnmente empleadas son dos: mediante armaduras pretesas y mediante armaduras postesas, respondiendo esta distinción al hecho de que la operación de tesado se realice antes o después de la operación de hormigonado, respectivamente. La técnica de armaduras pretesas es utilizada, por sus propias características, en instalaciones industriales de productos prefabricados de hormigón, mientras que la técnica de armaduras postesas suele aplicarse en estructuras que son construidas “in situ”.
FASES GENERALES DE LA EJECUCIÓN DE UNA OBRA DE HORMIGÓN ARMADO
La ejecución de una obra de hormigón armado se compone de las siguientes fases:
- Preparación de las cimbras y encofrados; cuya misión es contener, soportar y dar forma al hormigón fresco hasta su endurecimiento.
- Preparación de las armaduras: a pie de obra o en taller se cortan y doblan las armaduras en base a las indicaciones de proyecto.
- Colocación de las armaduras: las armaduras preparadas se montan en el interior de los encofrados dejando los recubrimientos especificados en el proyecto mediante separadores.
- Preparación del hormigón: a pie de obra o en central se efectúa el amasado de los componentes del hormigón.
- Transporte del hormigón: del lugar del amasado se lleva la masa hasta los encofrados.
- Colocación del hormigón: es la operación de verter el hormigón en los encofrados.
- Compactación del hormigón: una vez colocado se compacta mediante vibradores.
- Desencofrado y descimbrado: cuando el hormigón alcanza la resistencia suficiente, se desencofra y descimbra.
- Curado del hormigón: consiste en humedecer las superficies de hormigón durante los días siguientes al desencofrado.
FASES ESPECÍFICAS DEL HORMIGON PRETENSADO
Pretensado con armaduras pretesas
El proceso habitual de tesado se efectúa en plantas de prefabricación en cuyos extremos se dispone de bloques de anclaje (estribos) en los que anclar los tendones, generalmente por medio de cuñas.
Antes de colocar los moldes se realizan las siguientes operaciones:
- Tendido de las armaduras activas (generalmente alambres).
- Tesado de las armaduras activas.
- Anclaje de las armaduras activas en los estribos extremos.
Cuando se retiran los moldes, se procede a la siguiente operación:
l Activación del pretensado mediante el "corte" o liberación de los anclajes de las armaduras activas en los extremos de los elementos.
Pretensado con armaduras postesas
El postesado es habitual tanto para elementos prefabricados como para elementos confeccionados "in situ". Las operaciones específicas son las siguientes:
- Colocación de vainas al mismo tiempo que se disponen las armaduras pasivas.
- Enfilado de las armaduras en las vainas. Esta operación se puede realizar con anterioridad a la colocación de las vainas o posteriormente. Si se realiza posteriormente, los diámetros de las vainas tienen que ser algo mayores. Asimismo, esta operación puede realizarse antes o después del hormigonado.
- Tesado de las armaduras activas una vez endurecido el hormigón.
- Anclaje de las armaduras activas.
- Inyección de las vainas con lechadas adherentes o no adherentes.
COLOCACIÓN Y TESADO DE LAS ARMADURAS ACTIVAS [3]
El tesado deberá realizarse de acuerdo con un plan previamente establecido, en el cual deberán tenerse en cuenta las recomendaciones del fabricante del sistema utilizado. En particular, se cuidará de que el gato apoye perpendicularmente y centrado sobre el anclaje.
El tesado se efectuará por operarios cualificados que posean la competencia, y experiencia necesarias. Esta operación se vigilará y controlará cuidadosamente adoptándose las medidas de seguridad necesarias para evitar cualquier daño a personas.
El tesado, efectuado por uno o los dos extremos del elemento, según el programa establecido, se realizará de forma que las tensiones aumenten lenta y progresivamente hasta alcanzar el valor fijado en el proyecto.
El tesado a bajas temperaturas requiere precauciones especiales.
Si durante el tesado se rompe uno o más elementos de los que constituyen la armadura, podrá alcanzarse la fuerza total de pretensado necesaria aumentando la tensión en los restantes, siempre que para ello no sea preciso elevar la tensión en cada elemento individual en más de un 5% del valor inicialmente previsto. La aplicación de tensiones superiores requiere un nuevo estudio del proyecto original; estudio que deberá efectuarse basándose en las características mecánicas de los materiales realmente utilizados. En todos estos casos, será preciso realizar la correspondiente comprobación de la pieza o elemento estructural que se tesa, teniendo en cuenta las nuevas condiciones en que se encuentra.
La pérdida total en la fuerza de pretensado, originada por la rotura de elementos irreemplazables de la armadura, no podrá exceder nunca del 2% de la fuerza total de pretensado indicada en el proyecto.
Programa de tesado
En el programa de tesado deberá hacerse constar expresamente:
A) Armaduras pretesas:
- El orden de tesado de las armaduras; eventualmente, las sucesivas etapas parciales de pretensado.
- La presión o fuerza que no debe sobrepasarse en los gatos.
- El valor de la carga de tesado en los anclajes.
- Los alargamientos que deben obtenerse teniendo en cuenta, en su caso, los movimientos originados por la penetración de la cuña.
- El modo y secuencia que deberá seguirse para la liberación de los tendones.
- La resistencia requerida al hormigón en el momento de la transferencia.
B) Armaduras postesas:
- El orden de tesado de las armaduras.
- La presión o fuerza que debe desarrollarse en el gato.
- El alargamiento previsto y la máxima penetración de cuña.
- El momento de retirada de las cimbras durante el tesado, en su caso.
- La resistencia requerida al hormigón antes del tesado.
- El número, tipo y localización de los acopladores.
El tesado no se iniciará sin la autorización previa de la Dirección de Obra, el cual comprobará la idoneidad del programa de tesado propuesto, así como la resistencia alcanzada por el hormigón, que deberá ser igual o superior a la establecida en proyecto para poder comenzar dicha maniobra.
Tensión máxima inicial admisible en las armaduras
Con el fin de disminuir diversos riesgos durante la construcción (rotura de armaduras activas, corrosión bajo tensión, daños corporales, etc), el valor máximo de la tensión inicial introducidaen las armaduras sp0antes de anclarlas, no será superior a los valores indicados en el artículo20.2.1 de la Instrucción EHE.
Control del tesado
El control de la magnitud de la fuerza de pretensado introducida, se realizará midiendosimultáneamente el esfuerzo ejercido por el gato y el alargamiento experimentado por la armadura.
El esfuerzo de tracción ejercido por el gato deberá ser igual al indicado en el programa de tesado que figure en el proyecto. Los dispositivos de tesado y los aparatos de medida utilizados, deberán ser tales que permitan garantizar que la fuerza de pretensado introducida en las armaduras no difiere de la indicada en el referido programa de tesado en más del 5%.
Los valores de los alargamientos se medirán con una precisión no inferior al 2% del recorrido total; y no podrán diferir de los previstos en el programa de tesado en más del 15% para un tendón particular, ni del 5% para la suma de todos los valores de tendones en la misma sección. En caso de que esta diferencia sea superada, se adoptarán las oportunas medidas para su corrección.
Todos los aparatos de medida utilizados, deberán contrastarse con la frecuencia necesaria para poder garantizar, en cualquier momento, que la precisión de las mediciones efectuadas cumplen los criterios que en los párrafos anteriores quedan señalados.
Para facilitar el control, se llevará una tabla de tesado, consistente en un impreso, con el correspondiente encasillado, en el que se anotarán, por una parte, todos los datos del programa de tesado previsto en proyecto, así como los necesarios para la identificación de cada tendón; y por otra, los resultados registrados durante la ejecución del tesado.
Durante las operaciones de tesado se anotarán, en las oportunas casillas de la tabla, y enfrentados con los correspondientes valores teóricos para su fácil y rápida comprobación, los resultados reales obtenidos, es decir, las lecturas registradas en los aparatos utilizados para medir las fuerzas introducidas y los correspondientes alargamientos. Asimismo, se harán constar todos los incidentes que hayan podido surgir en el transcurso de la operación de tesado.
Retesado de armaduras postesas
Se entiende por retesado cualquier operación de tesado efectuada sobre un tendón con posterioridad a la de su tesado inicial.
Sólo está justificado cuando se considere preciso para uniformar las tensiones de los diferentes tendones de un mismo elemento, o cuando, de acuerdo con el programa previsto en el proyecto, el tesado se realice en etapas sucesivas.
Debe evitarse el retesado que tenga como único objeto disminuir las pérdidas diferidas detensión, salvo que circunstancias especiales así lo exijan.
Destesado de las armaduras pretesas
El destesado es la operación mediante la cual se transmite el esfuerzo de pretensado de las armaduras al hormigón, en el caso de armaduras pretesas, y se efectúa soltándolas de sus anclajes provisionales extremos.
Antes de proceder al destesado, deberá comprobarse que el hormigón ha alcanzado la resistencia necesaria para poder soportar las tensiones transmitidas por las armaduras, y deberán eliminarse todos los obstáculos capaces de impedir el libre movimiento de las piezas de hormigón.
Si el destesado se realiza elemento por elemento, la operación deberá hacerse de acuerdo con un orden preestablecido con el fin de evitar asimetrías, que pueden resultar perjudiciales en el esfuerzo de pretensado.
Deberán preverse los dispositivos adecuados que permitan realizar el destesado de un modo lento, gradual y uniforme, sin sacudidas bruscas.
Una vez sueltas las armaduras de sus amarres extremos y liberadas también las coacciones que puedan existir entre las sucesivas piezas de cada bancada, se procederá a cortar las puntas de las armaduras que sobresalgan de las testas de dichas piezas, si es que éstas van a quedar expuestas y no embebidas en el hormigón.
CARACTERÍSTICAS GENERALES
La construcción de estructuras de hormigón pretensado, siendo de tipologia muy variada (puentes, viaductos, centrales nucleares, edificación, …. ), entraña unos riesgos comunes a la construcción de cualquier tipo de estructura, destacando los siguientes [1]:
- Caídas de altura
- Caídas al mismo nivel
- Torceduras
- Caídas de materiales
- Electrocuciones
- Presencia de vehículos
- Ruido
- Derrumbamiento
- Manejo de maquinaria y medios auxiliares de construcción
- Sometimiento a la intemperie
- Dermatosis
- Salpicaduras
- Pinchazos
- Cortes y heridas
- Golpes
Frente a estos riesgos, los medios de protección a disponer son:
- Estudio previo de instalaciones
- Planificación de la prevención de los tajos
- Circulación y delimitación de áreas
- Difusión del plan de seguridad
- Protecciones colectivas (pasarelas de paso, barandillas, redes, … )
- Protecciones de las máquinas
- Protecciones individuales
Ahora bien, dado que en este tipo de obras las operaciones suelen ser repetitivas, la formación y mentalización del personal para la prevención de accidentes permite obtener importantes resultados.
PREVENCIÓN DE RIESGOS
Adicionalmente a la prevención relativa a las estructuras de hormigón armado en sus diferentes fases, en el caso de aplicar la técnica del hormigón pretensado cabe adoptar las siguientes medidas preventivas en relación con las operaciones de tesado e inyección [2][3][5]:
- Debe comprobarse que ninguna persona se coloca entre la devanadora y la enfiladora.
- Debe prohibirse que, en las proximidades de la zona en que va a realizarse el tesado, exista más personal que el que haya de intervenir en el mismo.
- Por detrás de los gatos se colocarán protecciones resistentes y se prohibirá, durante el tesado, el paso entre dichas protecciones y el gato.
- En el caso de armaduras pretesas se recomienda colocar, en los estribos de las bancadas de pretensado, un cartel indicando la carga máxima para la cual han sido proyectados.
- Con el fin de evitar que durante el tesado puedan saltar las armaduras si se rompen, se recomienda utilizar separadores o placas horadadas para el paso de los alambres; disponer estribos que rodeen las armaduras; cubrirlas con tablones de gran peso, o envolverlas con sacos de yute.
- Durante el tesado no se permitirá situarse detrás del gato hidráulico o en sus proximidades durante el funcionamiento de la bomba. El gato puede caerse lateralmente en el caso de una falta de resistencia del hormigón tras el anclaje. Además, en ocasiones se produce un retroceso brusco del gato como consecuencia de un desclaveteado defectuoso o de una rotura de hilos.
- Durante el tesado no se permitirá situarse en el extremo pasivo de un tendón.
- El operario que mide los alargamientos introducidos en las armaduras activas se situará al menos a un metro del gato hidráulico mientras se aplica presión, acercándose al punto de medida sólo en el instante de la medición sobre el pistón.
- Los operarios que han de estar sobre la estructura de hormigón durante el tesado deben situarse a una distancia de al menos un metro del borde donde se está tesando.
- Se tendrá especial cuidado en las operaciones de inyección de lechada, de tal forma que se eviten proyecciones sobre los ojos u otras partes del cuerpo.
- En las operaciones de tesado e inyección se observarán las especificaciones del sistema de pretensado utilizado y de sus elementos componentes (enfiladora, batibomba, … )
- El personal operario deberá utilizar equipos de protección individual adecuados, con marcado CE, tales como cascos de seguridad, monos de trabajo, calzado, guantes, protección ocular y, en su caso, protección auditiva o respiratoria, así como cinturones de seguridad.
Programa de inyección
El programa de inyección debe contener, al menos, los siguientes puntos:
- Las características de la lechada a utilizar, incluyendo el tiempo de utilización y el tiempo de endurecimiento.
- Las características del equipo de inyección, incluyendo presiones y velocidad de inyección.
- Limpieza de los conductos.
- Secuencia de las operaciones de inyección y ensayos a realizar sobre la lechada fresca (fluidez, segregación, etc).
- Fabricación de probetas para ensayo (exudación, retracción, resistencia, etc).
- Volumen de lechada que debe prepararse.
- Instrucciones sobre actuaciones a adoptar en caso de incidentes (por ejemplo, fallo durante la inyección), o condiciones climáticas perjudiciales (por ejemplo, durante y después de períodos con temperaturas inferiores a 5 ºC).
Ejecución de la inyección
Antes de proceder a la inyección hay que comprobar que se cumplen las siguientes condiciones previas:
- El equipo de inyección se encuentra operativo y se dispone de una bomba de inyección auxiliar para evitar interrupciones en caso de mal funcionamiento.
- Existe un suministro permanente de agua a presión y aire comprimido.
- Se dispone, en exceso, de materiales para el amasado del producto de inyección.
- Las vainas están libres de materiales perjudiciales, por ejemplo, agua o hielo.
- Los orificios de los conductos a inyectar están perfectamente preparados e identificados.
- Se han preparado los ensayos de control de la lechada.
La inyección debe ser continua e ininterrumpida, con una velocidad de avance comprendida entre 5 y 15 metros por minuto. La longitud máxima de inyección no debe superar los 120 metros.
Se prohíbe efectuar la inyección mediante aire comprimido.
Siempre que sea posible, la inyección debe efectuarse desde el anclaje más bajo o desde el tubo de toma inferior del conducto.
La inyección debe prolongarse hasta que la consistencia de la mezcla que rebosa por el extremo libre del conducto sea igual a la del producto inyectado y, una vez terminada, deben adoptarse las medidas necesarias para evitar pérdidas de la mezcla en el conducto.
En el caso de vainas o conductos verticales, debe colocarse un pequeño depósito en la parte superior que debe mantenerse constantemente lleno de pasta para compensar la reducción de volumen que se produce. Es importante que este depósito se sitúe en posición centrada encimadel conducto, con el fin de que el agua ascendente por exudación pueda unirse a la mezcla contenida en el depósito y no se quede acumulada en el extremo superior de la vaina, lo que resultaría peligroso para la protección del tendón y del anclaje correspondiente.
En tiempo frío y, especialmente en tiempo de heladas, deben tomarse precauciones especiales, asegurándose que, al iniciar la inyección, no existe hielo en los conductos. Para ello, debe inyectarse agua caliente, pero nunca vapor.
Si se prevé que la temperatura no descenderá por debajo de los 5 ºC en las 48 horas siguientes a la inyección, se podrá continuar ésta utilizando un producto poco sensible a las heladas, que contenga del 6 al 10% de aire ocluido y que cumpla las condiciones prescritas en el Artículo 36 de la Instrucción EHE, o bien calentándose el elemento de la estructura de modo que su temperatura no baje de 5 ºC, durante ese tiempo.
Cuando la temperatura ambiente exceda de los 35 ºC, es recomendable enfriar el agua de la mezcla.
En todos los casos, una vez terminada la inyección deben obturarse herméticamente los orificios y tubos de purga, de modo que se evite la penetración en los conductos de agua, o de cualquier otro agente corrosivo para las armaduras. Asimismo, debe procederse a la limpieza del equipo lo más rápidamente posible después de finalizada la inyección, procediendo a continuación a un cuidadoso secado de la bomba, mezcladora y tuberías.
Si existiera la posibilidad de que hubiera zonas importantes no inyectadas, deben adoptarse las medidas oportunas para realizar una inyección posterior de las mismas. En caso de duda puede realizarse un control con endoscopio o realizando el vacío.
Inspección
Deberá hacerse un informe de cada inyección en el que se anoten: las características del producto, la temperatura ambiente en el momento de la inyección, el tipo de cemento utilizado, el aditivo, en su caso, incorporado a la mezcla y su dosificación, la relación agua/cementoelegida, el tipo de mezclador, la duración del mezclado y las probetas que se han fabricado para controlar las condiciones prescritas.
Los informes de las inyecciones deben formar parte de los documentos de la obra.
Medidas de seguridad
Durante la inyección de los conductos, los operarios que trabajen en las proximidades deberán ir provistos de gafas protectoras o una pantalla transparente, en previsión de posibles escapes de la mezcla inyectada a presión.
No debe mirarse por los tubos utilizados como respiraderos o rebosaderos, para comprobar el producto de inyección.
Cuando la inyección se efectúa en obra, y existe circulación en zonas próximas, se adoptarán las oportunas precauciones para impedir que, si se escapa el producto de inyección pueda ocasionar daños.
Por otro lado, el empleo de piezas prefabricadas de hormigón pretensado con armaduras pretesas (por ejemplo vigas) requiere la adopción de las medidas o la realización de las comprobaciones siguientes:
- Elaboración de un plan de montaje de los elementos.
- Realización de un eslingaje adecuado.
- Utilización de grúas de suficiente alcance y capacidad.
- Disposición de cuerdas guía en los elementos prefabricados de forma que permitan su maniobrabilidad con seguridad para los operarios.
- Revisión del posicionamiento y estabilidad de las grúas.
- Revisión de las eslingas antes del inicio de las maniobras.
- Ordenación de los movimientos de la grúa por parte de personal con la formación necesaria.
- Comprobación del radio de acción del brazo de la grúa.
- Reconocimiento del espacio (construcciones existentes, tendidos eléctricos, … ).
- Retirada de eslingas de sujeción sólo después de que el elemento prefabricado esté firmemente asegurado en su posición definitiva.
- Previsión de la realización (en fábrica) de cartuchos huecos embutidos para montaje de dispositivos que permitan anclar los cinturones de seguridad de los operarios para la realización segura de operaciones de deslingado o montajes de encofrados perdidos.
- Previsión de la realización (en fábrica) de perforaciones en las vigas extremas de puentes que permitan el montaje de barandillas para protección colectiva.
REFERENCIAS
- 1. SEOPAN (1991), Comisión de Seguridad e Higiene de SEOPAN, Tomo 2, 3ª ed., Madrid, ISBN 8478780408
- 2. Tarín, M.A. et al., (2001) Guía práctica para la prevención de riesgos laborales en obras de estructuras. Guías de Construcción Obra Civil. Ed. Generalitat Valenciana y Cámara de Contratistas de la C. Valenciana. Valencia, D.L. V44592001.
- 3. Ministerio de Fomento (1999), Instrucción Española de Hormigón estructural, ISBN 84498 03969
- 4. Mínguez, C. et al. (2000) Planificación y ejecución de la prevención. Evaluación de riesgos en construcción. Ed. Fundación Escuela de la Edificación, Madrid, 2ª edición, ISBN 84 86957788
- 5. Freyssinet (1977) Guía de los procedimientos Freyssinet. Hormigón Pretensado. Proyectos de Ingeniería Civil, S.A., BilbaoMadrid.