16-8-2010

Fascículo 1 Los pavimentos industriales:

«Cargas, Deformaciones y Esfuerzos de los pavimentos de hormigón»

Aunque el consumo de hormigón destinado para la ejecución de los pavimentos

industriales representa un porcentaje importante de la producción global, en la mayoría

de los casos, las soleras se consideran demasiado a menudo como "fases menores" en

la realización de un edificio Industrial.

La falta de atención que se ha demostrado hasta hoy a las cuestiones específicas de

tales obras, han dado lugar a costosas controversias relativas a las empresas

contratistas, las empresas especializadas y a los proveedores de hormigón.

Todas las Operaciones de recuperación y/o reconstrucción de los pavimentos, son a

menudo problemáticos y costosos, especialmente si los daños aparecen cuando el

edificio ya está en funcionamiento.

Este cuaderno tiene como objetivo examinar algunas técnicas constructivas de los

pavimentos realizados en hormigón y hacer hincapié, en el uso de los sistemas

fibroreforzados, como respuesta eficaz a las necesidades estructurales y constructivas

de los pavimentos industriales.

Stefano Gosio

Avenida Alfahuir, 5-3º pta.7

46019 Valencia

Móvil: +34 687 74.92.38

SVG, S.L.

www.efsystem.es

2

SV

G S

.L.

FIRME RÍGIDO/SOLERA

Se entiende por FIRME a una estructura superficial que apoya sobre el suelo, el terreno, al que le transmite cargas, permitiendo que sobre ella se desarrollen actividades industriales y logísticas, con la correspondiente circulación y estacionamiento de vehículos además del almacenamiento de productos y mercancías, y que verifique una serie de ELU (Estado Límite Último) y ELS (Estados Limites de Servicio) derivados de los requerimientos del proyecto. Los firmes se clasifican en dos grandes categorías: FLEXIBLES y RÍGIDOS, incluyéndose habitualmente en estos últimos las soleras. En general se entiende por SOLERA INDUSTRIAL al firme o pavimento rígido utilizado como piso en el interior de edificaciones (industriales) con los fines y funciones anteriormente enunciados. Estructuralmente un firme y una solera están compuestos por diversas capas superpuestas constituidas por materiales elaborados que a su vez son función del tipo de firme.

La principal diferencia entre el pavimento rígido y flexible, es cómo cada uno de ellos transmite las cargas a la subrasante.

El pavimento flexible, está construido con materiales débiles y menos rígidos (que el hormigón), más deformables, que transmiten a la subrasante las cargas de manera más concentrada, distribuyendo el total de la carga en un área de apoyo inferior.

3

SV

G S

.L.

Así como los firmes flexibles trabajan por disipación de tensiones, los firmes rígidos, al

tener la losa (pavimento) rigidez a flexión, distribuyen las cargas en una mayor superficie

de su cimiento (explanada).

El Comité 360 ACI define solera (slab on grade, slab on ground, SOG) como:

Losa, continuamente apoyada en el suelo, cuya carga total dispuesta de modo

uniformemente repartido impone una presión en el suelo inferior al 50% de su

capacidad portante.

La losa puede ser de espesor uniforme o variable y puede incluir elementos de

rigidización como nervios o vigas y en su caso refuerzos de borde. La losa puede ser de hormigón en masa, armado o pretensado (postensado).

La armadura, pasiva o activa, se dispone frente a los efectos de la retracción, la

variación de temperatura o las cargas de origen estructural.

4

SV

G S

.L.

TIPOLOGÍAS ACI 360R-06

La norma ACI 360R-06 clasifica las soleras en cuatro tipos:

a) Tipo A, LOSA DE HORMIGÓN EN MASA,

b) Tipo B, LOSA ARMADA PAR LIMITAR LA FISURACIÓN debida a las cargas

aplicada, la retracción o la temperatura.

(a.) Armada con barras, malla electrosoldada o fibras, con pequeña separación

entre juntas e control ( 5m).

(b.)Armadura continua (sin juntas de control) c) Tipo C, LOSA ARMADA PAR EVITAR LA FISURACIÓN debida a las cargas aplicada,

la retracción o la temperatura. Puede ser postesa o con hormigón de retracción compensada.

d) Tipo D, LOSA ESTRUCTURAL armada frente acciones adicionales al uso de la

solera, provenientes de la estructura del edificio.

Los tipos A y B son los más utilizados como soleras en edificios industriales.

Tipo A. LOSA DE HORMIGÓN EN MASA.

Son de espesor uniforme aunque pueden tener reforzadas las juntas (recrecidos). El espesor (h) se diseña a partir de la condición de no alcanzar el agotamiento

del hormigón a flexotracción (fct,fl) debido a la acción de las cargas aplicadas en

su superficie.

La retracción y el apoyo uniforme tienen gran influencia en el comportamiento a fisuración de la losa de hormigón en masa.

La fisuración por retracción se limita y controla mediante la adecuada disposición

y separación de juntas de contracción y/o construcción.

La PCA (Pórtland Cement Association) recomienda una separación máxima de

24 a 36 veces el espesor de la losa. (“2 to 3 ft for each inch of slab tickness“).

5

SV

G S

.L.

Tipo B, LOSA ARMADA A EFECTOS DE RETRACCIÓN Y TEMPERATURA

El cálculo del espesor (h) es como en las de tipo A, a partir de la condición de no

agotamiento a flexotracción bajo la acción de las cargas superficiales.

La fisuración por retracción se controla con armadura de pequeña cuantía, distribuida uniformemente en la mitad superior de la losa, de este modo las juntas

pueden espaciarse más.

La separación entre juntas, o la armadura para una separación dada, se puede

determinar a partir del rozamiento entre la subbase y la losa. El objetivo de la armadura es mantener fuertemente cerradas cualquier fisura

entre juntas.

El refuerzo debe tener bastante rigidez y debe colocarse firmemente y con

precisión en la mitad superior de la losa. El refuerzo no evita la fisuración y no incrementa significativamente la capacidad

de carga de la losa.

El modo de incrementar la resistencia a flexión es incrementar el canto.

6

SV

G S

.L.

Clasificación Ambiental

El entorno en el que se colocará el pavimento, debe ser clasificado en una de las clases

de exposición medio ambientales, previstas según la Normativa UNE EN206-1:2008 Clase X0 = pavimentos de hormigón no armado

Clase XF3 = superficies horizontales expuestas a la lluvia y al hielo

Clase XF4 = superficies horizontales de carretera expuestas a la acción de los

cloruros

CLASE DE EXPOSICIÓN XO XF3 XF4

Máxima relación agua cemento

- 0,50 0,45

Mínima clase de resistencia

C 12/15 C 25/30 C 28/35

Mínimo contenido

en cemento (Kg/m3) - 340 360

Mínimo contenido

de aire (%) - 3,0 3,0

CLASE DE EXPOSICIÓN y CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN

Todo elemento estructural está sometido a una única clase o subclase general de

exposición.

A los efectos de esta Instrucción, se definen como clases generales de exposición las

que se refieren exclusivamente a procesos relacionados con la corrosión de armaduras,

y se incluyen en la Tabla 8.2.2.

7

SV

G S

.L.

Tabla. 8.2.2. Clases generales de exposición, relativas a la corrosión de las armaduras.

CLASE GENERAL DE EXPOSICIÓN

Clase Subclase Designación Tipo de

proceso DESCRIPCIÓN EJEMPLOS

no agresiva I ninguno

interiores de edificios, no sometidos a condensaciones

elementos de hormigón en masa

interiores de edificios, protegidos de la intemperie

normal

humedad alta IIa

corrosión de origen

diferente de

los cloruros

interiores sometidos a

humedades altas o a condensaciones

exteriores en ausencia de

cloruros, y expuestos a lluvia en zonas con precipitación media anual superior a 600 mm.

elementos enterrados o sumergidos.

sótanos no ventilados cimentaciones

tableros y pilas de puentes en zonas con precipitación media

anual superior a 600 mm elementos de hormigón

en cubiertas de edificios

humedad

media IIb

corrosión de origen

diferente de los cloruros

exteriores en ausencia de

cloruros, sometidos a la acción del agua de lluvia, en zonas con precipitación media anual inferior

a 600 mm

construcciones exteriores protegidas de

la lluvia tableros y pilas de

puentes, en zonas de

precipitación media anual inferior a 600 mm

marina

aérea IIIa corrosión por

cloruros

elementos de estructuras marinas, por encima del nivel de pleamar

estructuras situadas en las proximidades de la línea costera (a menos de 5 km)

edificaciones en las

proximidades de la costa puentes en las

proximidades de la costa

zonas aéreas de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral

instalaciones portuarias

sumergida IIIb corrosión por

cloruros

elementos de estructuras marinas sumergidas permanentemente, por debajo del nivel mínimo de

bajamar

zonas sumergidas de diques, pantalanes y otras obras de defensa

litoral cimentaciones y zonas

sumergidas de pilas de

puentes en el mar

en zona de mareas

IIIc corrosión por

cloruros

elementos de estructuras marinas situadas en la zona de carrera de

mareas

zonas situadas en el recorrido de marea de

diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral

zonas de pilas de puentes sobre el mar, situadas en el recorrido

de marea

con cloruros de origen diferente del medio

marino

IV corrosión por

cloruros

instalaciones no impermeabilizadas en contacto con agua que presente un

contenido elevado de cloruros, no relacionados con el ambiente marino

superficies expuestas a sales de deshielo no impermeabilizadas.

piscinas pilas de pasos

superiores o pasarelas en zonas de nieve

estaciones de

tratamiento de agua.

Además de las clases recogidas en 8.2.2., se establecen otra serie de clases específicas de exposición que están relacionadas con otros procesos de deterioro del hormigón

distintos de la corrosión de las armaduras (tabla 8.2.3.a).

8

SV

G S

.L.

Tabla 8.2.3.a Clases específicas de exposición, relativas a otros procesos de deterioro distintos de la corrosión

CLASE ESPECÍFICA DE EXPOSICIÓN

Clase Subclase Designación Tipo de proceso

DESCRIPCIÓN EJEMPLOS

química agresiva

débil Qa ataque químico

elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias

químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con velocidad lenta (ver Tabla 8.2.3.b.)

instalaciones industriales, con sustancias débilmente

agresivas según tabla 8.2.3.b.

construcciones en

proximidades de áreas industriales, con agresividad débil según tabla 8.2.3.b.

media

Qb ataque químico

elementos en contacto con agua de mar

elementos situados en ambientes con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la

alteración del hormigón con velocidad media (ver Tabla 8.2.3.b.)

dolos, bloques y otros elementos para diques

estructuras marinas, en

general instalaciones industriales

con sustancias de

agresividad media según tabla 8.2.3.b.

construcciones en

proximidades de áreas industriales, con agresividad media según

tabla 8.2.3b. instalaciones de

conducción y tratamiento

de aguas residuales con sustancias de agresividad media según

tabla 8.2.3.b.

fuerte Qc ataque químico

elementos situados en ambientes

con contenidos de sustancias químicas capaces de provocar la alteración del hormigón con

velocidad rápida (ver Tabla 8.2.3.b.)

instalaciones industriales, con sustancias de

agresividad alta de acuerdo con tabla 8.2.3.b.

instalaciones de conducción y tratamiento de aguas residuales, con

sustancias de agresividad alta de acuerdo con tabla

8.2.3.b.

Con

heladas

sin sales fundentes

H

ataque

hielo-deshielo

elementos situadas en contacto frecuente con agua, o zonas con

humedad relativa media ambiental en invierno superior al 75%, y que tengan una probabilidad anual

superior al 50% de alcanzar al menos una vez temperaturas por debajo de -5ºC

construcciones en zonas

de alta montaña estaciones invernales

con sales fundentes

F

ataque por

sales fundentes

elementos destinados al tráfico de

vehículos o peatones en zonas con más de 5 nevadas anuales o con valor medio de la temperatura

mínima en los meses de invierno inferior a 0ºC

tableros de puentes o

pasarelas en zonas de alta montaña

erosión E

abrasión

cavitación

elementos sometidos a desgaste superficial

elementos de estructuras

hidráulicas en los que la cota piezométrica pueda descender por debajo de la presión de vapor del

agua.

pilas de puente en

cauces muy torrenciales elementos de diques,

pantalanes y otras obras

de defensa litoral que se encuentre sometidos a fuertes oleajes

pavimentos de hormigón tuberías de alta presión

9

SV

G S

.L.

En el caso de estructuras sometidas a ataque químico (clase Q), su agresividad se

clasificará de acuerdo con los criterios recogidos en la tabla 8.2.3.b.

Tabla 8.2.3.b. Clasificación de la agresividad química

TIPO DE MEDIO AGRESIVO

PARÁMETROS

TIPO DE EXPOSICIÓN

Qa Qb Qc

ATAQUE DÉBIL

ATAQUE MEDIO

ATAQUE FUERTE

AGUA

VALOR DEL pH 6,5 - 5,5 5,5 - 4,5 < 4,5

CO2 AGRESIVO (mg CO2/ l)

15 - 40 40 - 100 > 100

IÓN AMONIO (mg NH4+ / l)

15 - 30 30 - 60 > 60

IÓN MAGNESIO (mg Mg

2+ / l)

300 - 1000 1000 - 3000 > 3000

IÓN SULFATO (mg SO4

2- / l)

200 - 600 600 - 3000 > 3000

RESIDUO SECO (mg / l)

>150 50-75 <50

SUELO

GRADO DE ACIDEZ BAUMANN-GULLY

> 20 (*) (*)

IÓN SULFATO (mg SO4

2- / Kg de suelo

seco)

2000 - 3000 3000-12000 > 12000

(*) Estas condiciones no se dan en la práctica

10

SV

G S

.L.

Cargas

En el caso de los pavimentos industriales, las cargas se deben a las maquinarias, a los

equipos de fabricación, al almacenamiento de las materias primas, de las materias

acabadas, al tráfico de los vehículos industriales (carretillas elevadoras, etc.); por dichas razones, las soleras dependerán del uso al que estarán sometidas, y deberían ser

sujetas a unas recomendaciones técnicas específicas.

SOLERAS. ACCIONES

Tipos de cargas (sobrecargas):

a) Cargas de ruedas de vehículos,

b) Cargas concentradas, c) Cargas lineales y cargas en banda,

d) Cargas uniformes,

e) Cargas derivadas del proceso de

construcción, f) Cargas ambientales (retracción, térmicas),

g) Cargas excepcionales: asientos diferenciales

Las losas de hormigón se deben diseñar para la combinación más crítica de las cargas anteriores.

11

SV

G S

.L.

TIPOS DE CARGAS

CARGA CONCENTRADA CARGA DISTRIBUIDA

ESTANTERÍAS DE

ALMACENAMIENTO

CARGAS ESPECIALES (Coils, etc.)

Sin

placa base

Con

placa base

Vehículos con ruedas

ÁREAS DE ALMACENAMIENTO

Ruedas

duras

Neumáticos

Ruedas

especiales

CONTROL Y CONSIDERACIONES DEL DISEÑO

PUNZONAMIENTO

MOMENTO NEGATIVO (EN EL ÁREA DE CARGA)

PUNTO CRÍTICO DE LA JUNTA

TENSIÓN A FLEXIÓN BAJO CARGA

1 2 4 10 20 40 100 200 400 1 2 4 10 20 40

mm2 x 104 m2

Área de contacto de la carga

12

SV

G S

.L.

13

SV

G S

.L.

SOLERAS: ACCIONES

CARGAS DE VEHÍCULOS (a)

Máxima carga por eje

Distancia entre ruedas cargadas

Área de contacto de la rueda,

Número de repeticiones durante la vida de servicio.

(velocidad)

CARGAS CONCENTRADAS (b)

Carga máxima o representativa por apoyo,

Separación x-y entre apoyos (de las

estanterías) y anchura de pasillos,

Área de contacto del apoyo o de la placa de

reparto

Apoyos de portacontenedores (placa/rueda metálica)

CARGAS LINEALES Y CARGAS EN BANDA (c)

Máxima intensidad de carga,

Ancho y largo del área cargada,

Ancho del pasillo,

Presencia de juntas longitudinales en los pasillos

(en la dirección del pasillo),

Presencia de juntas paralelas a los pasillos a sus

lados.

CARGAS UNIFORMES (d) Máxima intensidad de carga,

Ancho y largo del área cargada,

Ancho del pasillo,

Presencia de juntas longitudinales en los pasillos

CARGAS DE CONSTRUCCIÓN (e) Cargas de camiones, volquetes, hormigoneras,

grúas, andamiajes y acopios de material (paletas),..

CARGAS AMBIENTALES (f)

Cambios de temperatura,

Cambios de humedad

Rozamiento con su soporte

Pérdida de apoyo por alabeo y combado de

la losa

Restricciones constructivas que impiden el libre

movimiento de la losa

CARGAS EXCEPCIONALES (g) Diferentes configuraciones de ejes y ruedas

14

SV

G S

.L.

La acción de los vehículos se caracteriza por el tipo de eje:

Carga y número de ruedas,

El número de repeticiones,

El área de contacto de la/s rueda/s y la velocidad.

15

SV

G S

.L.

CARACTERÍSTICAS DE CARRETILLAS A PARTIR DE LOS DATOS DE LOS FABRICANTES DE EE.UU. (PCA, 1996)

PRESIÓN DE CONTACTO: Ruedas macizas, duras o blandas: 1,24-1,72 MPa Ruedas neumáticas: 0,55-0,69 MPa

ÁREA DE CONTACTO:

Ruedas macizas: 3 ÷ 4 el ancho de la rueda

s= separación entre ruedas internas

sd=separación entre ruedas gemelas

16

SV

G S

.L.

CARGAS DE VEHÍCULOS: ACCIÓN RUEDA

EJE SIMPLE es cada uno de los ejes del vehículo, que forman una solo apoyo del

chasis, en eje simple con rueda simple o ruedas gemelas, la carga P1= C/2 siendo C la carga por eje.

GRUPO DE EJES: los ejes que forman parte de un bogie-wagon.

En el caso de dos ejes, el grupo se denominará tándem, y tándem triaxial O trídem en caso de tres ejes.

Convencionalmente, se considerará que un solo eje es un grupo de un eje.

EJE TÁNDEM MMA (Masa Máxima Autorizada): es un conjunto de dos ejes de un

vehículo que constituye un solo apoyo del chasis, en cada eje del tándem cada una de las dos ruedas simple o conjunto de dos ruedas gemelas transmitirá P=D/4, siendo D la

carga por eje.

EJE TRÍDEM es un conjunto de tres ejes que constituyen un solo apoyo del chasis.

17

SV

G S

.L.

CARGAS DE VEHÍCULOS (MMA): REGLAMENTO GENERAL DE VEHÍCULOS

Pesos máximos (MMA) en función del tipo de eje:

TIPO PMax (t) Esquema

EJES

SIMPLES

(a)

(b)

EJES DOBLES

(tándem)

(c)

(d)

(e)

EJES

TRIPLES

(trídem)

18

SV

G S

.L.

La Masa Máxima Autorizada (MMA) para un eje tándem motor cuando la distancia entre

sus centros sea igual o superior a 1,3 metros e inferior a 1,8 es de 18 Tm.

Si dicho eje está equipado con neumáticos dobles y suspensión neumática, o

reconocida como equivalente en la Comunidad Europea, o cuando cada eje motor esté

equipado con neumáticos dobles y la masa máxima de cada eje no exceda de 9,5 toneladas su MMA, aumenta a 19 Tm.

19

SV

G S

.L.

CARGAS DE VEHÍCULOS: ACCIÓN RUEDA - ÁREA DE CONTACTO. REGLAMENTO GENERAL DE VEHÍCULOS (REAL DECRETO 2822/1998). No se permite la circulación de vehículos con ruedas neumáticas o de elasticidad similar

que ejerzan sobre el pavimento una presión superior a 9 kilogramos por centímetro

cuadrado de superficie bruta de apoyo.

Presión máxima autorizada p ≤ 9 kp/cm2

La huella del neumático de un vehículo en reposo puede aproximarse a una elipse adoptando forma circular en movimiento.

Se admite que la presión de contacto en la huella es uniforme e igual a la presión de inflado que depende del tipo de vehículo:

TIPO DE VEHÍCULO PRESIÓN DE CONTACO

Kp/cm2

Turismo 2,3

Camión 5,0

Carretilla con neumáticos 7,5

Carretilla ruedas macizas (180-250 psi) 20,00

Así el radio del círculo de contacto vale

Siendo P la carga transmitida por rueda y p la presión de inflado.

[Nea, 96, p. 40] da como presión de contacto de ruedas de carretilla: 0.7 N/mm2,

1.25 N/mm2

1.7 N/mm2

Para ruedas neumáticas, macizas blandas y macizas duras respectivamente.

20

SV

G S

.L.

RUEDAS GEMELAS: MODELO PCA (Pórtland Cement Association)

Se ha encontrado una buena correlación entre el efecto de dos ruedas gemelas y la de una carga circular de área igual a la de contacto de la dos ruedas más el área

comprendida entre ellas.

De este modo si P1 es la carga de una rueda (P1=C/4), Sd representa la separación

entre ejes de las ruedas gemelas y p es la presión de inflado.

Admitiendo el modelo de contacto de la figura se tiene:

21

SV

G S

.L.

CARGAS DE VEHÍCULOS: MODELO DEL TR-34.

Cuando dos cargas puntuales actúan próximas (s<2h, siendo s la separación entre ejes

y h el canto de la losa) puede considerarse que actúan conjuntamente con un área de

contacto equivalente igual a la de la huella circular de las ruedas o el área de la placa de

apoyo, más el área comprendida entre ellas.

En el caso de ruedas con modelo de huella circular se tiene:

Esta situación se da en el caso de estanterías adosadas (250mm<s<350mm) o en el caso de ruedas gemelas de carretillas.

22

SV

G S

.L.

SOLERAS: COEFICIENTE DE SEGURIDAD

TIPO DE CARGA COEFICIENTE DE SEGURIDAD UTILIZADO HABITUALMENTE

COEFICIENTE DE SEGURIDAD UTILIZADO OCASIONALMENTE

Carga móvil de rueda 1,7 a 2,0 1,4 a 2,0 y más

Cargas concentradas 1,7 a 2,0 Mayor en circunstancias especiales

Cargas uniformes 1,7 a 2,0 1,4 es el límite menor

Cargas lineales y en banda 1,7 2,0 es un límite superior

conservativo

Cargas de construcción 1,4 a 2,0

SOLERAS: CÁLCULO

MODELO MECÁNICO = Viga de sección variable en voladizo con carga puntual P.

Las formulaciones de Goldbeck (1919) y Older (1924) son la primeras empleadas en el cálculo del espesor de pavimentos de hormigón y asumían la hipótesis desfavorable de

esquina en voladizo (sin apoyo en el suelo, subbase).

23

SV

G S

.L.

Cuando se aplica una carga en la esquina la tensión en la losa es simétrica respecto de

su bisectriz, A-A’, produciéndose tracciones en la cara superior.

La tensión es independiente de x.

MODELO MECÁNICO = Viga de sección variable en voladizo con carga P distribuida en

un círculo de radio r.

Para el caso de carga con superficie de aplicación circular, cuando la esquina pueda quedar sin apoyo (alabeo, bombeo, asiento), se considera que la esquina flecta

alrededor de un eje MN base del triángulo isósceles AMN.

24

SV

G S

.L.

SOLERAS. MODELO DE WESTERGAARD

Los pavimentos rígidos y las soleras de hormigón en masa o con fibras están

normalmente divididos en losas rectangulares, independientes o conectadas.

Para el cálculo, la losa se modela aplicando la teoría de Westergaard (1925-26) como

una PLACA flotante asumiendo las siguientes hipótesis:

a) La losa de hormigón se asimila a una placa delgada (Kirchhoff, 1876), elástica,

homogénea e isótropa, que apoya de modo uniforme sobre la explanada o la

subbase (el cimiento) aunque para la determinación de las tensiones debajo de la carga se corrigen teniendo en cuenta que la placa es gruesa.

b) La explanada o la subbase solo reacciona verticalmente y proporcional al asiento

w, siendo la constante el coeficiente de balasto k, lo que implica asimilar el

terreno como un líquido de densidad k. (comportamiento winkleriano). c) La acción P de la rueda sobre la losa se supone uniformemente repartida, con

una presión p, sobre un círculo de radio a.

En el caso de una LOSA FLOTANTE (modelo winkleriano) con carga uniforme p en

área circular de radio a y una reacción -k.w la ecuación diferencial de la placa puede ponerse como:

La solución de esta ecuación diferencial en derivadas parciales en el dominio de la placa

y con las condiciones de contorno, de borde o sustentación, permiten obtener la función

de campo de desplazamientos w(x,y) y a partir de ella los esfuerzos y tensiones.

25

SV

G S

.L.

La Matassina fundada en 1980, es el fabricante italiano de productos elaborados de alambre de acero, fibras estructurales (La Gramigna), macrofibras (Graminflex), microfibras monofilamento o fibriladas (Micrograminflex), basálticas (Microbasalt) y poliméricas con efecto estructural (Polifer); que de forma permanente asegura a sus clientes las soluciones más innovadoras en materia de hormigones estructuralmente fibroreforzados. Desde sus inicios, la innovación es la máxima prioridad para el grupo La Matassina. Hemos evolucionado y mejorado continuamente, y finalmente hemos hecho posible el actual Proceso de Innovación, con LA GRAMIGNA GOLD, para mejorar las prestaciones estructurales tanto de los pavimentos industriales, como del gunitado de sujeción de los túneles, mediante dotaciones de fibras muy calibradas y acorde a los rendimientos requeridos por el personal de obra. La fibra de acero “LA GRAMIGNA GOLD” se obtiene mediante trefilado en frío del hilo de acero de alta resistencia y elevado contenido en carbono. El hilo es moderadamente laminado en la fase de corte, y la fibra es perfilada como ganchuda a las extremidades con el fin de conseguir una mejor adherencia entre la pasta de

cemento y los áridos.

DISEÑOS GEOMÉTRICOS DE LAS FIBRAS GOLD

RESISTENCIAS A TRACCIÓN:

o 1.500 Mpa

o 2.100 Mpa

o 3.100 Mpa

MODELOS:

o 020x13: L/d 65 3.100 Mpa

o 030x30: L/d 100 3.100 Mpa

o 035x22: L/d 62,85 3.100 Mpa

o 035x30: L/d 85,71 3.100 Mpa

o 050x30: L/d 60 3.100 Mpa

o 070x33: L/d 48 3.100 Mpa

o 080x50: L/d 63 1.500 Mpa

o 080x60: L/d 75 1.500 y 2.100 Mpa

26

SV

G S

.L.

SOLERAS: PAVIMENTOS FIBROREFORZADOS

1. INTRODUCCIÓN

1.1 El método de cálculo de La Matassina para un pavimento con cargas concentradas

El método propuesto permite determinar el espesor del pavimento una vez conocidas las cargas de ejercicio y la constante elásticas del firme.

Al mismo tiempo puede utilizarse para evaluar la capacidad de carga de un pavimento de espesor conocido.

El método se basa en el cálculo de la carga que lleva al colapso la estructura utilizando análisis de elementos finitos basado en la mecánica de la fractura no lineal.

Las pruebas se realizaron utilizando el programa Merlin, desarrollado en la Universidad de Colorado en Boulder.

La carga máxima de utilización (trabajo) se determina aplicando la carga última, dada la mecánica de fractura no lineal y un factor de seguridad no inferior a 3.

Este coeficiente debe tener en cuenta tanto de los factores de seguridad parcial de los materiales y de las cargas exigidas por Normativa, como de las causas que desencadenan los fenómenos de fatiga.

Un aspecto importante se refiere a la amplitud de las fisuras en el pavimento debajo de la carga máxima de utilización (trabajo) que se suministra en las tablas de este manual.

El desempeño de varios análisis numéricos ha permitido sacar algunas tablas, para dimensionar preventivamente los pavimentos sometidos a las cargas concentradas.

En estos análisis se ha hecho referencia a una parte del pavimento de forma cuadrada de lado (L), de 4 m y de espesor que oscila entre 15 y 35 cm (Fig. 1).

Figura 1: Esquema de placa de pavimento para el análisis numérico

27

SV

G S

.L.

En las análisis se consideran dos “huellas” de carga de forma cuadrada, la primera con lado (a) igual a 20 mm (a/L = 0.005) y la segunda con lado de 380 mm (a/L = 0.075). El sustrato se muestra como suelo elástico según Winkler con una resistencia constante del firme entre 0:03 y 0:21 N/mm3.

2. PLACAS

2.1 Con una sola placa de carga concentrada

Si hay presencia de una sola carga concentrada se actuará de la siguiente manera:

Se debe identificar la carga definida en el proyecto, expresada en kN y la “huella” de carga que persistirá en ese punto.

o Al mismo tiempo tenemos que conocer la constante elástica (k) del sustrato expresada en N/mm3;

Se debe aumentar la carga de utilización (trabajo) multiplicándolo por el factor de seguridad para determinar la carga de colapso;

Se debe utilizar la tabla de la Figura 2 correspondiente a una “huella” de carga cercana a la del proyecto.

o Cuando la “huella” de carga tuviese un tamaño entre las dos consideradas se puede recurrir a la interpolación lineal de los resultados;

A partir de este punto hay que “entrar” en la tabla (1) en la parte superior del eje de las ordenadas (eje de las cargas) y trazar una línea horizontal hasta llegar a la curva correspondiente a la constante elástica k del sustrato (2);

Desde el punto de encuentro de la línea horizontal con la curva seleccionada, se dibujará una línea vertical hasta la curva del diagrama inferior correspondiente a la constante k del proyecto (4);

Se averiguará en el eje de abscisas, el punto correspondiente a la intersección

Con la línea vertical, el espesor mínimo del pavimento (3);

Desde el extremo inferior de la línea vertical (4) se establece una línea horizontal para determinar el ancho máximo de la fisura que se producirá en el pavimento bajo la carga prevista en el proyecto (5).

Cabe recordar que, cuando no sea presente la curva correspondiente a la constante K definida en el proyecto debe ejecutarse una interpolación entre las dos curvas que corresponden a los dos valores más cercanos a K.

28

SV

G S

.L.

Figura 2. Ejemplo de uso un cálculo orientativo referente a un hormigón HA 30 N/mm2 fibroreforzado

con una dotación de 7 kg/m3 de macrofibra Graminflex ® PE30.

29

SV

G S

.L.

2.2 Con una sola placa y más cargas concentradas

En el caso de la presencia de más cargas concentradas la modelación numérica nos indica que, aunque la misma esté fundamentada sobre de una aproximación no lineal, pudríamos utilizar con una exactitud razonable una superposición de los efectos, así como suele ser en la teoría lineal elástica.

El método de cálculo es esencialmente idéntico al que figura cuando hay presencia de una sola carga concentrada.

En este caso, sin embargo, se utilizará una carga ficticia (Ptot), que tiene en cuenta los efectos de las demás cargas y se aplica siempre en el centro de la placa, que se obtiene mediante la fórmula:

Se tiene:

n = número de cargas concentradas en el pavimento;

P1 = carga concentrada primaria;

Pi = i-ésimo que se queda a una distancia xi de la carga P1

αi = coeficiente de deducirse de las figuras 3 y 4, donde se representa la tendencia de α como

una función de x/r para las diferentes “huellas” de, con:

x = distancia entre la carga Pi y la carga P1

s = radio de rigidez del pavimento, que se define como:

E = módulo de elasticidad del hormigón,

H = el espesor del pavimento,

Ν = el modulo de Poisson.

30

SV

G S

.L.

Aumentando la rigidez del pavimento (o disminuyendo la rigidez del sustrato) también aumenta

el radio s.

Si la placa base y la cimentación aumentan en la misma relación, s se mantiene constante.

Hay que tener en cuenta que si no es posible determinar a priori la carga principal debe llevarse a cabo más combinaciones para determinar la carga ficticia mayor.

Una vez determinada Ptot se procede de manera idéntica a los casos con una sola carga

concentrada.

Al igual de lo que se indicó con anterioridad, para la designación de α es necesario determinar el radio

de rigidez relativa s que a su vez es directamente relacionado con el espesor del pavimento (inicialmente desconocido).

Consecuentemente, se procede de manera iterativa estableciendo un valor inicial de h.

En cualquier caso, conforme variará h, el valor α no varía demasiado, por lo que

conseguiremos la solución con pocas repeticiones, si no hasta incluso, al primer intento.

2.3 Ejemplo de cálculo

Consideramos la presencia de dos cargas de 120 kN las cuales interactuarán en una “huella” de 20x20 mm y cuya distancia entre las dos cargas sea de 1.000 mm.

Se supone que la primera carga sea aplicada en el centro de la placa de tamaño 4x4m.

Supongamos también que la base sobre la que se ejecutará el pavimento se caracteriza por

una constante elástica k en 0:09 N/mm3.

Para definir el espesor mínimo del pavimento fibroreforzado se procederá del modo siguiente:

1. Se supone inicialmente un espesor h = 250 mm;

2. El radio de rigidez relativa se consigue aplicando la siguiente fórmula:

Adoptando:

E = 31000 N/mm2 (modulo de elasticidad del hormigón);

ν = 0.15 (modulo de Poisson del hormigón);

3. Consecuentemente x/s resulta ser:

“Queremos definir el espesor del pavimento que se ejecutará con hormigón HA = 30 N/mm2

con la adición de 7 kg/m3 de macrofibra Graminflex ® PE30”.

31

SV

G S

.L.

4. utilizando el gráfico de la Figura 2 conseguimos:

5. la carga equivalente por lo tanto será:

6. La carga que llevará hasta la rotura el pavimento se obtendrá multiplicando la carga de utilización (trabajo) con un coeficiente de seguridad 3.

7. Por último, utilizando la tabla correspondiente a una “huella” de carga 20x20 mm se consigue un espesor de 205 mm (consultar Figura 2); a continuación, se elije

o h = 200mm 8. El radio de rigidez relativa puede ser calculado de nuevo:

9. Consecuentemente x/s resulta ser:

10. Utilizando el grafico de la figura 3 se obtiene:

11. La carga equivalente resulta ser:

12. La carga que llevará hasta la rotura el pavimento se obtendrá multiplicando la carga de uso (trabajo) aplicando un coeficiente de seguridad de 3.

32

SV

G S

.L.

13. Por último, utilizando la tabla correspondiente a una “huella” de carga 20x20 mm se consigue un espesor de 195 mm (consultar Figura 2); a continuación, se elije

o h = 200 mm

14. correspondiente a esta carga obtendremos una abertura máxima de la fisura de: o 0,8 mm

Figura 3.

Curva necesaria para obtener α como una función de x/s para una “huella” de carga de 20 x 20 mm.

33

SV

G S

.L.

Figura 4.

Curva necesaria para obtener α como una función de x/s para una “huella” de carga de 380x380 mm.

34

SV

G S

.L.

Sede en Almería Más de 450.000 m2/año Más de 7.500 clientes satisfechos Más de 1,5M €uros/año

35

SV

G S

.L.

SISTEMA DE TRABAJO

El escrupuloso trabajo del Dpto. de ingeniería en pavimentos con el cual

colaboramos activamente, nos ha permitido diseñar un sistema operativo versátil, que

comprende desde el diseño, hasta la realización de los PAVIMENTOS INDUSTRIALES.

Gracias a las severas modalidades dictadas por nuestra ingeniería, se ha podido

desarrollar y establecer los protocolos de control idóneos para el seguimiento de la

ejecución de soleras y pavimentos industriales, en función de las características de cada obra, y son garantía de resultados y de seguimiento de los trabajos.

PREPARACIÓN DEL SOPORTE

DIALCON, S.A. cuenta con maquinaria especializada para la preparación de la sub-base: extendido, nivelado con laser, regado y compactado.

Con este sistema conseguimos controlar y perfeccionar el espesor del hormigón que a posteriori se realizará con Laser Screed (de esta forma se reducen en gran medida los costes de hormigón).

36

SV

G S

.L.

LOS PUNTOS CRITICOS DEL PAVIMENTO: LAS JUNTAS

37

SV

G S

.L.

La junta metálica de construcción y/o de terminación de fase, sirve para proteger el

borde superior del hormigón y para asegurar la transmisión y la absorción de las cargas,

de una pastilla a la otra.

38

SV

G S

.L.

La junta perimetral, tiene por objeto absorber los movimientos de dilatación o

contracción debidos a las variaciones de temperatura.

Son juntas de movimiento, que limitan los pavimentos de las paredes y de los elementos

que traspasan el pavimento, como, por ejemplo: pilares y columnas.

39

SV

G S

.L.

REFUERZOS ADICIONALES: Si queremos reducir la formación de fisuras en pilares,

arquetas, muelles y otros elementos singulares, es necesario disponer de una armadura

de refuerzo adicional.

40

SV

G S

.L.

LOS PUNTOS CRITICOS DEL PAVIMENTO: EJECUCIÓN DE LA SOLERA

El acabado superficial en el hormigón requiere de los siguientes pasos:

1. Colocación y extendido del hormigón,

2. Compactación y nivelación de la superficie,

3. Enrasado o perfilado con el uso de regla vibratoria.

4. Consolidación y acabado de la superficie mediante el flotado, para la corrección

de planicidad del pavimento.

5. Compactación final y pulido mediante llanas manuales de acero y allanadoras

mecánicas (fratasadoras).

EXTENDIDO DEL HORMIGÓN

EXTENDEDORA SOMERO LASER SCREED S-160:

Máquina extendedora de hormigón con

autonivelación laser

41

SV

G S

.L.

INCORPORACIÓN DE LA CAPA DE RODADURA

ESPOLVOREADORA SOMERO STS-130: Máquina espolvoreadora mecánica de capa

de rodadura.

PROCESO DE TRABAJO

EXTENDIDO

RECTIFICADO

PLANIMETRÍA

INCORPORACIÓN

CAPA DE RODADURA

42

SV

G S

.L.

FRATASADO-PULIDO

FRATASADORA BARIKELL MK12-160: Máquina fratasadora de gran panel con dos

rotores de 1.600 mm

CORTE EN FRESCO

SOFF - CUT X2000: Sistema de corte temprano para minimizar el riesgo de

agrietamiento aleatorio en el hormigón. Esta tecnología permite cortar el hormigón fresco

entre una y dos horas después de terminar y antes del fraguado final.

43

SV

G S

.L.

LOSAS Y FORJADOS

S-840 LASER SCREED®: Máquina extendedora de hormigón con autonivelación laser.

¿QUÉ Y CUANTO CONOCEMOS DE LOS

PAVIMENTOS INDUSTRIALES?

Desde la fase de diseño hasta la ejecución de las soleras de hormigón nacen muchas

dudas, sobre la idoneidad de las soluciones adoptadas.

44

SV

G S

.L.

LA RETRACCIÓN

En las fases de curado, los conglomerados cementosos, están sometidos a

deformaciones negativas y/o mejor dicho: CONTRACCIONES.

Tal fenómeno, más conocido con el término RETRACCIÓN, es el resultado de la perdida

del agua del conglomerado.

Todas las veces que impedimos una libre contracción, en el interior del conglomerado se

producen esfuerzos de tracción que si superan la resistencia del mismo, inevitablemente

dan lugar a la formación de lesiones y/o microfisuraciones.

La exposición heterogénea de un pavimento (hay solo una cara expuesta directamente

al ambiente exterior), provoca contracciones diferentes en todo el espesor del mismo.

Aunque el fenómeno sea directamente relacionado con la evaporación del agua del

amasado, la Retracción se produce también por otras razones.

Humedad relativa presente en el ambiente en las fases de curado.

Efectivo contenido de agua presente en el amasado.

Naturaleza y granulometría de los áridos empleados.

Geometría y exposición del vertido.

Relación Agua/Cemento

45

SV

G S

.L.

FISURACIONES Y LESIONES

En el momento que se produce la primera fisuración y/o lesión en el conglomerado,

generamos una primera reducción de la capacidad estructural del pavimento.

TEMPERATURA AMBIENTAL

Si la temperatura del hormigón supera la temperatura ambiental estimada en +25ºC., se

aceleraría el proceso de endurecimiento del hormigón, complicando las operaciones de

extendido, fratasado y curado.

Esto provocaría la aparición a los 2 ó 3 días del tendido, de defectos en el pavimento

como fisuración plástica por diferenciales, la cual provoca la aparición de fisuras no muy

profundas, pero generalmente bastante abiertas que pueden llegar a 1 mm o más de

apertura.

46

SV

G S

.L.

El patrón de fisuración es variado, tomando direcciones aleatorias o paralelas, dirección

que suelen tomar siguiendo la orientación del viento predominante.

Este efecto es especialmente habitual en elementos como pavimentos y losas dada su

gran relación superficie expuesta/volumen.

LA CONSISTENCIA DEL HORMIGÓN

De la misma manera que en el caso anterior, una consistencia bastante elevada asegura

un buen extendido y compactación del hormigón.

Esta se consigue mediante la adición de superfluidificantes o superplastificantes durante

la mezcla de elementos en planta.

De esta manera se evita la adición de mucha agua en la mezcla que provoca la pérdida

de volumen o retracción una vez se ha completado la hidratación y endurecimiento del

hormigón.

PLANIMETRÍA Y PRESTACIONES MECÁNICAS DEL PAVIMENTO

Consideramos oportuno informar que a menor espesor del pavimento, cuanto más se

hará evidente el combado (alabeo) de los bordes del pavimento. Dicho fenómeno no

solo afectará los criterios planimétricos indicados por la Ingeniería, pero y además,

afectará las prestaciones mecánicas de la plancha.

Desvíos de PLANIMETRÍA DEL FIRME de ±1 cm, afectarán los espesores de la sección

de la plancha, aunque la PLANICIDAD de la misma, cumpla con los requisitos indicados

por el fabricante de las estanterías.

Si en los punto más desfavorables tuviesen que coincidir los fenómenos de combado y

de menor espesor de la plancha, con las máximas cargas a las cuales estará sometida

la pavimentación; lógicamente se producirán tensiones superiores a las previstas en el

pliego de recomendaciones.

47

SV

G S

.L.

DOSIFICACIÓN Y ORIENTACIÓN DE LAS FIBRAS

ESTRUCTURALES

En los elementos estructurales realizados en Hormigón Armado, cualquier armadura produce refuerzo y conforme incrementamos el armado, el efecto aumenta. En los conglomerados reforzados con fibras, el fenómeno es diferente.

BAJAS DOTACIONES EN FIBRAS, NO PRODUCE NINGÚN EFECTO.

El objeto de la dosificación de un Hormigón Fibroreforzado es conseguir una mezcla que posea buena docilidad y homogeneidad y, finalmente, un hormigón con resistencias mecánicas, estabilidad y durabilidad adecuadas a su empleo.

Dosificación

Se puede afirmar que no existe un método de dosificación definido para los Hormigones Fibroreforzados, generalmente se toma como base de partida la dosificación de un HC (hormigón convencional) o un HAR (hormigón alta resistencia) en función de las exigencias o las necesidades de la obra, y sobre ésta se hacen determinadas modificaciones o ajustes para que la disminución de la docilidad del hormigón sea muy aceptable y lograr, además, que las fibras se distribuyan con facilidad en el mismo. El sistema generalmente utilizado consiste en determinar las proporciones en que deben de entrar los componentes para fabricar un HC con la relación a/c mínima comprendida entre 0,4 y 0.65, un contenido de cemento mayor que en HC de 300 a 450 kg/m3 para poder tener la misma docilidad que en el HC, y con unos áridos limitados en cuanto a tamaño máximo. Sobre esta mezcla de partida hacer los ajustes necesarios para conseguir un hormigón con fibras, dócil y homogéneo. Si con la relación a/c empleada no se consigue la consistencia necesaria para la adecuada puesta en obra se recurrirá al uso de un aditivo químico (Superfluidificantes). En cuanto a la composición granulométrica de las distintas fracciones de árido, ésta podría realizarse de forma que se adaptase a una curva granulométrica de referencia de máxima compacidad, o que estuviese comprendida dentro de un uso granulométrico determinado, tal como se hace en los hormigones convencionales, sin embargo, al incluirse en el conjunto de partículas del árido, fibras con formas geométricas aciculares, es lógico que las curvas convencionales no sean totalmente adecuadas, dado que al considerar las fibras dentro del conjunto del árido, hará falta mayor contenido de árido fino, o arena, para conseguir una granulometría de compacidad máxima.

48

SV

G S

.L.

De lo anterior se desprende que la relación árido fino/árido grueso de los Hormigones Fibroreforzados debe ser superior a la de los hormigones convencionales y que las curvas granulométricas clásicas sólo pueden servir para ajustar una granulometría base sobre la que habrá que hacer correcciones en el sentido de aumentar el contenido de arena. Los aditivos suelen emplearse al objeto de mejorar la consistencia, sin necesidad de tener que utilizar relaciones a/c altas. Este tipo de aditivos es de uso frecuente en los Hormigones Fibroreforzados empleados en pavimentos y prácticamente indispensable en aquellos que han de ser puesto en obra mediante bombeo. La dosificación es uno de los aspectos más importantes en absoluto para definir las diferencias existentes entre el sistema fibroreforzado y el hormigón armado. Tal dotación en fibras, que podríamos definir como dosificación critica no se puede determinar con exactitud utilizando sistemas analíticos. Sin embargo existen modelos que simplemente nos transmiten valores que desde hace tiempo se han asumido como ciertos. Parte de dicho valor se centra en la esbeltez de las fibras, es decir: la relación Longitud y Diámetro equivalente (o real). El comportamiento a tracción o flexotracción del hormigón se debe al comportamiento mecánico de la pasta de cemento y de los áridos agregados, es decir depende de los materiales que lo componen, que en este caso son materiales frágiles. En los elementos estructurales realizados en Hormigón Armado cualquier armadura produce refuerzo y conforme incrementamos el armado, el efecto aumenta. En los conglomerados fibroreforzados con fibras de acero, el fenómeno es diferente.

Bajas dotaciones en fibras de acero no producen ningún efecto. Cuando la cuantía en fibras es tal que pueda asegurar una mutua interacción de las fibras, microscópicamente se produce una modificación de las propiedades mecánicas del conglomerado.

Como bien sabemos, agregar fibras metálicas a un hormigón supone modificar su comportamiento, especialmente en lo que corresponde la resistencia a la tracción por flexión. Es evidente que este resultado no comienza en el momento en el cual empezamos a añadir fibra pero sí que es necesario que en la masa sean dispersas entre un numero o una cantidad tal que permita una mutua interacción entre de fibra las fibras añadidas. En otras palabras, por debajo de determinadas dotaciones, no se consigue ninguna prestación. La dotación mínima de fibras, expresado en kilogramos de fibras por metro cúbico de hormigón, por supuesto depende de las características geométricas de las fibras.

49

SV

G S

.L.

Con fibras finas (es decir, técnicamente, caracterizadas por una relación de esbeltez L/D elevada) es suficiente una cantidad de fibras por metro cúbico inferior a lo que sería necesario utilizando fibras más grandes (es decir, caracterizadas por una relación de esbeltez L/D baja). Y de hecho, en la literatura existen modelos aproximados que proporcionan las indicaciones aptas para determinar la dosificación mínima que, obviamente, varían según el valor L/D (elevado/bajo). Evidentemente, se trata sólo de modelos, con aproximaciones bastante importantes y evidentes. En cualquier caso, se considera que los modelos pueden proporcionar directrices de carácter genérico, para valores de relación de aspecto (l/d = 40 ÷ 60).

La ductilidad y la tenacidad de un hormigón fibroreforzado es el resultado macroscópico de la disipación de energía que se produce por deslizamiento de las fibras dentro del hormigón, que se ven afectadas por un cinematismo de colapso (es decir: una fractura). Siendo que en la fase de deslizamiento, cada fibra disipa energía debido a la fricción que se produce entre la superficie lateral de la misma con aquella del hormigón, es evidente que a igual número de fibras presentes en el hormigón, cuanto más grandes serán las fibras, mucho más será la energía que se conseguirá disipar. Por lo tanto, tener en cuenta un modelo que considera sólo el número de fibras presentes en la unidad de volumen de la masa, puede conducir a errores graves.

50

SV

G S

.L.

En el sector de las fibras metálicas de hilo de alambre estiradas en frío y de sección circular, no son inusuales valores de L/D igual a 80 o incluso superiores. Con tales valores de esbeltez, son suficientes dotaciones de 15-17 y 20 kg/m3.

Las fibras de acero no son un “aditivo” para el hormigón. Las fibras de acero tampoco son los elementos más indicados para incrementar y mejorar las prestaciones del conglomerado di por si.

Las fibras de acero son elementos que nos permiten conseguir un compuesto diferente de lo que es un conglomerado convencional.

Un conglomerado fibroreforzado con fibras de acero, si comparado con un conglomerado convencional, conlleva mejoras bajo el punto de vista de la tenacidad, ductilidad estructural, resistencia al choque, resistencia a la fatiga y resistencia a la abrasión. Para conseguir dichas prestaciones, es imprescindible emplear fibras que consigan interactuar con la matriz cementosa. Las fibras de acero debido a su elevado modulo elástico, logran el objetivo preestablecido y son las más idóneas.

Compresión

La resistencia a compresión del hormigón no se ve afectada de manera significativa por el contenido de fibras, y el agotamiento por compresión se anuncia por la formación de fisuras en la dirección de la tensión de compresión, como en el hormigón convencional. La presencia de fibras no varía el patrón de fisuración del hormigón. Por esta razón la pequeña variación de resistencia a compresión es ignorada. Al mezclarse la fibra a una matriz de hormigón, la curva carga-deformación presenta un incremento en la capacidad de carga, así mismo, se mejora el post-agrietamiento permitiendo sostener cargas hasta valores altos de deformación, dando como resultado, mayor ductilidad en el elemento, véase figura 1.

Hormigón Armado Hormigón Hormigón Fibroreforzado

Figura 1: Curva carga-deformación en hormigón, hormigón con fibras y hormigón armado.

51

SV

G S

.L.

En un hormigón sin fibras inicialmente la curva es lineal, luego se presenta un brusco descenso en la capacidad de carga, fallando súbitamente el material. El incremento de resistencia a la fatiga (que tiene directa relación con la durabilidad), resistencia al impacto y reducción de la permeabilidad, contribuyen a una mayor duración del hormigón beneficiando a largo plazo los costos asociados por mantenimiento. El número de fibras es un índice de la frecuencia de fibra, es decir de la longitud total de fibra existente por unidad de volumen de mortero. En el hormigón este concepto es crítico para asegurar la intercepción de las microfisuras en las primeras horas. La efectividad de las fibras está relacionada con la capacidad de dispersión, frecuencia de fibra y finura de éstas. Resulta obvio que en función de la dosificación, de las longitudes de fibra y de las propiedades de las mismas se confiere al hormigón propiedades distintas, de esta manera se acentúan más unas propiedades sobre otras en función de los distintos usos y aplicaciones del hormigón reforzado con fibras.

Orientación de las fibras

La experiencia señala que la distribución real de las fibras en elementos estructurales no tiene por qué ser homogénea. Lo mismo ocurre con la orientación de las fibras que se ve muy afectada por el flujo del hormigón durante el vertido y, también, por la energía y el método empleado de compactación. Por tanto, conocer la distribución y la orientación de las fibras es fundamental para la efectividad del refuerzo que con ellas se quiere conseguir. Se han realizado diversas investigaciones encaminadas a determinar la distribución y alineación (orientación) de las fibras. En estos estudios se han considerado los efectos derivados del llenado de los elementos estructurales y su vibrado.

Dispersión de las fibras

en todo el volumen

52

SV

G S

.L.

Los investigadores estudiaron el efecto que distintas formas de compactación (vibración externa o interna), así como la forma y el tamaño del molde, ejercían sobre una dosificación de 40 kg/m3 de fibras de acero. Concluyeron que una compactación adecuada supone una distribución relativamente homogénea e isótropa, pero que un exceso de compactación producía una segregación de las fibras y una mayor orientación horizontal. Se realizaron estudios experimentales sobre la distribución de las fibras en elementos estructurales reales. En concreto se estudiaron dos casos:

1) una losa de sub presión hormigonada con bomba bajo el agua. 2) unas dovelas de hormigón con fibras para el revestimiento de un túnel.

Del primer caso, concluyeron que cerca de la bomba las fibras presentan una orientación aleatoria, pero que a medida que aumenta la distancia van presentando una orientación preferente en la dirección del flujo de hormigón, resultando orientadas en el plano de la losa. En las dovelas del túnel detectó la influencia que ejercen los bordes del molde y el vibrado. Para determinar la influencia de los distintos efectos, flujo y vibrado, extrajeron testigos de dovelas con el hormigón sin compactar y compactado. Observaron que el llenado del molde producía orientaciones preferentes en la dirección de sus bordes extremos mientras que en la fase de vibrado se producía una segregación de las fibras que las acumulaba en la parte inferior y un mayor grado de orientación horizontal.

Condiciones del ambiente y temperatura del hormigón en las fases de

vertido.

1) Durante su instalación la temperatura del hormigón no debe exceder los +30º C, ni ser inferior a los +5º C.

2) Radiación Solar: el hormigón debe ser protegido de la rápida evaporación del agua incorporada en el amasado, utilizando láminas y/o verdaderas lonas impermeables, líquidos de curado; con la finalidad de prolongar el “curado húmedo”.

3) Hielo: el período de protección puede ser estimado según el grado de resistencia alcanzado por el hormigón.

­ No se considera necesario ampliar la protección cuando la solera ha alcanzado una resistencia a compresión de por lo menos 5 N/mm2.

4) Deben tomarse las medidas necesarias para: ­ Evitar la segregación. ­ Reducir los tiempos de transporte y de espera al pié de obra, así como en todas

las fases de vertido.

53

SV

G S

.L.

­ El programa de trabajo presentado por la Empresa Aplicadora (solerista) a la Dirección Facultativa, debe prever tanto las condiciones de suministro que habrá concertado con la planta suministradora, como los tiempos de paradas y los intervalos necesarios entre las fases de trabajo del día.

Condiciones climáticas Ejemplos Precauciones que se deben

adoptar

Clima Seco

Ambientes cerrados y/o con calefacción durante las fases de vertido; ejecución en tiempos de verano

Evitar la evaporación (lonas y/o láminas impermeables, líquidos de curado). Prolongar el curado húmedo

Clima Húmedo

Sin hielo Interiores con humedad elevada; patios con exposición hacia el norte (sombreados)

Evitar la evaporación

Con hielo en las fases de ejecución

del trabajo

Ejecución en temporada de invierno; patios expuestos a las heladas.

Emplear aditivos acelerantés. Emplear material aislante. Evitar el vertido con temperaturas inferiores a los 0º C.

Clima ventoso Patios, ambientes no cerrados y/o no protegidos con el ambiente exterior

Evitar la evaporación (lonas y/o láminas impermeables, líquidos de curado). Prolongar el curado húmedo

­ Entre la descarga de una hormigonera y la siguiente, no debe transcurrir un

tiempo superior a los 30 minutos con una temperatura de +20º C. y viento moderado; si el intervalo entre dos suministros debe ser superior, la Empresa Aplicadora (solerista) debe intervenir para limitar el riesgo de fisuraciones en la zona de empalme entre un hormigonado y el siguiente.

­ Si las hormigoneras deben permanecer expuestas al sol y con temperaturas exteriores superiores a los +20º C., la Empresa Aplicadora (solerista) debe tener cuidado en mantener bien mojada la superficie exterior del tambor de la hormigonera.

­ Durante la descarga del hormigón la consistencia del mismo, debe ajustarse y ser conforme a la clase pedida por parte de la Empresa Aplicadora (solerista) al proveedor.

54

SV

G S

.L.

JUNTAS DE DILATACIÓN.

1) Las juntas de contracción deben formar cuadros y sus dimensiones deben estar sujetas al espesor del pavimento.

2) La profundidad de la junta a su vez está sujeta a la resistencia mecánica alcanzada por el pavimento en el momento de la ejecución del corte.

3) Antes se ejecutará la junta, y menor será la profundidad necesaria para favorecer la contracción.

4) La distancia máxima entre las juntas se puede calcular, aplicando la formula práctica que supone y favorece el movimiento libre de la solera:

L = (18 x h + 100) cm 5) Las distancias entre los cortes en ambos sentidos, deben ser de preferencia iguales. 6) Para placas rectangulares se permite que un lado tenga una longitud superior del 20%

con respecto al lado de menores dimensiones. 7) La distancia entre los cortes (cálculada conforme la formula mencionada

anteriormente), se reducirá de un 20% para todos los pavimentos que descansan sobre de una barrera impermeable (láminas de polietileno).

8) Los cortes de las juntas se deben realizar en un plazo de tiempo muy corto, con el fin de que la placa pueda moverse según el plan horizontal y romperse en los tramos prestablecidos por los cortes.

Espesor de la Losa (cm)

Profundidad mínima del corte dentro de las primeras 24 horas y con temperaturas

próximas a los +20º C

Profundidad mínima del corte dentro de las primeras 48 horas y con temperaturas

próximas a los +20º C 12 3 3

12÷20 3 4 > 20 4 5

TIEMPOS DE CURADO.

En la tabla que a seguir indicamos, se señalan los días mínimo de curado, según las diferentes situaciones del clima en el momento del vertido. Siendo el pavimento un elemento bidimensional que no suele ser protegido, como otros elementos estructurales, por unos encofrados; la duración de su curado, expresado en días según la ultimación de cada fase, es mucho más restrictiva de lo recomendado por la Norma UNI 9858. NOTA: la duración del curado no debe confundirse con la puesta en marcha del pavimento, siendo este último estrictamente relacionado con las resistencias mecánicas, alcanzadas por el elemento bidimensional (pavimento).

55

SV

G S

.L.

DESARROLLO DE LAS RESISTENCIAS DEL HORMIGÓN

Rápido Medio Lento Muy Lento

Temperatura del hormigón

5ºC 10ºC. 15ºC. 5ºC. 10ºC. 15ºC. 5ºC. 10ºC. 15ºC. 5ºC. 10ºC. 15ºC.

No expuesto a luz directa del sol

(H.R. > 80%)

8d 9d 10d 9d 10d 11d 11d 12d 13d 13d 14d 15d

Insolación directa (media) y/o

mediana intensidad del viento y/o H. R. ≥

50%

12d 13d 13d 14d 15d 15d 14d 15d 16d 15d 16d 16d

Insolación intensa y/o viento fuerte y/o H. R. <

50%

14d 15d 16d 16d 17d 18d 16d 18d 19d 18d 19d 20d

LÁMINAS DE POLIETILENO Siempre sería oportuno colocar dos láminas de polietileno galga 200 cruzadas entre si, con el fin que dicho presidio pueda asegurar la mayor eficacia posible cuando sometido al movimiento dinámico de los peatones y de los vehículos de la obra, en las fases de ejecución del vertido.

SISTEMA DE TRABAJO EN EQUIPO Y NO TRABAJOS INDIVIDUALES

Desde la fase de diseño, hasta la ejecución de las soleras de hormigón, pasando por su

posterior y futuro mantenimiento y/o saneamiento, es necesario un trabajo de equipo

que involucre todos los especialistas del sector.