Apuntes 2012-13 calculo estructuras hormigon

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    APUNTES DEHORMIGN ARMADO

    Adaptados a la Instruccin

    EHE-08

    FCO. DE BORJA VARONA MOYAJOS ANTONIO LPEZ JUREZLUIS BAN BLZQUEZ

    ESCUELA POLITCNICA SUPERIOR

    UNIVERSIDAD DE ALICANTECurso 2012-2013

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    Ttulo:Apuntes de Hormign Armado. Adaptados a la Instruccin EHE-08

    Autores:Fco. de Borja Varona Moya, Jos Antonio Lpez Jurez y Luis Ban Blzquez

    e-mail de contacto:[email protected]

    Dpto. de Ing. de la Construccin, Obras Pblicas e Infraestructura UrbanaEscuela Politcnica Superior Universidad de Alicante

    Edificio Politcnica IICtra. San Vicente del Raspeig, s/n

    03690 San Vicente del Raspeig - ESPAA

    Fotografa de portada:Auditorio de Tenerife Adn Martn, Santa Cruz de Tenerife (Espaa),

    obra de Santiago Calatrava completada en 2003. Detalle de fotografa original de Wladyslaw,

    bajo licencia Creative Commons.

    Septiembre de 2012

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    Contenido I

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    C

    ONTENIDO

    NOTA PRELIMINAR ..................................................................................................................................................................... 1

    CAPTULO 1 - INTRODUCCIN AL HORMIGN ARMADO....................................................................................... 3

    1. INTRODUCCIN HISTRICA .............................................................................................................................................. 3

    1.1 HISTORIA DEL CEMENTO ............................................................................................................................................. 3

    1.2 EL HORMIGN ARMADO: LA POCA DE LAS PATENTES ...................... ...................... ..................... ............... 4

    1.3 LOS PRIMEROS ESTUDIOS ............................................................................................................................................ 6

    1.4 LA TEORA DEL HORMIGN ARMADO Y LOS PRIMEROS REGLAMENTOS .................... ..................... .... 8

    1.5 EL HORMIGN ARMADO EN ESPAA .................... ..................... ...................... ...................... ..................... ............ 9

    2. COMPONENTES DEL HORMIGN Y TIPOS DE HORMIGONES ...................... ...................... ..................... ......... 11

    2.1 LOS CEMENTOS .............................................................................................................................................................. 11

    2.2 EL AGUA EN EL HORMIGN ...................................................................................................................................... 19

    2.2 LOS RIDOS ...................................................................................................................................................................... 20

    2.3 LOS ADITIVOS ................................................................................................................................................................. 22

    2.4 TIPOS DE HORMIGONES ............................................................................................................................................. 23

    3. DOSIFICACIN, PREPARACIN Y PUESTA EN OBRA ..................... ...................... ..................... ...................... ..... 25

    3.1 DOSIFICACIN DEL HORMIGN ............................................................................................................................. 25

    3.2 PUESTA EN OBRA DEL HORMIGN .................... ...................... ...................... ...................... ..................... ............ 28

    CAPTULO 2 - BASES DE CLCULO Y DURABILIDAD.............................................................................................. 33

    1. BASES DE CLCULO ........................................................................................................................................................... 33

    1.1 EL ANLISIS ESTRUCTURAL EN ESTRUCTURAS DE HORMIGN ........................... ..................... ............ 33

    1.2 EL MTODO DE LOS ESTADOS LMITE ................................................................................................................ 35

    1.3 TRATAMIENTO DE LAS ACCIONES ........................................................................................................................ 35

    2. LA DURABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGN .................... ...................... ...................... ............... 40

    2.1 ESTRATEGIAS PARA ASEGURAR LA DURABILIDAD .................... ...................... ...................... ..................... . 41

    2.2 ESTIMACIN DE LA VIDA TIL ............................................................................................................................... 48

    CAPTULO 3 - PROPIEDADES MECNICAS DE LOS MATERIALES.................................................................... 51

    1. PROPIEDADES MECNICAS DEL HORMIGN ..................... ..................... ...................... ...................... ................... 51

    2. ARMADURAS PASIVAS EN EL HORMIGN ARMADO ..................... ...................... ..................... ...................... ..... 542.1 ACEROS PARA ARMADURAS PASIVAS ................................................................................................................. 54

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    II Apuntes de Hormign Armado

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    2.2 LMITE ELSTICO CARACTERSTICO Y DE CLCULO DE UN ACERO ....................... ..................... ......... 59

    2.3 PROCESOS DE ELABORACIN, ARMADO Y MONTAJE DE LAS ARMADURAS PASIVAS ................... 60

    CAPTULO 4 - AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES................................................................. 67

    1. FUNDAMENTOS DEL CLCULO DE SECCIONES DE HORMIGN ARMADO SOMETIDAS ASOLICITACIONES NORMALES ............................................................................................................................................. 67

    1.1 HIPTESIS DE CLCULO Y DIAGRAMAS TENSIN-DEFORMACIN ...................... ..................... ............ 67

    1.2 DOMINIOS DE DEFORMACIN ................................................................................................................................ 72

    1.3 ECUACIONES DE COMPATIBILIDAD Y EQUILIBRIO EN UN CASO GENERAL .................... ................... 75

    2. CLCULO CON EL DIAGRAMA DEL BLOQUE RECTANGULAR EN SECCIONES RECTANGULARES ... 77

    2.1 FLEXIN PURA ............................................................................................................................................................... 77

    2.2 FLEXIN COMPUESTA ................................................................................................................................................. 86

    2.3 FLEXO-COMPRESIN ESVIADA EN SECCIN RECTANGULAR ................... ..................... ...................... ..... 943. DIMENSIONAMIENTO Y COMPROBACIN DE SECCIONES EN T .................................. ...................... ............ 99

    3.1 EL ARRASTRE POR CORTANTE Y EL ANCHO EFICAZ DEL ALA ..................... ..................... ...................... . 99

    3.2 FLEXIN PURA EN SECCIONES EN T CON EL ALA COMPRIMIDA ..................................... ..................... 101

    CAPTULO 5 - EL MTODO DE BIELAS Y TIRANTES.............................................................................................. 105

    1. ANLISIS DE REGIONES D ...................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... .......... 105

    2. INTRODUCCIN AL MTODO DE LAS BIELAS Y LOS TIRANTES ............................... ..................... .............. 107

    3. MODELOS DE BIELAS Y TIRANTES .................... ...................... ...................... ..................... ..................... .................. 110

    3.1 CASO DE CARGAS CONCENTRADAS SOBRE MACIZOS .............................. ...................... ..................... ....... 110

    3.2 LAS VIGAS DE GRAN CANTO ................... ...................... ...................... ...................... ..................... ...................... ... 111

    3.3 LAS MNSULAS CORTAS .......................................................................................................................................... 115

    CAPTULO 6 - AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES TANGENCIALES.................................... .................. 121

    1. SECCIONES SOMETIDAS A ESFUERZO CORTANTE.................................... ...................... ..................... .............. 121

    1.1 INTRODUCCIN: ANALOGA DE LA CELOSA ................... ...................... ...................... ..................... .............. 121

    1.2 DIMENSIONAMIENTO PRCTICO DE LAS ARMADURAS DE CORTANTE EN ELEMENTOS

    LINEALES ............................................................................................................................................................................... 1231.3 INTERACCIN DE CORTANTE-FLECTOR .................... ...................... ...................... ...................... .................... 128

    1.4 RASANTE ALAS-ALMA EN VIGAS EN T................................ ...................... ...................... ..................... .............. 130

    2. TENSIONES TANGENCIALES: LA TORSIN ...................... ...................... ...................... ...................... .................... 131

    3. TENSIONES TANGENCIALES: EL PUNZONAMIENTO ..................... ...................... ..................... ...................... ... 133

    3.1 ELEMENTOS ESTRUCTURALES SIN ARMADURA DE PUNZONAMIENTO ....................... .................... 134

    3.2 ELEMENTOS ESTRUCTURALES CON ARMADURA DE PUNZONAMIENTO................................... ....... 137

    CAPTULO 7 - ESTADO LMITE LTIMO DE INESTABILIDAD..................... ...................... ..................... .......... 1411. CONCEPTOS PREVIOS SOBRE EL FENMENO DE INESTABILIDAD ..................... ..................... .................. 141

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    Contenido III

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    1.1 EL CONCEPTO DE ESBELTEZ ................................................................................................................................. 143

    1.2 EL CONCEPTO DE TRASLACIONALIDAD E INTRASLACIONALIDAD DE LAS ESTRUCTURAS ..... 144

    1.3 LONGITUDES EFECTIVAS DE PANDEO EN LAS PIEZAS COMPRIMIDAS ...................... ..................... ... 145

    2. COMPROBACIN DE INESTABILIDAD EN LA EHE-08 ................... ...................... ...................... ..................... ... 147

    2.1 CASOS EN LOS QUE PUEDE OMITIRSE LA COMPROBACIN DE INESTABILIDAD ................... ....... 147

    2.2 CASO DE SOPORTES DE ESBELTEZ COMPRENDIDA ENTREinfY 100................................ ................. 149

    2.3 CASO DE SOPORTES CON ESBELTEZ SUPERIOR A 100 ................................ ...................... ..................... ... 151

    CAPTULO 8 - DISEO Y DISPOSICIONES EN VIGAS Y SOPORTES.............................. ..................... .............. 155

    1. ANLISIS LINEAL CON REDISTRIBUCIN LIMITADA DE MOMENTOS ...................... ..................... .......... 155

    1.1 INTRODUCCIN Y DEFINICIN ..................... ...................... ..................... ...................... ..................... .................. 155

    1.2 LA REDISTRIBUCIN LIMITADA EN LA INSTRUCCIN EHE-08 ...................... ..................... .................. 157

    2. DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS DE ARMADO ................... ...................... ...................... ..................... .............. 1642.1 CUANTAS MECNICAS DE ARMADO .................... ..................... ...................... ...................... ..................... ....... 164

    2.2 CUANTAS GEOMTRICAS DE LAS ARMADURAS LONGITUDINALES .................... ..................... .......... 166

    2.3 DIMETROS Y SEPARACIONES.............................................................................................................................. 167

    2.4 DISPOSICIN DE SEPARADORES ..................... ...................... ...................... ...................... ..................... .............. 170

    2.5 REGLAS DE ANCLAJE Y DESPIECE ................... ...................... ...................... ...................... ..................... .............. 171

    3. DISPOSICIONES EN ZONAS SSMICAS ..................... ...................... ...................... ...................... ..................... .......... 173

    3.1 DISPOSICIONES RELATIVAS A LAS VIGAS ........................................ ...................... ...................... .................... 174

    3.2 DISPOSICIONES RELATIVAS A LOS SOPORTES ................... ...................... ...................... ..................... .......... 176

    CAPTULO 9 - LOS ESTADOS LMITE DE SERVICIO DEL HORMIGN...................................... ..................... 179

    1. ESTUDIO DE LA SECCIN RECTANGULAR FISURADA ...................... ...................... ..................... ..................... 179

    2. EL ESTADO LMITE DE FISURACIN ................... ...................... ...................... ...................... ..................... .............. 181

    2.1 FINALIDAD DEL ESTUDIO DE LA FISURACIN ................... ...................... ...................... ..................... .......... 181

    2.2 CLCULO DE LA ABERTURA MXIMA DE FISURA .................... ...................... ...................... ..................... ... 183

    2.3 DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS .................................... ...................... ...................... ..................... .................. 186

    3. EL ESTADO LMITE DE DEFORMACIN ....................................... ...................... ...................... ..................... .......... 1893.1 CANTOS MNIMOS EN LA INSTRUCCIN ESPAOLA .................................... ...................... ..................... ... 191

    3.2 CLCULO DE LAS DEFORMACIONES................................ ...................... ...................... ..................... .................. 195

    4. EL ESTADO LMITE DE VIBRACIONES .................................. ...................... ...................... ..................... .................. 201

    CAPTULO 10 - ELEMENTOS DE CIMENTACIN Y CONTENCIN...................................... ...................... ....... 203

    1. INTRODUCCIN ................................................................................................................................................................. 203

    1.1 CLASIFICACIN DE LAS CIMENTACIONES ....................................... ...................... ...................... .................... 204

    1.2 DISTRIBUCIN DE PRESIONES EN EL TERRENO ...................... ...................... ..................... ...................... ... 2061.3 CRITERIOS DE DISEO ................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... .............. 208

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    IV Apuntes de Hormign Armado

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    2. DIMENSIONAMIENTO Y COMPROBACIN DE ZAPATAS AISLADAS .................... ..................... .................. 209

    2.1 PREDIMENSIONAMIENTO .................... ...................... ...................... ..................... ...................... ..................... ....... 209

    2.2 COMPROBACIONES ESTRUCTURALES ..................... ...................... ...................... ...................... ..................... ... 214

    2.3 ZAPATAS DE MEDIANERA ..................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... ... 218

    3. ZAPATAS COMBINADAS Y VIGAS DE CIMENTACIN ............................... ...................... ..................... .............. 221

    4. CIMENTACIONES PROFUNDAS ................... ...................... ...................... ...................... ..................... ...................... ... 226

    4.1 PILOTES ........................................................................................................................................................................... 226

    4.2 ENCEPADOS ................................................................................................................................................................... 229

    5. VIGAS DE ATADO ............................................................................................................................................................... 235

    6. MUROS DE CONTENCIN Y MUROS DE STANO ..................... ...................... ..................... ...................... .......... 237

    6.1 DETERMINACIN DE LOS EMPUJES DEL TERRENO .................... ...................... ...................... .................... 239

    6.2 CRITERIOS DE DISEO ................... ...................... ...................... ...................... ...................... ..................... .............. 241

    BIBLIOGRAFA .......................................................................................................................................................................... 251

    APNDICE 1. TABLAS ............................................................................................................................................................ 253

    APNDICE 2. PRONTUARIO ............................................................................................................................................... 255

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    Nota preliminar 1

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    N

    OTA PRELIMINAR

    Esta coleccin de apuntes tiene su razn de ser en el contexto de las asignaturas Hormign Armadoque cursan los estudiantes de Arquitectura y Estructuras de Hormign Armado y Pretensado quecursan los estudiantes del Grado en Ingeniera Civil en la Escuela Politcnica Superior de laUniversidad de Alicante. Como tal, la estructura de los mismos y su alcance estn diseados a medidade ambas asignaturas y como complemento a las clases tericas. A falta de los temas dedicados aforjados de edificacin, control de calidad e introduccin al hormign pretensado y a las estructurasmixtas de hormign y acero estructural, estos apuntes desarrollan el temario completo de ambasasignaturas. Se ha prestado un especial cuidado en mantener el rigor tcnico en todos los aspectostratados (desarrollos, explicaciones, ecuaciones, unidades, ejemplos prcticos, etc.). No obstante, escasi imposible conseguir una infalibilidad absoluta y las posibles erratas que sean detectadas serndebidamente comunicadas y publicadas a travs del Campus Virtual de la Universidad de Alicante.

    El estudio atento de los mismos no excluye en modo alguno el valor y la utilidad de las notas que losalumnos puedan tomar en las clases tericas o en las dedicadas a la resolucin de problemas. Y, anms importante, el alumno debe considerar estos apuntes como un mero complemento a la lecturapersonal de las fuentes citadas en el captulo de bibliografa y, en especial, de la normativa asociada ala edificacin y al diseo y comprobacin del hormign estructural, con la cual se debe lograr un altogrado de familiaridad.

    Por su propia naturaleza, las normas y las instrucciones no tienen vocacin de textos didcticos, sinoque estn orientadas hacia los profesionales ya formados y familiarizados con la problemticaespecfica de su contenido. Por ello, no pueden constituir un material docente apropiado por s solas.En el contexto del hormign armado, tanto el estudiante como el profesional ms capacitado debencontar con el respaldo bibliogrfico de la Instruccin EHE-08 y de varios buenos libros de consulta, enespecial las obras Hormign armadode Pedro Jimnez Montoya, lvaro Garca Meseguer y FranciscoMorn Cabr y Proyecto y clculo de estructuras de hormign de Jos Calavera Ruz. Ambos textosestn disponibles en la biblioteca de nuestra universidad y aunque en estos apuntes hay numerosasreferencias a ellos, es altamente recomendable su consulta.

    Por ltimo estos Apuntes de Hormign Armado estn basados en su prctica totalidad en las normasnacionales vigentes y, como tal, la tecnologa de las estructuras de hormign se trata desde el punto de

    vista de la Instruccin EHE-08. No obstante, en la medida de lo posible se tratar de hacer adecuadareferencia a los textos europeos de referencia: el Cdigo Modelo de 1.990 y el Eurocdigo 2 de 2.004.

    En Alicante, a 27 de Agosto de 2.011

    Los autores

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    2 Apuntes de Hormign Armado

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

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    Captulo 1 Introduccin al hormign armado 3

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    C

    APTULO

    INTRODUCCIN AL HORMIGN ARMADO

    1. INTRODUCCIN HISTRICA

    1.1 HISTORIA DEL CEMENTO

    El empleo del cemento se remonta en el tiempo a las pastas y morteros que se empleaban en la pocaprerromana en las obras de mampostera. Sin embargo, fueron los ingenieros romanos quienes lo

    llevaron al ms alto grado de desarrollo conocido en el mundo occidental antiguo. La palabra cementotuvo su origen en la denominacin latina opus caementiciumpara el material de construccin que seemple durante la Repblica y el Imperio Romano. Los ingenieros de la poca lo fabricaban mezclandoy calentando puzolanas machacadas, limos y, en ocasiones, cenizas volcnicas. El producto resultanteendureca al aadirle agua, por lo que era un primitivo conglomerante hidrulico. Al parecer, el empleode las puzolanas data del siglo I a.C. y se obtenan de las canteras de Pozzuoli, prximas al Vesubio.Este cemento natural fue utilizado a gran escala en todo tipo de obras urbanas destacando, de entretodas ellas, el Panten de Agripa y las termas del emperador Caracalla, construidas entre los aos 212y 216 d.C. En la cpula del Panten, que no perteneca al templo original construido por Agripa sinoque fue aadida en la poca de los emperadores Trajano y Adriano (comienzos del s. II d.C.), se empleun increble antecedente del hormign de ridos ligeros empleando piedra pmez como rido delhormign en los niveles ms elevados de la cpula.

    Figura 1. Interior de la cpula del Panten

    Tras la cada del Imperio Romano, durante la Edad Media y el Renacimiento y hasta mediados del sigloXVIII, no se produjo ningn avance tecnolgico relevante. Hasta que en 1.759 el ingeniero JohnSmeaton(1.724-1.792), que estaba a cargo de la reconstruccin del Faro de Eddystone en Plymouth(Inglaterra), se enfrent con el problema de mejorar la velocidad de fraguado del cemento queempleaba, construido a base de limos. La base de la cimentacin del faro estaba situada en la carrerade mareas y era necesario que endureciera lo suficiente en un perodo de pocas horas. La clave de lasolucin fue el descubrimiento de que la velocidad de la reaccin de hidratacin de la pasta de

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    4 Apuntes de Hormign Armado

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    cemento era directamente proporcional a la cantidad de arcilla contenida en el limo original. Sinembargo, una vez completada la realizacin del faro, no continu sus investigaciones.

    La arcilla fue un componente clave en las patentes de cemento posteriores. En 1.796 el britnico JamesParker patent el cemento Romano, obtenido de la mezcla de minerales de arcilla y carbonato clcico.En 1.817 el francs Louis Vicat (1.786-1.861), graduado en la Escuela de Ingenieros de Puentes y

    Caminos de Pars en 1.806, desarroll con un cemento a base de arcilla que emple durante los aos1.812 a 1.824 en la construccin del puente de Souillac, de 180 m de largo. El uso de ese cemento sehizo muy popular durante algn tiempo y su hijo, Joseph Vicat, fund la empresa de cementos Vicat.

    Figura 2. Joseph Smeaton (izda.) y Louis Vicat (dcha.)

    Figura 3. Puente de Souillac

    En 1.822 otro britnico, James Frost, present una mejora del cemento Romano, a la que patent comocemento Britnico. Sin embargo, la llegada del cemento Portland, en 1.824, supuso una autnticarevolucin. Fue patentado por Joseph Aspdin (1.778-1.855) (An Improvement in the Modes ofProducing an Artificial Stone) quien lo bautiz as por la similitud del color del cemento producido con

    las rocas caractersticas de la Isla de Portland. Este cemento, con las lgicas mejoras introducidas a lolargo de los aos, es el ms utilizado actualmente a nivel mundial.

    1.2 EL HORMIGN ARMADO: LA POCA DE LAS PATENTES

    La mezcla de cemento, agua, arena y fragmentos de roca machacados poda ser moldeada mientrasestaba fresca hasta que la reaccin de hidratacin consegua el endurecimiento de la pasta, dotndolade resistencia a la compresin. Este producto era el hormign, bautizado en Francia como btonycomo concreteen Gran Bretaa. Quera verse en l una especie de piedra sinttica, la artificial stonedel ttulo de la patente de Aspdin. El principal problema era su deficiente resistencia a la traccin,inferior a la de la piedra natural. En plena Revolucin Industrial, era slo cuestin de tiempo dar con

    una solucin, obtenida apenas un cuarto de siglo despus de la patente del cemento Portland. Laprimera aplicacin de un hormign reforzado con acero fue idea del francs Franois Coignet(1.814-

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    Captulo 1 Introduccin al hormign armado 5

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    1.888) quien llev a cabo en 1.853 la construccin de un inmueble de cuatro plantas en el nmero 72de la rue Charles Michels de Pars. El edificio fue concebido con fines propagandsticos para demostrarla aptitud del hormign como material de construccin y el 100% de la estructura y sus ornamentosfueron fabricados con hormign encofrado en moldes. Era el forjado de la azotea el que estaba ademsreforzado con perfiles metlicos. Su invencin fue presentada en la Exposicin Universal de Pars de1.855 y un ao ms tarde consigui la patente de un sistema de construccin de hormign reforzadocon barras metlicas.

    En 1.854 el britnico William Boutland Wilkinson(1.819-1.902) ya haba patentado un sistema deforjados reticulares construidos con encofrados perdidos de yeso. La propaganda que hizo de supatente demuestra adems que Wilkinson ya se haba dado cuenta de algunas de las ventajas que tieneel hormign como material para construccin de edificios: su resistencia al fuego y su capacidad deproteger al acero.

    El nuevo material fue tambin empleado en otras aplicaciones. Por ejemplo, Joseph Louis Lambot(1.814-1.887) present en la Exposicin de Pars de 1.855 un bote para navegar construido concemento armado. El francs Joseph Monier (1.823-1.906) lo utiliz en un principio para fabricarjardineras (una aplicacin a la que tambin se haba dedicado Lambot) y su primera patente data de

    1.867. Se trataba de un mortero de cemento reforzado con alambres de acero, encofrado dentro deunos moldes que permitan su industrializacin. La principal ventaja que explot Monier y que lo situpor delante de Lambot, Wilkinson y otros competidores, fue su propia visin comercial al comprenderrpidamente las posibilidades del nuevo material. Sus cuatro patentes posteriores aplicaron elhormign a la construccin de tubos y tanques hidrulicos, paneles prefabricados para fachadas,pasarelas para peatones y vehculos y vigas. En 1.875 proyect y construy un puente de 13,80 m deluz y 4,25 m de ancho. Sin embargo, detrs de todos estos logros no haba ninguna base terica, sinoque todos los diseos se basaban en ensayos de prototipos. Monier, al igual que Coignet, franquici suspatentes fuera de las fronteras de Francia por medio de concesionarios.

    Figura 4. El nmero 1 de rue Danton

    Otro nombre imprescindible en la historia del hormign y la guerra de las patentes es el de FranoisHennebique (1.843-1.921), que comenz su carrera como albail. En 1.879 patent un sistema deconstruccin que empleaba el hormign como elemento de revestimiento de perfiles metlicos contrael fuego, lo que constitua la clave de la propaganda con la que publicit su sistema. Hennebiqueadquiri numerosas patentes y dise una estrategia comercial tan eficaz que la empresa que fund

    estuvo muy cerca de lograr un monopolio mundial. En 1.900 traslad la sede de su red empresarial alnmero 1 de la rueDanton de Pars, un edificio construido ntegramente en hormign armado segn el

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    6 Apuntes de Hormign Armado

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    sistema Hennebique. En 1.902 haba llevado a cabo ms de 7.000 realizaciones y en 1.909 sus ms de60 oficinas se distribuan por Europa, Estados Unidos, frica y Asia. Al igual que en el caso de Monier,los diseos se basaban en prototipos y no se desarroll ningn aporte terico que buscase comprenderel funcionamiento del hormign, lo que adems hubiera puesto en peligro la proteccin de laspatentes. De hecho, su revista Le Bton Arm estaba ms orientada a la propaganda que a ladivulgacin cientfico-tecnolgica. No obstante, s se tiene constancia de que su empresa desarrollbacos que permitan el dimensionamiento rpido de algunos elementos.

    Otros logros dignos de mencin son los forjados de hormign sin vigas, construidos por primera vezen 1.906 en los Estados Unidos por Claude A. P. Turner(1.869-1.955). La patente, obtenida en 1.908,los validaba mediante pruebas de carga en las que se sometan al doble de la de servicio.Paralelamente y, al parecer, de forma independiente, el francs Robert Maillard (1.872-1.940)proyect y realiz un sistema de forjado de hormign armado sin vigas en 1.908. La principaldiferencia entre ambos sistemas era la disposicin de las armaduras: Turner las colocaba segn lasdirecciones de los momentos principales (segn las diagonales) mientras que Maillard las disponaen forma de emparrillado ortogonal, que es la que ms se emplea en la actualidad. En cualquier caso, elestudio analtico tuvo que esperar a 1.921, cuando Westergaard y Slater publicaron una contribucintitulada Moments and Stresses in Slabsen los Proceedings of theAmerican Concrete Institute.

    Figura 5. Disposicin de armaduras en los sistemas de Turner y Maillart

    1.3 LOS PRIMEROS ESTUDIOS

    La difusin internacional del nuevo sistema de construccin llev inevitablemente a que algunosingenieros buscasen una comprensin de su funcionamiento que fuera ms all del ensayo deprototipos y permitiera abordar el diseo mediante procedimientos analticos. El ingeniero alemn G.

    A. Wayss(1.851-1.917) era co-fundador de la empresa Wayss und Freytag, que haba comprado losderechos de la patente de Monier en Alemania. La filosofa de esta firma consista en que los diseosdeban estar basados en clculos. Wayss y Knen escribieron en 1.887 el primer libro en alemndedicado a los principios de hormign armado, titulado Das System Monier, lo que constituye uno delos primeros pasos hacia una teora del hormign armado y una liberalizacin del conocimientotecnolgico que no pasara necesariamente por estar en posesin de los derechos de las patentes. Sinembargo, ste era tambin el taln de Aquiles, ya que la Teora de la Elasticidad no estaba losuficientemente avanzada como para poder respaldar proyectos tan singulares como los que llevaba acabo su competidor Hennebique, quien sorteaba las lagunas de la Elasticidad mediante los ensayos deprueba y error.

    Como ejemplo, una de las vctimas del sistema de patentes fue el ingeniero norteamericano ThadeusHyatt (1.816-1.901), afincado profesionalmente en Gran Bretaa. Se le puede atribuir el primerestudio serio del hormign al margen de cualquier patente: An account of some experiments withPortland cement concrete combined with iron as building material(1.877). Este texto revela que Hyatt

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    se haba dado cuenta de la importancia de varios aspectos clave: la adherencia entre la armadura y elhormign que la recubra, la medida del recubrimiento a la hora de cuantificar la proteccin frente alfuego del acero dentro del hormign y la similitud entre los coeficientes de dilatacin trmica deambos materiales. La falta de fondos para sus investigaciones y las trabas inherentes al sistema depatentes evitaron que pudiera avanzar ms. Inevitablemente, una vez que el progreso delconocimiento permiti que los profesionales tuvieran a su disposicin un cuerpo terico-analtico yano se pudo seguir protegiendo las patentes de los diferentes sistemas de construccin en hormign.Quiz fue debido a ello que la empresa francesa Hennebiquecerrara en la dcada de los 60 del siglopasado, mientras que los alemanes continuaron hasta el ao 2.000, fecha en la que Wayss und Freytagse subdividi en otras cuatro empresas.

    En cuanto al hormign pretensado, la idea dicho sistema haba sido planteada por el alemn Knen en1.907 pero es sin duda al francs Eugene Freyssinet(1.879-1.962) a quien debe atribuirse el mritode su comprensin y desarrollo. Fue alumno de Rabut en Pars y su primer logro fue el puente de LeVeurdre sobre el ro Allier. Con un presupuesto que bati record de economa construy un puente detres arcos de 72,5 m cada uno y con una esbeltez de . El diseo del puente se basaba en un modelode 50 m cuya particularidad era la de que los estribos estaban conectados por barras de acero cuya

    tensin poda modificarse mediante gatos. Al detectar que las deformaciones del prototipo, sometidotan slo a su peso propio, se incrementaban con el paso del tiempo, Freyssinet mantuvo el puente deLe Veurdre en observacin tras su finalizacin. En 1.911, un ao despus de su inauguracin, midi undescenso de hasta 13 cm en la clave de los arcos del puente. Durante una noche en la vspera de un dade mercado, Freyssinet y otros cuatro compaeros accedieron a unos nichos situados en las tres clavesen donde podan operar los gatos que controlaban la tensin de las barras de acero. Con la referenciade un nivel elev los arcos y aline el tablero. La estructura del puente cumpli satisfactoriamentedurante 33 aos hasta que fue dinamitado en la II Guerra Mundial. Esta experiencia hizo queFreyssinet comenzara a realizar estudios detallados para comprender el comportamiento reolgico ylas deformaciones diferidas de las estructuras de hormign armado.

    Figura 6. Realizaciones de Freyssinet: puente de Plougastel (izda.) y hangares de Orly (dcha.)

    En 1.925 Freyssinet se embarc en la construccin del puente de Plougastel, formado por tres arcos de188 m cada uno, obra que le ocupara hasta 1.930 y en la que se emple por primera vez el sistema deconstruccin por voladizos sucesivos. La primera aplicacin del sistema Freyssinet de pretensado sehizo en la reparacin de la cimentacin del puerto de Le Havre. Otra espectacular realizacin suya sonlos hangares de Orly. La prctica totalidad de tcnicas y aparatos que se emplean en la actualidad en laejecucin de obras de hormign pretensado en casi todo el mundo son fruto del genio y de la inventivade Freyssinet.

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    1.4 LA TEORA DEL HORMIGN ARMADO Y LOS PRIMEROS REGLAMENTOS

    Los primeros libros sobre la tcnica del hormign armado fueron eminentemente descriptivos cuandono propagandsticos. Por ejemplo, en 1.861 Coignet haba publicado un libro en el que presentaba supropio sistema y algunas realizaciones. El contenido del curso de Construcciones de Hormign

    Armado que imparta Charles Rabut(1.852-1.925) en la Escuela de Ingenieros de Puentes y Caminos

    de Pars desde 1.897 era tambin eminentemente descriptivo y presentaba los diferentes sistemas ypatentes. Los tratados que permitieran abordar el clculo y dimensionamiento parecan un imposible,debido a dos razones: la carencia de una base terica sobre el comportamiento del material y elbloqueo de informacin que suponan las patentes. Fue el alemn Emil Mrsch(1.872-1.950), uno delos ingenieros que trabajaban para Wayss und Freytag, quien sent en 1.902 las bases del MtodoElstico o Mtodo Clsico para el clculo de elementos de hormign armado.

    Figura 7. Charles Rabut (izda.) y Eugene Freyssinet (dcha.)

    Casualmente, ese mismo ao se cre en Francia la Comisin del Cemento Armadocuyo objetivo era laredaccin de un reglamento especfico para las estructuras de hormign armado. Desde un principio

    se vio la imposibilidad de utilizar como base la norma francesa para estructuras metlicas, dado lodiferente de ambos materiales, por lo que los trabajos cientficos tuvieron como fin el articular unaResistencia de Materiales particularizada para el hormign: la Teora del Hormign Armado. Comoancdota, las campaas de ensayos encargadas por la comisin ya se dieron cuenta de la grandispersin de resultados a pesar del gran cuidado que se haba puesto en la preparacin de probetas.Entre los miembros de la comisin se encontraba el profesor Charles Rabut y tambin formaron partede ella constructores como Hennebique y Coignet, entre otros. La Comisin finaliz sus trabajos con lapublicacin de la Circular Ministerial de 1.906. La lucha de intereses entre los partidarios de seguirmanteniendo el sistema de patentes y los partidarios de dar cuerpo a una teora accesible a cualquierespecialista, posturas bien representadas en la comisin, supusieron por primera vez en la historia ladivisin entre constructores y proyectistas, unos roles que se haban solapado hasta aquel momento.

    En Alemania fueron la Asociacin de Ingenieros y Arquitectos y la Asociacin Alemana del Hormignquienes comenzaron una labor similar en 1.904. La redaccin del reglamento correspondiente fuepromulgada por el gobierno prusiano. La primera normativa alemana para el hormign armado es laDIN 1045 de 1.932, elaborada bajo la direccin de Emil Mrsch. La primera norma alemana para elhormign pretensado data de 1.953.

    En Gran Bretaa se fund a principios del siglo XX el Instituto Britnico del Hormign (The ConcreteInstitute). Sus integrantes buscaban hacer frente a la asociacin creada por los representantes de lossistemas protegidos de patentes. UnJoint Committee, integrado por miembros del Concrete Institute, elBritish Fire Prevention Committeey otras empresas constructoras de hormign armado publicaron en1.907 un informe tcnico de contenido anlogo al de la Circular Ministerial francesa. El primerreglamento britnico oficial es el Cdigo de Londresde 1.915, antecesor de la serie de las sucesivas

    British StandardBS 8110.

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    En los Estados Unidos la historia de los reglamentos de hormign armado ha sido ms compleja y laprimera norma del American Concrete Institutees la ACI-318de 1.947. Su ltima revisin es del ao2.008. No obstante, debe tenerse en cuenta que la filosofa norteamericana es fundamentalmenteprestacional y la ACI-318 no es un reglamento oficial de obligado cumplimiento en el sentido en que loson sus anlogos europeos. En cualquier caso, es un texto respetado y de referencia no slo en su pasde origen sino en todo el continente americano.

    A nivel europeo, en 1.964 se fund el Comit Europeo del Hormign(Comit Europen du Bton, CEB),entidad que public ese mismo ao una serie de recomendaciones sobre el hormign estructural convocacin de reglamentos. stas fueron revisadas en 1.970 y en 1.977, ao en que el CEB y la FIP(Federacin Internacional del Pretensado) aprobaron en Granada el Cdigo Modelode 1.978. En 1.996ambas asociaciones se fusionaron creando la Federacin Internacional del Hormign (FdrationInternationale du Bton, FIB) con sede en Lausana (Suiza). En 1.990 se redact el CEB-FIB 1990, laversin actualmente vigente del Cdigo Modelo, que ha constituido la base del Eurocdigo 2del ao2.004 y la de ms de 20 reglamentos nacionales de Europa.

    1.5 EL HORMIGN ARMADO EN ESPAA

    El Hormign Armado entr en Espaa a travs de las franquicias francesas de finales del siglo XIX. Porejemplo, el ingeniero militar Francesc Maci (1.859-1.933), que luego fuera Presidente de laGeneralitat, fue franquiciado del sistema Monier desde 1.893, mientras que el ingeniero de caminosJos Eugenio Ribera (1.864-1.936) lo fue del sistema Hennebique. El primer edificio de entidadconstruido en Espaa con hormign armado fue la fbrica de harinas La Ceres, inaugurada en Bilbaoen 1.900 y rehabilitada en la actualidad como edificio de viviendas.

    Eugenio Ribera fue profesor y director de la Escuela de Ingenieros de Caminos de Madrid, as comouno de los redactores de la revista Le Bton Arm. En 1.897 sustituy el tablero de maderaoriginalmente proyectado para su puente de Ciao (Asturias) por uno de hormign armado segn elsistema de Hennebique. En 1.899 fund junto con los hermanos Gomendio una sociedad limitada

    franquiciaria de dicho sistema. Antes de finales del siglo XIX ya emple el hormign armado en lospilares, forjados y depsitos de la primera fbrica de cemento Prtland de Espaa, ubicada en Tudela(Navarra), as como en la construccin de los forjados de la crcel de Oviedo. A partir de esta obra, sedesentendi del sistema Hennebique y public en 1.902 uno de los primeros tratados sobre elhormign en nuestro pas, Hormign y cemento armado: mi sistema y mis obras, con prlogo de JosEchegaray y redactado con un marcado carcter personal. En 1.915 transform su sociedad limitadaen la empresa Hidrocivil, en la que trabajaron los ingenieros Eduardo Torroja y Jos Entrecanales.

    Precisamente, una figura clave en el desarrollo tecnolgico delhormign estructural en Espaa es la del ingeniero EduardoTorroja (1.899-1.961). Fue alumno de Ribera en la Escuela deIngenieros de Caminos de Madrid. Form parte de la Sociedad

    de Cursos y Conferencias y junto con arquitectos jvenesvinculados culturalmente a la Generacin del 27 se encarg dedifundir en Espaa las ideas de la arquitectura contempornea,en especial del racionalismo; merecen destacarse lasconferencias impartidas por referentes europeos como Gropius,Le Corbusier y Mendelson. Tras su marcha de Hidrocivil, en1.927, fund su propio equipo de proyectistas. Ese mismo aodesarroll por propia iniciativa un proyecto de ejecucin para unpuente para vehculos y ferrocarril de 1.250 m que uniera las puntas de Trocadero y Puntales en laBaha de Cdiz. El exhaustivo estudio econmico que realiz planteaba una amortizacin de la obra en16 aos y justificaba el puente como una de las piezas clave para hacer de Cdiz la sede del Puerto deEuropa para Amrica. En lo estructural, el puente planteaba el empleo sinrgico del hormign del

    tablero como elemento de trabajo mixto junto con la estructura metlica. El paso de los navos sesolucionaba mediante el tramo central giratorio del puente. Por desgracia, la Administracin no

    Figura 8. Eduardo Torroja Miret

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    Torroja fue uno de los fundadores del Comit Europeo del Hormign(CEB) junto con profesionales deFrancia, Blgica, Luxemburgo, Alemania y Suecia.

    La primera instruccin para el proyecto de obras de hormign en Espaa fue promulgada por elMinisterio de Obras Pblicas en 1.939 y revisada en 1.944 y 1.961. En 1.968 se cre la ComisinPermanente del Hormign(CPH), que se encarga desde entonces de la elaboracin de los proyectos

    normativos para la regulacin del proyecto, ejecucin y mantenimiento de las obras de hormign. Estacomisin redact las instrucciones EH-68 y EP-77, que regulaban el proyecto de obras de hormignarmado y pretensado, respectivamente. Las revisiones del ao 1.980 nacieron al amparo del CdigoModelo del 78. A finales del siglo XX, la Instruccin EHE-98 vino a refundir ambas tcnicas e incorporcon carcter de novedad las metodologas y estrategias para el aseguramiento de la durabilidad en lasestructuras de hormign y la adopcin del mtodo de clculo de bielas y tirantes. La versin actual dela Instruccin es la EHE-08y cumple con el objetivo de conducir la reglamentacin espaola hacia suarmonizacin con el programa de los Eurocdigos, cuya entrada se prev para el prximo 2.010,adems de incorporar al articulado aspectos medioambientales y de sostenibilidad.

    2. COMPONENTES DEL HORMIGN Y TIPOS DE HORMIGONES

    El hormign es un material polifsicoelaborado mediante una mezcla dosificada de cemento, agua,ridosy aditivos. Con ayuda de un sistema moldeante, el encofrado, la pasta fresca adquiere la formadefinitiva hasta su endurecimiento. El sistema descrito es el hormign en masa. El hormign armadodispone necesariamente de una ferralla armada formada por redondos corrugados de acero, la cualse coloca en los encofrados antes del hormigonado. Las armadurasdel sistema, denominadaspasivas,se encargan de suplir la deficiente resistencia a traccin del hormign. Si el acero se dispone demanera que trabaja en tensin con anterioridad a la aplicacin de la totalidad o parte de las cargas que

    acten sobre la estructura, precomprimiendo de esta forma las secciones de hormign, entonces elsistema estructural es el hormign pretensadoy se dice que las armaduras son activas.

    2.1 LOS CEMENTOS

    Los cementos estn regulados en Espaa por la Instruccin de Recepcin de Cementos, RC-08, cuyoobjeto es establecer las prescripciones tcnicas generales que deben satisfacer los cementosempleados en las obras de hormign, en las centrales de fabricacin de hormign y en cualesquieraotras instalaciones que utilicen el cemento para la fabricacin de productos de construccin.

    Los componentes de los cementos son los siguientes:

    Clnkeres Prtland: Se obtienen al calcinar hasta fusin parcial mezclas muy ntimas decalizas y arcilla, preparadas artificialmente hasta una combinacin prcticamente total de suscomponentes

    Clnkeres aluminosos: Se obtienen por fusin de calizas y bauxitas en unas condiciones talesque el contenido mnimo de almina sea del 36%.

    Escorias siderrgicas (S), obtenidas mediante templado de ganga fundida procedente deprocesos siderrgicos.

    Puzolanas naturales(P), cenizas volantes(V), humo de slice(D)

    Flleres calizos(L), compuestos de carbonato clcico que molidos junto con clnker Prtland,mejoran las propiedades y comportamiento de los morteros y hormigones, tanto frescos como

    una vez endurecidos: dispersin, hidratacin, trabajabilidad, retencin de agua, capilaridad,retraccin, fisuracin.

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    Reguladores de fraguado(p. ej. sulfato clcico) y aditivos de los cementos (inferiores al 1%en masa).

    De acuerdo con la RC-08, los cementos sujetos al marcado CE son los siguientes:

    Cementos comunes, segn norma UNE-EN 197-1

    Cementos de escorias de horno alto, de baja resistencia inicial, segn UNE-EN 197-4 Cementos especiales de muy bajo calor de hidratacin, segn UNE-EN 14216

    Cementos de aluminato de calcio, segn UNE-EN 14647

    Cementos de albailera, segn UNE-EN 413-1

    Por otro lado, los tipos de cementos sujetos al Real Decreto RD 1313/1988 son:

    Cementos resistentes a los sulfatos, segn UNE 80303-1 y UNE 80303-1/1M

    Cementos resistentes al agua de mar, segn UNE 80303-2 y UNE 80303-2/1M

    Cementos blancos, segn UNE 80305

    Cementos para usos especiales, segn UNE 80307

    2.1.1 Cementos comunes

    Los cementos Prtland se obtienen por molturacin conjunta de clnker Prtland, una cantidadadecuada de regulador de fraguado y hasta un 5% de adiciones. La composicin qumica de uncemento Prtland corriente es la siguiente:

    Cal combinada (CaO) (62,5%) Slice (SiO2) (21%)

    Almina (Al2O3) (6,5%) Hierro (Fe2O3) (2,5%)

    El 7,5% restante se compone, entre otros, de: cal libre (que en cantidad suficiente puede producir expansin al hidratarse tardamente)

    xido magnsico (que tambin puede producir una expansin tarda si se encuentra en estadocristalizado de periclasa)

    trixido de azufre (que puede provenir del yeso empleado como regulador o del combustibledel horno y que en exceso puede contribuir al fenmeno del falso fraguado)

    Los cementos Prtland con adiciones de escoria, puzolana, humo de slice, caliza o ceniza volante seemplean fundamentalmente por razones econmicas debido al ahorro de energa en su produccin y aque dan salida a ciertos productos naturales y a subproductos y residuos industriales. Cada tipo deadicin tiene sus ventajas y sus inconvenientes.

    La Tabla A1.1.1 de la RC-08, recogida en la pgina siguiente, define los tipos de cementos comunes y sucomposicin:

    CEM ICementos Prtland (con clnker Prtland entre el 95% y el 100%)

    CEM IICementos Prtland con escoria, o con humo de slice, o con puzolana, o con esquistoscalcinados, o con caliza, o Prtland compuesto

    CEM IIICementos con escorias de horno alto

    CEM IVCementos puzolnicos

    CEM VCementos compuestos

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    Por ejemplo, un cemento Prtland de resistencia inicial normal con adicin de escoria (75% de clnkery 25% de escoria) y con una resistencia de 42,5 N/mm2se designa de la manera siguiente:

    EN 197-1 CEM II/B-S/42,5 N

    Si fuera de alta resistencia inicial, entonces la designacin sera :

    EN 197-1 CEM II/B-S/42,5 RExisten varias clases de resistencia: 32,5, 42,5 y 52,5, expresadas en MPa (N/mm 2), con la variacinadicional de si son de resistencia inicial normal (N) o de alta resistencia inicial (R). En cualquier caso,la resistencia de un hormign ser tanto mayor cuanto mayor sea la del cemento empleado en suconstruccin. Pero esta caracterstica no basta por s sola para garantizar otras igual de importantes,como por ejemplo, la durabilidad.

    La Tabla A1.1.3 de la RC-08 recoge las prescripciones que deben cumplir los cementos comunes. Los

    cementos deben asegurar una serie de prescripciones fsicas y mecnicas para su utilizacin:a) Fraguado: La velocidad de fraguado de un cemento est limitada por la normativa mediante ladefinicin de un perodo de tiempo que comienza con el amasado y en el cual debe haberse producidoel comienzo y el fin del fraguado. El ensayo asociado es el de la aguja de Vicat. Las penetraciones queconsigue la aguja de Vicat, invencin del ingeniero francs, en una probeta de pasta normal decemento a lo largo de determinados instantes de tiempo permiten hacer un seguimiento del procesode fraguado.

    En la Tabla A1.1.3 de la RC-08 se define el tiempo de inicio y trmino de fraguado para los cementoscomunes. Como comentario, el tiempo de inicio de fraguado es crtico en aquellas situaciones en lasque la distancia de transporte sea grande. Por otro lado:

    cuanto ms elevada sea la finura del cemento, ms corto y rpido ser el fraguado en sucomienzo

    la meteorizacin del cemento por almacenamiento prolongado, aumenta la duracin delfraguado

    a menor cantidad de agua de amasado y cuanto mayor sea la sequedad del ambiente, elfraguado ser ms corto

    la presencia de materia orgnica (en el agua de amasado o en la arena) puede llegar a inhibir elfraguado

    b) Expansin: Un fenmeno que debe evitarse en el cemento una vez fraguado es el de su expansintarda por hidratacin del xido de calcio y/o del xido magnsico libres. El ensayo asociado es el delas agujas de Le Chatelier: se emplea un pequeo molde cilndrico abierto por una generatriz yterminado por dos agujas, el cual, una vez relleno con pasta de cemento y transcurridas 24 horas en

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    una cmara hmeda, es sumergido en agua en ebullicin durante otras 3 horas. El aumento de ladistancia entre las dos puntas mide la expansin de dicho cemento. En la Tabla A1.1.3 de la RC-08 selimita a 10 mm su valor en los cementos comunes.

    c) Finura de molido: La finura de molido influye decisivamente en las reacciones qumicas que tienenlugar durante el fraguado y primer endurecimiento del cemento. Al contacto con agua, los granos de

    cemento se hidratan slo en una profundidad de 10 micras. Si los granos son gruesos, el rendimientodel cemento ser muy bajo al quedar el ncleo prcticamente inerte. Si, por el contrario, sonexcesivamente finos, el cemento resulta en exceso sensible a su meteorizacin por efecto delalmacenamiento prolongado y su retraccin y calor de fraguado sern en exceso elevados. Enresumen, debe llegarse a una situacin de compromiso entre un molido muy fino que contribuya adotar de resistencia al cemento pero nunca en exceso. En cualquier caso, la resistencia del cementodebe depender ms de la calidad del clnker que de la finura de molido. Existe un ensayo como es el dela superficie especfica Blaine que determina la superficie de un gramo de cemento en el cual todas suspartculas estuvieran completamente sueltas.

    d) Resistencia mecnica: la resistencia mecnica es la de una probeta amasada con una arena degranulometra y caractersticas determinadas, con una relacin agua/cemento igual a 0,5 y en las

    condiciones definidas por la norma UNE-EN 196-1. Las probetas son prismticas de 4416 cm3. Seensayan a flexotraccin con carga centrada y cada uno de los trozos resultantes a compresincentrada, normalmente a los 2, 7 y 28 das.

    2.1.2 Cementos de escorias de horno alto, de baja resistencia inicial

    Estos cementos estn definidos por la norma UNE-EN 197-4 y su composicin se basa en la de loscementos CEM/III. En su designacin se usa la letra L despus del valor numrico de la resistencia. Porejemplo, un cemento con 50% de clnker y 50% de escorias y con resistencia de 32,5 se designa como:

    EN 197-4 CEM III/A/32,5 L

    En los elementos de hormign fabricados con este tipo de cementos, debern tomarse precacionesespeciales en lo que respecta a los tiempos de retirada de los encofrados, que podrn ser msdilatados. Deber tenerse tambin cuidado en condiciones climatolgicas adversas.

    2.1.3 Cementos de muy bajo calor de hidratacin

    Este tipo de cementos estn definidos en la norma UNE-EN 14216 y su composicin es la definida en laTabla A1.3.1 de la RC-08. De acuerdo con las prescripciones mecnicas y fsicas de este tipo decementos, recogidas en la Tabla A1.3.3, la clase resistente es 22,5, lo que quiere decir que, a 28 das deedad, la resistencia del cemento estar comprendida entre 22,5 MPa y 42,5 MPa. Por otro lado, lageneracin de calor en la reaccin de hidratacin tendr que ser inferior a 220 J por gramo. Los

    hormigones fabricados con cementos de muy bajo calor de hidratacin deben protegerseadecuadamente contra la desecacin y la carbonatacin durante la fase de curado. La resistencia alhielo deber ser adecuada a las condiciones ambientales en donde se empleen este tipo de cementos.

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    2.1.4 Cementos de aluminato de calcio

    Los cementos de aluminato de calcio estn definidos en norma UNE-EN 14647 y su composicin yprescripciones estn recogidas en el apartado A1.4 de la RC-08. Los componentes principales de estetipo de cementos son los cristales hexagonales de aluminato monoclcico, responsables de su elevadaresistencia mecnica inicial. Estos cementos pueden llegar en pocas horas a los mismos niveles deresistencia que los cementos comunes tardan 28 das en alcanzar. Son muy poco porosos y casiinsensibles a agentes qumicos cidos, debiendo adoptarse precauciones en medios alcalinos. Conridos adecuados es posible obtener morteros y hormigones refractarios. Resulta tambin adecuadopara reparaciones rpidas de urgencia y bancadas y basamentos de carcter temporal. Nunca deben

    emplearse en hormign armado ni pretensado porque favorecen la corrosin de las armaduras.El Anejo 3 de la Instruccin EHE-08 admite su empleo, debidamente justificado, para elementos dehormign armado de uso no estructural. Se avisa tambin de que no es adecuado para cimentacionesde hormign en masa de gran volumen. Asimismo su uso est expresamente prohibido en hormignpretensado.

    2.1.5 Cementos especiales sujetos al RD 1313/1988

    Se trata de cementos comunes que estn dotados adems de caractersticas adicionales:

    Cementos resistentes al agua de mar(MR), segn UNE 80303-2: en estos cementos se limitasuperiormente el contenido de aluminato triclcico; los cementos de horno alto CEM III/B sonsiempre resistentes al agua de mar.

    Cementos resistentes a los sulfatos (SR), segn UNE 80303-1: aplicables en obras encontacto con terrenos yesferos o selenitosos; el contenido de aluminato triclcico est anms limitado que en los cementos resistentes al agua de mar

    Cementos de bajo calor de hidratacin(LH): los que a la edad de 5 das desarrollan un calorde hidratacin no superior a 65 cal/g; en general estn asociados a una baja retraccin lo quelos hace indicados para elementos sensibles a la fisuracin por retraccin.

    Su designacin es la misma que la de los cementos comunes, prescindiendo del prefijo CEM ycolocando la norma de referencia al final y no al principio. Por ejemplo, para un cemento Prtland quelleve caracterstica adicional de resistencia a los sulfatos, cuya resistencia sea 42,5 y que adems seade alta resistencia inicial, su designacin ser:

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    I 42,5 R/SR UNE 80303-1

    Si adems llevase la caracterstica de bajo calor de hidratacin, entonces se designara como:

    I 42,5 R-LH/SR UNE 80303-1

    2.1.6 Cemento blanco

    El cemento blanco es un cemento comn que, de acuerdo con la definicin de la norma UNE 80305cumple el requisito de color establecido por las coordenadas CIELAB, determinadas segn ensayo UNE80117, de tal manera que el parmetro L* es superior a 85,0. Por ello, deben cumplir adems lasespecificaciones de sus homlogos de la norma UNE-EN 197-1. Es fundamental emplear ridos muylimpios y evitar el uso de herramientas de hierro que puedan manchar la pasta con partculas de xido.Obviamente, si se fabrica hormign blanco deber tambin prestarse atencin al color de los ridos.

    La designacin del cemento blanco es la misma que la de los cementos comunes, sustituyendo elprefijo CEM por BL y colocando la referencia a la norma al final. Por ejemplo la designacin:

    BL II/A-L 52,5 N-LH UNE 80305

    corresponde a un cemento blanco cuya composicin est dentro del rango de la de un cemento comncon adicin de caliza, cuya composicin es segn el tipo II/A, cuya resistencia es de, por lo menos, 52,5MPa a los 28 das, y que posee las caractersticas de resistencia inicial normal y bajo calor dehidratacin.

    2.1.7 Cementos para usos especiales

    Los cementos para usos especiales se definen segn la norma UNE 80307. Su clase resistente vienedada por el valor de resistencia alcanzado a los 90 das, seguida del sufijo (N), ya que no tiene sentidola exigencia de alta resistencia inicial. Su designacin lleva el prefijo ESP VI-1. Por ejemplo:

    ESP VI-1 42,5 N UNE 80307

    2.1.8 Criterios de utilizacin de los cementos

    El Anejo 8 de la RC-08, as como el Anejo 4 de la Instruccin EHE-08 contienen unas tablas con loscementos recomendables en funcin de la aplicacin. Las dos tablas siguientes estn extradas de laRC-08. Por su parte, el libro Hormign armado de los profesores Pedro Jimnez Montoya, lvaroGarca Meseguer y Francisco Morn Cabr (en adelante se citar slo por su primer autor, JimnezMontoya) recoge unas criterios de utilizacin prctica al final de su primer captulo.

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    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    2.2 EL AGUA EN EL HORMIGN

    Las misiones del agua de amasado el hormign son dos:

    la hidratacin del conglomerante hidrulico, el cemento

    dotar a la masa de trabajabilidad suficiente

    Por otro lado:

    si se utiliza un exceso de agua, sta crea al evaporarse una serie de huecos o capilares quedisminuyen la resistencia del hormign; cada litro de agua de amasado aadido de ms esequivalente a emplear dos kilos menos de cemento

    pero si se utiliza muy poca agua, la mezcla es poco trabajable y de difcil colocacin en obra

    LaFigura 11 reproduce una grfica, extrada del libro Hormign armadode Jimnez Montoya, en laque se muestra claramente la influencia que tiene el exceso de agua en la consistencia-trabajabilidad yen su resistencia mecnica. El agua de curado se aplica tras el hormigonado y durante el proceso defraguado y primer endurecimiento del hormign, teniendo como misin el mejorar la hidratacin delcemento e impedir una retraccin prematura.

    Figura 11. Extrada de "Hormign armado"de Jimnez Montoya et al.

    Ambas aguas deben cumplir una serie de requisitos, msexigentes en el agua de curado porque es elagua que recibe el hormign cuando est endureciendo. En general, cualquier agua potable es aptapara el uso en ambos procesos, a excepcin de las aguas de alta montaa, que pueden resultaragresivas. Algunas aguas insalubres pueden tambin ser aptas. La Instruccin EHE-08 establece que:

    no deben emplearse aguas con un pH inferior a 5

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    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    el contenido de cloruros del agua deber estar limitado a un mximo de 3 g por litro enelementos de hormign armado y 1 g por litro en elementos de hormign pretensado

    el contenido de sulfatos se limitar a un mximo de 1 g por litro, aunque si el cementoempleado lleva la caracterstica (SR) podra llegarse hasta 5 g de sulfatos por litro de agua

    tampoco deben emplearse aguas con aceites, grasas e hidratos de carbono. Y tampoco debenemplearse aguas con materias slidas en suspensin como limos o arcillas, porque stosdisminuyen la adherencia de la pasta con el rido.

    Como consideracin medioambiental, se permite el empleo de aguas recicladas procedentes del lavadode cubas en la propia central de hormigonado, siempre y cuando:

    se cumplan las prescripciones definidas con carcter general para el agua (contenido decloruros, sulfatos, etc.)

    la densidad relativa del agua reciclada no ser mayor que 1,3

    la densidad relativa del agua total no ser mayor que 1,1

    La Instruccin EHE-08 permite el empleo del agua de mar en aplicaciones hormigones en masa,advirtiendo de la cada de la resistencia en un 15%. Esta agua debe estar libre de algas que puedandisminuir la adherencia pasta-rido y provocar la presencia de poros en el hormign.

    2.2 LOS RIDOS

    Como ridos para la confeccin de hormigones pueden emplearse arenas y gravas naturalesprocedentes de machaqueo, que renan en igual o superior grado las caractersticas de resistencia ydurabilidadque se le exijan al hormign.

    Con vistas a la durabilidad, son preferibles:

    ridos de tipo silceo (gravas y arenas de ro o cantera)

    ridos provenientes de machaqueo de rocas volcnicas (basalto) o calizas slidas y densas

    previo anlisis tambin pueden emplearse rocas sedimentarias y volcnicas sueltas

    No deben emplearse calizas blandas, feldespatos, yesos, piritas, rocas friables o porosas o ridos quecontengan sulfuros oxidables. En general el rido se compone de:

    grava o rido grueso: la fraccin mayor de 5 mm

    arena o rido fino: la fraccin menor de 5 mm

    El rido se suministra por fracciones y se designa por d/D, siendo dy Dlas dimensiones de la mnimaabertura de tamiz (expresadas en mm) que cumplen los requisitos de la Tabla 28.3.a de la Instruccin

    EHE-08. Adems, la relacin D/d no debe ser inferior a 1,4. Las series de tamices para especificartamaos de ridos pueden consultarse en la Tabla 28.3.b de la Instruccin. Por ejemplo, para un ridogrueso con 20/40:

    la relacin D/des igual a 2 y por tanto cumple el requisito de no ser inferior a 1,4

    todo el rido deber pasar por el tamiz de 80 mm

    el tamiz ms prximo a 56 mm deber retener menos del 2% en masa del rido

    el tamiz de 40 mm, deber retener menos del 15% en masa

    el tamiz de 20 mm no deber dejar pasar ms del 20% en masa

    y el tamiz de 10 mm no deber dejar pasar ms del 5% en masa.

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    Tabla 28.3.a de la EHE-08. Requisitos generales de los tamaos mximo Dy mnimo d

    Porcentaje que pasa (en masa)

    2 D 1,4 Da) Db) d d/2 a)

    ridogrueso

    D> 11,2 D/d> 2 100 98 a 100 90 a 99 0 a 15 0 a 5

    D 11,2 D/d 2 100 98 a 100 85 a 99 0 a 20 0 a 5

    rido fino D 4 y d= 0 100 95 a 100 85 a 99 - -

    a)Como tamices 1,4 Dy d/2 se tomarn de la serie elegida o el siguiente tamao del tamiz ms prximo de la serie.b) El porcentaje en masa que pase por el tamiz D podr ser superior al 99%, pero en tales casos el suministradordeber documentar y declarar la granulometra ms representativa, incluyendo los tamices D, dy d/2 y los tamicesintermedios entre d y Dde la serie bsica ms la serie 1, o de la serie bsica ms la serie 2. Se podrn excluir lostamices con una relacin menor a 1,4 veces el siguiente tamiz ms bajo.

    Los ridos gruesos pueden ser rodados o de machaqueo. Los rodados dotan al hormign de mayortrabajabilidad y, por el contrario, los de machaqueo hacen que el hormign fresco posea mayor acritudy dificultan la puesta en obra; sin embargo, dotan al hormign de una mayor trabazn y, por lo tanto,de mayor resistencia mecnica y qumica. Tanto los ridos rodados como los de machaqueo deben irlimpios de camisas de arcillas o polvo, respectivamente, que disminuiran su adherencia con la pasta.Las gravas ptimas seran las de caliza, con una densidad superior a 2,6 y resistencia superior a 100MPa (no son rayadas por la navaja). Gravas de densidad inferior a 2,3 y de resistencia de apenas 50MPa (rayadas por el latn) no son admisibles.

    Una propiedad importante es la compacidad, que es la relacin entre el volumen real del rido y elvolumen aparente. Cuanto mayor es la compacidad, menor es el volumen de huecos y menor es la

    cantidad de pasta de cemento que se necesita para llenarlos. Podran obtenerse hormigonesresistentes y durables pero a costa de dificultar la puesta en obra debido a masas poco trabajables yfcilmente disgregables. Las formas inadecuadas de los ridos pueden llegar a comprometer laresistencia de un hormign, por lo que es preciso disponer de algn parmetro que permita su control.La Instruccin EHE-08 mide la forma del rido grueso a travs del ndice de lajas, que es elporcentaje en peso de los ridos considerables como lajas, es decir, con formas laminares o aciculares.Este tipo de formas disminuye la trabajabilidad del hormign fresco, lo que hace que se necesite msagua de amasado y se pierda resistencia. Y adems, una vez endurecido el hormign, las aristas de laslajas pueden favorecer el deslizamiento interno o el agrietamiento del hormign sometido a tensiones,reduciendo su resistencia en determinadas direcciones. El ndice de lajas deber ser menor que 35. Laversin anterior de la Instruccin admita tambin el coeficiente de forma como medida del ridogrueso; ste es la relacin entre el volumen de ngranos de dicho rido y el correspondiente a nesferas

    cuyos dimetros sean las mayores dimensiones de cada uno de los granos. La Instruccin EHE-98estableca que dicho coeficiente, determinado conforme a UNE 7238 no deba ser inferior a 0,20. Segnalgunos autores, se podra precisar an ms, exigindose un lmite de 0,25 para ridos de tamaos deentre 12,5 mm y 25 mm, mientras que para ridos de entre 25 mm y 40 mm podra bajarse a 0,15.

    La arena o rido fino es la fraccin de ms responsabilidad. En general las mejores arenas son las dero, de cuarzo puro, lo que las hace resistentes y durables. Las arenas de mina deben ser lavadas dearcilla y las arenas de mar pueden emplearse tambin en hormign armado previo lavado con aguadulce. La arena debe estar libre de sustancias que perjudiquen la durabilidad del hormign y laInstruccin EHE-08 establece una serie de ensayos a tal efecto. Es preciso contar con un ptimocontenido de ridos finos para asegurar la trabajabilidad de la masa y facilitar su puesta en obra, acosta de incrementar las cantidades de agua y de cemento.

    La distribucin de los distintos tamaos de los granos que componen el rido (sea grueso o fino) tieneuna importancia decisiva en las caractersticas del hormign y el estudio de dicha distribucin suele

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    efectuarse mediante la curva granulomtrica (verFigura 12)que se determina cribando el rido atravs de una serie normalizada de cribas y tamices. La curva representa en abscisas las aberturas delos tamices y en ordenadas el porcentaje que pasa por cada tamiz en valor absoluto. Como se hacomentado, la serie de tamices para el rido grueso se incluye en la Tabla 28.3.b de la Instruccin,mientras que la serie de tamices para el rido fino est en progresin geomtrica de razn dos,comenzando en el valor 4 mm y adoptando valores cada vez ms pequeos hasta 0,063 mm (Tabla28.4.1.b de la Instruccin). No es posible definir una curva granulomtrica ptima, pero existenmtodos aplicables en determinadas situaciones como el de las parbolas de Fuller y Bolomey o elmtodo del mdulo granulomtrico de Abrams. La instruccin EHE-08 define en su apartado 28.4.1 loslmites de la curva granulomtrica para el rido fino.

    Figura 12. Ejemplo de curva granulomtrica

    Desde la entrada en vigor de la Instruccin EHE-08, el control de calidad de los ridos se realizar deforma documental y debern disponer del marcado CE, con la excepcin de los que provengan deautoconsumo, en cuyo caso se deber aportar un certificado de ensayo con antigedad inferior a 3meses en el que se demuestre un nivel de garanta estadstica equivalente al exigido para los aditivoscon marcado CE.

    2.3 LOS ADITIVOS

    Los aditivos del hormign se designarn de acuerdo con la norma UNE-EN 934-2. Su dosificacin, quese recuerda es inferior al 5% del peso del cemento, debe ser objeto de gran atencin ya que, de no serla adecuada, puede incluso tener efectos desfavorables. Adems suelen tener efectos secundarios

    favorables o perjudiciales. Los aditivos pueden mejorar las propiedades de hormigones biendosificados y preparados pero no son un parche para corregir aquellos mal proyectados oconfeccionados. Los ms importantes son los siguientes:

    Aceleradores: aquellos que adelantan el fraguado y/o el endurecimiento del hormign. Porejemplo, el carbonato sdico es acelerador de fraguado y los cloruros, las bases alcalinas y sussales son aceleradores de endurecimiento. La misin de los aceleradores es reducir el tiempode desmoldeo o desencofrado y son especialmente tiles en situaciones de hormigonado entiempo fro. El acelerador ms eficaz en estas condiciones es el carbonato clcico. Debe tenerseen cuenta que el calor es tambin un acelerador de fraguado y endurecimiento. Una menorcantidad de agua de amasado es acelerador del fraguado

    Retardadores: aquellos que retrasan el fraguado del hormign y generalmente son sustanciasorgnicas como lignosulfatos e hidratos de carbono. A corto plazo, la resistencia que alcanza el

    tamiz[mm]

    parbola de Fuller

    40201052,51,250,6250,31250,1563

    100%

    50%

    %e

    nmasaquepasaporcadatamiz

    curva granulomtrica

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    hormign es menor que cuando no se utilizan pero sin embargo, a 28 90 das pueden llegar aser mayores. Son de utilidad con tiempo caluroso o con largas distancias de transporte delhormign fresco. Tienen como inconveniente el que suelen aumentar la retraccin delhormign. Debido a ello, se recomienda emplear fluidificantes en su lugar.

    Fluidificantes y plastificantes: aquellos que aumentan la docilidad y la trabajabilidad del

    hormign. Se emplean para masas de hormign de difcil puesta en obra o bien para reducir lacantidad necesaria de agua de amasado en beneficio de un incremento de la resistencia o ladosificacin del cemento. Los plastificantes actan mecnica y fsicamente (por retencin deagua) mientras que los fluidificantes actan mediante procesos fsico-qumicos (permitiendouna reduccin del agua). Los plastificantes son productos a base de polvos muy finos quecompletan la granulometra del cemento y facilitan el deslizamiento de los granos en elmortero, mejorando la trabajabilidad, aunque necesitan de una mayor cantidad de agua deamasado y no benefician la resistencia del hormign. Los fluidificantes son productosorgnicos de molcula larga y tensoactiva, lo que les confiere un efecto lubricante, aumentandola plasticidad de la masa, disminuyen su tendencia a segregacin en el transporte, mejoran laresistencia y aumentan la durabilidad y resistencia a abrasin del hormign. Comocontrapartida, retrasan el fraguado y primer endurecimiento del hormign y no debenemplearse con hormigones de consistencia blanda o fluida. Los superfluidificantespalian encierta medida estos efectos indeseables de los fluidificantes.

    Aireantes: aquellos que favorecen la presencia de infinidad de burbujas de aire ocluido en lamasa de hormign, uniformemente repartidas y de entre 20 a 200 micras de dimetro.Interceptan la red capilar del hormign endurecido y mejoran considerablemente suresistencia a heladas y agentes agresivos. Tambin hacen que las masas sean ms dciles ytrabajables, que los hormigones sean ms impermeables y presenten mejor aspecto trasdesencofrar (reducen el nmero de coqueras y poros). Como contrapartida, la resistenciamecnica es menor.

    Impermeabilizantes: aquellos que tienen por objeto evitar la penetracin de agua en la red

    capilar del elemento de hormign, por efecto de presin (depsitos o conducciones) o contactocon el medios hmedos (capilaridad). La red capilar se forma por evaporacin de un exceso deagua de amasado, que es necesario para mejorar la docilidad de la masa. Existenimpermeabilizantes de masa (bentonitas, sales de cidos grasos, los plastificantes en general) ode superficie (aplicados sobre hormign endurecido actuando a muy poca profundidad).

    Otros: expansivos o compensadores de retraccin, gasificantes, endurecedores de superficie,colorantes, inhibidores de corrosin, plastificantes-aireantes, etc.

    2.4 TIPOS DE HORMIGONES

    A continuacin se recoge una breve clasificacin de los hormigones para usos estructurales:

    hormigones convencionales (HA): aquellos de resistencias caractersticas a compresin nosuperiores a 50 MPa; para su aplicacin en estructuras de hormign armado y pretensado, laresistencia caracterstica deber ser igual o superior a 25 MPa

    hormigones de alta resistencia (HA): son hormigones convencionales con resistenciascaractersticas de entre 50 y 100 MPa

    hormigones con fibras(HRF): un hormign reforzado con fibras incluye en su composicinfibras cortas, discretas y aleatoriamente distribuidas de acero o materiales polmericos (p. ej.fibra de carbono, etc.); la adicin de fibras, que no deber superar el 1,5% en volumen, esadmisible en hormign en masa, armado o pretensado; el aporte de fibras puede obedecer a unfin estructural, como la mejora del comportamiento en Estados Lmite ltimos a edadestempranas o con el hormign ya endurecido; tambin puede obedecer a fines no estructurales

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    como la mejora de la resistencia al fuego, el control de la fisuracin o la modificacin de otraspropiedades no estructurales (p. ej. la conductividad)

    hormigones reciclados (HR): tal y como se ha comentado, es posible reciclar ridosprocedentes de la demolicin de obras de hormign y emplearlos en nuevas realizaciones; laInstruccin EHE-08 admite el empleo de ridos reciclados en una nueva obra hasta un 20% del

    peso total de ridos sin que deban modificarse las propiedades y bases de clculo para unhormign convencional; el hormign reciclado puede emplearse para estructuras de hormignarmado de resistencia caracterstica no superior a 40 MPa, no pudiendo utilizarse parahormign pretensado

    hormign ligero estructural(HLE): se trata de hormigones que poseen una cierta proporcinde rido ligero, natural o artificial (p. ej. arcilla expandida), y cuya densidad est entre 1200kg/m3y 2000 kg/m3, siendo inferior a la de un hormign convencional; sin embargo, debido ala naturaleza de los ridos ligeros, la densidad en estado fresco puede ser superior; laresistencia caracterstica mnima es de 15 20 MPa y la mxima es de 50 MPa, aunque existeconstancia de experiencias con hormigones ligeros de alta resistencia; suelen necesitar de unacompactacin ms enrgica que los convencionales, pero no deber ser excesiva, ya que puede

    favorecer la flotabilidad de los ridos; son hormigones adecuados cuando se trate deelementos poco cargados y en los que el peso propio suponga una fraccin importante de lacarga total (p. ej. cubiertas); tambin debe considerarse su uso en el caso de losas de hormignsoportadas por estructuras rehabilitadas, en cerramientos resistentes, etc.

    hormigones de alta densidad: al contrario que los hormigones ligeros, stos poseen ridos dealta densidad, naturales o sintticos (bolitas de acero, escorias pesadas, etc.), que le confierenal hormign una densidad superior a la del hormign convencional, en torno a 2800 a 3500kg/m3; sus mbitos de aplicacin son fundamentalmente la proteccin radiolgica (hospitales,centrales nucleares, etc.) y el efecto de lastre (losas de cimentacin, contrapesos de puentesmviles, etc.); estos hormigones pueden necesitar de tcnicas especiales para su puesta enobra, para evitar la tendencia a la segregacin que tienen los ridos pesados

    hormigones autocompactantes (HA-/AC): como su propio nombre indica, son aquellos queno precisan de ningn aporte de energa de vibracin para lograr su compactacin, sino questa se consigue gracias exclusivamente al peso propio; un hormign autocompactante frescodebe ser capaz de fluir hasta ocupar todo el volumen del elemento sin que se produzcasegregacin, bloqueo del rido grueso, sangrado, ni exudacin de la lechada; el concepto dehormign autocompactable fue formulado en Japn por el profesor Okamura de la Universidadde Tokio en 1.986 y el primer prototipo se desarroll en 1.988; estos hormigones debenaplicarse en piezas cuyo hormigonado sea difcil debido a una gran densidad de armado; nodeben emplearse ridos con Dmayor de 25 mm, pero se aconseja que el tamao mximo estentre 12 mm y 20 mm; adems del rido grueso y del rido fino necesitan de una tercerafraccin de flleres; su docilidad no puede medirse igual que la de los hormigones con-

    vencionales y llevan asociados una serie de ensayos especficos (escurrimiento, caja en L, etc.);estos hormigones necesitan de aditivos superfluidificantes y moduladores de la viscosidad

    hormigones proyectados: se trata de hormigones que se proyectan a gran velocidad contra unencofrado, por lo que necesitan de dosificaciones muy especiales para paliar el problema de lasegregacin de rido; en Norteamrica este tipo de hormign se denomina shotcrete(shotsetraduce como disparo) y en Espaa se ha popularizado con el nombre de gunita(del ingls

    gun, pistola); existen dos tipologas de pistola de proyeccin, de rotor o de pistn (flujo denso),siendo sta a la que ms se tiende en la actualidad; adems del inconveniente de la segregacindel rido, este tipo de hormigones presentan otros problemas como la prdida de materialdurante la proyeccin del hormign fresco y la gran emisin de polvo; no obstante, sonespecialmente indicados para la ejecucin de las bvedas de tneles y taludes para contencin

    de tierras

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    ridos gruesos. Por todo ello, debe utilizarse una mayor cantidad de agua de la estrictamente necesariay/o bien hacer uso de aditivos adecuados.

    La durabilidad es otra caracterstica exigible a un hormign y tan importante como lo pueda ser suresistencia. La Tabla 37.3.2.a de la Instruccin EHE-08 limita superiormente la relacin A/C einferiormente el contenido de cemento del hormign, en funcin de las condiciones ambientales a que

    est expuesta la estructura proyectada. Asimismo, define tambin la mnima cantidad de cemento quedebe contener un hormign en funcin de dichas condiciones ambientales. Por otro lado, con objeto deevitar valores altos del calor de fraguado y problemas por retraccin en las primeras edades, elmximo contenido de cemento est limitado a 500 kg/m3, salvo en casos excepcionales. Esta cantidadpuede estar an ms limitada si el hormign va a estar sometido a una clase de exposicin E.

    Tabla 37.3.2.a de la EHE-08. Mxima relacin agua/cemento y mnimo contenido de cemento

    Parmetrode

    dosificacin

    Tipo dehormign

    CLASE DE EXPOSICIN

    I IIa IIb IIIa IIIb IIIc IV Qa Qb Qc H F E

    MximaRelacin a/c

    masa 0,65 - - - - - - 0,50 0,50 0,45 0,55 0,50 0,50

    armado 0,65 0,60 0,55 0,50 0,50 0,45 0,50 0,50 0,50 0,45 0,55 0,50 0,50

    pretensado 0,60 0,60 0,55 0,45 0,45 0,45 0,45 0,50 0,45 0,45 0,55 0,50 0,50

    Mnimocontenido

    de cemento

    masa 200 - - - - - - 275 300 325 275 300 275

    armado 250 275 300 300 325 350 325 325 350 350 300 325 300

    pretensado 275 300 300 300 325 350 325 325 350 350 300 325 300

    Tabla 37.3.2.b de la EHE-08. Resistencias mnimas recomendadas en funcin de los requisitos de durabilidad (*)

    Parmetrode

    dosificacin

    Tipo dehormign

    CLASE DE EXPOSICIN

    I IIa IIb IIIa IIIb IIIc IV Qa Qb Qc H F E

    Resistenciamnima

    [N/mm2]

    masa 20 - - - - - - 30 30 35 30 30 30

    armado 25 25 30 30 30 35 30 30 30 35 30 30 30

    pretensado 25 25 30 30 35 35 35 30 35 35 30 30 30

    (*) Estos valores reflejan las resistencias que pueden esperarse con carcter general cuando se emplean ridos de buenacalidad y se respetan las especificaciones estrictas de durabilidad incluidas en esta Instruccin. Se trata de una tablameramente orientativa, al objeto de fomentar la deseable coherencia entre las especificaciones de durabilidad y lasespecificaciones de resistencia. En este sentido, se recuerda que en algunas zonas geogrficas en las que los ridos slopueden cumplir estrictamente las especificaciones definidos para ellos en esta Instruccin, puede ser complicadoobtener estos valores

    Los comentarios de la CPH al apartado 37.3.2 de la Instruccin EHE-08 recomiendan unas categorasresistentes mnimas del hormign, compatibles con las especificaciones dadas para cada clase deexposicin ambiental (Tabla 37.3.2.b). Adelantando contenidos que se desarrollarn posteriormente,la clase resistente de un hormign viene dada por la resistencia caracterstica a compresin de una

    probeta cilndrica de dimensiones normalizadas a los 28 das, expresada en MPa.

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    Adems, en ambientes III y IV deber prestarse especial atencin a la impermeabilidad del hormign.Esta se mide a travs del ensayo de penetracin de agua bajo presin, segn UNE-EN 12390-8, deforma que el hormign ser considerado como suficientemente impermeable para su uso enelementos de hormign armado o en masa si la profundidad media de penetracin no supera los 30mm y la profundidad mxima no supera los 50 mm. En el caso de elementos de hormign pretensado,estas profundidades no superarn ni 20 ni 30 mm, respectivamente.

    La dosificacin del hormign debe definir tambin los parmetros relativos a la granulometra delrido. En primer lugar, segn la Instruccin EHE-08, apartado 28.3.1, el tamao mximo del ridogrueso (D) deber ser menor que:

    a) el 80% de la distancia horizontal libre entre vainas o armaduras que no formen grupo, o entreun borde de pieza y una vaina o armadura horizontales (o que formen un ngulo mayor que45con la direccin de hormigonado).

    b) 1,25 veces la distancia entre un borde de la pieza y una vaina o armadura verticales (o queformen un ngulo no mayor que 45con la direccin de hormigonado).

    c) un cuarto de la dimensin mnima de la pieza, a excepcin de las situaciones siguientes:

    - losa superior de los forjados, donde el tamao mximo del rido ser menor que 0,4 vecesel espesor mnimo

    - piezas de ejecucin muy cuidada (prefabricacin en taller) y en aquellos elementos en losque el efecto pared del encofrado sea reducido (forjados que se encofran por una solacara), en cuyo caso ser menor que 0,33 veces el espesor mnimo.

    No es conveniente emplear ridos de tamao superior a 40 mm, para no crear discontinuidadesimportantes dentro de la masa.

    Figura 13. Ensayo de medida de la consistencia mediante el cono de Abrams

    La puesta en obra de la masa de hormign fresco depende de la docilidad de la misma. La docilidadsuele medirse cualitativamente a travs de la consistencia, la cual, a su vez, se mide mediante elasiento observado en el ensayo del cono de Abrams (UNE-EN 12350-2), representado en laFigura 13.La Instruccin EHE-08 define 5 tipos de consistencia (apartado 31.5 de la Instruccin):

    seca (asiento en cono de Abrams entre 0 y 2 cm) compactacin con vibrado enrgico entaller

    plstica(asiento en cono de Abrams entre 3 y 5 cm) compactacin con vibrado enrgico en

    obra

    30cm

    asiento

  • 8/10/2019 Apuntes 2012-13 calculo estructuras hormigon

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    Captulo 1 Introduccin al hormign armado 29

    F. de B. Varona Moya L. Ban Blzquez J. A. Lpez Jurez

    equipos de amasado

    equipos de transporte

    laboratorio de control de calidad de la produccin

    tcnico responsable de fabricacin

    tcnico responsable del servicio de control de la calidad

    Debe llevarse a cabo una adecuada campaa de ensayos orientados a comprobar la homogeneidad(control de la dispersin de caractersticas dentro de la misma amasada) y la uniformidad (control dela dispersin de caractersticas entre diferentes amasadas).

    Dur