Estructuras de Hormigon Armado y Pretensado(Bn)

Divisin de Mecnica Estructural - Depto. de Ingeniera Mecnica - Universidad de Zaragoza LECCIN 0. PRESENTACIN DE LA ASIGNATURA ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO

ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADOLeccin 0. Presentacin de la asignatura0.1. 0.2. El hormign como material estructural Estructuras de hormign en masa, armadoin situ y prefabricado

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Objetivos de la asignatura Presentacin del hormign armado como material estructural. Conocimiento de los componentes del hormign armado y pretensado. Familiarizacin con los procesos de puesta en obra y control de calidad del hormign. Presentacin de las bases tericas para la comprobacin y dimensionado de piezas de hormign armado. Diseo y comprobacin de elementos estructurales de hormign armado (vigas, pilares, zapatas, forjados, muros, etc.). Familiarizacin y aplicacin de la normativa vigente EHE-98.

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Bibliografa Normas EHE 98, RC97 y NBE AE-88. L. Gracia, M. Doblar. Dimensionado y comprobacin de secciones mediante el diagrama parbola-rectngulo. Copy Center L. Gracia, M. Doblar. Problemas de hormign armado y pretensado. Serv. Publ. Univ. de Zaragoza. Montoya, Garca y Morn. Hormign Armado. Ed. Gustavo Gili Lacroix y Fuentes. Hormign pretensado. Concepcin, clculo y ejecucin. Ed. Tcnicos. Calavera, J.: "Clculo de estructuras de cimentacin". Intemac, 1992. Leonhardt, F.: "Hormign pretensado". Instituto Eduardo Torroja.

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Evaluacin Un examen que constituye el 75% de la nota final Un trabajo por grupos consistente en el clculo de una estructura real que se ir realizando a lo largo del curso y que constituye el 25% restante de la nota final.

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Programa Materiales constituyentes. El hormign como material estructural. Hormign armado y pretensado. Puesta en obra, ensayos y control de calidad. Bases de clculo. Comprobacin y dimensionado de secciones. Disposicin de armaduras. Comprobaciones de servicio. Elementos estructurales (vigas, pilares, zapatas, forjados, muros, etc.).

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0.1. El hormign como material estructural El hormign es un material polifsico formado por mezcla de ridos aglomerados mediante un conglomerante hidrulico como es el cemento. Caractersticas del hormign: Resistencia razonable a compresin pero mala a traccin. Poca corrosin. Buen comportamiento a fatiga. Costo bajo y posibilidad de mejora importante de sus caractersticas mecnicas con costo reducido. Masivo y rgido (buen comportamiento dinmico). Excelente comportamiento a fuego. No necesita de mantenimiento. El tiempo necesario para la ejecucin de las estructuras de hormign es largo en comparacin con la estructura metlica. Imposible de desmontar y menos posibilidades de formas que la estructura metlica.

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El hormign como material estructural (Cont.) Forma de solventar la caracterstica ms desfavorable como es la de su escasa resistencia a traccin: incorporar armaduras metlicas en la zona traccionada HORMIGN ARMADO. Es posible tambin TENSAR estas armaduras para imponer una precompresin al hormign antes de carga HORMIGN PRETENSADO (HORMIGN PREFABRICADO) POSTENSADO (in situ o en central). Caractersticas relogicas del hormign: Comportamiento muy complejo que se trata de aproximar simplificando. Material viscoelastoplstico. Comportamiento de fluencia fuerte a corto plazo y menos acusado a largo plazo. Influencia muy importante del proceso de fisuracin en la zona traccionada en el comportamiento no lineal del hormign.

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0.2.1. Estructuras de hormign en masa Concepto: obras de hormign en masa o con armado muy ligero para evitar la fisuracin. Soleras, dolos, postes y en general elementos de poca responsabilidad estructural.

0.2.2. Estructuras de hormign armado ejecutadas in situ Concepto: estructuras de nudos rgidos ejecutadas in situ. Estructuras de edificacin (edificios de viviendas, oficinas, pblicos, naves industriales, etc.) Obra civil (puentes, presas, diques, muros y pantallas, tneles, etc.)18 febrero, 2000 8


0.2.3. Estructuras de hormign prefabricado Concepto: estructuras modulares con un mejor control de fabricacin aunque menos posibilidades de formas para mantener el costo reducido. Estructuras de edificacin (edificios de viviendas, oficinas, pblicos, naves industriales, etc.) Obra civil (puentes, presas, diques, muros y pantallas, tneles, etc.)

0.2.4. Otros ejemplos de estructuras de hormign

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PROGRAMA: 1.- Introduccin. 2.- Constituyentes del hormign: Cementos. 3.- Constituyentes del hormign: Agua, ridos y aditivos. 4.- El hormign fresco. 5.- El hormign armado. 6.- La seguridad en el hormign armado. 7.- Bases de clculo del hormign armado 8.- Armado de secciones mediante el diagrama parabola-rectangulo. 9.- El mtodo simplificado del momento tope. 10.- Armado frente a tensiones tangenciales 12.- Disposicin de las armaduras. 14.- Elementos de hormign armado. Armado de vigas 15.- Armado de pilares. Pandeo de pilares 16.- Armado d e cimentaciones 17.- Armado de muros de contencin

PROGRAMA DE PRCTICAS DE LABORATORIO: Diseo de un edificio de oficinas a lo largo del curso. Visita a empresas.

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Edificio A del Campus del ACTUR (Univ. de Zaragoza)

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Edificio A del Campus del ACTUR (Univ. de Zaragoza)

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Edificio B del Campus del ACTUR (Univ. de Zaragoza)

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Edificio GRANCASA en Zaragoza

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Pilares prefabricados en una zona de stanos

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Nave prefabricada con pilares, deltas y viguetas

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Nave prefabricada con pilares, deltas y viguetas

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Naves prefabricadas con pilares, vigas y forjados

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Nave prefabricada con sistema delta-dalla para cubierta

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Elementos prefabricados de cubierta

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Paneles de cerramiento

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Paneles de cerramiento

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Oficinas centrales de EPIDOR SA. Llica de Vall (Barcelona)

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Waldburg tower (Bremen) y Torre de comunicaciones (Gerona)

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Estacin de Santa Justa (Sevilla)

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Autopista a la Cartuja (Sevilla)

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Presa de hormign

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Puente del Alamillo (Sevilla)

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Puentes de la Barqueta (Sevilla) y de San Joao (Oporto)

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Armado de la seccin principal del tablero del puente de San Joao

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Templo Bahai (Delhi)

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Villa Carminati (cerca de Brgamo)

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Auditorio Nacional de Mjico (Mjico D.F.)

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Mercado Puerta de Toledo (Madrid) y Estadio Giusseppe Meaza (Miln)

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Estadio de Bari (Bari)

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Gradero de un estadio de ftbol

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Fachada del estadio de ftbol D. Manuel Ruiz de Lopera (Sevilla)

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Divisin de Mecnica Estructural - Depto. de Ingeniera Mecnica - Universidad de Zaragoza LECCIN 1. CONSTITUYENTES DEL HORMIGN I: CEMENTOS ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO

ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADOLeccin 1. Constituyentes del hormign I: Cementos1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. Bibliografa Normas EHE 98 (Arts. 26 y Anejos 3 y 4) y Pliego RC97

Conglomerantes hidrulicos Cementos portland Cementos especiales Criterios de utilizacin de cementos Suministro, almacenamiento y manipulacin

Montoya, Garca y Morn. Hormign Armado. Ed. Gustavo Gili25 febrero, 2000 1


1.1. Conglomerantes hidrulicosConglomerantes hidrulicos son productos que amasados con agua fraguan y endurecen, tanto expuestos al aire como sumergidos en agua. Los ms importantes son los cementos. La normativa espaola de cementos se incluye en el Pliego de recepcin de cementos RC 97 y en las Normas UNE relativas a cementos (de hecho el RC 97 es un resumen de dichas Normas UNE).

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1.1. Conglomerantes hidrulicos. Componentes de los cementosClnker portland: resultado de la calcinacin hasta fusin parcial de mezclas muy ntimas de calizas y arcillas. Clnker aluminoso: igual que el clnker portland pero sustituyendo parcialmente las arcillas por bauxita que da lugar a un porcentaje mayor del 30% de almina. Escorias siderrgicas (S): material procedente del enfriado brusco de la ganga procedente de altos hornos. Puzolanas naturales (P): rocas tobceas o volcnicas finamente divididas. Cenizas volantes (V): residuos slidos obtenidos por precipitacin electrosttica de las cenizas de centrales de carbn. Humo de slice (D):resultado de la reduccin de slice de alta pureza con carbn en hornos de arco elctrico. Filleres calizos (L): carbonato clcico y calizas en porcentajes superiores al 85%. Reguladores de fraguado como el sulfato clcico Aditivos de cementos25 febrero, 2000 3


1.1. Conglomerantes hidrulicos. Clasificacin y denominacin de los cementosClasificacin de los cementos en cementos Portland y cementos especiales. Clasificacin de los cementos Portland por TIPO segn el RC 97: se refiere esencialmente a la composicin o mejor al porcentaje relativo de los distintos elementos que lo componen. Clasificacin de los cementos especiales. Clasificacin de cementos por CLASE incluyendo los especiales: se refiere a la clasificacin segn su resistencia mecnica.

TIPO CLASE NORMA Ejemplos: CEM I 42.5R UNE 80301:96, CEM II/A 32.5 UNE 80301:96, BL V 22.5 UNE 80305:96Denominacin de los cementos:25 febrero, 2000 4


1.1. Conglomerantes hidrulicos. Prescripciones fsicas y qumicas de los cementosPrescripciones qumicas: Son las limitaciones impuestas por la normativa referentes a las limitaciones en porcentaje de los distintos componentes y sobre todo de algunos elementos agresivos. Prescripciones fsicas y mecnicas de los cementosFraguado." Se mide con la Aguja de Vicat. Una descripcin del ensayo ms detallada se encuentra en Montoya. " Las curvas de fraguado indican la evolucin del fraguado. Una curva tpica de fraguado. " El RC-97 indica que los cementos de resistencia muy alta suelen tener un tiempo de fraguado del orden de 45 < tF < 12 h., mientras que los de resistencia media y baja cumplen aproximadamente 1 h. < tF < 12 h. " Cuidado con que no comience el fraguado antes de llegar a obra (inclusin de retardadores) " Agentes que modifican el fraguado: finura de molido que lo incrementa, la materia orgnica que lo disminuye, la cantidad de agua y la humedad que lo disminuyen. 25 febrero, 2000 5


1.1. Conglomerantes hidrulicos. Prescripciones fsicas de los cementos (Cont.)Prescripciones fsicas y mecnicas de los cementos (Cont.)Expansin" Se mide con las agujas de le Chatelier. Una descripcin del ensayo ms detallada se encuentra en el texto de Montoya de la Bibliografa. " Debe ser menor de 10 mm.

Finura de molido." El cemento debe estar finamente molido pero no en exceso. " Se mide por la superficie especfica de Bline, debiendo estar entre 2500 y 4000 cm2/gr.

Resistencia mecnica." Se mide en mortero normalizado con una arena de granulometra normalizada y une relacin A/C=0.5. La probeta es prismtica de 4x4x16 y se ensaya a flexotraccin a 2.7 das y compresin posterior de los trozos resultantes a 28 das. " Recordar la clasificacin segn clase " De cualquier forma, la mejor medida de la calidad y caractersticas de un cemento es la resistencia caracterstica del hormign resultante. 25 febrero, 2000 6


1.2. Cementos PortlandClinker portland ms regulador de fraguado ms adiciones en porcentaje inferior al 5%. Son habituales los cementos CEM I/32.5 y CEM I/42.5R. Este ltimo para fraguado rpido. Ejemplo de composicin qumica habitual: CaO (62.5), SiO2 (21), Al2O3 (6.5), Fe2O3 (2.5), SO3 (2), MgO (2), estando los cuatro primeros combinados. La cal libre producida en la hidratacin es la responsable del alto pH que se obtiene durante el fraguado (pH 12) que protege las armaduras de la corrosin, pero cuidado con el CaOH si existe SO4 pues puede producir sales (la sal de Candlot) que pueden arruinar el hormign.

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1.2. Cementos Portland (Cont.)Los componentes potenciales o hidrulicos del cemento son el silicato triclcico (SC3), el silicato biclcico (SC2), el aluminato triclcico (AC3), el aluminoferrito tetraclcico (AFC4), el yeso, la cal libre, la magnesia, lcalis, etc. Un ejemplo de composicin tipo podra ser SC3 (40-50%), SC2 (20-30%), AC3 (10-15%), AFC4 (510%). El SC3 es el responsable del endurecimiento rpido. Da lugar a altas resistencias iniciales y a un alto calor de fraguado, siendo necesario disminuir su porcentaje para grandes masas de hormign. El SC2 es el que otorga la resistencia a largo plazo. Tiene un bajo calor de hidratacin y alta estabilidad, complementando, de alguna forma al anterior. El AC3 tiene una velocidad altsima de fraguado, un muy alto calor de hidratacin y da lugar a valores importantes de retraccin.

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1.2. Cementos Portland (Cont.)Los cementos tipo II son los intermedios entre los I y los siderrgicos o puzolnicos, permitiendo una gradacin continua entre unos y otros. Los cementos CEM III corresponden a cementos con un alto porcentaje de escoria siderrgica que acta, junto con el clinker de conglomerante hidrulico. Es barata pero fragua y endurece lentamente. Da lugar a bajas retracciones y bajos calores de hidratacin, siendo un buen cemento para grandes macizos pero est contraindicado para ambientes con temperatura baja que retardan an ms el fraguado, no debiendo emplearse para T < 5 C. Da lugar a un color verdoso por lo que hay que tenerlo en cuenta para el hormign visto. Necesitan humedad durante unas dos semanas siendo el calor y la sequedad sus grandes enemigos. Son pues bastante delicados en su tratamiento. Presentan una mayor resistencia a la difusin de cloruros que los CEM I.

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1.2. Cementos Portland (Cont.)CEM IV endurecen ms lentamente que los I pero pueden alcanzar resistencias mayores a largo plazo. Son muy estables en ambientes agresivos y muy compactos por lo que se utilizan en pavimentos, canales, etc. Son oscuros por lo que, de nuevo, debe tenerse en cuenta en hormigones vistos. Presentan una mayor resistencia a la difusin de cloruros que los CEM I. CEM V. Son hormigones lentos, de poca retraccin y baja resistencia, no siendo aptos para el hormign armado.

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1.3. Cementos especialesCementos blancos (BL). Est normalizada la blancura del cemento para poder ser catalogado como tal. Cementos de bajo calor de hidratacin (BC). Suelen incorporar un alto porcentaje de SC2 y el calor de hidratacin debe ser inferior a 64 caloras/gr. para poder ser denominados como tales. Cementos resistentes al agua de mar (MR) Cementos resistentes a los sulfatos (SR)

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1.3. Cementos especiales (Cont.)Cementos con aluminato de calcio.Incorporan aluminato monoclcico en lugar del aluminato triclcico del prtland estndar. Los porcentaje de Al2O3 se encuentran entren los lmites del 36 y 55% si bien lo habitual es entre el 40 y 42%. El tiempo de fraguado es similar al del portland pero el endurecimiento es mucho ms rpido. Las resistencias a corto plazo son mayores si bien las de largo plazo son inferiores como consecuencia del efecto de conversin (formacin de aluminato de calcio hidratado que da lugar a una mayor porosidad). Es ms estable ante aguas agresivas y de mar que el portland. Es necesario tener mucho ms cuidado en la eleccin de los ridos y los aditivos que en el portland normal. Los recubrimientos pueden ser inferiores debido a la mayor proteccin contra la corrosin que proporciona la liberacin de lcalis de este cemento. El contenido de cemento mnimo en este caso es de 400 Kg/m3 y A/C debe ser menor de 0.4.

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1.4. Criterios de utilizacin de los cementos Algunos criterios de utilizacin de los distintos tipos de cemento. Factores que intervienen en la configuracin de los cuadro de utilizacin del Anejo 3 de la EHE.

La utilizacin del cemento con aluminato de calcio se encuentra definida en el Anejo 4 de la EHE ap. 8 estando prohibido para hormign pretensado y no siendo indicado para hormign estructural, en masa de grandes tamaos siendo conveniente en cambio para hormign refractario, reparaciones de urgencia y temporales. Ejemplo de utilizacin de algunos tipos de cemento segn el Anejo 3 de la EHE.

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1.5. Suministro y almacenamientoSuministro:" Sacos de 25 y 50 Kg. o a granel. Debe incorporar en el saco el sello de homologacin y la identificacin completa.

Almacenamiento." Es importante cuidar el ambiente sobre todo la humedad. El mximo periodo de almacenamiento es del orden de 3, 2 y 1 mes para cementos 32.5, 42.5 y 52.5 respectivamente. En caso contrario deben comprobarse las caractersticas del cemento frente al fraguado, si bien la caracterstica fundamental es siempre la resistencia mecnica del hormign resultante a los 28 das. " Si las caractersticas del cemento se deterioran, pueden compensarse aumentando la relacin C/A, si bien manteniendo la dosificacin mxima del cemento en 400 Kg/m3 de hormign o, en casos excepcionales y justificados, pudiendo llegarse a 500 kg/m3.

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1.5. Suministro y almacenamiento (Cont.)Manipulacin" Debe intentar evitarse la manipulacin para T > 70 C para manipulacin mecnica y 40 C. " Cuidado con el falso fraguado que se produce para temperaturas altas durante la molienda del cemento (T > 100 C) que no debe confundirse con la aceleracin natural del fraguado a altas temperaturas (T 70 C).

Ensayos y decisiones

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Divisin de Mecnica Estructural - Depto. de Ingeniera Mecnica - Universidad de Zaragoza LECCIN 2. CONSTITUYENTES DEL HORMIGN II: AGUA, RIDOS Y ADITIVOS ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO

ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADOLeccin 2. Constituyentes del hormign II: Agua, ridos y aditivos2.1. 2.2. 2.3. Bibliografa: - Norma EHE (Arts. 27, 28 y 29) - Montoya, Garca y Morn. Hormign Armado. Gustavo Gili26 febrero, 2000 1

El agua en el hormign ridos. Tipologa y granulometra Aditivos del hormign


2.1. El agua en el hormignAgua de amasado:Tiene como objetivo la hidratacin del cemento, as como aumentar la trabajabilidad del hormign para una correcta puesta en obra. La cantidad debe ser la estrictamente necesaria (importante el control de la relacin A/C) ya que un exceso de agua incrementa como consecuencia de la evaporacin los huecos y capilares que disminuyen la resistencia del hormign). Por el contrario, un defecto de agua da lugar a una incorrecta hidratacin del cemento, hormigones duros difciles de poner en obra.

Agua de curado:Evita la desecacin superficial, mejora la hidratacin del cemento e impide la retraccin prematura.

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2.1. El agua en el hormign (Cont.)Control y propiedades del agua en el hormignAmbas aguas deben ser adecuadas, si bien la de curado debe controlarse ms al ser ms peligrosa y continuada su accin. La potabilidad es un buen ndice de la calidad del agua por su aptitud para el hormign. Una excepcin es la de aguas muy puras de alta montaa que son agresivas al hormign. Hay que tener cuidado con agua cidas (pH350 Kg/m3. En lo posible no debe utilizarse agua de mar pues los iones SO4= y Cl- son peligrosos sobre todo en hormign armado. Cuando el hormign vaya a estar en contacto con el agua de mar es necesario amasar con agua dulce para impedir la aparicin de fraguados inmediatos. (Conveniente tambin utilizar cementos especiales MR o Al)26 febrero, 2000 3


2.2. ridos. Tipologa y granulometraTipologa y caractersticas de los ridosArenas y gravas naturales o de machaqueo con propiedades mecnicas superiores a las del hormign. La gradacin de tamaos es la siguiente:5 mm GRAVA ARENA GRUESA 2 mm ARENA FINA 0.08 mm FINOS DE ARENA

Los mejores son los ridos silceos o provenientes de rocas volcnicas debiendo tenerse cuidado con las calizas y dems rocas blandas. Las gravas adecuadas se corresponden con aquellas que tienen una resistencia a la compresin > 50 MPa y que no son rayadas por el latn. Los ridos rodados aumentan la trabajabilidad y necesitan menos agua mientras que los de machaquelo dan lugar a mayores resistencias sobre todo a traccin y mayor estabilidad qumica.26 febrero, 2000 4


2.2. ridos. Tipologa y granulometra (Cont.)Tipologa y caractersticas de los ridos (Cont.)La arena es el rido esencial y probablemente el componente con mayor influencia en el comportamiento final del hormign. Las mejores arenas son las de ro o de mar, lavadas con agua dulce. Tambin los habituales las arenas de machaqueo provenientes de rocas volcnicas. De nuevo hay que tener cuidado con las arenas que provengan de rocas blandas. Es conveniente limpiar los ridos para eliminar los finos que alteran la hidratacin del cemento y sobre todo incrementan la retraccin. sta disminuye cuando aumenta el tamao de los ridos y tambin cuando los ridos son ms resistentes. Asimismo es necesario cuidar las condiciones de almacenamiento. Los ridos no deben ser activos frente al cemento debiendo tenerse especial cuidado con los sulfuros oxidables que pasan a cido sulfrico y xido ferroso con gran aumento de volumen. Adems deben ser estables y no deben incluir materia orgnica. Condiciones fsico-qumicas y mecnicas de los ridos recomendados.26 febrero, 2000 5


2.2. ridos. Tipologa y granulometra (Cont.)Granulometra de los ridosSe realiza en base al cribado en una serie de tamices normalizados obtenindose a denominada curva granulomtrica. Los valores ms importantes derivados de una granulometra son:El tamao mximo de rido. Mayores tamaos mximos implican menor cantidad de agua y cemento para conseguir resistencias adecuadas pero est limitado por las disposiciones relativas a las distancias entre armaduras y dimensiones de los elementos estructurales. La compacidad se mide como el volumen de slido dividido por el volumen total. Se consigue con pequeos porcentajes de arena aadidos y, sobre todo con granulometra bien graduadas. Cuanto mayor es la compacidad menor cantidad de cemento para alcanzar resistencias elevadas pero, sin embargo, la trabajabilidad del hormign resultante es menor, resultando pues adecuadas las granulometras muy compactas para hormigones de alta resistencia para los que se dispone medios ade vibrado adecuados. El porcentaje de finos (granos de dimensiones menores de 0,25 mm. Son esenciales para conseguir hormigones trabajables y altas impermeabilidades (dimensiones pequeas de piezas, altas densidades de armaduras, etc.). 26 febrero, 2000 6


2.2. ridos. Tipologa y granulometra (Cont.)Granulometra de los ridos (Cont.)Se define el tamao mximo de rido D como el tamiz de la serie UNE 7050 por el que pasa ms del 90% del rido en volumen. Se define el tamao mnimo de rido Dmin como el tamiz de la serie UNE 7050 que retiene ms del 90% del rido en volumen. Las recomendaciones de granulometra limitan el tamao mximo del rido segn los siguientes parmetros: D 0,15. Otro factor de inters es el denominado mdulo granulomtrico definido como m=26 febrero, 2000

pretenidos ( serie de Tyler ) 100

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2.2. ridos. Tipologa y granulometra (Cont.)Granulometra de los ridos (Cont.)Existen curvas granulomtricas tipo que pueden intentarse conseguir mediante la mezcla de distintos ridos con granulometras definidas. Algunos autores indican que no es necesario ajustarse a una curva granulomtrica sino que basta con igualar el mdulo granulomtrico ptimo. Otros autores sitan zonas donde segn ellos deben situarse las curvas granulomtricas definiendo los denominados dominios granulomtricos.

Como ejemplo de curva granulomtrica tipo se tiene la parbola de Fuller adecuada para ridos redondeados con Dmax = 50 20 mm. y contenido en cemento C > 300 Kg/m3. Se define mediante el porcentaje en peso de cada dimetro d mediantep=26 febrero, 2000

d Dmax9


2.2. ridos. Tipologa y granulometra (Cont.)Granulometra de los ridos (Cont.)Otra propuesta es la Parbola de Bolomey. Anloga a la anterior pero incluye el cemento por lo que su campo de aplicacin es mayor. En este caso es mejor definir los porcentajes en volumen absoluto y no en peso dada la diferente densidad del cemento. p = a + ( 100 a ) d Dmax

a = 10 (ridos rodados y consistencia seco, plstica del hormign) a = 11 (ridos rodados y consistencia seco, blanda del hormign) a = 12 (ridos rodados y consistencia seco, fluida del hormign) a = 12 (ridos de machaqueo y consistencia seco, plstica del hormign) a = 13 (ridos de machaqueo y consistencia blanda del hormign) a = 14 (ridos de machaqueo y consistencia fluida del hormign)26 febrero, 2000 10


2.3. Aditivos en el hormignSon componentes que se aaden al hormign en general en porcentajes inferiores al 5% para modificar algunas de sus caractersticas. Se clasifican enAceleradores que adelantan el fraguado, el endurecimiento o ambos.Acelerador de fraguado tpico el CaONa2 Aceleradores del endurecimiento el ClNa, el Cl2Ca, el Cl3Al, NaOH, KOH, N3OH, carbonatos y silicatos. Son importantsimos en hormign prefabricado para disminuir el tiempo de desencofrado y tambin para hormigonado en fro para contrarrestar las temperaturas bajas. El cloruro clcico es el ms eficaz y conocido de los aceleradores aunque fomenta la corrosin de las armaduras por lo que est prohibido en el hormign pretensado.

Retardadores del fraguado que disminuyen la resistencia a 1-3 das pero no la definitiva.Suelen ser sustancias orgnicas, lignosulfatos o hidratos de carbono. tiles en tiempo caluroso o con distancias grandes de transporte. 26 febrero, 2000 11


2.3. Aditivos en el hormign (Cont.)Plastificantes que aumentan la docilidad y trabajabilidad del hormign.Permiten disminuir la cantidad de agua y con ello aumentar a resistencia o bien hormigonar en situaciones complicadas. Existen plastificantes fsico-mecnicos que suelen ser polvos muy finos que adems impermeabilizan el hormign aunque con altas dosificaciones disminuyen la resistencia y aumentan la retraccin. Plastificantes fsico-qumicos o fluidificantes que suelen ser productos orgnicos de cadena larga tensoactiva como jabones de resina y lignosulfito sdico que lubrican y defloculan el cemento. Son ms importantes que los anteriores. Disminuyen la tendencia a la segregacin , aumentan la adherencia de las armaduras, aumentan la durabilidad y resistencia a la abrasin y disminuyen la velocidad de fraguado. Son muy tiles para hormigones secos o secoplsticos o para espesores pequeos, gran densidad de armaduras y hormigones vistos.

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2.3. Aditivos en el hormign (Cont.)Aireantes que ocluyen burbujas de aire en el hormign.Interceptan la red capilar y mejoran la resistencia a los ambientes agresivos. Son similares a los plastificantes fluidificantes. Aumentan la docilidad y la homogeneidad, dan lugar a un mejor aspecto exterior, los hormigones resultantes son ms impermeables y menos absorbentes, aumentan grandemente la resistencia a las heladas al actuar las burbujas de aire como cmaras de expansin. Por el contrario, disminuyen la resistencia.

Plastificantes-aireantes: productos especficos con ambas funciones. ImpermeabilizantesLa permeabilidad aumenta con la relacin A/C y tambin para cementos menos finamente molidos, peores granulometras de ridos y curados cortos. Los impermeabilizantes son materias finas, sales de cidos grasos y plastificantes en general. Tambin las cenizas volantes que tambin son plastificantes. En general suelen aumentar la retraccin y diminuir la resistencia.

Impermeabilizantes de superficie como resinas, siliconas, etc.26 febrero, 2000 13


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Limitaciones de norma a contenidos de sustancias perjudiciales en las aguas de amasado y curado

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Limitaciones de norma a contenidos de sustancias perjudiciales en los ridos

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TAMICES ISO-565 UNE-7050 Serie Tyler

0,125 0,16 0,149

0,25 0,32 0,297

0,5 0,63 0,59

ABERTURA EN mm 1,0 2,0 4,0 8,0 1,25 2,5 5,0 10,0 1,19 2,38 4,76 9,5

16,0 20,0 19

31,5 40,0 38

63 80,0 76

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Limitaciones de norma al contenido de finos en el rido

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Ejemplo de clculo del mdulo granulomtrico

Tamiz 0,149 0,297 0,59 1,19 (mm) Porcentaje 94,25 91,88 88,55 83,74 retenido

2,38 77

4,76 67,48

9,5 54

19 35

38 9,08

76 0

TOTAL 600,93

m = TOTAL/100 = 6

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Divisin de Mecnica Estructural - Depto. de Ingeniera Mecnica - Universidad de Zaragoza LECCIN 3. DOSIFICACIN, PREPARACIN Y PUESTA EN OBRA DEL HORMIGN ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO

ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADOLeccin 3. Dosificacin, preparacin y puesta en obra del hormign3.1. 3.2. Dosificacin del hormign Preparacin y puesta en obra del hormign

Bibliografa: - Norma EHE (Arts. 68 a 79 y 37) - Montoya, Garca y Morn. Hormign Armado. Gustavo Gili25 febrero, 2000 1


3.1. Dosificacin del hormignFactores a considerar a la hora de definir la dosificacin de un hormign: resistencia, tipo de obra, agresividad y condiciones climticas, tamao de la seccin y distancia entre barras, tipo de compactacin, exigencias especiales de puesta en obra (bombeo), acabado superficial, asentamiento, susceptibilidad a la exudacin, etc. Con ello se procede a determinar: el tipo de cemento, el tamao mximo del rido, el tipo de ridos y la consistencia deseada para el hormign. Estos factores son los que determinan la dosificacin que consiste en definir: la relacin agua/cemento, la cantidad de agua y la granulometra del rido. El proceso a seguir para definir la dosificacin es entonces el definido en la figura siguiente.

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3.1. Dosificacin del hormign (Cont.)Determinacin de la resistencia media fcm mediante ensayos adecuados o bien mediante la frmula emprica conservadora fcm = fck + 8 MPa. Definicin del tipo de cemento tal como se coment en la leccin anterior Definicin del grado de consistencia Determinacin del tamao mximo del rido: D 200, 250 y 275 Kg/m3 para hormign en masa, armado y pretensado respectivamente . 7

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3.1. Dosificacin del hormign (Cont.)Ejemplo de aplicacin: Dosificar un hormign HA-25 compactado mediante vibrado y con condiciones de ejecucin buenas utilizando cemento CEM I/32.5 y arena y grava con las curvas granulomtricas siguientes, sabiendo que la humedad de la arena es del 3% en peso y de la grava del 1% y que se estima en un 4% el volumen de aire ocluido por la inclusin de aireantes.Resultado aproximado: C = 350 Kg, A = 130 litros, Arena = 640 Kg y Grava = 1280 Kg.

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3.2. Preparacin y puesta en obra del hormignAmasadoLa fabricacin del hormign se realiza en central o en obra. La primera permite un control ms riguroso quedando la segunda reservada para hormigones de menos prestaciones o de menor importancia. En lo que se refiere a la dosificacin, el agua se dosifica en volumen y el resto en peso, debiendo tenerse en cuenta, tal como se indic el agua incluida en la humedad de los ridos y la residual en las hormigloneras. Es conveniente el conseguir una mezcla homognea e ntima entre todos los componentes del hormign utilizando cementos siempre del mismo tipo o compatibles en cada amasada. La homogeneidad y uniformidad de cada amasada se suele plantear en base a la dispersin en el peso por metro cbico, la consistencia, el contenido en aire y la resistencia a compresin establecindose limitaciones a estas desviaciones tpicas.25 febrero, 2000 9


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)TransporteEl transporte debe servir tan solo para agitar impidiendo el fraguado antes de lo previsto pero no para amasar el hormign. En cada amasada entregada debe fijarse a especificacin del hormign, la cantidad de hormign en la carga y la hora de salida del camin y lmite para su uso (no debe transcurrir ms de 1 hora y media desde la adicin del agua al cemento y ridos y la puesta en obra). El hormign se designa comercialmente por su resistencia caracterstica en MPa.

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3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Puesta en obraPara el traslado al tajo se utilizan canaletas, tuberas, cintas o vagonetas, debiendo cuidarse que no se produzca segregacin (separacin trozos), evitar vibraciones y fraguados previos. El vertido debe realizarse no desde demasiada altura (1 o 2 m. como mximo) y dirigido por canaletas. Se debe disponer por tongadas de entre 30 y 60 cm. de espesor aproximadamente, compactando a continuacin. Lo habitual es utilizar vertido con bomba para lo que se suele utilizar rido redondeado con C > 300 Kg/m3 y aditivos plastificantes. Para situaciones especiales como hormign armado con gran densidad de armaduras se utiliza a veces una primera tongada con slo rido fino (mayor docilidad) siguiendo con el hormign normal. En situaciones con mucha inclinacin es mejor verter de abajo arriba.25 febrero, 2000 11


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)CompactacinSe puede realizar por picado para hormigones de poca importancia o zonas de difcil acceso, por apisonado para elementos de poco espesor y mucha superficie, por vibrado y utilizando mtodos especiales como inyeccin, vaco, centrifugado (para tubos por ejemplo), etc. El vibrado es el procedimiento ms habitual pasando la proporcin de aire habitualmente del 15-20% a tan slo 2-3%. Existen vibradores internos, de superficie (stos solo deben utilizarse para capas de espesor menor de 20 cm) y externos. Una inadecuada compactacin puede conducir, por ejemplo, a una excesiva permeabilidad aunque no se refleje directamente en algunos casos en la resistencia a compresin.25 febrero, 2000 12


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Juntas de hormigonadoDebe intentarse que aparezcan en el menor nmero posible y en las zonas de compresin (pilares por ejemplo). Deben realizarse perpendicularmente a la direccin de as tensiones de compresin, acercndolas en lo posible de las zonas de esfuerzos mnimos. Debera limpiarse la zona de junta vertiendo 1 cm de mortero antes de volver a hormigonar. Si es posible, debe esperarse hasta que se haya producido la primera retraccin. En vigas y placas lo ideal es disponerlas a 1/4 de la luz y con trazado a 45. Las resinas epoxi resuelven gran parte de los problemas de juntas.

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3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Hormigonado en frioEl hormign no fragua bien con bajas temperaturas debido a la accin expansiva del agua en tiempo de heladas. Las heladas son especialmente perjudiciales para el hormign fresco (antes de alcanzar los 10 MPa de resistencia). No debe hormigonarse (o al menos cuidarse especialmente) si se esperan temperaturas inferiores a los 0C en las primeras 48 horas ni con temperaturas inferiores a 5C en el momento del vertido. De cualquier forma el fraguado es ms lento en tiempo frio. Deben utilizarse precauciones especiales con aditivos aireantes y hormigones muy secos (segn la EHE Art. 37.3.3 para exposicin F se debe introducir un mnimo de un 4,5% de aire ocluido).25 febrero, 2000 14


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Hormigonado en tiempo calurosoDebe intentarse bajar la temperatura de fraguado y evitar la desecacin pues, como se ha indicado, este proceso disminuye la resistencia. En este caso es an ms importante mantener la humedad durante el proceso de curado y proteger en algunos casos el hormign de la desecacin excesiva. De cualquier forma no debe hormigonarse con temperaturas superiores a 35C para estructuras normales y 15C para grandes macizos de hormign, estando expresamente prohibido para temperatutas superiores a 40C.

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3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)CuradoDurante el proceso de fraguado y primeros das de endurecimiento, se producen prdidas de agua que dan lugar a capilares y huecos, siendo necesario aplicar agua para aumentar la resistencia al permitir nuevos procesos de hidratacin del cemento y disminuir la porosidad. Es uno de los procesos decisivos en la resistencia y dems propiedades del hormign, debiendo cuidarse especialmente. A veces es conveniente proteger la superficie para evitar la desecacin, para ello se utilizan lminas de plstico, materiales humedecidos, o productos superficiales de curado como membranas de silicona. Es importante evitar sobrecargas, acopios y vibraciones durante el curado.

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3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Curado (Cont.)El curado para cementos portland tipo I dura aproximadamente 7 das aunque depende mucho de las condiciones medioambientales y del tipo de cemento. De acuerdo con el CEB el curado finaliza cuando se alcanza una resistencia a compresin igual a 0.7fcm. Para hormigones prefabricados se utiliza el curado al vapor que acelera el endurecimiento. Una estimacin de la duracin mnima del curado viene dada por la expresin: D=KLD0+D1con D: duracin mnima del curado en das; K: coeficiente de ponderacin ambiental; L: coeficiente de ponderacin trmica; D0: parmetro bsico de curado y D1: parmetro funcin del tipo de cemento.25 febrero, 2000 17


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Encofrados, moldes y puntalesSu misin es contener y soportar el hormign mientras que endurece. Suelen ser metlicos (se prohibe por la EHE el uso del aluminio) aunque tambin se utilizan mucho los encofrados de madera, debiendo, en cualquier caso intentar utilizarlos limpios y estancos. Es habitual utilizar productos desencofrantes (barnices antiadherentes y preparados a base de aceites solubles en agua) para facilitar la labor de desencofrado y si son de madera se humedecern previamente para evitar que absorban agua del hormign. A veces se utilizan encofrados con contraflecha o con restricciones al acortamiento (el diseo de encofrados y moldes es muy importante). Para el diseo de encofrados y moldes es esencial tener en cuenta la presin del hormign sobre el mismo, as como el peso de la pieza. El acabado de la superficie depende esencialmente del encofrado, docilidad del hormign y el uso de productos desencofrantes.25 febrero, 2000 18


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Descimbrado, desencofrado y desmoldeoLos distintos elementos de encofrado se retirarn sin golpes ni sacudidas cuando el hormign haya alcanzado la resistencia suficiente para evitar deformaciones excesivas ni fisuracin prematura (en obras importantes es conveniente realizar ensayos de deformacin previamente al descimbrado). Para efectuar el descimbrado es conveniente tener en cuenta: el peso del hormign, las cargas impuestas, la secuencia de descimbrado, mantener ciertos elementos para reducir deformaciones (puntales intermedios por ejemplo), operaciones previstas de tesado e inyecin, operaciones especiales de descimbrado, condiciones ambientales (heladas por ejemplo) y exigencias superficiales del hormign visto. Se debern retirar todos los elementos de encofrado que impiden el funcionamiento de diseo de la estructura (juntas de dilatacin, articulaciones, etc.)25 febrero, 2000 19


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Descimbrado, desencofrado y desmoldeo (Cont.)Para facilitar el desencofrado y desmoldeado deben utilizarse barnices antiadherentes de desencofrado. El plazo mnimo de descimbrado depende de la evolucin de la resistencia, del mdulo de deformacin, de las condiciones de curado, de las caractersticas de la estructura y de la relacin entre carga muerta y carga actuante en el momento del descimbrado. A modo orientativo, la norma EHE define el siguiente plazo para desencofrado o descimbrado de estructuras de hormign armado con cemento portlandj= ( 400 Q + 0.5)(T + 10) G

con j el n de das; T la temperatura media en C durante los j das; G la cara que acta al descimbrar incluyendo el peso propio y Q la carga total que actuar posteriormente.26 febrero, 2000 20


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)Acabado de superficies y uniones de continuidadDeber cuidarse el aspecto de la superficie de acuerdo a las especificaciones, evitando la aparicin de coqueras y orificios en hormign visto para lo cual se utilizarn encofrados y morteros adecuados y a veces dosificaciones con ridos de menor tamao. Las uniones asegurarn la correcta transmisin de esfuerzos entre los elementos unidos. Se construirn de forma con con las tolerancias habituales de obra no aparezcan sobreesfuerzos ni concentraciones de esfuerzos. Debe garantizarse que: la junta es capaz de acomodarse a los desplazamientos relativos necesarios para movilizar su resistencia, resistir las acciones resultantes sobre ella, asegurar el comportamiento estable del conjunto y una correcta resistencia al fuego y la corrosin.25 febrero, 2000 21


3.2. Preparacin y puesta en obra del hormign (Cont.)InyeccinInyeccin de los tendones de pretensado para evitar la corrosin y proporcionar la adherencia necesaria entre hormign y acero. Para ello se deben llenar las vainas y conductos de los tendones con el material de resistencia y adherencia adecuadas, debiendo efectuarse lo ms pronto posible despus del tesado con un plazo mximo de 1 mes. Debe tenerse en cuenta las caractersticas de la lechada (dosificacin y propiedades), del equipo de inyeccin (bombas de gravedad mejor que las de succin, estando prohibidas las de aire comprimido) incluyendo velocidad y presin, limpieza de los conductos, secuencia de operaciones, ensayos a realizar incluyendo la fabricacin de probetas. La inyeccin debe ser ininterrumpida con velocidad entre 5 y 15 m/min no debiendo superar en cada operacin los 120 m. En todo caso, deben tenerse en cuenta recomendaciones similares para el vertido, fraguado y curado del hormign.25 febrero, 2000 22


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Ejercicio 3.1Dosificar un hormign HA-25 compactado mediante vibrado y con condiciones de ejecucin buenas utilizando cemento CEM I/32.5 y arena y grava con las curvas granulomtricas siguientes, sabiendo que la humedad de la arena es del 3% en peso y de la grava del 1% y que se estima en un 4% el volumen de aire ocluido por la inclusin de aireantes.Serie de Tyler (mm.) 76 38 19 9,5 4,76 2,38 1,19 0,59 0,297 0,149 Arena Grava % retenido % retenido acumulado acumulado 0 0 0 0 0 45 0 90 0 100 10 100 35 100 75 100 96 100 100 100

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Solucin:(1) Resistencia Media fcm = fck + 8 = 33 N/mm2 (2) Relacin Agua/Cemento C/A = k * fcm + 0.5 = 0.0054 * 330 + 0.5 =2.282 => A/C = 0.438 (Recomendada) Suponiendo exposicin Normal IIa => Mxima relacin permitida por EHE A/C = 0.6 (3) Tamao mximo del rido Se toma el de 38 mm.25 febrero, 2000 33


(4) Cantidad de Agua Para una compactacin por vibrado se adopta una consistencia plstico-blanda. Siguiendo las recomendaciones en Montoya (Tabla 3.8), la cantidad de agua elegida es de 170 litros de agua por m3 de hormign, lo que implica una cantidad de cemento de 388.127 Kg/m3 de hormign. Los lmites que indica la normativa EHE son los siguientes: 275 Kg/m3 como lmite inferior y 400 Kg/m3 de lmite superior, por lo que este valor es aceptable segn normativa.

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(5) Granulometra La cantidad de finos no excede el porcentaje mximo que limita la normativa EHE (Artculo 28). Adems hay que comprobar que la granulometra del rido fino cumple el huso granulomtrico que indica la norma en el mismo artculo. Se determina el mdulo granulomtrico de cada uno de los ridos: marena = 3.16 y mgrava = 7.35 Utilizando como referencia el mdulo granulomtrico correspondiente a la parbola de Fuller para el tamao mximo de rido de 38 mm, se obtiene el porcentaje de arena y grava a utilizar: %(arena) . marena + %(grava) . mgrava = mFuller de donde %(arena) = 37 %(grava) = 6325 febrero, 2000 35


(6) Proporciones de la mezcla Las cantidades necesarias de arena y grava secas se obtienen de la expresin:170 + G 388.127 Ar + + = 1025 3. 1 2.65 2.65 => Ar 37 = G 63Ar = 715.56 Kg. G = 1218.40 Kg.

(7) Correccin de la humedad Cantidad de arena hmeda = cantidad de arena seca / (1-0.03) = = 715.56/0.97 = 737.7 Kg. Cantidad de grava hmeda = cantidad de grava seca/(1-0.01) = = 1218.40/0.99 = 1230.7 Kg. por lo que es preciso hacer una correccin del agua: 170 (1230.7-1218.4) (737.7- 715.56) = 135.56 litros de agua por m3 de hormign.26 febrero, 2000 36


La dosis final ser:

Peso (Kg) Volumen (l) Agua Cemento Arena Grava TOTAL 135.56 388.127 737.7 1230.7 2492.087 135.56 125.2 270+22.14 459.7+12.3 1025

Peso especfico de este hormign: 2.43 T/m326 febrero, 2000 37


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Divisin de Mecnica Estructural - Depto. de Ingeniera Mecnica - Universidad de Zaragoza LECCIN 4. PROPIEDADES, ENSAYOS Y CONTROL DEL HORMIGN ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADO

ESTRUCTURAS DE HORMIGN ARMADO Y PRETENSADOLeccin 4. Propiedades, ensayos y control del hormign4.1. 4.2. Propiedades generales del hormign. Ensayos Propiedades mecnicas y reolgicas del hormign. Ensayos

Bibliografa: - Norma EHE (Arts. 37, 39, 80 a 89 y 95 a 99) - Montoya, Garca y Morn. Hormign Armado. Gustavo Gili29 febrero, 2000 1


4.1. Propiedades generales del hormign. EnsayosLas principales propiedades del hormign fresco que luego afectarn a sus propiedades mecnicas y funcionales como material estructural son las siguientes: consistencia, docilidad, homogeneidad y peso especfico, mientras que las del hormign endurecido, al margen de las mecnicas y reolgicas son el peso especfico, la compacidad, la permeabilidad y la resistencia al desgaste adems de su comportamiento ante temperatura y agentes agresivos. CONSISTENCIA:Se denomina consistencia a la propiedad relacionada con la flexibilidad (facilidad para deformarse) del hormign fresco. El factor que ms afecta a la consistencia es el porcentaje de agua de amasado, si bien tambin influyen el tamao mximo de rido, la granulometra y la forma de los ridos.

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4.1. Propiedades generales del hormign. EnsayosSe clasifica la consistencia segn la tabla siguiente:Consistencia Asiento en cono de Abrams (cm) Seca (S) 0-2 Plstica (P) Blanda (B) Fluida (F) Lquida (L) 3-5 6-9 10-15 > 15

No debe utilizarse la consistencia F sino mejor la P con vibrado. Las consistencias muy lquidas tienen problemas de falta de resistencia y retracciones importantes salvo que sea debida al uso de superplastificantes que deben tener una puesta en obra muy cuidada, por lo que no se recomiendan (incluso no aparecen en la EHE) Para cada tipo de consistencia es conveniente un tipo determinado de compactacin: S (vibrado enrgico); P (vibrado normal); B (Apisonado); F (pica).

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4.1. Propiedades generales del hormign. Ensayos (Cont.)ENSAYOS DE CONSISTENCIACono de Abrams. Se realiza segn normas UNE 7103 o ASTM C-143-69. Solo es vlido para D < 40 cm y asiento > 1 cm. Tras humedecer la base y el cono, se dispone el hormign en tres capas compactadas con pica configurando una probeta de la altura del cono (30 cm) midindose, a continuacin la prdida de altura de la probeta que dar segn tabla predefinida el valor de la consistencia. Mesa de sacudidas o vibrante. Se realiza segn normas UNE 7102 o ASTM C124-66. Se realiza la compactacin de la probeta con varilla y tras sacar el molde se realizan 16 sacudidas a la mesa desde una altura de 12,5 mm., midindose el % de aumento del dimetro de la base. En el consistmetro Vebe se utiliza para hormigones muy secos que daran un asiento muy bajo en el cono de Abrams. Se utiliza este mismo elemento se levanta y se sacude. Cuando la base superior cubre toda la placa de vidrio se mide el tiempo en segundos.29 febrero, 2000 4


4.1. Propiedades generales del hormign. Ensayos (Cont.)DOCILIDADSe define as la facilidad de puesta en obra (trabajabilidad). Debe ser suficiente para que el hormign rodee bien las armaduras y llene todos los huecos del encofrado sin que se produzcan coqueras. Depende esencialmente de la cantidad de agua de amasado (que la aumenta), de la granulometra aumentando con el porcentaje de arena y finos aunque ello implica aumentar la cantidad de agua disminuyendo la resistencia, de la redondez de los ridos, de la finura del cemento y del empleo de aditivos especialmente plastificante y aireantes.

HOMOGENEIDADDepende esencialmente del proceso de amasado y de a utilizacin de una adecuada granulometra. Debe evitarse la segregacin (separacin de ridos gruesos y finos) por decantacin (lo que ocurre, por ejemplo, en mezclas muy lquidas). Estos fenmenos aumentan con el contenido de agua, tamao mximo de los ridos, vibraciones y sacudidas y puesta en obra en cada libre.

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4.1. Propiedades generales del hormign. Ensayos (Cont.)PESO ESPECFICOEs importante como elemento indicador de una buena fabricacin y del conjunto de propiedades. El ensayo de peso especfico se realiza segn normas UNE 7286 o ASTM C-13863. Se utiliza una probeta de 250x250x300 mm que se realiza en tres capas compactadas con pica. Se pesa todo y se calcula el peso especfico. Depende de muchos factores: naturaleza de los ridos, granulometra, mtodo de compactacin, siendo obviamente mayor cuanto ms compactado est y para mayor porcentaje de rido grueso bien clasificado. De cualquier forma, las variaciones no son excesivas pudiendo tomarse como valor promedio para hormigones normales = 2500 Kg/m3, mientras que hormigones pesados (con ridos de barita o metlicos) pueden llegar a = 30003500 Kg/m3 y hormigones ligeros (ridos de piedra pmez o similares) pueden obtenerse = 950-1300 Kg/m3 .

CONTENIDO DE AIRE OCLUIDOSegn normas UNE 7141 y ASTM C-231-68. Se aplica presin y se mide la deformacin volumtrica.29 febrero, 2000 6


4.1. Propiedades generales del hormign. Ensayos (Cont.)COMPACIDADEst relacionada con el peso especfico dependiendo de los mismos factores que ste. La homogeneidad y la compacidad deben ser suficiente para garantizar la durabilidad del hormign ya que garantizan no slo una buena resistencia mecnica (que como se observa suele ser una buena indicacin de la mayora de las propiedades) frente a esfuerzos mecnicos, impactos y vibraciones, sino tambin una mayor resistencia fsica (heladas, desgaste) y qumica ( penetracin de agentes exteriores).

RESISTENCIA AL DESGASTEEsencial para el hormign para pavimentos, etc. Se utiliza hormign seco con ridos especiales muy duros (arena silcea y no caliza) en proporciones importantes (al menos el 30% del rido fino) y a veces tratamientos de endurecimiento superficial (p.e. mortero de cemento con rido fino especial).

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4.1. Propiedades generales del hormign. Ensayos (Cont.)PERMEABILIDADEl factor ms importante que afecta a la permeabilidad es la relacin A/C de forma que, por ejemplo, para A/C=0,5 p 15 y para A/C =0.8 p 450. Se mide en permemetros especiales midiendo el tiempo de paso, las manchas en la superficie, etc. La magnitud esencial aqu es la compacidad, si bien pueden utilizarse protectores superficiales como resinas o morteros especiales.

COMPORTAMIENTO A ALTAS Y BAJAS TEMPERATURASEl coeficiente de dilatacin del hormign es 10-5 C-1, siendo conveniente utilizar componentes con similares valores de para evitar tensiones internas y la aparicin de microfisuras cuando se esperen altas temperaturas. Es tambin conveniente la disposicin de juntas de dilatacin cada 30 m. aproximadamente. La deformacin debida al incremento de temperatura normal en el hormign es del orden de la retraccin. Resistencia al hielo y bajas temperaturas. Es importante un hormign de alta compacidad y el uso de aireantes como aditivos. Tambin son importantes, en algunos casos, las impregnaciones con aceite de linaza u otros elementos 29 febrero, 2000 protectores. 8


4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignResistencia mecnicala principal propiedad mecnica del hormign es la resistencia a compresin simple. Ella sola define la clase de los hormigones. Se determina mediante ensayos normalizados con probetas cilndricas, cbicas o prismticas a los 28 das de la fabricacin de las probetas. En algunas obras que no van a estar cargadas en las primeras fases, se admite establecer la resistencia del hormign a los 90 das. Dado el proceso de fabricacin del hormign, esta propiedad (como el resto) tiene un grado de variabilidad importante siendo importante distinguir entre los valores medios y os distintos percentiles. Se denomina resistencia caracterstica a la resistencia correspondiente al percentil 5, es decir, a aquella que tan slo el 5% de las muestras ensayadas la tienen inferior.29 febrero, 2000 9


4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignResistencia mecnica (Cont.)Suponiendo una distribucin normal de las resistencias la relacin entre las resistencias media y caracterstica viene dada porf ck = f cm (1 1,64 )

con la desviacin tpica de la distribucin de resistencias, es decir,1 n f ci f cm = ) n i =1 f cm 2

depende evidentemente de las condiciones de ejecucin y control, estando limitada a < 0,25 y recomendndose < 0,15. En soportes y muros en los que suele haber peor compacidad en la parte superior, se recomienda disminuir la resistencia caracterstica en un 10% si no se tiene seguridad del proceso de ejecucin.29 febrero, 2000 10


4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignResistencia mecnica (Cont.)El hormign se denomina mediante la siguiente convencin:HTIPOfck/TIPO DE CONSISTENCIA/D/TIPO DE AMBIENTE con TIPO = M (en masa); A (armado); P (pretensado) fck - resistencia caracterstica en N/mm2 (20,25,30,35,40,45,50) TIPO DE CONSISTENCIA = S; P;B;F D - tamao mximo del rido en mm TIPO DE AMBIENTE = recurdese tabla de ambientes Ejemplo: HA25/P/48/IIIa

En HA y HP se limita la resistencia caracterstica a fck 25 y en HM a fck 20. Hormigones de resistencia caracterstica inferior estn solo permitidos en hormigones no estructurales (bordillos, hormigones de limpieza, etc.)29 febrero, 2000 11


4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignResistencia mecnica (Cont.)La resistencia a traccin es sobre todo importante en los procesos de fisuracin, resistencia a esfuerzo cortante, adherencia y deslizamiento de armaduras, etc. Se obtiene mediante ensayos normalizados como traccin pura (no recomendado por la EHE), flexotraccin en cuatro puntos y ensayo brasileo. Cuando no se dispone de ensayos puede establecerse una relacin entre las resistencia a traccin y compresin en la forma2 f ctm = 0,33 f ck 2 f ctk = 0,213 f ck

con fck en N/mm2, utilizndose fctm para flechas y fctk para fisuracin.29 febrero, 2000 12


4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignResistencia mecnica (Cont.)La resistencia bajo tensin biaxial puede tambin establecerse de fora aproximada en funcin de la resistencia caracterstica mediante2 II ,rot = 0,303 f ck

1 I f ck

2

con I tensin de traccin y II de compresin. Esta situacin aparece, por ejemplo, en flexin simple, sin embargo, en este caso suelen resolverse los efectos de flexin y cortante por separado.

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4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignComportamiento del hormignEl hormign es un material cuyo comportamiento puede considerarse como homogneo, istropo y viscoelstoplstico, siendo determinante el comportamiento elstico para deformaciones instantneas y la fluencia para deformaciones diferidas. Adems, es necesario considerar el efecto de retraccin durante las primeras edades. Las deformaciones pueden dividirse en reversibles e irreversibles y para cada una de ellas distinguir entre instantneas y diferidas. Adems no deben olvidarse las deformaciones por retraccin y eventualmente por temperatura. La fluencia es esencial en el clculo de deformaciones siendo ms importante cuanto ms joven es el hormign en el momento de puesta en carga.29 febrero, 2000 14


4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignComportamiento del hormign (Cont.)El diagrama tensin-deformacin del hormign depende de distintas variables: edad del hormign, duracin de la carga, forma y tipo de la seccin, naturaleza de la solicitacin, tipo de rido, estado de humedad, etc. Dada la dificultad de establecer estos diagramas se establecen diagramas caractersticos en el Art. 39.3 de la EHE.

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4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignComportamiento del hormign (Cont.)Hay que distinguir entre los mdulos de deformacin tangente, secante (o mdulo de deformacin) y el mdulo inicial (o mdulo instantneo). Para cargas instantneas o rpidamente variables, se utiliza el mdulo elstico de deformacin instantneo (pendiente en el origen de la curva tensin-deformacin) que depende de la edad del hormign en el instante de puesta en carga y que puede aproximarse porE0 j ( N / mm 2 ) = 10.000 3 f cm, j

con fcm,j la resistencia media a compresin a j das en N/mm2. El mdulo secante, siempre que las tensiones en las seccin no sobrepasen el valor de 0,45fcj (resistencia caracterstica a los j das) se aproxima medianteE0 j ( N / mm 2 ) = 8.500 3 f cm, j29 febrero, 2000 16


4.2. Propiedades mecnicas y reolgicas del hormignComportamiento del hormign (Cont.)Los valores anteriores son expresiones promedio que dependen de la resistencia media, por lo que siempre que se conozca sta por ensayos deber utilizarse. En caso contrario puede utilizarse la expresin promedio para 28 dasf cm = f ck + 8 ( N / mm 2 )

El valor para otra edad se obtiene mediante

Estructuras de Hormigon Armado y Pretensado(Bn)

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