domingo, 6 de mayo de 2012
Las Estructuras y el Arquitecto
“…Algunos podrán argumentar que, dado que los arquitectos siempre trabajan con ingenieros estructurales consultores, quienes toman las decisiones finales sobre el sistema estructural y las dimensiones a utilizarse, el conocimiento de las estructuras no es realmente necesario para los arquitectos. Hay dos grandes objeciones a este argumento. La primera, el arquitecto que no conoce estructuras traspasa su hermosa obra de arquitectura a un ingeniero, que posiblemente con otras razones o sentimientos, inserta un sistema estructural en ella. Las decisiones del ingeniero se basan en su propia filosofía y experiencia, que incluyen factores como la economía pura y facilidad de cálculo de construcción, lo que puede expresar algo diferente de la filosofía global del arquitecto. Dado que el sistema estructural y los materiales de construcción pueden, por mucho, determinar la apariencia del edificio, el arquitecto ha permitido al ingeniero que le secuestre la arquitectura. La segunda y mayor objeción es que un arquitecto ignorante de las estructuras puede proponer una obra de arquitectura que no pueda construirse al precio que el cliente esté dispuesto a pagar. En otras palabras, esta clase de arquitectura es una utopía, un ejercicio fútil muy lejano de la esfera practica…” Ing. B.S. Benjamin. , Hormigón Armado Tomo 2, Arq. Pedro PERLES
Fotos de mi experiencia laboral en HºAº a GRAN ESCALA
Fotos de mi experiencia laboral en Hormigon Armado, Mediana Escala
34 respuestas básicas del comportamiento del HºAº y su cálculo
A continuación redacto 34 respuestas básicas del comportamiento del HºAº y su cálculo, todas las conclusiones son resumidas de mis conocimientos estructurales absorbidos en la cátedra de Estructuras I, II y III, de la cátedra Cisternas, F.A.D.U, UBA y del libro “Hormigón Armado Tomo 1, Arq. Pedro PERLES
1- ¿Qué es el Hormigón Armado, Como está conformado, Cuales y como son sus materiales componentes?
El hormigón armado (Hº Aº) es un material compuesto por hormigón y acero, donde los eventuales esfuerzos en una estructura de Hº Aº sometidos a la compresión son absorbidos por el hormigón y los esfuerzos de tracción son absorbidos por el acero.
El hormigón es una mezcla homogénea de cemento portland y agua denominada “pasta cementicia” que mantiene ligadas partículas gruesas (canto rodado o piedra partida) y finas (arena), conformando así una roca artificial. En su primera fase de elaboración se lo denomina hormigón fresco, ya que se encuentra en estado fluido, en ese mismo instante donde el cemento entra en contacto con el agua se inicia el proceso químico de hidratación que termina por ligar los componentes pasando al solido, denominado fragüe. La rapidez con que se inicia el fragüe impide su adecuada manipulación o colado por lo que el hormigón posee en su composición un 3% de yeso que provoca un efecto retardante de 1 ½ a 2 ½ hs en el comienzo del fraguado.
El acero es una aleación de hierro y carbono el cual le permite ser utilizado como elemento estructural. El más utilizado es el denominado “AB 42”, que significa acero en barras con limite elástico Bs=4200 kg/cm2 y tensión de rotura = 5000 kg/cm2. Son barras estriadas con una altura igual al 5% de su diámetro, que aumentan la superficie de coacción con el hormigón reduciendo el desgarramiento entre ambos.
2- ¿Qué propiedades permiten al hormigón y al acero trabajar en forma conjunta?
..Milagrosamente..Poseen el mismo coeficiente de dilatación térmica, lo que garantiza que no hubiera tensiones entre ambos por efecto de la temperatura.
3- ¿Cuál es la etapa de fragüe en el hormigón, como se desarrolla y cuanto dura?
El fraguado consiste en el pasaje del estado fluido al solido. Su duración varía entre 4 a 10hs y dependen de la humedad y temperatura ambiente y retardadora de fragüe. En cuanto mas alta sea la temperatura y humedad ambiente, mas rápido es el fragüe, y por el contrario las temperaturas bajas lo retardan llegando al límite de 5 ºC, donde por debajo de esta temperatura el proceso se detiene, siendo la temperatura ideal los 20 ºC.
Se inicia luego el periodo de endurecimiento.
4- ¿Cuál es la etapa de endurecimiento en el hormigón, cuánto dura y como se relaciona con la resistencia?
La etapa de endurecimiento se inicia luego del fragüe donde el Hº adquiere 95 % de su resistencia total en forma más rápida durante los 28 días posteriores debido a la hidratación inicial y se sigue endureciendo durante algunos años más, pero en forma más lenta. El proceso concluye ya sea cuando se completa la hidratación de todas las partículas de cemento, o bien, cuando se agota toda el agua en la masa del hormigón. De aquí se deduce la importancia de la presencia del agua para evitar que se interrumpa el proceso de hidratación, en especial, en los primeros días, cuando las reacciones químicas son más intensas.
Para completar la hidratación es necesario un 40% de agua en relación al peso del cemento, del cual solo un 25% reacciona químicamente, mientras que el 15% restante se lo deja vaporizar. Si no se cuenta con este 15% de mas, el agua que inicialmente no se combina químicamente comienza a vaporizarse dando lugar a una disminución del volumen que se conoce como contracción de endurecimiento, lo que puede originar fisuras en los primeros días, cuando el hormigón no ha adquirido la resistencia suficiente. Se puede demorar la evaporación del agua que luego va a reaccionar químicamente hasta que el hormigón adquiera la resistencia necesaria manteniendo húmeda la masa del hormigón el mayor tiempo posible, este acto se lo conoce como “curado del hormigón”
5- ¿Qué es el Curado del Hormigón, como se realiza y cuáles son sus tiempos?
El curado consiste en mantener humedecida la pasta cementicia con el fin de que todas las partículas de cemento logren hidratarse y desencadenar así el proceso químico que mantiene ligados todos los componentes.
Esto puede lograrse por ejemplo, cubriendo la superficie para evitar la evaporación con fundas de polietileno (procedimiento usual en pavimentos), o bien, reponiendo el agua que se pierde por evaporación mediante el regado periódico del hormigón, aconsejándose hacerlo:
El 1er día: en las horas de mayor incidencia solar, durante la tarde
Del 2do al 6to día: por la mañana y por la última hora de la tarde
Del 7mo al 15vo día: únicamente por la mañana.
No es apropiado regar con agua muy fría, ya que la diferencia de temperatura con el calor de hidratación interior puede dar lugar a fisuras superficiales.
Un inadecuado curado o un curado de solo 3 días el hormigón obtendrá tan solo un 70% de su resistencia prevista o solo el 40% si solo se lo rega el 1er día, en épocas calurosas y secas, por la simple razón de que no llegan a hidratarse todas las partículas de cemento por falta de agua causada por la evaporación prematura.
Si después de un tiempo se reanuda el curado y se satura el hormigón con agua, el proceso de hidratación también se reanuda y con ello el endurecimiento, verificándose un aumento de resistencia.
6- ¿Qué es el Vibrado del Hormigón, como y porque se realiza el mismo?
Es vibrar el hormigón por medio de vibradores mecánicos en el momento del colado con el fin de anular el rozamiento entre los granos, a fin de que se coloquen en una posición más estable y de mayor compacidad
Se realiza para conseguir una buena compacidad sin tener que recurrir a altas dosificaciones, más costosas. El vibrado se exige en hormigones secos, lo cual beneficia su resistencia. Por el contrario en hormigones mas fluidos no deben utilizarse ya que el agregado grueso y fino decanta y no se genera una pasta homogénea. Tampoco resulta conveniente hacer vibrar la armadura ya que esta se desprende del hormigón.
7- ¿Qué es la relación agua cemento y cómo influye en la resistencia, durabilidad y trabajabilidad del hormigón?
mail: info@nativoarq.com.ar / diazfernandoariel@yahoo.com.ar
SITIO WEB: http://www.nativoARQ.com.ar
REALIZAMOS PROYECTOS Y OBRAS, SU CONSULTA NO MOLESTA!
La relación agua cemento forman el gel de cemento cuya reacción química va a ligar los componentes gruesos y finos durante el endurecimiento del hormigón hasta que todas las partículas de cemento se hidraten o bien hasta que ya no halla agua para hidratarlas. La resistencia del hormigón dependerá de la calidad de mantener coaccionadas las partículas gruesas y finas que se genera el proceso químico iniciado en el contacto del agua con el cemento. Por ello la resistencia depende de la relación agua cemento (kg. De agua / kg. De cemento) cualquiera sea el tipo y cantidad de agregados.
8- ¿Qué es la consistencia del hormigón?
La consistencia es el grado de facilidad en que una mezcla puede cambiar de forma, está relacionado con la fluidez del material y su trabajabilidad, se dice que una mezcla es trabajable cuando en el estado fresco el hormigón puede ser transportado sin que se separen los componentes, y una vez colado llega a envolver completamente las armaduras, llenando todos los huecos sin dejar vacios. No son trabajables las muy secas, pues se disgregan, ni las muy fluidas porque se segregan los componentes quedando el agregado grueso envuelto por agua en lugar de cemento.
9- ¿Qué es asentamiento, como se mide en obra y que valores se consideran en las diferentes tipologías estructurales?
Es la forma de determinar la consistencia del hormigón puede medirse mediante el “cono de Abrams”
La consistencia a utilizar dependerá del grado de dificultad para su colocación. Dicha consistencia depende del volumen compactado del agregado grueso y fino en relación a la mezcla agua – cemento (gel de cemento) cualquiera sea dicho porcentaje. Es decir la fluidez no depende del agua.
10- ¿Cómo influyen los agregados fino y grueso en la resistencia, trabajabilidad y economía de la mezcla, Cuales son los tamaños aconsejables?
La trabajabilidad del hormigón depende del Volumen compactado del agregado grueso, el cual está relacionado con el tamaño máximo del agregado grueso y del modulo de fineza de la arena. Cuanto mayor sea el volumen compactado, la trabajabilidad será menor, cualquiera sea la relación agua cemento.
Si vario el agregado grueso:
Cuanto mayor es el tamaño máximo del agregado grueso, mayor es el volumen compactado de agregado grueso, menor espacios vacios, y en consecuencia menor cantidad de agua cemento para mantener la misma consistencia, lo que redunda en una economía del hormigón, siendo menores las contracciones de fragüe y las figuraciones, pues el proceso de hidratación disminuye si hay menos pasta cementicia.
“Mayor tamaño máximo del agregado grueso – mayor volumen compactado – menor trabajabilidad- menor relación agua cemento, para mantener misma consistencia– menor precio del hormigón”
Conclusión: conviene elegir el tamaño del agregado grueso lo más grande posible, estando limitado en la separación de las armaduras para poder efectuar un colado uniforme sin dejar espacios vacios.
Si vario el agregado fino:
Cuanto más fina es la arena aumenta el volumen compactado de agregado grueso, esta arena más fina genera una mayor superficie de contacto con el mortero (agua cemento), lo cual traerá un mayor cohesión entre las partes, sin embargo disminuye considerablemente la trabajabilidad, lo que obliga a aumentar la relación agua cemento y con ello su precio.
“Arena más fina - mayor volumen compactado – mayor superficie de contacto – mayor cohesión entre las partes – mucho menor trabajabilidad – mayor relación agua cemento para aumentar la trabajabilidad - mayor precio del hormigón”
Conclusión: no conviene el uso de arenas finas porque para corregir el índice de trabajabilidad hace falta incluir una mayor relación de agua cemento respecto al volumen compactado, lo cual trae un hormigón más caro.
Los valores aconsejables para el agregado fino oscila entre 2.4 y 3, mientras que el tamaño máximo del agregado grueso está comprendido entre 1/3 a 1/5 de la dimensión mínima de la sección.
11- ¿Qué diferencia existe entre los aceros de dureza natural y los de dureza mecánica?
mail: info@nativoarq.com.ar / diazfernandoariel@yahoo.com.ar
SITIO WEB: http://www.nativoARQ.com.ar
REALIZAMOS PROYECTOS Y OBRAS, SU CONSULTA NO MOLESTA!
El acero de dureza natural (A.D.N.) posee mayor contenido de carbono, que le confiere mayor resistencia, pero menor ductibilidad, por ello la rotura se produce con un alargamiento menor al acero dulce. Resisten mejor al oxido, por alto contenido de carbono El acero de dureza mecánica (A.D.M.) es acero dulce común sometido a un proceso de estirado y torcionado en frio que logra aumentar su límite elástico sin variar la composición, pero su ductibilidad se reduce por debajo del acero de dureza natural, no poseen escalón de fluencia, sus estrías son helicoidales, debido al proceso de torcionado.
12- ¿Cómo es el comportamiento estructural del hormigón?
Como todo material pétreo absorbe esfuerzos de compresión pero no es capar de disipar esfuerzos de tracción.
Se comporta elásticamente, es decir que las deformaciones desaparecen cuando desaparece la carga, hasta una tensión Tb, aproximadamente igual a la mitad de la tensión de rotura, donde se verifican pocas deformaciones con grandes tenciones, graficado como una recta. A partir de allí el material es plástico, es decir que las deformaciones son permanentes aún cuando desaparezca la carga, adoptando la grafica una forma de parábola. De lo expuesto se deduce que el hormigón es un material con un comportamiento “elasto – plástico”.
La ratura se produce en forma instantánea sin previo aviso en el punto “R”, como un material frágil, con una deformación adoptada del 2 por mil, es decir 2mm por metro.
13- ¿Cuáles son los valores limites de deformación que se considera en el hormigón y porque?
Para esfuerzos transversales de flexo compresión cuando la deformación del hormigón (Eb) alcanza el -2 por mil entra en fluencia, pues se observa que a partir de allí aumentan sus deformaciones, con tensiones constantes, iniciándose un proceso de plastificación de la sección, es decir que la deformación de la sección se evidenciara permanentemente aunque se retiren las cargas, que comienzan de las fibras más alejadas hacia el eje neutro llegando a la rotura por compresión excéntrica una vez que se alcanza el límite de deformación de -3.5 por mil. La pieza de hormigón comienza a rajarse una vez superado el valor de deformación del -2 por mil, dando preaviso del exceso de esfuerzos que soporta.
Para cargas axiales de compresión el valor limite de deformación (Eb) : -2 por mil ya que todas las fibras entren en fluencia al mismo tiempo plastificándose instantáneamente, llegando así a su rotura sin previo aviso (pandeo)
14- ¿Qué tipo de deformaciones sufre el hormigón en su vida útil, como se producen y como pueden controlarse?
Deformación por contracción de fraguado, es la deformación inicial instantánea causada por contracción de endurecimiento (shrinkage), es producida por la evaporación del agua.
Deformación instantánea al aplicar las cargas.
Deformación diferida por Fluencia Lenta, esta es una deformación por contracción al igual que la deformación inicial, se da porque en los microporos del gel queda retenida agua no combinada químicamente, y que, por efecto de las cargas es impelida hacia los conductos capilares, donde se evapora, dando lugar a un reacomodamiento de los geles de cemento, y en consecuencia una reducción de su volumen, como si se comprimiera. Dicha deformación puede controlarse mediante la temperatura, donde por debajo de los 5ºC esta desaparece, mediante la humedad relativa, a mayor humedad menor deformación de fluencia y a una relación agua cemento menor
15- ¿Qué es la resistencia característica Bcn y como se verifica la misma en obra? 16- ¿Qué es la resistencia media Bcm y porque no se utiliza como valor representativo?
mail: info@nativoarq.com.ar / diazfernandoariel@yahoo.com.ar
SITIO WEB: http://www.nativoARQ.com.ar
REALIZAMOS PROYECTOS Y OBRAS, SU CONSULTA NO MOLESTA!
El hormigón es un producto sujeto a múltiples variables resultando casi imposible encontrar una resistencia única para todos los hormigones. Los factores que alteran su resistencia son: • Variaciones en su alteración • Disparidad en los controles de elaboración • Variaciones en la composición • Condiciones climáticas variables • Alteraciones de criterios de colado, vibrado. Para solucionar este problema se someten a ensayos de compresión una cantidad considerable de probetas, a fin de tener una resistencia que sea lo más representativa posible. Sumando los valores obtenidos y dividirlo por el numero de ensayos, es decir sacando el promedio obtenemos la “resistencia media, Bcm” pero este valor no resulta representativo, no representa la dispersión de valores, ya que al tomar el valor medio tenemos el 50% de posibilidades que la resistencia del hormigón este por debajo del promedio y eso resulta peligroso, no debiendo utilizarse como tensión de cálculo. Para obtener una tensión que sea representativa, se utiliza la siguiente expresión:
17- ¿Qué se entiende por fluencia lenta en el hormigón armado?
mail: info@nativoarq.com.ar / diazfernandoariel@yahoo.com.ar
SITIO WEB: http://www.nativoARQ.com.ar
REALIZAMOS PROYECTOS Y OBRAS, SU CONSULTA NO MOLESTA!
18- ¿Qué es Br y porque se utiliza para el cálculo?
Es la tensión o resistencia de cálculo del hormigón, se lo determina multiplicando a la resistencia característica por un coeficiente de minoración que contempla la deformación a la retracción y a la fluencia lenta. Esta minoración es aproxiamdamente de un 15% del total y se incrementa para hormigones de mayor resistencia para evitar un aprovechamiento excesivo de la zona comprimida
19- ¿Cómo es el comportamiento estructural de los aceros para hormigón?
Es el de absorber los esfuerzos de tracción.
Si analizamos el diagrama de tensiones de deformaciones comprobamos que posee 2 zonas claramente diferenciadas, una zona elástica, que va desde el origen hasta el pto f1, conocido como limite elástico aparente (Bs) o tensión característica de fluencia (Tfk) con grandes tensiones y pequeñas deformaciones dibujado como una recta, a partir de allí comienza a sufrir grandes deformaciones sin aumentos de tensiones detectando que el acero ha entrado en falla o en fluencia, su rotura sobreviene mucho después al 22% de la longitud inicial
20- ¿Cuáles son los valores limites de deformación del acero y porque se consideran?
El valor limite normalizado para la deformación del acero es 5 por mil, lo que corresponde a un alargamiento de 5m por metro, lo que se establece como suficiente para detectar que el acero ha entrado en falla, este es el límite para todos los aceros cualquiera sea el limite elástico aparente.
De allí que puedan representarse todos los tipos de acero utilizados en hormigón como una recta inclinada común a todos.
El más utilizado es el conocido como acero tipo III, denominado AB 42, que significa que tiene un límite elástico Bs de 4200 Kg/cm2
21- ¿Qué es una probeta, como se realiza su llenado, que condiciones deben cumplir hasta su ensayo, cantidad mínima y tiempos de ensayos?
Las probetas de hormigón son un muestreo que se utiliza para realizar ensayos mecánicos del hormigón endurecido.
Se realizan en moldes metálicos cilíndricos de 15 cm de diámetro y 30 cm de altura rígidos, indeformables y no absorbentes untados en aceite mineral que no ataque al cemento y evite su adherencia.
Muestreo, cada muestra se tomará de la canaleta de descarga de la moto-hormigonera luego de haberse descargado los primeros 250 litros (¼ de m³) y antes de descargar los últimos 250 litros de la misma. La muestra se tomará en un recipiente limpio, no absorbente y estanco, y deberá ser totalmente re-mezclado antes del llenado de las probetas.
Preparación, el llenado de las probetas se realiza en 3 capas, se coloca hormigón hasta cubrir la tercera parte de la altura del molde cada vez. Una vez colocada cada capa, se la compacta con 25 golpes de la varilla, distribuidos uniformemente sobre la superficie. En la primera capa, los golpes deben atravesarla íntegramente pero no golpear el fondo del molde. La compactación de la segunda y la tercera capa se realiza atravesando cada una de ellas y penetrando solamente la parte superior de la capa siguiente. Finalmente, se enrasa la probeta al nivel del borde superior del molde, mediante una cuchara de albañil, retirando el sobrante de hormigón y trabajando la superficie hasta conseguir una cara perfectamente plana y lisa.
Durante las primeras 24 hs las probetas deben quedar en obra, almacenadas evitando movimientos, golpes, vibraciones. Se deberán cubrir con una bolsa plástica para evitar la evaporación de la humedad de las mismas.
Deben conservarse bajo las mismas condiciones a las estructuras que refieren. Se deben tomar como mínimo 2 muestras por cada camión o colado y deben ser ensayados a los 28 días de edad.
El objetivo final de la fabricación de probetas de es el control de la calidad del hormigón a través del ensayo a compresión de las mismas. El valor de resistencia es un indicador concreto a la hora de proyectar estructuras.
Este ensayo se realiza por medio de una prensa que comprime la probeta hasta provocarle la rotura a la misma, obteniendo de esta manera el valor último de carga (llamado carga de rotura) para ese tipo de hormigón fabricado también pueden ensayarse a la flexo tracción y a la tracción indirecta
Suscribirse a:
Entradas (Atom)