ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO

domingo, 6 de mayo de 2012

7- ¿Qué es la relación agua cemento y cómo influye en la resistencia, durabilidad y trabajabilidad del hormigón?

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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.

A menor agua en relación al cemento, mayor su resistencia a la compresión, menor fluidez o trabajabilidad y mayor durabilidad, pues al poseer menos agua tiene también menor cantidad de poros y vasos capilares que se forman durante su evaporación, y que se constituyen los poros por donde pueden penetrar los agentes agresivos cuando el hormigón no está protegido de los factores climáticos, y atacar a las armaduras. Por ello en condiciones extremas deben utilizarse relaciones agua cemento bajas, y en condiciones moderadas estas relaciones pueden incrementarse, según la siguiente tabla:

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?

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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?

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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:

Donde: • n: numero de ensayos • Bc: valor de los ensayos • Bcm: valor promedio S es la raíz cuadrada de la sumatoria de todos los valores ensayados menos el valor promedio al cuadrado, dividido por el número de ensayos total, para ensayos mayores de 30, y menos uno para ensayos menores de 30. De esta manera S aumenta cuanto mayor es la dispersión de los valores Bc. Con el valor S, podemos obtener la resistencia característica Bcn mediante la siguiente expresión:

Donde K es un valor tabulado que surge de la teoría de probabilidades que busca que la resistencia característica (Bcn) debe ser un valor que sea superado por el 95% de los valores o probetas ensayados, esto significa que la probabilidad que el hormigón colado de valores inferiores a la resistencia característica, ya sea por las multiples variables que interceden en obra va a ser del 5%, lo que implica un margen de seguridad mucho mayor a utilizar la resistencia media. Numero de Ensayos - K 1 - 6.31 2 - 2.92 3 - 2.35 6 - 1.94 12 - 1.78 18 - 1.73 21 - 1.72 24 - 1.71 27 - 1.70 30 - 1.70 mayor de 30 - 1.64 Este valor Bcn es el que debe utilizarse para el dimensionamiento del hormigón. Gráficamente se lo representa mediante:

Los valores forman una curva llamada “Campana de Gauss” mientras mas esbelta sea la curva indica que la elaboración del hormigón fue cuidadoso, y implica lo contrario cuanto mas extendida sea

17- ¿Qué se entiende por fluencia lenta en el hormigón armado?

Es la deformación que sufre el hormigón a través del tiempo, alargo plazo, sin un incremento de cargas, dicha deformación es debido a que en los microporos del gel queda retenida agua no combinada químicamente, y que, por efecto de las cargas es empujada hacia los conductos capilares, donde se evapora, dando lugar a una disminución del volumen, como si se comprimiera. Las deformaciones por fluencia lenta suelen superar las deformaciones originadas por la contracción de endurecimiento.