Conexiones entre elementos prefabricados con el uso de hormigones con fibras de ultra alta resistencia

Transcripción

1 Reseña del trabajo ganador de los IV Premios de Investigación Fundación Escuela de la Edificación 2010, patrocinado por Gas Natural Fenosa Conexiones entre elementos prefabricados con el uso de hormigones con fibras de ultra alta resistencia Presentado por: D. Luis Felipe Maya Duque Ingeniero Civil por la Universidad Nacional de Colombia Investigador en formación en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja - CSIC Doctorando en la Universidad Politécnica de Madrid D. Luis Albajar Molera Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos por la Universidad Politécnica de Madrid Profesor de la ETSICCP - UPM Miembro de los siguientes comités técnicos: Norma Europea de Traviesas del CEN, Comisión Permanente del Hormigón del Ministerio de Fomento, Desarrollo y Promoción de Traviesas y Productos Ferroviarios de FIB y Comité de Puentes de la Asociación Técnica de la Carretera. Coautor de tres libros relacionados con losas, traviesas y hormigón pretensado y de innumerables artículos en revistas especializadas. D. Cecilio López Hombrados Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos por la Universidad Politécnica de Madrid Titulado Superior de Investigación del Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja - CSIC Miembro de los siguientes comités técnicos: Norma Europea de Traviesas del CEN, Viguetas y Losas de Forjado del CIETAN, Madera y Corcho y Equipamiento para Trabajos Temporales en Obra ambos de AEN/CTN. Coautor de seis libros relacionados con materiales compuestos y elementos reforzados en estructuras de hormigón y de innumerables artículos en revistas especializadas. Introducción al trabajo. La investigación presentada se enmarca dentro de los estudios realizados para plantear, evaluar y desarrollar aplicaciones que incorporen el uso hormigones con fibras de altas prestaciones (High Performance Fibre Reinforced Cement Composites, HPFRCC) en el desarrollo de estructuras, particularmente en el ámbito de la prefabricación. La incorporación de los HPFRCC en estructuras prefabricadas se enmarca en el objetivo del máximo aprovechamiento de las propiedades del material, tanto mecánicas como arquitectónicas, para establecer aplicaciones específicas donde su uso constituya una ventaja en comparación con el uso otros tipos de materiales disponibles. El uso de HPFRCC en la prefabricación puede alcanzar diferentes niveles: Conexiones entre elementos prefabricados con el uso de hormigones con fibras de ultra alta resistencia 1

2 la fabricación de elementos completos para sistemas estructurales, la fabricación de elementos para regiones altamente solicitadas o el uso en regiones específicas para favorecer determinados comportamientos estructurales. La investigación ha constado de tres etapas principales. Una primera etapa estuvo definida por la búsqueda de información bibliográfica y el estudio del estado del arte enfocado por un lado en las singularidades de la prefabricación, particularmente en las soluciones para la conexión de elementos prefabricados, y en otro frente en el desarrollo y evolución de los hormigones con fibras, particularmente en los HPFRCC. En una segunda etapa se plantearon alternativas preliminares, que posteriormente fueron discutidas con el objeto de conocer la opinión crítica de académicos, técnicos y profesionales relacionados con el sector de la prefabricación y las nuevas tendencias en hormigones reforzados con fibras, siendo finalmente definida la propuesta de una conexión de continuidad a estudiar experimentalmente y la validación mediante su aplicación directa en una propuesta de conexión viga-pilar interior para pórticos de elementos prefabricados. En la tercera etapa se evaluó experimentalmente las alternativas planteadas. En primer lugar se estudió el comportamiento de solapes de armadura en regiones altamente solicitadas de elementos a flexión, como mecanismo fundamental de conexión entre elementos prefabricados y posteriormente se incorporó este mecanismo en el desarrollo de una solución de conexión viga-pilar interior en estructuras prefabricadas. Uniones de continuidad. Solape de armadura. La continuidad estructural resulta de especial importancia en la definición de los mecanismos resistentes y el comportamiento general de un gran número de estructuras, constituyendo el empalme del refuerzo un requerimiento básico. El solape por adherencia, las uniones soldadas, el uso de lazos, el uso de manguitos o la incorporación de diferentes dispositivos de unión son algunos de los mecanismos utilizados para establecer conexiones entre los diferentes elementos. El solape de armadura es uno de los mecanismos más usados en las soluciones de continuidad, siendo la localización de los solapes por fuera de las regiones más solicitadas una de las premisas en el diseño. Sin embargo ello no es siempre posible y regiones como las uniones pilar-cimiento, las uniones entre pilares, las zonas centrales de vigas simplemente apoyadas o las cabezas de las vigas en conexiones viga-pilar representan algunas situaciones representativas. El planteamiento adoptado en el desarrollo de esta investigación considera el aprovechamiento de las mejores condiciones de adherencia de los HPFRCC para estudiar el comportamiento en el uso de solapes de barras con longitudes de solape cortas. En particular se verificó experimentalmente el uso de longitudes de solape cortas, hasta 15 veces el diámetro del refuerzo longitudinal, para la conexión de elementos a flexión en zonas de máxima solicitación a flexión, figura 1. Conexiones entre elementos prefabricados con el uso de hormigones con fibras de ultra alta resistencia 2

3 Figura 1. Montaje experimental y estado deformado previo al fallo. Elemento VT-2 Conexiones viga-pilar en pórticos de elementos prefabricados. En una segunda etapa experimental se evaluó la incorporación de los mecanismos de solape evaluados con anterioridad en el planteamiento de una solución para conexiones viga-pilar en pórticos prefabricados. Los ensayos se realizan bajo carga cíclica lateral reversible ya que la acción lateral supone una de las solicitaciones más exigentes para el diseño de la conexión y no debe asociarse exclusivamente a eventos sísmicos, siendo frecuente la solicitación por cargas laterales derivadas del viento, empujes diversos, condiciones de servicio, estabilidad estructural, acciones accidentales y obviamente movimientos sísmicos de variada intensidad. La propuesta de conexión viga-pilar, figuras 2 y 3, presenta algunas características que le diferencian de propuestas anteriores y ofrece una solución innovadora a inconvenientes comunes en el desarrollo de conexiones de este tipo entre elementos prefabricados que fueron identificadas durante la etapa del estudio del arte. - En primer lugar, la conexión se establece en la cabeza de las vigas, por fuera del nudo para evitar su degradación dada la alta solicitación a cortante que soporta. - El mecanismo principal en la conexión de los elementos es el solape por adherencia. - El uso de HPFRCC y el aprovechamiento de sus mejores condiciones de adherencia permite reducir significativamente las longitudes de solape y por tanto facilita las labores de ferralla a desarrollar en obra. - Las cortas longitudes de solape requeridas permiten proponer un proceso constructivo simple, ágil e innovador definido por el desplazamiento de las barras de solape a diferentes posiciones durante las etapas de montaje de los elementos. - La cantidad de material HPFRCC a verter in situ se reduce considerablemente en relación a otras propuestas que incorporan hormigones o FRC convencionales. - El proceso constructivo permite mantener el uso de estribos cerrados a lo largo de todos los elementos, sin necesidad de realizar labores adicionales en obra. Los estribos cerrados resultan de especial importancia en las regiones de las vigas próximas al nudo y en el propio nudo de la conexión. Conexiones entre elementos prefabricados con el uso de hormigones con fibras de ultra alta resistencia 3

4 Figura 2: Secuencia constructiva conexión viga-pilar. - Los solapes, a pesar de estar localizados en zonas críticas, no limitan el comportamiento de la estructura. La configuración y conformación de las zonas de solape aseguran el desarrollo del mecanismo de fallo esperado para pórticos de elementos prefabricados. - Las tareas a realizar en obra son reducidas y con la disposición de mecanismos de soporte provisional fijados a los pilares se elimina la necesidad de apeos provisionales y se garantiza la estabilidad durante todo el proceso constructivo. Figura 3. Estado deformado del elemento CVP-1A, 3.7% de deriva Conexiones entre elementos prefabricados con el uso de hormigones con fibras de ultra alta resistencia 4

5 Colaboradores: La investigación presentada responde a un esfuerzo conjunto en el que se vincularon activamente diversas instituciones y empresas. La colaboración y experiencia del personal de Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja fue fundamental durante todas las etapas de la investigación y en particular en el desarrollo de las fases experimentales. El compromiso y la experiencia del grupo PRAINSA resultó esencial en la evolución de la propuesta, sus aportaciones permitieron vincular diversos aspectos a tener en cuenta en la práctica, asimismo la excelente calidad de los elementos fabricados en su filial Altresa fue fundamental en el correcto desarrollo de las etapas experimentales. Las orientaciones e indicaciones por parte la empresa danesa Hi-Con permitieron la correcta fabricación y uso del HPFRCC utilizado en la investigación. Por último señalar el importante apoyo recibido para la financiación de la investigación y el proceso de formación doctoral a través de la beca Ingeniero Florencio del Pozo otorgada por ACHE y el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, así como el apoyo de ANDECE y PRAINSA. Conexiones entre elementos prefabricados con el uso de hormigones con fibras de ultra alta resistencia 5

6 Reseña del trabajo ganador de los IV Premios de Investigación Fundación Escuela de la Edificación 2010, patrocinado por el Colegio Oficial de Aparejadores, Arquitectos Técnicos e Ingenieros de Edificación de Madrid Utilización de residuos de pizarra en la fabricación de morteros Presentado por: Dña. Sagrario Rivero Novoa Arquitecta Técnica Máster Universitario en Técnicas y Sistemas de Edificación UPM Máster de Estudios Superiores en Ciencias e Ingeniería de Edificación FEE-UNED Doctoranda en la Universidad Politécnica de Madrid D. Mariano González Cortina Doctor Arquitecto por la Universidad Politécnica de Madrid Arquitecto Técnico Catedrático de la EUAT-UPM La importancia del impacto ambiental que producen las explotaciones de pizarra radica en el elevado volumen de estéril que se origina, debido a que el rendimiento del material apenas alcanza el 12% del total extraído en cantera. Esto supone que millones de toneladas de escombros cubran extensas superficies de terreno, degradando así el paisaje de las comarcas de explotación. Con el objeto de propiciar el reciclado del material procedente de las escombreras y naves de elaboración de pizarra, surge el estudio presentado, en el que se buscó valorizar el residuo, utilizándolo como árido para la fabricación de morteros de cemento. A tal efecto, se planteó el desarrollo de un programa experimental para tratar de determinar el grado de influencia de la sustitución parcial de la arena por árido de pizarra y la influencia de su granulometría, sobre las propiedades físicas y mecánicas de los morteros para albañilería. Las variables o factores que han intervenido en el diseño del estudio son, el tipo de árido empleado, su tamaño máximo, el porcentaje de sustitución del árido convencional por árido de pizarra, el tipo de cemento y el uso de aditivos. Tras caracterizar el árido obtenido de la trituración de los residuos de pizarra y elegir los demás componentes empleados, se lleva a cabo un procedimiento de dosificación y ensayo, con la finalidad de poner de manifiesto la influencia de las variables mencionadas, sobre algunas propiedades de los morteros tales como, la consistencia, la densidad, la resistencia a flexión y compresión o la retracción. Los resultados obtenidos demuestran que la inclusión del árido de pizarra afecta a la trabajabilidad, aumentando la demanda de agua para obtener consistencias de trabajo similares a las de los morteros de referencia, aunque mejoran considerablemente los parámetros resistentes y no se evidencian diferencias significativas entre los valores de retracción.

7 Accésit de los IV Premios de Investigación Fundación Escuela de la Edificación 2010, patrocinado por Gas Natural Fenosa Reseña del trabajo ganador del accésit de los IV Premios de Investigación Fundación Escuela de la Edificación 2010, patrocinado por Gas Natural Fenosa Gestión de residuos de construcción y demolición (RCD) en obras de edificación. Mejora en los modelos de gestión. Buenas prácticas en albañilería. Presentado por: D a. Paola Villoria Sáez Arquitecto Técnico Máster Universitario en Técnicas y Sistemas de Edificación de la UPM Becaria de Investigación del Departamento de Construcciones Arquitectónicas y su Control de la UPM D a. Mercedes del Río Merino Doctora en Arquitectura por la UPM Catedrática de la EU de Arquitectura Técnica de la UPM Directora de la EU de Arquitectura Técnica de la UPM Miembro de Comités Técnicos en ANECA y en AENOR La reciente intensa actividad edificatoria en España, ha ocasionado grandes daños medioambientales. Entre ellos, ha destacado la generación de más de 34 millones de toneladas anuales de residuos de construcción y demolición (RCD). Ante esta situación, se redactaron el Real Decreto 105/2008 y el II Plan Nacional de Residuos de Construcción y Demolición, cuyo objetivo era la mejora de la gestión de RCD, evidenciando el interés, tanto de las administraciones públicas como del sector de la edificación, en mejorar la gestión de los residuos. De todo lo anterior, surge el trabajo presentado a los premios, el cual intenta contribuir a la mejorara de la gestión de los RCD generados en la fase de albañilería, desde un punto de vista práctico, mediante el desarrollo de un manual de buenas prácticas en dicha fase de obra. El manual está basado en una planificación y una logística adecuada dentro de la obra, y establece las bases para llevar a cabo una gestión eficiente. El trabajo de investigación analiza los residuos generados en dos obras reales correspondientes al modelo constructivo común en España. Los datos obtenidos, en cuanto a identificación y cuantificación de los distintos tipos de RCD generados, se han obtenido: para la totalidad de la obra, para cada capítulo y subcapítulo, así como para el capítulo de obra que más residuo genera. Como resultado, se ha desarrollado un documento que sirve como apoyo a la gestión y cálculo de los residuos producidos en el capítulo de albañilería. Dicho manual está dirigido a los agentes que intervienen en el proceso edificatorio, para ayudar, junto con el estudio y plan de gestión, a introducir una cultura basada en la minimización de los residuos y en la clasificación en origen de los mismos. En definitiva, se trata de un documento fundamental para comprender la realidad del sector y, en consecuencia, proponer, con carácter inmediato, métodos de gestión con una elevada probabilidad de poder ser aplicados en obras reales de edificación. Gestión de residuos de construcción y demolición (RCD) en obras de edificación. Mejora en los modelos de gestión. Buenas prácticas en albañilería.