EJECUCION DE LA OBRA VIAL DISTRIBUIDOR VIAL SAN ANTONIO COMO ALTERNATIVA ARQUITECTONICA DESDE UN PUNTO DE VISTA FUNCIONAL Y ESTRUCTURALMENTE FACTIBLE.

Transcripción

1 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural EJECUCION DE LA OBRA VIAL DISTRIBUIDOR VIAL SAN ANTONIO COMO ALTERNATIVA ARQUITECTONICA DESDE UN PUNTO DE VISTA FUNCIONAL Y ESTRUCTURALMENTE FACTIBLE. ING. FRANCISCO DELGADO ALBORES. 2 Definición: CONCRETO AUTOCOMPACTABLE Es un concreto creado recientemente y es uno de los cambios más revolucionarios de las últimas décadas. El ASTM define el concreto fluido como el Concreto caracterizado por un revenimiento mayor de 19 cms que mantiene al mismo tiempo una naturaleza cohesiva. Originalmente desarrollado para compensar la falta de mano de obra especializada, ha demostrado tener beneficios económicos debido a número de factores, siendo algunos: Construcción más rápida. Reducción de la mano de obra en sitio. Mejor acabados en las superficies. Más fácil colocación. Mejora la durabilidad. Mayor libertad de diseño debido a la adaptabilidad del concreto a cualquier forma Pudiendo realizarse secciones de concreto más delgadas. Se evita el vibrado bajando los niveles de ruido y de actividades durante el colado. Este producto fue desarrollado originalmente en Japón y posteriormente creció rápidamente en Europa para construcción en sitio y prefabricados de concreto. La aplicación práctica ha sido acompañada por mucho trabajo de investigación en las propiedades mecánicas y físicas de los materiales del concreto auto-nivelante. Las especificaciones EFNARC ( Federación Europea de asociaciones nacionales de comercio representando productores y aplicaciones de especialistas de productos de edificación. EUROPEAN FEDERATION OF NATIONAL TRADE ASSOCIATIONS REPRESENTING PRODUCERS AND APLICCATORS OF SPECIALIST BUILDING PRODUCTS.) En cada área de producto opera la Federación a través de Comités Técnicos Especializados que han sido responsables para producir especificaciones y guía de utilización que han sido reconocidos como un documento de referencia esencial por contratistas, y por proveedores de materiales a través de Europa. Características principales: Las especificaciones de la EFNARC define requerimientos para el Concreto Autonivelante, su composición y su aplicación. Normas de referencia: EN Cemento, Composición, especificaciones y criterio de conformidad. 2 ING. CIVIL. FUNCIONARIO DE LA EMPRESA PRETENCRETO S.A DE C.V. arefda@prodigy.net.mx 1

2 XV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2006 EN Concreto- Especificación, comportamiento, producción y conformidad. EN 450 Ceniza volcánica para concreto- Definiciones, requerimientos y control de calidad. EN Aditivos para concreto- Definiciones y requerimientos. EN 1008 Agua de mezcla para el concreto. EN Agregados para el concreto. EN Pigmentos para colorear materiales de construcción basadas en el cemento. EN Polvo sílico para concreto- Definiciones, requerimientos y control de conformidad. EN ISO 9002 Sistemas de calidad- Modelo para aseguramiento de la calidad en la producción, instalación y servicio. Nota: Algunos de estos Estándares pueden estar en preparación. Se hace referencia a la última versión. NORMA EN NORMA MEXICANA NMX EN NMX-C-414- Cemento, Composición, especificaciones y criterio de conformidad. ONNCCE-1999 EN NMX-C Concreto- Especificación, desarrollo, producción y conformidad. EN 450 NMX-C-146 Cenizas volcánicas para el concreto- Definiciones, requerimientos y calidad de control. EN NMX-C Aditivos para concreto- Definiciones y requerimiento. NMX-C-200 EN 1008 NMX-C- Agua de mezcla para el concreto EN NMX.-C Agregados para el concreto. EN NMX-C-313- Pigmentos para colorear los materiales de construcción basados en el cemento. EN ASTM-C-1240 Humo sílico para el concreto- Definiciones, requerimientos y control De conformidad. EN ISO :2000 Sistemas de calidad- Modelo para aseguramiento de calidad en producción, instalación y servicio. Nota: Algunos de estas EN normas pueden estar en preparación. NORMAS EFNARC APLICABLES AL CONCRETO AUTOCOMPACTABLE Definiciones: Para los propósitos de esta Norma, las siguientes definiciones se pueden aplicar: 4.1 Adición: Material inorgánico finamente dividido usado en el concreto para mejorar ciertas características o desarrollar propiedades especiales. Esta especificación se refiere a dos tipos de adicciones inorgánicos: - Adiciones casi inertes (Tipo I) - Adiciones hidráulicas puzolanicas o latentes (Tipo II) 4.2 Aditivos: Material agregado durante el proceso de la mezcla de concreto en pequeñas cantidades relacionadas con la masa del cemento para modificar las propiedades del concreto fresco o en estado endurecido. El aditivo puede emplearse para incrementar significativamente el revenimiento sin agregar más agua, o para reducir en gran medida el contenido de agua sin experimentar pérdida de revenimiento. Para el caso del concreto auto-compactable se utiliza un aditivo reductor de alto rango. 2

3 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural 4.3 Cemento mezclado: La acción combinada del cemento y la adicción hidráulica en el concreto auto-compactable. 4.4 Fluidez de confinamiento: Ver 4.9 La Capacidad de pasar. 4.5 Capacidad de llenado (Fluidez sin confinamiento) La capacidad del Concreto auto-compactable para fluir y llenar completamente todos los espacios dentro de la cimbra por su propio peso. 4.6 Finos ver 4.10 Polvo 4.7 Mortero Es la parte del concreto compuesta de pasta de cemento y agregados menores de 4mm. 4.8 Pasta Es la fracción del concreto compuesta de cementante mas agua y aire. 4.9 Capacidad de pasar (Fluidez confinada) Es la capacidad del concreto auto-compactable para fluir a través de pequeños espacios como los espacios entre el acero de refuerzo sin segregación o bloqueo del concreto Cementante (Polvo) Material del tamaño de partícula menor que mm Concreto autocompactable (CAC) Concreto que puede fluir bajo su propio peso y rellenar completamente la cimbra, a menudo en presencia de acero de refuerzo densamente armado, sin la necesidad de vibrado, manteniendo su homogeneidad Resistencia a la segregación (estabilidad). La capacidad del CAC para mantener su composición homogénea durante el transporte y colocación Estabilidad Ver: 4.12 Resistencia a la segregación 4.14 Fluidez sin confinamiento Ver 4.5 Capacidad de llenado Trabajabilidad Una medida de la facilidad por la cual el concreto fresco puede ser colocado y compactado: es una combinación compleja de aspectos de fluidez, cohesividad, transportabilidad, compactabilidad y viscosidad. 3

4 XV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, espacios TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO CON SU MEDICION I.-REQUISITOS PARA LOS MATERIALES CONSTITUYENTES. 5.1 General. Los materiales constituyentes, usados para la producción del concreto autocompactable deberán cumplir con los requerimientos de la NMX C 111 (Ver tabla anterior) Los agregados deberán ser adecuados para su uso en el concreto y no contendrán ingredientes dañinos en tales cantidades que puedan ser prejudiciales a la calidad y durabilidad del concreto o que puedan causar corrosión en el acero de refuerzo. 5.2 Cemento El cemento deberá cumplir con lo establecido en las NMX C 414 ONNCEE. (Ver tabla anterior) 5.3 Agregados :Los agregados cumplirán con los requisitos de la NMX C 111 El tamaño máximo de los agregados depende de la aplicación final del concreto y generalmente se limita a 20 milímetros.( ¾ de pulgada) Partículas menores a mm contribuyen en el contenido de finos del concreto. El contenido de humedad se deberá monitorear y se debe de considerar para llevar a cabo el ajuste por humedad en la producción de concreto autocompactable y tener uniformidad en la calidad del concreto. 4

5 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural 5.4 Agua de mezclado El agua de mezclado para concreto así como también el agua reciclada deben cumplir los requisitos establecidos en la NMX C Aditivos Los aditivos empleados deberán cumplir con la NMX C 255 y NMX C 200 para los inclusores de aire. Los superfluidificantes son un componente esencial del concreto autocompactable para proporcionar la trabajabilidad necesaria. Los aditivos reductores de agua de alto rango (HWRA) cumplen con los requisitos del ASTM C 494 Tipo F o G, o ASTM C 1017 TIPO 1 o 2, se conocen a veces como un super reductor de agua o superfluidificador. Introducidos originalmente en el mercado en Alemania y Japón a finales de los años sesenta, estos materiales consistían principalmente en productos de condensación sulfonatados de naftalinao melanina Dos especificaciones de la ASTM cubren los aditivos reductores de agua de alto rengo. La primera de estas, la ASTM C 494, Especificación estándar para aditivos químicos para concreto,describe dos tipos: el Tipo F, que se usa cuando se desea reducción de agua en gran escala dentro de los tiempos de fraguado normales y el tipo G, usado cuando se requiere reducción de agua en gran escala con un tiempo de fraguado retardado. Cuando se desea concreto fluido de alto revenimiento, generalmente se especifican HWRA para que se ajuste al segundo documento, ASTM C ASTM C 494 Tipo F G ADITIVOS REDUCTORES ALTO RANGO DE ASTM C 1017 Tipo 1 Tipo 2 Otros tipos se pueden incorporar como necesarios, tales como los agentes modificadores de viscosidad (AMV), agentes inclusotes de aire (AIA) para proveer resistencia al congelamiento y deshielo, retardantes del tiempo de fraguado, etc; Los agentes modificadores de viscosidad no se encuentran clasificadas en la NMX C Adiciones (incluyen rellenos minerales y pigmentos) Adiciones Tipo I (Semi-Inertes): Porción del agregado fino con tamaño menor a mm. Conforme a la NMX C 111. Pigmentos conforme a la NMX C 313 Adiciones Tipo II (puzolánicos): 5

6 XV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2006 Ceniza volante conforme a NMX C 146 Humo de sílice (microsílica) ASTM C Debido a los requerimientos reológicos especiales del concreto auto-compactable, las adiciones son comúnmente usadas para mejorar y mantener la trabajabilidad del concreto. Las adiciones del tipo II pueden mejorar perceptiblemente el comportamiento a largo plazo del concreto. Las adiciones típicas son: Polvo de rocas. La piedra caliza, la dolomita y el granito finamente molida pueden ser empleados para incrementar la cantidad de finos: la porción menor a mm será de mayor beneficio. Ceniza volante. La ceniza volante es un material fino inorgánico con propiedades puzolánicas, el cual puede ser adicionado al concreto autocompactable para mejorar sus propiedades. Sin embargo la estabilidad dimensional puede ser modificada y esta debe ser verificada. Humo de sílice (microsílica). El humo de sílice mejora notablemente las propiedades mecánicas y químicas del concreto. También mejora la durabilidad del concreto. Escoria granulada de alto horno finamente dividido. La escoria granulada de alto horno es un material granular fino muy reactivo el cual puede ser usado en el CAC para mejorar sus propiedades reológicas. 5.7 Fibras Las fibras usadas en el concreto autocompactable deberán cumplir con la especificación ASTM C116. Comúnmente los tipos de fibras usados son de acero y sintéticos. Las fibras pueden ser usadas para mejorar las propiedades del CAC de la misma forma que en el concreto normal. Las fibras de acero son usadas normalmente para realzar las características mecánicas del concreto tales como la resistencia a flexión y la dureza del concreto. Las fibras sintéticas pueden ser empleadas para reducir la segregación y la contracción plástica o para incrementar la resistencia al fuego. La facilidad de mezclarse y de los procesos de colocación propuestos, será demostrada con ensayos del sitio y ser aprobado por el Ingeniero. 6.1 Area de aplicación. II.-REQUISITOS PARA EL CONCRETO AUTOCOMPACTABLE. El concreto autocompactable puede ser usado en prefabricados y para concreto colado en sitio. Puede ser elaborado en una revolvedora en el sitio de la obra o en una planta premezcladora de concreto y entregado al sitio del colado mediante un camión revolvedor. Puede entonces ser colocado bombeando o vertiéndolo en las estructuras horizontales o verticales. En el diseño de la mezcla se deberá considerar el tamaño y forma de la estructura, la separación y densidad del acero de refuerzo y de la cubierta. El concreto autocompactable ha hecho posible colar estructuras de concreto de una calidad que no era posible con la tecnología del concreto existente. 6.2 Requerimientos. El concreto autocompactable puede ser diseñado para cumplir con la NMX C 155 con respecto al peso volumétrico, desarrollo de resistencia, resistencia final (28 días) y durabilidad. Debido al alto contenido de finos, el concreto autocompactable puede mostrar una contracción plástica y fluencia mayor que el concreto normal. Estos aspectos deben por lo tanto ser considerados en el 6

7 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural diseño y especificación del concreto autocompactable. Se debe tomar especial cuidado en el curado del concreto y hacerlo lo antes posible. Capacidad de llenado ( filling ability) TRABAJABILIDAD DEL CONCRETO. Capacidad de pasar entre el acero de refuerzo (Pasing ability) Resistencia a la segregación III.-CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN LA FABRICACION DE ELEMENTOS CON GRANDES DIMENSIONES DE CONCRETO PRESFORZADO. Conceptos básicos. Se puede definir a un elemento de concreto preesforzado como una pieza precargada antes de que soporte las cargas propias de su función con el objeto de mejorar su comportamiento. Este comportamiento se puede mejorar en cuanto rigidez o resistencia se refiere. Bajo el aspecto de rigidez, la idea del preesfuerzo se puede aplicar para diferentes materiales estructurales. En la perspectiva de la resistencia, la idea del preesfuerzo se aplica aquellos materiales como el concreto con una resistencia a la tensión muy baja. El concepto es muy sencillo: con el precargado se inducen en el concreto esfuerzos de compresión con la finalidad de compensar los esfuerzos de tensión desarrollados por las cargas propias de la función del elemento estructural, además de su propio peso. De esa manera dicho elemento estructural se comportará como si resistiera esfuerzos de tensión. La manera usual de preesforzar el elemento estructural es aplicándole una fuerza de compresión en su sección. A esa fuerza se le llama preesfuerzo y, a groso modo, es producida estirando el acero de preesfuerzo (Torón) dentro de su rango elástico que al tratar de recuperar su longitud original comprime al concreto. (Ver figura 1). 7

8 XV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2006 La fuerza del preesfuerzo comprime el concreto de tal manera que se pueden evitar los posibles agrietamientos. Esto hace posible que los principios de la Mecánica elástica sean válidos y el problema se reduce a uno de esfuerzos combinados de compresión y flexión; es decir; flexocompresión. El principio de superposición también es aplicable y el problema se puede manejar superponiendo los diagramas de esfuerzos tal como se ilustra en en caso A: En el caso A el preesfuerzo se efectúa aplicando una fuerza en el centroide de la sección de concreto. De esta manera, la capacidad que se le induce al concreto para soportar esfuerzos de tensión será igual al esfuerzo de compresión que resulta de aplicar la carga axial P/A (ver caso A). La desventaja, en este caso, es que el esfuerzo de compresión en la fibra superior se duplica y puede resultar crítico para el concreto. Resulta más ventajoso si a la fuerza de preesfuerzo se le da cierta excentricidad con respecto al eje centroidal de la sección como podemos observar en el caso B, en donde, debido a esa excentricidad, la capacidad de soportar la tensión que se le induce al concreto resulta mayor en dos veces que en el caso A, con la ventaja 8

9 Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural también que la compresión en la fibra superior se puede nulificar, quedando así en la posibilidad de absorber compresión desarrollada por la superposición de cargas. Cuando la fuerza de preesfuerzo tiene excentricidad, existe la posibilidad de que se desarrollen esfuerzos de tensión en la fibra superior, por lo que habrá de cuidarse que éstos no excedan la capacidad del concreto de resistir la tensión. Carga equivalente: Otra presentación de la idea del preesfuerzo. Otra forma de estudiar el efecto del preesfuerzo en el concreto es bajo el concepto de la carga equivalente. Con los principios de la estática aplicados a cables se puede demostrar (Ver figura 1.3 y 1.4) que para las vigas isostáticas cada perfil del cable preesforzado se puede sustituir por una carga equivalente que tendrá los mismos efectos sobre el concreto que la fuerza de preesfuerzo aplicada. 9

10 XV Congreso Nacional de Ingeniería Estructural Puerto Vallarta, Jalisco, 2006 REFERENCIAS Dr. Ing. Felipe de Jesús Orozco Zepeda. Temas fundamentales del concreto presforzado., IMCYC. Reporte del Comité ACI 212,2002. Guia práctica para el uso de aditivos reductores de agua de alto rango en el concreto (Superfluidificadores), ACI EFNARC Association,November 2001 Specification and Guidelines for Self-Compacting Concrete 10

11 1