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hormigón


Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - calidad, hormigón    

El método de Monte Carlo es un procedimiento numérico que permite aproximar la resolución de expresiones matemáticas complejas con las que resulta o bien difícil, o bien imposible (especialmente en el ámbito de la estadística) encontrar resultados exactos.  Con este método se puede, con la ayuda de una hoja de cálculo, llevar a cabo un ajuste del criterio de aceptación suficientemente preciso y fundado en los intereses de las partes interesadas expresados por los riesgos aceptados de común acuerdo.

Os paso un vídeo destinado a que los alumnos adquieran una visión no determinista del control de calidad de materiales de construcción. El profesor Antonio Garrido, de la Universidad Politécnica de Cartagena, hace un recorrido por las diferentes funciones de distribución que se aplican hoy en día en la generación de las variables aleatorias, destacando su propuesta personal basada en la distribución gaussiana o normal. Además, propone el empleo de la hoja de cálculo de Excel para realizar la simulación de Monte Carlo, tanto por su sencillez de manejo como por su amplia disponibilidad. Espero que os guste.

Referencias:

Garrido, A.; Conesa, E.M. (2009). Simulación por el método de Monte Carlo para generar criterios de aceptación en el control de calidad de productos de construcción. Informes de la Construcción, 61(515): 77-85. (link)

27 Marzo, 2017
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - carreteras, hormigón, maquinaria, procedimientos de construcción    

http://www.imcyc.com/

Se define como pavimento de hormigón en masa al constituido por un conjunto de losas de hormigón en masa separadas por juntas transversales, eventualmente dotado de juntas longitudinales; en el que el hormigón se pone en obra con una consistencia tal que requiere el empleo de vibradores internos para su compactación y maquinaria específica para su extensión y acabado superficial.

La ejecución del pavimento de hormigón incluye las siguientes operaciones:

  • Estudio y obtención de la fórmula de trabajo.
  • Preparación de la superficie de asiento.
  • Fabricación del hormigón.
  • Transporte del hormigón.
  • Colocación  de  elementos  de  guía  y  acondicionamiento  de  los  caminos  de rodadura para la pavimentadora y los equipos de acabado superficial.
  • Colocación de los elementos de las juntas.
  • Ejecución de juntas en fresco.
  • Terminación.
  • En su caso numeración y marcado de las losas.
  • Protección y curado del hormigón fresco.
  • Ejecución de juntas serradas.
  • Sellado de las juntas.

https://www.gomaco.com/

Para ampliar la información os remito al Pliego de Prescripciones Técnicas para Pavimentos de Hormigón, de IECA y al siguiente enlace para visualizar vídeos.

17 Marzo, 2017
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - hormigón, maquinaria    

1243210240158_hz_myalibaba_web12_9275El sistema de compactación por centrifugación se basa en el aprovechamiento de la fuerza centrífuga a la que son sometidos los propios componentes del hormigón, al aplicarles un movimiento de rotación. Por su fundamento físico el sistema de centrifugación resulta apropiado para fabricar piezas huecas de hormigón con forma cilíndrica (tubos, pilotes huecos, etc.).

Para ello se utilizan moldes giratorios completamente impermeables en cuyo interior es introducido el hormigón. Los moldes giran horizontalmente, bien solidariamente a un eje horizontal, o apoyados sobre un sistema de rodillos, con una velocidad proporcionada a la dimensión del tubo y progresivamente mayor a medida que avanza el proceso.

a) Masa de hormigón introducida en el cilindro, b) arrastre de la masa, c) la masa de hormigón queda adherida a la superficie interior del cilindro

a) Masa de hormigón introducida en el cilindro, b) arrastre de la masa, c) la masa de hormigón queda adherida a la superficie interior del cilindro

Durante el giro (ver figura) sobre cada punto actúan el peso del material P = mg y la fuerza centrífuga Fc = m rω2

En el caso en que  m rω2< mg en la posición M el propio peso del material lo hará caer hacia la parte inferior del molde de manera que sólo se producirá la compresión del hormigón, cuando:

 m rω2> m g

Se tiene así que el cuadrado de la velocidad de rotación debe ser inversamente proporcional al radio de la pieza y que además para que el proceso de compactación sea efectivo su valor ha de ser netamente mayor que el valor mínimo g/r.

Fuerzas que actúan sobre el hormigón

Fuerzas que actúan sobre el hormigón

Como se observa en la figura anterior, la resultante de las fuerzas que actúan sobre el material son variables en función de su posición: máxima en N y mínima en M. Pero en la práctica esto no afecta a la compactación, dada la velocidad de giro que desplaza al material durante el proceso de fabricación a una velocidad lineal de 10 a 25 m/s.

Durante todo el tiempo que gira la pieza, sobre todo en piezas de gran tamaño, la velocidad no se mantiene constante. Al principio mientras se carga el hormigón, la velocidad es reducida (≈ l/10 de Vmáx) y una vez se ha terminado la distribución del material se va acelerando poco a poco hasta llegar a la máxima velocidad. El tiempo que dura el giro de la pieza (entre dos y veinte minutos) debe ajustarse al espesor del tubo, sin exceso para evitar segregación en el hormigón. Con este fin, si los tubos son de gran espesor la compactación se suele hacer por capas sucesivas.

La impermeabilidad del molde debe ser la máxima posible para evitar la fuga del agua de amasado durante la centrifugación. Con la pérdida de agua se pierde también una parte de finos que puede afectar a la estanqueidad y al buen acabado superficial que es característico en las piezas compactadas por este sistema.

Distribución de los áridos por efecto de la fuerza centrífuga

Distribución de los áridos por efecto de la fuerza centrífuga

Los áridos deben ser de la misma composición y de tamaño inferior a 15 mm. La propia fuerza centrífuga al ser proporcional al peso de los áridos, da lugar a su clasificación por capas: los más gruesos son impulsados con más fuerza hacia el exterior y los más finos se sitúan en el interior. El efecto de este reparto es que en el exterior del tubo el hormigón adquiere una mayor resistencia, mientras en el interior la abundancia de finos proporciona una excelente impermeabilidad.

El hormigón debe verterse en el molde antes de que se inicie su fraguado con una consistencia plástica o blanda; no es conveniente que sea más fluido, ya que aparte de bajar la resistencia, la compresión del material durante la centrifugación es menor. Al final del proceso la consistencia es seca.

La impermeabilidad del molde debe ser la máxima posible para evitar la fuga del agua de amasado durante la centrifugación. Con la pérdida de agua se pierde también una parte de finos que puede afectar a la estanqueidad y al buen acabado superficial que es característico en las piezas compactadas por este sistema.

Os dejo algunos vídeos explicativos sobre el tema.

También os dejo un vídeo donde se explica la fabricación de pilotes de sección circular.

  

Referencia:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València. 189 pp.

 

15 Marzo, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Docencia, estructuras, hormigón, medios auxiliares, procedimientos de construcción    

En un post anterior explicamos en unos pequeños apuntes la forma de calcular el empuje del hormigón fresco sobre un encofrado. Ahora os dejo un par de vídeos explicativos para completar la información anterior. En el primer vídeo se explican los factores que influyen en la presión del hormigón fresco y en el segundo los principales métodos de cálculo de dicho empuje. Espero que estos vídeos os sirvan para entender mejor el comportamiento del hormigón fresco cuando empuja sobre un encofrado.

 

 

10 Marzo, 2017
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Docencia, hormigón, maquinaria, medios auxiliares, Polimedia, procedimientos de construcción    

PROBLEMA. Calcula el máximo caudal de hormigón fresco que suministrará una cinta transportadora que tiene 30 m de longitud y tiene que salvar una cota de 6 m. Otros datos:

   –  El coeficiente de fricción entre cinta y rodillos es µ=0,10

   –  La densidad del hormigón fresco durante su transporte es de 2,0 t/m3

   –  El coeficiente de transmisión del motor es η=2/3

   –  La potencia del motor es de 50 C.V.

 

 

Respuesta:

El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.

La potencia mecánica se define como la rapidez con que se realiza un trabajo, o lo que es lo mismo, el producto de la fuerza resultante aplicada por la velocidad. La potencia necesaria para vencer el rozamiento de la cinta y rodillos µ, es el producto de la fuerza normal sobre la cinta por el coeficiente de rozamiento. Dicha fuerza se desplaza a la velocidad de la cinta.

Siendo p el peso del hormigón fresco por metro lineal de cinta, la potencia P1 necesaria para desplazar a una velocidad v el peso, teniendo en cuenta el rendimiento del motor η, sería la siguiente:

En la expresión anterior, el producto de la velocidad v por el peso por metro lineal p, se sustituye por el producto del peso específico γ del hormigón fresco por el caudal Q transportado por la cinta.

Por otra parte, la potencia necesaria para vencer el desnivel es el producto del peso del material por la velocidad de ascensión, que es v·senα, quedando la siguiente expresión:

Por tanto, la potencia necesaria total será la suma de P1 y P2. Se puede calcular mediante la siguiente expresión:

De esta expresión se puede despejar el caudal Q:

Expresando todas las unidades en el Sistema Internacional (1 C.V. = 735,498 W; 1 t = 9807 N), la expresión queda como sigue:

 

El motor de la cinta transportadora debe de disponer de potencia suficiente para desplazar el hormigón fresco sobre la cinta, superando sus rozamientos y, además, para elevar el hormigón a la cota prevista.

A continuación os dejo un vídeo donde se explica el transporte del hormigón fresco mediante cinta transportadora. Espero que os sea de interés.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València.

 

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.

8 Marzo, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - Docencia, estructuras, hormigón, medios auxiliares, procedimientos de construcción    

Los encofrados son estructuras auxiliares destinadas a la retención y moldeo del hormigón fresco, capaz de resistir las cargas que actúan sobre él y cumplir las condiciones de funcionalidad, seguridad y economía. El encofrado necesita de elementos auxiliares que permitan soportar, entre otras, las acciones del hormigón fresco: cimbras, puntales, celosías y tensores. Además, para que el encofrado cumpla con su misión, se le deben requerir algunas características como seguridad, estanqueidad y facilidad de montaje, entre otras. El encofrado supone, aproximadamente, un tercio del coste de una estructura de hormigón, siendo muy importante la partida de mano de obra.  El número de usos y si el paramento va a quedar visto son factores que van a influir fuertemente en el coste económico. A continuación os dejo tres vídeos que explican las características básicas de estos elementos auxiliares. Espero que os sean de interés.

Referencia:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.

1 Marzo, 2017
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - estructuras, hormigón, maquinaria, medios auxiliares, procedimientos de construcción    

La Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 indica claramente la necesidad de planificar y prevenir aspectos relacionados con los procedimientos constructivos, con la seguridad, con los impactos ambientales, con la trazabilidad de los materiales, entre otros. Se trata de evitar imprevistos durante la ejecución de las estructuras de hormigón. Hay que tener presente que el propio procedimiento constructivo (descimbrado, pretensado, etc.) pueden inducir acciones que pueden superar incluso las solicitaciones que tendrá la estructura durante su vida de servicio. Os dejo un objeto de aprendizaje donde explicamos brevemente este tipo de cuestiones. Espero que os sea de interés.

 

28 Febrero, 2017
 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - estructuras, hormigón, ingeniería civil, investigación, modelo matemático    

Civil Engineers are involved with the creation, monitoring, and management of infrastructural resources, as well as the e›cient, economic utilization and management of renewable natural resources. Nowadays a rapid growth of computer performance enables and encourages new developments in civil engineering as well as related areas. For instance, the construction industry investigates new designs with minimum cost, minimum CO2 emissions, or embodied energy, among other objectives. Conventional optimization techniques are usually inadequate to nd best designs by taking into account all design variables, objectives, and constraints in the complex civil engineering problems. Applications of optimization techniques are most exciting, challenging, and of truly large scale when it comes to the problems of civil engineering in terms of both quality and quantity. In order to overcome the di›culties, researchers are interested in advanced optimization techniques. In the recent literature, researchers have applied the advanced optimization techniques to dišerent purposes.

The aim of this special issue is to collect the studies using optimization algorithms in civil engineering problems such as structural engineering, construction management, and environmental engineering. Potential topics include but are not limited to the following: Intelligent optimization Swarm and evolutionary optimization techniques Single and multiobjective optimization Predictive modeling and optimization Computational complexity and optimization Continuous or discrete optimization Structural optimization Size, shape, and topology optimization New design optimization applications in civil engineering New and novel approaches and techniques for solving optimization problems in civil engineering New research in any areas closely related to optimization and civil engineering designs Authors can submit their manuscripts through the Manuscript Tracking System at http://mts.hindawi.com/submit/journals/ace/otace/

Descargar (PDF, 118KB)

 

Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - carreteras, estructuras, hormigón, procedimientos de construcción    

Pasadores en una junta de construcción de un pavimento rígido

Una junta de construcción es una superficie plana, intercalada entre dos elementos de hormigón, de forma que el segundo se ha colocado contra o sobre el primero una vez que éste último ha endurecido y surge cuando finaliza una zona de estructura que requiere una interrupción de hormigonado por razones constructivas. Estas juntas son prácticamente inevitables, salvo para las estructuras de muy pequeña dimensión. Pueden ser horizontales, como es el caso de los pilares, o verticales, como en las losas, y su situación debe venir indicada en los planos del proyecto. A diferencia de las juntas frías, que se trata de juntas no previstas en la planificación de la obra debido a interrupciones involuntarias, las juntas de construcción se realizan deliberadamente pero con una previa planificación, de acuerdo a la programación de vaciado que se tenga. Cuando se debe interrumpir el hormigonado al finalizar la jornada laboral, la junta de hormigonado se denomina junta de trabajo.

Los aspectos más importantes de las juntas de construcción tienen que ver con su posición, rugosidad, tratamiento de la junta y duración de la interrupción del hormigonado. A pesar de la importancia que tienen en el ritmo de construcción y en la resistencia de la estructura, no siempre se les presta la atención que merecen, especialmente en lo que respecta a su disposición y su técnica de ejecución.

Cuando por cualquier razón es necesario disponer una junta de construcción, ésta se debe situar en un plano normal a la dirección de la armadura y en la zona de esfuerzo cortante mínimo. En las losas o vigas simplemente apoyadas, el mínimo de los esfuerzos cortantes se encuentra en las proximidades del centro de vano. La armadura se dispone normalmente continua a través de las juntas de construcción, debiendo preverse conectadores en caso contrario.

Junta de construcción en centro de vano

Elemento de encofrado para junta de construcción. http://www.maxfrank.com/

Una vez que el hormigón alcanza suficiente resistencia, se retirará el encofrado y se procederá a tratar la junta. El tratamiento puede realizarse mediante cepillado o bien con chorro de agua de caudal y presión suficiente como para eliminar de la superficie la pasta de cemento, bien con chorro de arena húmeda. Estos tratamientos deberán realizarse cuando se espere que los áridos no vayan a desprenderse del hormigón. También es de gran interés utilizar elementos de encofrado especiales, a base de rejillas de acero, que permite el paso de la lechada de cemento, por lo que se forma una superficie rugosa para la segunda tongada. También se podría usar una imprimación con resinas, aunque estas técnicas son de elevado coste y sólo se utilizan en casos especiales. En cambio, está totalmente desaconsejado el “picado” de la junta con medios mecánicos, pues los ensayos realizados demuestran que produce una microfisuración del hormigón que debilita la adherencia de la junta.

Las cualidades de una buena junta son la regularidad y la rugosidad de superficie, evitándose los resaltos y depresiones producidos por los áridos. El mejor tratamiento de limpieza, antes de verter el nuevo hormigón, es la retirada del polvo y la suciedad con aspiradoras, aunque es una técnica que sólo se aplica en presas. No se aconseja la limpieza con chorro de aire comprimido salvo en superficies verticales. Si no es posible utilizar una aspiradora en la limpieza, entonces se debería usar un chorro de agua a baja presión. Por último, es muy importante realizar una vibración enérgica y cuidadosa del hormigón vertido sobre la junta, así como realizar un curado cuidadoso para evitar reducir la resistencia estructural en dicha zona.

Os dejo a continuación algunos vídeos sobre juntas de construcción.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2014). Fabricación, transporte y colocación del hormigón. Apuntes de la Universitat Politècnica de València.

17 Febrero, 2017
 
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Publicada By  Víctor Yepes Piqueras - estructuras, hormigón, medios auxiliares, prefabricación, Puentes    

Puente Long Key, Layton, Florida (1982). Fuente: http://www.figgbridge.com/long_key_bridge.html

Puente Long Key, Layton, Florida (1982). Fuente: http://www.figgbridge.com/long_key_bridge.html

La potencia de los actuales medios auxiliares permite la construcción prefabricada de puentes vano a vano, que puede ser mediante dovelas previamente ensambladas o bien de un vano completo prefabricado. La construcción del vano mediante dovelas prefabricadas supone ensamblar dichas dovelas sobre una cimbra auxiliar que se apoya sobre las pilas del vano, realizando posteriormente la transferencia del tramo del tablero formado con el resto de la estructura. En cambio, la construcción de un vano completo normalmente se realiza en tramos metálicos o mixtos (la losa se realiza en una segunda fase), estando condicionada la operación por la capacidad de los medios de elevación.

El puente Long Key, en Florida (Muller, 1980), se construyó mediante dovelas prefabricadas. En este caso se dispuso una viga metálica triangulada entre las pilas que actuaba como cimbra y sobre ella se colocaban una a una las dovelas mediante grúa. Posteriormente se unían las dovelas mediante el pretensado, apoyándose el vano sobre las pilas y descargando la cimbra. En el caso del puente de Seven Mile (Florida, 1978), las dovelas se ensamblaron sobre una pontona flotante, izándose posteriormente.

La otra opción es el montaje del vano de una sola pieza. Esta posibilidad sólo sería rentable en el caso de una repetición elevada en el número de vanos, pues los medios auxiliares de elevación son muy costosos. En tramos de hormigón, esta forma de construir deriva de la evolución de los tableros de vigas artesa, dejando la incorporación de la losa superior en una segunda fase, de igual forma que en las estructuras mixtas. Un ejemplo de construcción con vigas por vanos completos es el viaducto en el enlace A3-M45 de Madrid (Álvarez et al., 2008), donde las vigas se montan por vanos completos, con un peso máximo de 170 t para una luz máxima de 41,6 m. Se trata en este caso de vigas artes que trabajan como isostáticas de forma provisional hasta que se da más adelante un pretensado de continuidad. Posteriormente se colocan las prelosas pretensadas colaborantes.

A3-M45 1

Vista con cuatro vigas montadas en el viaducto del enlace A3-M45 de Madrid (Álvarez et al., 2008)

Montaje de prelosas sobre jabalcones provisionales (Álvarez et al., 2008)

Montaje de prelosas sobre jabalcones provisionales (Álvarez et al., 2008)

A continuación os dejo un vídeo donde se ve el montaje del tramo completo de una viga artesa.

En este otro vídeo se puede ver un lanzavigas, ampliándose la longitud del vano por medio de vigas partillo en las pilas.

Referencias:

Álvarez, J.J.; Lorente, G.; Ortega, M.; Matute, L. (2008). Viaducto en el enlace A3-M45 (Madrid). IV Congreso de la Asociación Científico-Técnica del Hormigón Estructura-Congreso Internacional de Estructuras, 24-27 de noviembre.

Muller, J. (1980). Construction of Long Key Bridge. Journal – Prestressed Concrete Institute, 25(6), 97-111.

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14 Febrero, 2017
 
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