Categoría: hormigón

Tratamiento térmico del hormigón durante la prefabricación de dovelas

Dovela del puente de Île de Ré, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela
Dovela del puente de Île de Ré, en Francia. Fuente: https://es.wikipedia.org/wiki/Dovela

El objetivo del tratamiento térmico del hormigón durante la prefabricación de las dovelas es acelerar los procesos de fraguado y endurecimiento para poder realizar el desencofrado lo antes posible, siempre que la resistencia final sea similar a la del hormigón que endurece sin este tipo de tratamiento. El calentamiento se puede realizar mediante estufa tradicional o bien a través de encofrados por resistencias eléctricas o por vapor a baja presión.

Para evitar que el endurecimiento acelerado no merme la resistencia final se debe utilizar preferentemente un cemento Portland artificial, cuyo contenido en C3A sea menor al 11% y cuya relación C3S/C2S sea superior a 3. Además, el agua debe presentar una temperatura de 35 °C en el momento de la fabricación. Asimismo, se deberían utilizar encofrados con rigidez suficiente para oponerse a las dilataciones del hormigón en fase plástica en el momento del calentamiento.

El ciclo de tratamiento térmico debe cuidarse para evitar una bajada de la resistencia a largo plazo del hormigón, que normalmente puede situarse entre el 5 y el 15 %. Por tanto, un ciclo debería contemplar un periodo de preparación de 2 o 3 horas con el hormigón a temperatura ambiente, una subida posterior de temperatura a una velocidad inferior a 20 °C por hora, un escalón de tratamiento térmico que no supere los 80 °C (normalmente 65 °C), con una duración que depende de las dimensiones de la sección y las características del hormigón, y una bajada de temperatura a un ritmo similar al de la subida. Por tanto, no se debe acortar el periodo de preparación, no se debe acelerar la velocidad de subida de la temperatura ni elevar la temperatura máxima del tratamiento. En cualquier caso, la temperatura máxima queda limitada en función del entorno y de la composición del cemento (ver UNE-EN 13369:2013).

Referencia:

AENOR (2013): UNE-EN 13369:2013 Reglas comunes para productos prefabricados de hormigón.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

El profesor Dan M. Frangopol de estancia con nosotros en la Universitat Politècnica de València

Tenemos la gran suerte de contar con el profesor Dan M. Frangopol como profesor visitante en la Universitat Politècnica de València. Se trata de una estancia que solicitó nuestro grupo de investigación dentro del proyecto de investigación BRIDLIFE y que también ha sido apoyada por nuestra universidad. Es una magnífica oportunidad de poder colaborar en líneas de investigación que confluyen en la optimización multiobjetivo de estructuras a lo largo de su ciclo de vida. Ya estuvo nuestra investigadora Tatiana García Segura cuatro meses de estancia en la Universidad de Lehigh.

El curriculum y la trayectoria académica del profesor Frangopol es impresionante. Es el primer titular de la Cátedra Fazlur R. Khan de Ingeniería Estructural y Arquitectura de la Universidad de Lehigh, en Bethlehem, Pensilvania. Antes de incorporarse a esta universidad, fue profesor de ingeniería civil en la Universidad de Colorado en Boulder, donde ahora es profesor emérito. Sus líneas de investigación se centran en la aplicación de los conceptos probabilísticos y métodos de la ingeniería civil tales como la fiabilidad estructural, el diseño basado en la probabilidad y la optimización de edificios, puentes y barcos navales, vigilancia de la salud estructural, mantenimiento y gestión a lo largo de su ciclo de vida, gestión de infraestructuras en condiciones de incertidumbre, evaluación basada en el riesgo, sostenibilidad y resistencia a los desastres.

De acuerdo con el ASCE (Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles) “Dan M. Frangopol is a preeminent authority in bridge safety and maintenance management, structural system reliability, and life-cycle civil engineering. His contributions have defined much of the practice around design specifications, management methods, and optimization approaches. From the maintenance of deteriorated structures and the development of system redundancy factors to assessing the performance of long-span structures, Dr. Frangopol’s research has not only saved time and money, but very likely also saved lives… Dr. Frangopol is a renowned teacher and mentor to future engineers.”

A parte de cuatro doctorados honoris causa, el profesor Frangopol presenta un índice h de 54 y más de 11900 citas (Google Scholar, 2015). Ha dirigido más de 40 tesis doctorales y ha sido profesor visitante en numerosas universidades de todo el mundo. Lo mejor es que veáis su currículum entero en su página web: http://www.lehigh.edu/~dmf206/

Os dejo a continuación los seminarios y conferencias que impartirá este mes en la Universitat Politècnica de València. Si tenéis alguna duda, me podéis enviar un correo electrónico. La entrada es libre. Os iré contando en sucesivos posts más sobre nuestra actividad este mes con el profesor Frangopol.

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Contribución a la sostenibilidad de los forjados reticulares

forSe presenta una caracterización estadística de una muestra de 126 de forjados reticulares de hormigón armado empleado en edificación con objeto de establecer fórmulas de predimensionamiento económico y medioambiental de este tipo de elementos estructurales. Para ello se ha realizado un análisis exploratorio y otro multivariante de las variables geométricas determinantes, de los consumos de materiales y de los costes económicos y medioambientales. Los resultados muestran que es posible obtener beneficios medioambientales significativos sin penalizar en exceso el coste económico. Así, una reducción media del 12% en las emisiones de CO2 conlleva una disminución media del coste del orden del 5%. De forma análoga, una contracción máxima del coste del 6% comporta un descenso en torno al 11% en la emisión de estos gases.

 

Referencia:

BALLESTER, M.; VEA, F.J.; YEPES, V. (2011). Análisis multivariante para la estimación de la contribución a la sostenibilidad de los forjados reticulares. V Congreso ACHE, Barcelona, 10 pp.

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Cubas aéreas en plantas de prefabricados de hormigón

Cuba aérea 1El vertido de la mezcla del hormigón fresco en el molde en las plantas de prefabricados debe realizarse en el menor tiempo posible, siendo los sistemas más habituales los cubilotes y las cubas aéreas. Los actuales sistemas de distribución del hormigón fresco permiten una distribución del hormigón de forma flexible y rentable a cualquier parte de la planta de prefabricados de hormigón que lo necesite. Los sistemas son muy económicos pues no necesitan de personal para manejarlos ni se requiere la capacidad de una grúa. Los sistemas no interfieren con el tránsito interno de la planta puesto que dejan el suelo libre para las operaciones de producción.

Las cubas aéreas (o vagonetas móviles) están disponibles en tamaños que van desde 1 a 3 m3. Están disponibles tanto para sistemas de raíl simple o doble, con controles totalmente automáticos o semi-automáticos. Las cubas aéreas son apropiadas tanto para tramos rectos como para curvos, pueden dominar pendientes e inclinaciones hasta un ángulo máximo de 10- 12º. La descarga de la cuba se produce por simple volteo.

Cuba aérea 2

Referencias:

ANDECE-STRUCTURALIA (2014). “Módulo 5 Fabricación. Curso de especialidad básica – Conocimiento de la construcción industrializada con prefabricado de hormigón o concreto. Maestría Internacional de Soluciones Constructivas con Prefabricados de Hormigón o Concreto”.  http://capacitacionprefabricados.com/

Propiedades granulométricas de los áridos

Se denomina clasificación granulométrica o granulometría, a la medición y graduación que se lleva a cabo de los granos de material. Teniendo en cuenta el peso total y los pesos retenidos, se procede a realizar la curva granulométrica, con los valores de porcentaje retenido que cada diámetro ha obtenido. Esta curva permite visualizar la tendencia homogénea o heterogénea que tienen los tamaños de grano (diámetros) de las partículas. Se representa gráficamente en un papel denominado «log-normal» por tener en la horizontal una escala logarítmica, y en la vertical una escala natural.

Curva granulométrica de un suelo areno-limoso, representado en un papel «log-normal». (Distribución acumulada). Wikipedia

 

 

Clasificación de los suelos usada en diferentes países. Wikipedia

 

Para entender mejor las propiedades granulométricas de los áridos, os paso un vídeo explicativo, que espero os sea de utilidad.

El accidente durante la construcción del tercer depósito del Canal de Isabel II

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Tercer depósito del Canal de Isabel II en Madrid: vista del muro divisorio y de la cubierta del cuarto compartimento, antes del derrumbe. Fuente: http://www.cehopu.cedex.es/hormigon/fichas/img_ficha.php?id_img=3

El hormigón armado tuvo unos inicios complicados en España debido al terrible accidente ocurrido durante la construcción del tercer depósito del Canal de Isabel II  para el abastecimiento de Madrid. Se produjeron 29 víctimas mortales y 60 heridos y que, además de suponer la mayor catástrofe ocurrida en España en las construcciones realizadas con el nuevo material, estuvo a punto de hacer desaparecer a la empresa de José Eugenio Ribera. La adopción de una solución de hormigón armado para las cubiertas por parte del Consejo Superior de Obras Públicas demostraba la aceptación del material por la Administración. Iba a ser, con más de 80.000 m², la principal construcción española de hormigón armado hasta la fecha y la mayor del mundo en su género.

El enorme depósito, con unas dimensiones en planta de 360 x 216 m2, que permite almacenar 461.000 m3 de capacidad lo proyectó el propio Ribera mediante un audaz diseño de pilares muy esbeltos sobre los que apoyaban, a través de una viga un forjado abovedado, todo ello de hormigón armado. El arriesgado planteamiento estructural de Ribera, aunque ya había sido probado en obras similares, como el depósito de aguas de Gijón, levantó suspicacias desde el primer momento. El depósito estaba sometido fundamentalmente a la importante carga permanente del relleno de tierras bajo el que debía quedar enterrado, por lo que las acciones de dos arcos adyacentes se compensaban horizontalmente, haciendo trabajar a los pilares eminentemente a compresión, de ahí la pequeña sección transversal diseñada por Ribera.

Esquema de funcionamiento estructural del depósito del Canal de Isabel II
Esquema de funcionamiento estructural del depósito del Canal de Isabel II

Sin embargo, durante la ejecución del relleno de las tierras se produjo un importante error que modificó las condiciones previstas de trabajo de la estructura, pues en lugar de proceder por capas de pequeño espesor extendidas en toda la superficie de la cubierta, se empezó a rellenar desde un extremo, lo que originó unos esfuerzos no previstos en los pilares.

Condiciones de carga no previstas en los pilares
Condiciones de carga no previstas en los pilares

Finalmente, en 1907 Ribera fue exonerado en el proceso judicial en que se vio envuelto a causa del accidente. En su defensa participaron muy activamente, entre otros, José Echegaray que, además de Ingeniero de Caminos, era muy conocido por su actividad política en la década de los 70 del XIX, y por su premio Nobel de literatura del año 1904.

Podéis consultar en versión online el libro El hundimiento del tercer depósito del Canal de Isabel II en 1905 en la biblioteca digital de la Fundación J. Turriano:  http://juaneloturriano.oaistore.es/opac/ficha.php?informatico=00000243MO&idpag=1556896482&codopac=OPJUA

Caracterización estadística y prueba de normalidad en muestras de hormigón


Una tarea básica en cualquier trabajo científico o tecnológico que requiera el análisis de una muestra de datos es su caracterización estadística y la comprobación de la normalidad de dicha muestra. Dado un conjunto de datos, por ejemplo 20 resultados de rotura a compresión simple de una probeta normalizada de hormigón a 28 días, deberíais ser capaces de calcular lo siguiente:

  1. Calcular la media aritmética muestral, la desviación típica muestral, la varianza muestral , el coeficiente de variación muestral, la mediana y la moda
  2. Determinar el intervalo de confianza para la media muestral y para la desviación típica muestral para un nivel de confianza del 95%.
  3. Determinar las medidas de forma –coeficientes de asimetría y curtosis-.
  4. Determinar el recorrido o rango de la muestra. También el recorrido relativo de la muestra.
  5. Representar el histograma con un número de barras que sea la raíz cuadrada del número de datos
  6. Calcular la desviación media respecto al valor mínimo.
  7. Determinar el primer, segundo y tercer cuartil, así como el rango intercuartílico.
  8. Determinar el cuantil del 5%, del 50% y del 95%.
  9. Dibujar el diagrama de caja y bigotes y determinar los valores atípicos potenciales.
  10. Establecer con un nivel de confianza del 95% si la muestra procede de una población normal mediante la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov.

Para ello podéis utilizar cualquier programa estadístico. Para facilitar vuestro aprendizaje, os dejo un vídeo tutorial sobre cómo extraer datos estadísticos básicos con el programa SPSS. Espero que os sea útil.

La programación lineal y el método Simplex en el ámbito del hormigón

La programación lineal es un procedimiento o algoritmo matemático mediante el cual se resuelve un problema indeterminado, formulado mediante un sistema de inecuaciones lineales, optimizando la función objetivo, también lineal. Consiste en optimizar (minimizar o maximizar) una función lineal, denominada función objetivo, de modo que las variables de dicha función estén sujetas a una serie de restricciones que expresamos mediante un sistema de inecuaciones lineales.

Os dejo un vídeo tutorial en el que se explica la programación lineal y se desarrollan las ideas básicas del método Simplex.

 

 

 

 

 

Existen páginas web, como PHPSimplex, donde puedes resolver en línea problemas sencillos. También puede resolverse este tipo de problemas con las herramientas de MATLAB, como la Optimization Toolbox.

A continuación, os dejo un vídeo en el que se explica cómo resolver un problema de programación lineal en MS Excel 2007. Es importante que aprendáis a utilizar el Solver. Espero que os guste el vídeo.

También os dejo el siguiente enlace del canal FdeT donde podéis aprender más sobre programación lineal: https://www.youtube.com/playlist?list=PL0_FimzlChzLfAeFbjv0S2nnj8fAi82wB

¿Seríais capaces de resolver los siguientes problemas, donde el objetivo es maximizar el beneficio?:

  1. Una empresa produce hormigón con los ingredientes A y B. Cada kilo de ingrediente A cuesta 60 unidades monetarias y contiene 4 unidades de arena fina, 3 unidades de arena gruesa y 5 unidades de grava. Cada kilo de ingrediente B cuesta 100 unidades monetarias y contiene 3 unidades de arena fina, 6 unidades de arena gruesa y 2 unidades de grava. Cada amasada debe contener, por lo menos, 12 unidades de arena fina, 12 unidades de arena gruesa y 10 unidades de grava. Formule un modelo de programación lineal y resuélvalo gráficamente.
  2. Una empresa especializada en la construcción de estructuras de edificios tiene patentes para tres tipos de forjados: F1, F2 y F3. Los beneficios que consigue por metro cuadrado de forjado construido son de 100, 90 y 120 unidades monetarias, respectivamente. Por razones de almacenamiento y financiación, diariamente sólo se dispone de dos toneladas de acero, 200 m³ de hormigón y 8 m³ de madera para encofrados. Maximizar el beneficio a obtener. Las cantidades de acero, hormigón y madera que se necesitan por m² en cada uno de los forjados son:

Tipo de forjado

Materia prima

Cantidad

F1

Acero

0,2 kg/m2

Hormigón

80 dm3/m2

Madera

0,001 m3/m2

F2

Acero

0,25 kg/m2

Hormigón

37,5 dm3/m2

Madera

0,00125 m3/m2

F3

Acero

0,225 kg/m2

Hormigón

35 dm3/m2

Madera

0,0015 m3/m2

El almacenamiento de los componentes del hormigón

http://www.tusa.es/plantas_de_hormigon.html
http://www.tusa.es/plantas_de_hormigon.html

La finalidad del almacenamiento es conservar las propiedades de los constituyentes del hormigón, facilitar su extracción para su producción, así como asegurar su continuidad.

Los áridos se suelen almacenar bien en tolvas o bien en silos compartimentados en torres. Algún tipo de central almacena los áridos directamente en el suelo y, en algunos casos, se observan almacenamientos secundarios de áridos en él. La alimentación de los áridos en las tolvas se realiza bien directamente desde el camión cuando se encuentran semienterradas o bien mediante palas frontales de neumáticos a partir de almacenamientos secundarios. Las torres compartimentadas se alimentan mediante cintas transportadoras o elevadores de cangilones.

Los cementos y las adiciones se almacenan siempre en silos. Los aditivos se almacenan en cisterna, y el agua se almacena en cisterna o depósito, o se suministra directamente de la red.

Durante el almacenamiento, diversas perturbaciones en el estado de los constituyentes pueden provocar efectos perjudiciales en la calidad del hormigón fabricado. Se deben tomar ciertas precauciones para limitar sus influencias negativas (Charonnat, 1999).

El conocimiento de la humedad de los áridos, sobre todo de las arenas, es muy importante para fabricar un hormigón de calidad, con lo que es frecuente la instalación de sondas de humedad en los áridos que nos permiten un seguimiento en continuo en las bocas de descarga, de este parámetro. Este dato influirá en la dosificación en agua.

http://graveravaldefuentes.es/
http://graveravaldefuentes.es/

Una buena medición de la humedad en las arenas requiere una calibración previa de la sonda y una calibración repetida a intervalos regulares. La calibración consiste en relacionar las señales eléctricas con la humedad de las arenas, generalmente mediante el secado de muestras de arena en laboratorio. En el contexto de una central de fabricación de hormigón preparado, esta operación de medición de la humedad mediante sondas resulta difícil de realizar (Lê 2007), lo que además aumenta considerablemente los tiempos de fabricación y perjudica la productividad.

Os dejo un vídeo con una animación 3D que muestra las instrucciones para el montaje de un silo de cemento.

Referencias:

Charonnat, Y. (1999). Fabrication du béton hydraulique. Technique de l’Ingénieur, traité Construction C2.

Lê, N. D. (2007). Amélioration du béton en production : thèse de doctorat du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées, Nantes.

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

Control de ejecución de muros de contención de hormigón armado

Os paso un Polimedia de la profesora Esther Valiente sobre la ejecución de muros de contención de hormigón armado. Espero que os guste.

También os dejo un vídeo del procedimiento constructivo:

Referencia:

YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328. ISBN: 978-84-9048-903-1.