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Algunas conclusiones obtenidas del proyecto BRIDLIFE sobre puentes postesados en cajón

A punto de terminar el proyecto de investigación BRIDLIFE, a continuación se exponen algunas conclusiones de interés fruto de dicho proyecto y de la tesis doctoral y publicaciones de la profesora Tatiana García Segura. Son pequeñas «píldoras» de conocimiento que pueden ser de interés para proyectistas e investigadores relacionados con los puentes, el hormigón, la sostenibilidad y la optimización. Son las siguientes:

  1. A pesar de la reducción de durabilidad por carbonatación y la menor captura de CO2, los cementos con adiciones resultan beneficiosos desde el punto de vista ambiental [1].
  2. Mientras el uso del hormigón reciclado como árido afecta a las propiedades del hormigón y requiere en muchos casos un incremento en el contenido de cemento, la reutilización del hormigón como material granular de relleno permite una completa carbonatación del hormigón que reduce las emisiones de CO2 [1].
  3. Se puede mejorar la seguridad estructural de los puentes en cajón con un pequeño incremento de coste siempre que se escojan las variables adecuadas [2]. Este incremento de coste no es constante para todos los niveles de seguridad. Se pueden establecer diferentes puntos, a partir de los cuales resulta más caro mejorar la seguridad estructural [2].
  4. No se aconseja aumentar el espesor de la losa superior para mejorar la seguridad de los puentes en cajón, ya que ello conlleva un aumento de peso innecesario [2]. Sin embargo, el espesor de las alas en el arranque es un aspecto clave para mejorar la flexión transversal [2].
  5. A pesar de que se ha considerado la inclinación del alma como variable de optimización, su valor óptimo apenas difiere para distintos valores de seguridad.  Esto se debe a que tanto el canto como el ancho de inclinación del alma aumentan en paralelo para mejorar la seguridad estructural [2].
  6. El uso de hormigón de alta resistencia en puentes no muestra ventajas económicas a corto plazo, pues las restricciones de servicio y armadura mínima no permiten reducir el canto y la cantidad de armadura [2]. Sin embargo, el hormigón de alta resistencia retrasa el inicio de la corrosión [3] y mejora el rendimiento estructural una vez se ha iniciado la corrosión [4]. Si se diseñan estructuras con hormigones de alta resistencia se consiguen mejores resultados durante el ciclo de vida que con diseños que tienen mayores recubrimientos, a pesar de tener el mismo inicio de corrosión [4].
  7. Los diseños que tienen una mayor durabilidad tienen un mayor coste inicial pero un menor coste de ciclo de vida [4].
  8. Los resultados muestran que tanto la optimización del coste como de las emisiones de CO2 reducen el consumo de material. Por tanto, la optimización del coste es una buena estrategia para conseguir estructuras más ecológicas [2,5,6].
  9. Para gestionar el mantenimiento de las estructuras de forma sostenible se debe tener en cuenta tanto el coste y las emisiones de reparación, como el impacto que produce el desvío de tráfico sobre los usuarios de la vía [4].
  10. La optimización del mantenimiento indica que no se debe optimizar cada superficie por separado, sino que se debe coordinar el mantenimiento de todas las superficies para reducir el coste y las emisiones que ocasiona el desvío del tráfico [4].

Referencias:

[1]          T. García-Segura, V. Yepes, J. Alcalá, Life cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability, Int. J. Life Cycle Assess. 19 (2014) 3–12. doi:10.1007/s11367-013-0614-0.

[2]         T. García-Segura, V. Yepes, Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety, Eng. Struct. 125 (2016) 325–336. doi:10.1016/j.engstruct.2016.07.012.

[3]         T. García-Segura, V. Yepes, D.M. Frangopol, Multi-objective design of post-tensioned concrete road bridges using artificial neural networks, Struct. Multidiscip. Optim. 56 (2017) 139–150. doi:10.1007/s00158-017-1653-0.

[4]         T. García-Segura, V. Yepes, D.M. Frangopol, D.Y. Yang, Lifetime reliability-based optimization of post-tensioned box-girder bridges, Eng. Struct. 145 (2017) 381–391. doi:10.1016/j.engstruct.2017.05.013.

[5]         T. García-Segura, V. Yepes, J. Alcalá, E. Pérez-López, Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges, Eng. Struct. 92 (2015) 112–122. doi:10.1016/j.engstruct.2015.03.015.

[6]         J.V. Martí, T. García-Segura, V. Yepes, Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy, J. Clean. Prod. 120 (2016) 231–240. doi:10.1016/j.jclepro.2016.02.024.

La historia del hormigón convencional

El Salginatobel construido en Suiza en 1930, de Maillart, uno de mis puentes preferidos. Wikipedia.

La historia del hormigón constituye un capítulo fundamental de la historia de la construcción. En esta entrada continuamos con otra anterior donde también se abordaba este tema, pero desde el punto de vista de los orígenes del hormigón en España. Aquí os dejo un vídeo del profesor Antonio Garrido, aunque con un enfoque más amplio. Espero que os guste.

Referencias:

http://www.cehopu.cedex.es/hormigon/

http://informesdelaconstruccion.revistas.csic.es/index.php/informesdelaconstruccion/article/viewArticle/3261/3674

 

Preguntas básicas sobre el control de las estructuras de hormigón

El Capítulo 14 de la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 recoge las bases generales del control de las estructuras de hormigón. Estas bases se desarrollan con mayor profundidad en los siguientes capítulos relacionados con el control de calidad del proyecto, el control de la conformidad de los productos y el control de la ejecución. A continuación se responden a ciertas preguntas que suelen hacerse respecto a este tema. El post trata de aclarar ciertos conceptos y términos que, en numerosas ocasiones, resultan confusos o poco claros. Espero que os sean de interés.

CUESTIÓN 1. ¿Qué tipo de controles debe realizar la Dirección Facultativa durante la ejecución de una estructura de hormigón armado?

El artículo 78 de la EHE-08 indica la realización de los siguientes controles:

  • Control de la conformidad de los productos que se suministren a la obra, de acuerdo con el Capítulo XVI
  • Control de ejecución de la estructura, de acuerdo con el artículo 92
  • Control de la estructura terminada, de acuerdo con el artículo 100

 

CUESTIÓN 2. ¿Cómo se debe considerar dentro de un proyecto el coste del control de recepción?

El artículo 78 de la EHE-08 indica que, siempre que la legislación aplicable lo permita, el coste del control de recepción incluido en el proyecto deberá considerarse de forma independiente en el presupuesto de la obra. Esta consideración, tal y como se explica en los comentarios de la EHE-08, se realiza con el objeto de procurar la independencia necesaria para que el control sea eficaz, es decir, se aconseja especialmente que la Propiedad contrate y abone directamente cualquier actividad de control, evitando así que dicho abono se efectúe a través de la actividad controlada (Autor del Proyecto o Constructor).

CUESTIÓN 3. A los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08, ¿Qué diferencias existe entre los siguientes conceptos: partida, remesa y acopio?

El artículo 78.1 define los conceptos de partida, remesa y acopio a los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08:

Partida: cantidad de producto de la misma designación y procedencia contenido en una misma unidad de transporte (contenedor, cuba, camión, etc.) y que se recibe en la obra o en el lugar destinado para su recepción. En el caso del hormigón, las partidas suelen identificarse con las unidades de producto o amasadas.

Remesa: conjunto de productos de la misma procedencia, identificados individualmente, contenidos en una misma unidad de transporte (contenedor, camión, etc.) y que se reciben en el lugar donde se efectúa la recepción.

Acopio: cantidad de material o producto, procedente de una o varias partidas o remesas, que se almacena conjuntamente tras su entrada en la obra, hasta su utilización definitiva.

CUESTIÓN 4. A los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08, ¿Qué diferencias existe entre los siguientes conceptos: lote de material o producto, lote de ejecución y unidad de inspección?

El artículo 78.1 define los conceptos de lote de material o producto, lote de ejecución y unidad de inspección a los efectos de las actividades de control contempladas por la EHE-08:

Lote de material o producto: cantidad de material o producto que se somete a recepción en su conjunto.

Lote de ejecución: parte de la obra, cuya ejecución se somete a aceptación en su conjunto.

Unidad de inspección: conjunto de las actividades, correspondientes a un mismo proceso de ejecución, que es sometido a control para la recepción de un lote de ejecución.

CUESTIÓN 5. ¿Qué obligaciones tiene la Dirección Facultativa respecto al control según la EHE-08?

El artículo 78.2.1 indica que la Dirección Facultativa, en uso de sus atribuciones y actuando en nombre de la Propiedad, tendrá las siguientes obligaciones respecto al control:

  1. Aprobar un programa de control de calidad para la obra, que desarrolle el plan de control incluido en el proyecto, y
  2. Velar por el desarrollo y validar las actividades de control en los siguientes casos:
    1. Control de recepción de los productos que se coloquen en la obra,
    2. Control de la ejecución, y

En su caso, control de recepción de otros productos que lleguen a la obra para ser transformados en las instalaciones propias de la misma.

 

CUESTIÓN 6. ¿Qué implica que los laboratorios y entidades de control de calidad deban ser independientes respecto al resto de los agentes involucrados en la obra? ¿Cómo lo demuestran?

La independencia a la que se refiere el artículo 78.2.2 de la EHE-08 implica que los laboratorios y entidades de control deben poder demostrar que no existen relaciones empresariales con el resto de los agentes involucrados en la estructura de hormigón (Autor del Proyecto, Constructor, Suministrador de los productos, etc.). Esta independencia no es exigible en el caso de que estas entidades pertenezcan a la Propiedad. Para ello, previamente al inicio de las obras, estas entidades deberán entregar a la Propiedad una declaración, firmada por persona física, que avale la referida independencia y que deberá ser incorporada por la Dirección Facultativa a la documentación final de la obra.

CUESTIÓN 7. A efectos de la EHE-08, ¿qué diferencia existe entre un laboratorio de control y una entidad de control de la calidad?

Los laboratorios de control realizan los ensayos necesarios para comprobar la conformidad de los productos a su recepción en la obra. En cambio las entidades de control de la calidad realizan la asistencia técnica del control de recepción de los productos, el control de ejecución y, en su caso, el control de proyecto.

CUESTIÓN 8. ¿Qué es el “Plan de Control” necesario para cualquier proyecto de ejecución de una estructura de hormigón?

Según el artículo 79.1 de la EHE-08, el Plan de Control es un anejo de la memoria del proyecto donde se defina la estructura de hormigón que sirve para identificar cualquier comprobación que pudiera derivarse del mismo, así como la valoración del coste total del control, que se reflejará como un capítulo independiente en el presupuesto del proyecto.

CUESTIÓN 9. ¿Qué es el “Programa de Control” de una estructura de hormigón y qué tiene que contemplar?

El artículo 79.1 de la EHE-08 establece que, de forma previa al inicio de las actividades de control en la obra, la Dirección Facultativa debe aprobar un Programa de Control, que es un documento preparado de acuerdo con el Plan de Obra del Constructor y con el Plan de Control definido en el proyecto. Deberá contemplar, al menos, los siguientes aspectos:

  1. La identificación de productos y procesos objeto de control, definiendo los correspondientes lotes de control y unidades de inspección, describen para cada caso las comprobaciones a realizar y los criterios a seguir en el caso de no conformidad;
  2. La previsión de medios materiales y humanos destinados al control con identificación, en su caso, de las actividades a subcontratar;
  3. La programación del control, en función del procedimiento de autocontrol del Constructor y el plan de obra previsto para la ejecución por el mismo;
  4. La designación de la persona encargada de las tomas de muestras, en su caso; y
  5. El sistema de documentación del control que se empelará durante la obra.

CUESTIÓN 10. ¿Qué es el control del proyecto de una estructura de hormigón y quién lo puede realizar?

Según el artículo 79.2 de la EHE-08, el control del proyecto tiene como objeto comprobar su conformidad de acuerdo con dicha instrucción y con el resto de la reglamentación que le fuera aplicable. Según el artículo 82.1, el control del proyecto trata de comprobar:

  • Que las obras a las que se refiere el proyecto están suficientemente definidas para su ejecución; y
  • Que se cumplen las exigencias relativas a la seguridad, funcionalidad, durabilidad y protección del medio ambiente establecidas por la EHE-08, así como las establecidas por la reglamentación vigente que le sean aplicables.

La Propiedad puede decidir realizar un control de proyecto a cargo de una entidad de control de calidad. Se recomienda que se realice dicho control en todo tipo de obras, pero especialmente en aquellas de importancia especial por la incidencia económica o social que pudiese derivarse de un fallo estructural, de una prematura puesta fuera de servicio o de un grave impacto medioambiental. Sin embargo, el Autor del Proyecto no pierde sus atribuciones y responsabilidades por el hecho de que la propiedad realice el control de dicho proyecto.

CUESTIÓN 11. ¿Qué es el control de recepción de los productos?, ¿qué ocurre cuando el producto dispone del marcado CE según la Directiva 89/106/CEE?, ¿qué control hay que hacer cuando no existe el marcado CE?

El control de recepción tiene como objeto, según el artículo 79.3 de la EHE-08, comprobar que las características técnicas de los productos cumplen lo exigido en el proyecto. Si los productos disponen del marcado CE, puede comprobarse su conformidad mediante la verificación de que los valores declarados en los documentos que acompañan al citado marcado CE permiten deducir el cumplimiento de las especificaciones indicadas en el proyecto, y en su defecto, en la EHE-08. En otros casos, el control de recepción de los productos comprenderá:

  1. El control de la documentación de los suministros que llegan a la obra,
  2. En su caso, el control mediante distintivos de calidad,
  3. En su caso, el control mediante ensayos.

CUESTIÓN 12. ¿Qué sistemas de seguimiento debe definir y desarrollar el Constructor para controlar la producción en la ejecución de una estructura de hormigón?

El Constructor, de acuerdo con el artículo 79.4.1 tiene la obligación de definir y desarrollar un plan de autocontrol y un sistema de gestión de los acopios (cuando el proyecto establezca un nivel de control ejecución intenso), que sea suficiente para conseguir la trazabilidad requerida de los productos y elementos que se colocan en la obra.

CUESTIÓN 13. ¿Qué debe incluir el Plan de Autocontrol del Constructor?, ¿qué se debe hacer con los resultados de las comprobaciones del autocontrol?

Según el artículo 79.4.1, el plan de autocontrol deberá incluir todas las actividades y procesos de la obra, así como incorporar el programa previsto para su ejecución, contemplando las particularidades de la misma. Los resultados de todas las comprobaciones realizadas en el autocontrol deberán registrarse en un soporte, físico o electrónico, que deberá estar a disposición de la Dirección Facultativa. Cada registro deberá estar firmado por la persona física que haya sido designada por el Constructor para el autocontrol de cada actividad. Para ello debe haber un registro actualizado de las personas responsables de efectuar en cada momento el autocontrol relativo a cada proceso de ejecución. Dicho registro se incorporará a la documentación final de la obra.

CUESTIÓN 14. ¿Cuándo se debe realizar una trazabilidad de los productos?, ¿cuándo se debe realizar la trazabilidad de los suministradores?, ¿cuándo debe el Constructor introducir un sistema de gestión de los acopios?

El artículo 80 de la EHE-08 indica que la trazabilidad entre los productos que se colocan en la obra con carácter permanente (hormigón, armaduras o elementos prefabricados) y cualquier otro producto que se haya empleado para la elaboración de la estructura se debe realizar siempre para garantizar la conformidad de la estructura. Cuando el proyecto establezca un control de ejecución intenso para la estructura, la conformidad debe ampliarse a la trazabilidad de los suministradores y de las partidas o remesas de los productos con cada elemento estructural ejecutado en la obra. En este caso, y a fin de lograr esta trazabilidad, el Constructor deberá introducir en el ámbito de su actividad un sistema de gestión de los acopios, preferiblemente mediante procedimientos electrónicos.

 

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Cálculo de la temperatura de fabricación del hormigón

Presa Ibiur, Baliarrain, España. http://www.ulmaconstruction.es

El hormigón colocado aumenta su temperatura como consecuencia del calor de hidratación del cemento. Como ese calor se disipa en el hormigón ya endurecido, pueden producirse tensiones que originen fisuras. Este fenómeno es de gran importancia cuando se vierten grandes cantidades de hormigón, como puede ser el caso de la construcción de presas. Para evitar el riesgo de fisuración, además de disponer juntas transversales y longitudinales, también se suelen tomar las siguientes medidas: disposiciones de proyecto para evitar la iniciación de grietas, precauciones para conseguir que la temperatura del hormigón colocado sea la menor posible y procedimientos para acelerar la evacuación del calor de hidratación. En esta entrada nos centraremos en conseguir que la temperatura del hormigón colocado sea la adecuada.

El incremento de temperatura existente entre la fabricación y la puesta en obra se puede calcular aproximadamente con la siguiente expresión:

Por tanto, para conseguir la temperatura de fabricación adecuada, es necesario modificar la temperatura de cada uno de los componentes necesarios para fabricar el hormigón. Si bien se puede enfriar el agua de amasado, lo más efectivo es enfriar los áridos, puesto que cambiar la temperatura del cemento puede ser problemático. Además, los silos de almacenamiento deben estar aislados para controlar mejor la temperatura de fabricación.

Las leyes de equilibrio térmico permiten obtener la temperatura final de la mezcla, tanto si se utiliza agua de amasado con hielo como sin hielo. Además, se recomienda probar diferentes soluciones para ver qué combinación es más sencilla de aplicar en cada caso. La expresión es la siguiente:

En esta expresión, observamos que el agua total de amasado incluye el agua libre de los áridos. Sin embargo, el agua total es la suma del agua de amasado y del hielo que se incorpore a la mezcla.

Referencias:

COMITÉ NACIONAL ESPAÑOL DE GRANDES PRESAS (1999). Construcción de presas y control de calidad. Guías Técnicas de Seguridad de Presas. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, 333 pp.

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

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

Simulaciones de Monte Carlo en el Control de Calidad del 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)

Compactación del hormigón por centrifugación

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

Para ello, se utilizan moldes giratorios completamente impermeables, en cuyo interior se introduce 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

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 solo se producirá la compresión del hormigón, cuando:

 m rω2> m g

Así, el cuadrado de la velocidad de rotación debe ser inversamente proporcional al radio de la pieza y, 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

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, especialmente en piezas de gran tamaño, la velocidad no se mantiene constante. Al principio, mientras se carga el hormigón, la velocidad se reduce (≈ l/10 de Vmáx) y, una vez terminada la distribución del material, se va acelerando poco a poco hasta alcanzar la máxima velocidad. El tiempo de giro de la pieza (entre dos y veinte minutos) debe ajustarse al espesor del tubo, sin exceso, para evitar la segregación en el hormigón. Con este fin, si los tubos son de gran espesor, la compactación suele realizarse en 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 de las piezas compactadas por este sistema.

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, proporcional al peso de los áridos, da lugar a su clasificación por capas: los más gruesos son impulsados con mayor 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 que, en el interior, la abundancia de finos proporciona una excelente impermeabilidad.

El hormigón debe verterse en el molde antes de iniciar su fraguado, con una consistencia plástica o blanda; no es conveniente que sea más fluido, ya que, además de reducir 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 también se pierde una parte de finos, lo que puede afectar la estanqueidad y el buen acabado superficial característico de las piezas compactadas por este sistema.

Os dejo algunos vídeos explicativos sobre el tema.

También os dejo un vídeo en el que se explica la fabricación de pilotes de sección circular.

  [politube2]65098:450:358[/politube2]

Referencia:

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

Curso:

Curso de fabricación y puesta en obra del hormigón.

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Métodos de cálculo del empuje del hormigón fresco

En un artículo 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.

 

 

 

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

 

Transporte de hormigón mediante cinta transportadora

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.

Os dejo también un nomograma que permite resolver este mismo problema. Lo he desarrollado junto con el profesor Pedro Martínez Pagán, de la Universidad Politécnica de Cartagena. En este caso, se ha resuelto el ejercicio con otros datos de partida. Espero que os sea útil.

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.

YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376. ISBN 978-84-1396-174-3

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¿Qué son y para qué sirven los encofrados?

Figura 1. Encofrado. By Stalform Engineering [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], from Wikimedia Commons

Los encofrados son elementos auxiliares destinados al moldeo “in situ” de hormigones y morteros, siendo su misión la de contener y soportar el hormigón fresco hasta su endurecimiento, sin experimentar asientos ni deformaciones, dándole la forma deseada. Cuando, en vez de obras “in situ”, se trata de prefabricación en taller, los encofrados se denominan moldes. Por tanto, los encofrados son estructuras temporales, que se cargan durante unas horas durante la colocación del hormigón y que, en pocos días, se desmontan para su posterior reutilización.

Pueden ser de madera, metal (se prohíbe por la Instrucción EHE-08 el uso de aluminio) o plástico y, por lo general, son totalmente recuperables y reutilizables, aunque en algunos casos la recuperación es parcial, quedando parte de sus piezas embutidas en el hormigón. Se les exige como cualidades principales las de ser rígidos, resistentes, estancos y limpios. Además, deben cumplir las condiciones de funcionalidad, seguridad y economía.

Suelen utilizarse productos desencofrantes (barnices antiadherentes y preparados a base de aceites solubles en agua) para simplificar el desencofrado y si son de madera se humedecerán con anterioridad para impedir que absorban agua del hormigón.

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.

Las acciones durante el hormigonado y las acciones exteriores condicionan básicamente la estructura soporte del encofrado. Por tanto, ¿qué características se le deberían exigir a un encofrado? A continuación se recogen algunas de las condiciones que deben cumplir estos elementos:

  • La estructura soporte debe dimensionarse teniendo en cuenta las acciones siguientes:
    • Peso del hormigón fresco más el peso del propio encofrado como peso muerto.
    • Sobrecargas de uso, entre las que tenemos las originadas por personas, equipos, medios auxiliares, incluyendo impactos.
    • Cargas horizontales, tales como viento, las originadas por soportes inclinados, arranques y paradas de equipos, etc.
    • Acciones específicas para tipos especiales de encofrado.
  • El encofrado, a la vez que rígido y resistente frente a empujes y acciones exteriores, debe ser estanco. La falta de estanqueidad de un encofrado, puede conducir a fugas de lechada e incluso de finos que en el mejor de los casos suponga la presencia de defectos superficiales que afectan exclusivamente al aspecto de los paramentos superficiales y en algunos casos coqueras o nidos de grava que supongan una vía de acceso a ataques de las armaduras con los riesgos que ello lleva implícito en la durabilidad de la estructura.
  • El encofrado será químicamente inerte a la acción del agua, los aditivos o cualquier otro constituyente del hormigón. A pesar de lo cual nosotros cuidaremos especialmente evitar usar aguas en exceso agresivas, etc.
  • No adherirse fuertemente al hormigón después del fraguado. Se pueden tratar las superficies del encofrado con distintos productos químicos o incluso en algunos casos, como el del encofrado con madera, bastará humedecer la superficie, antes de la colocación.
  • Ser resistente a la abrasión del hormigón.
  • Ser económicos, teniendo en cuenta su coste inicial y su número de usos. Estos estudios económicos se hacen de acuerdo a los usos, la longitud del encofrado (en elementos de avance lineal) etc. Una manera de no encarecer los encofrados es utilizando, cuando sea posible, paneles preparados, paneles prefabricados, de las dimensiones que nuestros medios nos permitan.

 

A continuación os dejo tres vídeos que explican las características básicas de estos elementos auxiliares. Espero que os sean de interés.

Os dejo también un vídeo de obra de Enrique Alario donde explica el encofrado de madera de un muro visto. Obra en estado puro.

Referencias:

Cursos:

Curso de estructuras auxiliares en la construcción: andamios, apeos, entibaciones, encofrados y cimbras.

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¿Qué hacer antes de empezar a construir una estructura de hormigón?

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.