75 AÑOS DE DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN EN LA

ARGENTINA

Alberto Giovambattista Profesor. Ing. Civil. Consultor.

Miembro Titular de la Academia Nacional de Ingeniería

Miembro Titular de la Academia de la Ingeniería de la PBA

Fellow del ACI

La evolución de la tecnología del hormigón a lo largo de los tiempos

1 - Los hormigones antiguos

2 - Los primeros desarrollos tecnológicos

4 - Los hormigones contemporáneos

3 - Los hormigones modernos

5600

A.C 1824 1940 1975

Imperio Romano, años 300 A.C. al 475 D.C

En sus construcciones emplearon un material cementicio a base de cal, puzolana (Pozzuoli) y arena. Las proporciones eran 1 parte de cal, 2 partes de puzolana y 4 partes de arena. Utilizaron los primeros aditivos para modificar las propiedades de sus hormigones. Consistían en sangre animal y leche.

Panteón de Roma, 128 D.C

Posee una cúpula casetonada, de 44 metros de diámetro de hormigón simple, liviano. Fue la más grande construida hasta 1913.

Alemania, 700 D.C.

Saxons idea y construye las primeras mezcladoras de hormigón. Consistían en grandes piletas donde se colocaban los materiales. La El mezclado lo realizaba una viga con paletas, que giraba sobre un eje movida por tracción a sangre (por hombres o animales)

Evolución en los S. XVIII y XIX

• Los avances de la química en el siglo XVIII, posibilitan la obtención industrial de aleaciones ferrosas y aglomerantes cálcicos.

• 1824. Leeds inventa y patenta el Cemento Portland.

• 1845, Francia. Lambot fabrica un bote con malla de alambre.

• 1851/65. Se inicia la producción industrial del acero.

• 1854, Inglaterra. Wilkinson patenta un sistema de losas

casetonadas. • 1860/7. Monier patenta el Ho Ao en Francia.

• 1884. C.Freytag adquiere la patente del Monier y la cede a G.A.

Wayss. Comienzan estudios experimentales en Alemania.

• 1928, Francia. E. Freyssinet patenta el hormigón pretensado.

Chazelet, Francia, 1873

Monier diseña y construye el primer puente de hormigón armado del mundo. Posee 4 vigas con forma de arco y tablero de madera

Estados Unidos, 1891

George Bartholomew construye la primera calle de hormigón del mundo en Bellefontaine, Ohio, la cual permanece transitable actualmente

Estados Unidos y Europa, 1899 - 1910

Se patentan los primeros sistemas de mezclado del hormigón.

Hamburgo, Alemania, 1903

El Ing. Juergen Hinrich Magens, hizo transportar el primer metro cúbico de hormigón, producido en una mezcladora estacionaria hasta una obra distante 11 km

Estados Unidos, 1914

Duff Abrams publica sus primeros trabajos, en los cuales: •Vincula la razón agua / cemento con laresistencia del hormigón. •Propone el asentamiento del tronco de cono para medir la consistencia del hormigón fresco, •Destaca la importancia del módulo de finura

Estados Unidos, 1930

Se descubre la incorporación intencional de aire, que otorga durabilidad a ciclos de congelación y deshielo.

1931-1943. USA. Tecnología del hormigón masivo

1931-1936. Hoover , arco-gravedad, h=221 m; 3,36*106 m³, post-enfriado 1933-1943. Grand Coulée, gravedad, h= 168 m; 9,2*106 m3, pre-enfriado

1900 – 1940. Argentina

Primeras construcciones

1907 - Dock Sud, Prov. Bs. As., Argentina

Entra en servicio la 1ª Central Térmica Dock Sud, con un conducto en túnel para agua de refrigeración. El conducto está en servicio

1929 – Camino Morón – Luján, Prov. Bs. As., Argentina

34 km en hormigón armado. Es el primer camino local importante pavimentado con hormigón. Estuvo en servicio hasta los años ‘60.

Buenos Aires, Argentina, 1910-1930

Comienzan a construirse los primeros edificios de Ho. Ao., proyectados por ingenieros europeos, en especial alemanes

Av. Mayo 1148 CABA Año: 1924

Rivadavia 1808 CABA Año: 1914

Buenos Aires, Argentina, 1934

Finaliza la construcción del edificio Kavanagh. Con 120m de altura, en su momento fue el edificio con estructura de hormigón más alto del mundo.

1940 – 1975. Innovaciones importantes en USA

1940 Stanton descubre la R.A.S. 1942-45 Comienza el uso de los fluidificantes 1958-66 Cementos expansivos (U.S.A. y Rusia) 1963 Primeras investigaciones en H.R.F. 1973 El USACE mide la extensibilidad de los hormigones masivos

y la aplica en verificar la fisuración en el proyecto de diques. 1975 Primera estructura en HAP

Creación de Instituciones y laboratorios con influencia significativa en el desarrollo de la

Tecnología del Hormigón en Argentina

• 1908. Laboratorio de la Dirección de Puentes y Caminos de la Provincia de Buenos Aires.

• 1912. Obras Sanitarias de la Nación.

• 1940. Instituto del Cemento Portland Argentino (Laboratorio y Biblioteca Pública especializada).

• 1942. L.E.M.I.T. (1979 C.I.C. – L.E.M.I.T.)

• 1957. I.N.T.I. (1958 se inaugura el Depto. de Construcciones)

• Decada ‘70. Se crean los primeros laboratorios privados

• Años 2000. Se crean los centros técnicos de las empresas cementeras

1940-1975. Algunos aportes al desarrollo de la Tec. del Ho. en Argentina

• 1941. A. Grissi y S.A. Agosti publican un trabajo sobre la recepción de pavimentos de hormigón en base a criterios probabilísticos, que fue premiado en el 4o Congreso Argentino de Vialidad, 1942.

• 1948. Fava, A.S.C. Resistencia de Rotura a la Compresión en función

de la Relación Agua / cemento y de la edad. • 1951. Fava, A.S.C. Teoría y práctica de la Incorporación Intencional

de Aire Su utilización en la Planta Potabilizadora de Punta Lara

• 1961. Fava, Colina, Manuele y Cortelezzi publican las primeras experiencia realizadas en el país sobre la RAS y certifican su aparición en el Co. La Plata – Punta Lara.

• 1964. I.R.A.M. crea la Comisión para el Estudio de la RAS.

1940-1975. Algunos aportes al desarrollo de la Tec. del Ho. en Argentina

• 1964. A. Giovambattista publica las primeras experiencias con fluidificantes y retardadores de fraguado.

• 1964. J.F. Colina y A. Giovambattista publican experiencias con hormigones livianos para uso estructural realizada con materiales producidos en el país.

• 1964. I.N.T.I. - PRAEH.

• 1974. El Departamento de Construcciones del I.N.T.I. realiza los primeros ensayos de laboratorio con hormigones masivos para Salto Grande.

1974 – 1979. Construcción de Salto Grande

• 1r dique de Ho. Masivo con tecnología actual

• 1.800.000 m3 de hormigón

• Potencia Total: 1.890 MW

• Generación media: 6.640 GWh

1974 – 1979. Construcción de Salto Grande

FEM de evolución de temperatura y verificación de la seguridad a la fisuración. Programa de ensayos previos. TMA = 150 mm. Cemento tipo IV ASTM. Ho. Pre-enfriado a 10°C. Zonificación del hormigón en las estructuras.

1975 - 2015

Desarrollo de la ciencia de los materiales

Desarrollo de la informática

Crisis del costo del petróleo

Nuevos materiales

Nuevos desarrollos de materiales existentes

Nuevas tecnologías de colocación que disminuyeron costos

1975 - 2015

Nuevos materiales Nuevos desarrollos de materiales existentes

Nuevas tecnologías que disminuyeron costos

Superfluidificantes Adiciones activas, en especial microsílice

Fibras y microfibras Aditivos expansores en estado sólido

HAP; HRF; HCR; H retracción controlada

1982 / 86. Carrera de Postgrado en Tecnología Avanzada del Hormigón, C.I.C. P.B.A. – U.N.L.P.

•Un año de duración con concurrencia full-time.

•Hizo una puesta al día de los conocimientos disponibles en el ámbito internacional.

•Participaron profesores del primer nivel en USA y Europa.

•Gran parte de sus graduados hoy se desempeñan como profesores en universidades nacionales e investigadores, u ocupan lugares importantes en la industria y en instituciones del primer nivel tecnológico

1975 – 1988. Algunas estructuras en HAP

Water Tower Place, Chicago, 1975, 60 Mpa

Pte Akkagawa, Japón, 1976, 79 Mpa

Offshore Gullfaks, Noruega, 1984, 80 Mpa

Arche de La Defense, Paris, 1988, 65 Mpa

1987. Seattle, Estados Unidos

El Two Union Square, de 230m de altura. Empleó por primera vez la adición combinada de microsílice y aditivos superfluidificantes, logrando resistencias de 125 MPa.

1995 – 2000. Sherbrooke, Canadá. Prototipo de puente peatonal

Primer puente en el mundo realizado en

HAP con fibras y adiciones

activas Está en servicio

1995 – 2000. Sherbrooke, Canadá. Prototipo de puente peatonal

• Viga simplemente apoyada: Luz: 60 m, prefabricado en 6 tramos de 10m

• Losa superior: Ho. S c/ fibras de acero, espesor 30 mm; f´c = 200MPa

• Cordón inferior: Material idem losa superior.

• Diagonales: Hormigón simple con fibras de acero, confinado en tubos de acero inoxidable de 3mm de espesor, y compactado a presión.

Nueva York, 2014

Se habilita el World Trade Center, de 417m de altura y una antena que llega a 541m (1776 pies).

Se utilizaron HAR (97MPa) , con 530/560 kg/m3 de material cementicio.

Se hormigonó de noche y se agregó hielo.

Puerto Madero, C.A.B.A . H80, autocompactante, con policarboxilatos

Torre Madero Office Torre Consultatio, H= 150 m

1980 – 1990. Se construyen los primeros diques en Hormigón Compactado a Rodillo (HCR)

Fecha Presa País H

(m) c.u.mc.

R

(MPa)

1980 Shimajigawa Japón 89 84+36 25

1984 Willow Creek USA 52 47+19 15

1985/9 Urugua-i Misiones 80 60+0 10

1987 Upper Stillwater USA 90 80+170 46

1987 Les Olivettes Francia 36 0+130 14

En 1990-2005 se construyeron muchos diques en HCR, con alturas de hasta 185m.

1985 -1990. Presa de Urugua-í, Misiones, Argentina

1ª Presa de HCR en Argentina

445.000 m3 de HCR

HCR con 60 Kg/m3 de CPN BCH

Paramento de H. Convencional

Hormigones de retracción compensada en la Planta Depuradora de Líquidos Cloacales Berazategui

Criterio de diseño:

100 años de vida útil, fisuración nula y mantenimiento mínimo

Se construyeron receptáculos

rectangulares, sin techo, de largo 30m, ancho 18m y alto 4,30m.

Los tabiques se construyeron en dos etapas:

1ª etapa: tramos de 8,0 m de largo,

con H 30 y 0,80m de separación entre tramos

Espera de 30 días para dar lugar a la contracción térmica y parte de la contracción hidráulica

2ª etapa: tramos intermedios con H30 de retracción compensada

Hormigones con fibras

•Ho. con fibras. •Ho. autocompactado con fibras. •Ho. de ultra alta prestaciones, con fibras, autocompactado.

Fibras: acero, polipropileno, vidrio

Aplicaciones: • Pisos

• Dovelas prefabricadas para túneles

• Elementos de protección contra explosiones

• Control de fisuras

• White topping

• En general, para reemplazar armaduras secundarias.

Microfibras HUARRF (80 y 400 kg/m3); f´c= 140 a 200 MPa

Macrofibras (20 y 80 kg/m3) f’c = 30 a 40 MPa

Ejemplo: Fibras de acero

Hormigones con fibras

• El Código Modelo 2010 de la fib tiene especificaciones para el cálculo de los elementos con fibras

2010. Whitetoping con HRF en la R24 de R.O.Uruguay

Capa adherida HRF, espesor = 15 cm

Losas cortas 1,80 x 1,80 m, sin sellar

Sin pasadores ni barras de unión

Rc, 28d, m = 38 MPa

Aplicación sobre superficie

fresada, texturizada y limpia

Asfalto existente

con daño superficial

}

} }

Ruta 24 Uruguay

0

1

2

3

4

5

6

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Deformación (micrones)

Ten

sió

n (

MP

a)

P91 H

Durabilidad - Daños de estructuras en USA

• Años 30. Comienza el 1r. boom del Ho.Ao. Se pensaba que las estructuras diseñadas para una vida en servicio de 40 o 50 años iban a durar mucho más, con mantenimiento pequeño o nulo.

• 1936: US B. of R. alertó sobre la agresión por sulfatos.

• Hasta los años 70 se consideraba que algunos casos de deterioro prematuro habían sido excepcionales.

• 1987. Según la National Materials Advisory Board, 235.000 tableros de puentes, algunos con menos de 20 años en servicio, tenían distintos deterioros. Anualmente se sumaban otros 35.000 .

• 1997. K.Metha: muchas agencias del estado utilizan hasta 1/3 de su presupuesto en rehabilitación de estructuras.

La durabilidad en USA

• 1954-57: El ACI hace recomendaciones por exposición y tipología

estructural.

• 1963: Se incorporan los requisitos por durabilidad en el ACI 318.

• 2000. ACI 365.1R-00 - Service Life Prediction - State of the Art Report.

En revisión permanente.

• 2000: la CSA (Canadá) introduce el riesgo por RAS para su prevención.

• 2014: ACI 318 introduce la tipificación de los ambientes, pero sigue

siendo prescriptivo.

La durabilidad en Europa

• 1956. Inre Biczok publica su libro sobre corrosión y protección del hormigón.

• No obstante, hasta mediados de los años 70, la durabilidad no era un tema de análisis en el diseño de las estructuras de hormigón.

• 1978: Código Modelo CEB. Estableció tres condiciones de exposición con requisitos de recubrimiento, abertura de fisura y razón a/c.

• 1990/2 : Cód. Modelo CEB y EU 2 introducen la vida útil, tipifican las exposiciones y fijan requisitos para ellas. Son prescriptivos avanzados.

• 1997: Boletín 238 del CEB. Introduce el planteo probabilístico prestacional para el diseño por vida útil.

Durabilidad en Argentina

• 1945/64. Se incluyen requisitos por durabilidad en las especificaciones técnicas de los organismos del estado.

• 1964. P.R.A.E.H. Establece requisitos de durabilidad idem ACI.

• 1982. CIRSOC 201. Actualiza los requisitos del PRAEH.

• 1996. CIRSOC 201M. Actualiza los requisitos del 1982. Incluye una tipificación de las exposiciones inspirada en el EU 2.

• 2005. CIRSOC 201. Prioriza la durabilidad en forma similar al EU2. Tipifica las exposiciones e Introduce el concepto de vida útil. Actualiza requisitos siguiendo al ACI 318.

• 2013. IRAM introduce el riesgo por RAS en las normas de agregados.

Los hormigones de hoy y los hormigones del futuro

• He tratado de hacer una reseña de la evolución de la Tecnología del Hormigón en los países de punta y en la Argentina.

• En la actualidad, en Argentina estamos en condiciones de aplicar las tecnologías mas avanzadas en

HAP; HUAP; HCF; HRC; Hmasivo; HCR

• Hemos visto que el desarrollo de la tecnología se ha acentuado en los últimos años, siguiendo tendencias similares a otros campos del conocimiento.

• Debemos estar preparados para nuevas tecnologías que estarán disponibles en plazos cada vez mas breves.