Ensayes al hormigón.

José Bellido de Luna, Ingeniero Civil.

Gerente General BDL.

Clasificación

• CLASIFICACIÓN DEL HORMIGÓN ESTRUCTURAL

Concepto:Se entiende por hormigón estructural todo hormigón usado para fines estructurales.

Incluye:• Hormigón simple (sin armadura) • Hormigón con armadura ordinaria, • Hormigón pretensado• Hormigón con secciones compuesta con perfiles de acero o tuberías.

Ensayes al hormigón

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

El hormigón se clasifica principalmente por su resistencia a compresión medida en probetas cúbicas normalizadas, de acuerdo con la normalización vigente, NCh 1017 y NCh 1037, ensayadas a los 28 días.

La norma NCh 170 of 85 establece una clasificación del hormigón en grados según la resistencia especificada a la ruptura por compresión a los 28 días, medida en probetas cúbicas de 20 [cm] de arista.

Factores

El objetivo es efectuar un ensayo a la rotura por compresión de probetascúbicas y cilíndricas de hormigón. Las probetas se colocan centradas entrelos platos de la prensa, y son sometidas a compresión hasta su rotura,donde la resistencia se mide por:

donde:

R = Resistencia unitaria de compresión de la probeta. C = Carga de rotura.A = Sección transversal de la probeta de hormigón.

Factores

• El módulo de Elasticidad o de Young del Hormigón, Ec, se define como la pendiente de la línea trazada desde un esfuerzo nulo hasta un esfuerzo de compresión de 0.45 f’c.

• Para el Módulo de Elasticidad del hormigón armado, Ec , la norma ACI 318 sección 8.5.1 se recomienda tomar para hormigones con peso wc comprendidos entre 1500 y 2500 kg/cm2 la siguiente expresión:

ccc fwE '.14,0.5.1

donde: Ec : Módulo de Elasticidad del hormigón, [kg/cm2]wc: Peso del hormigón, [kg/m3]f’c: Resistencia especificada a la compresión del hormigón, [kg/cm2]

Factores

RESISTENCIA A LA FLEXOTRACCION:

• La norma NCH 170 of 85 también clasifica al hormigón de acuerdo a su resistencia a la flexotracción a los 28 días, medida en probetas prismáticas de 15x15 [cm] de sección y 50 a 60 de longitud.

• Ejemplo: cuando se especifica un hormigón HF4, quiere decir que se le esta pidiendo a este hormigón una resistencia a la flexotracción de 4.0 [MPa], ó equivalentemente, 40.0 [kg/cm2].

El objetivo de este ensaye es determinar la resistencia a la flexotracción de la probeta de hormigón; se emplea la probeta en forma de viga, y la luz de ensayo es iguala 3 veces su altura. La viga se encuentra simplemente apoyada, con una carga P en el centro, o dos cargas a L/3.

Ensaye de Retracción

Curva de Comportamiento en ensaye de retracción.

Factores Retracción

Factores de los que depende la retracción.

• Todos aquellos factores que afectan el contenido del agua en el hormigón.

La retracción varía inversamente con el porcentaje de humedad relativa y el espesor de la pieza. Aumenta con la cantidad de agua empleada en el hormigón y con la relación agua cemento. ‑ Aumenta con la finura del cemento y con la presencia de finos, de impurezas (arcillas) Aumenta cuando el tamaño de los agregados disminuye. Aumenta igualmente con la temperatura, y disminuye con buena compactación y curado adecuado.

Ensaye de Fluencia

El coliseo romano

Fluencia: Deformación Inelástica debida a un esfuerzo sostenido.

Curva de tensión - deformación del Hormigón de 350 Kg/cm2.V

Curva de deformación versus tiempo para un elemento de hormigón pretensado.

Tipos de ensayes

Ensaye de retracción.

Ensaye de fluencia.Ensaye de tracción.

Densidad Aparente

Según la densidad que presenta el hormigón, que dependerá de la dosificación con que se elabora ese elemento, se puede clasificar en los siguientes grupos:

• Hormigón liviano o ligero: para rellenos, aislante, sobrelosas y otros elementos no estructurales. Su densidad aparente es 0.3 a 1.8 [ton/m3].

• Hormigón corriente o normal: La densidad esta comprendida entre 2.0 a 2.8 [ton/m3]. Como valor promedio, se puede tomar 2.4 [ton/m3].

• Hormigón pesado: Densidad comprendida entre 3.0 a 4.5 [ton/m3].

• TAMAÑO MAXIMO DEL ARIDO

Según las características de presente una obra en particular, estas pueden ser dosificados con distintos tamaños de árido, dependiendo de las dimensiones del elemento a hormigonar, la cuantía de acero, etc., pudiéndose seleccionar distintos tamaños de áridos, siendo los más utilizados los de 40 y 20 [mm]; en casos muy especiales, puede usarse tamaños de 10 [mm].

En cualquier caso, se debe procurar elegir el mayor tamaño máximo posible, de acuerdo a la complejidad de la obra.

Acero ordinario

• Barras lisas.• Barras corrugadas.• Alambres corrugados.• Mallas electrosoldadas.• Cables o torones.

Tipos de Aceros para refuerzo del hormigón.

Tipos de barras corrugadas.

Características mecánicas acero

Diagrama de tensión v/s deformación para acero ordinario.

Diagrama comparativo de

tensión v/s deformación para

ambos aceros.

Detalles armaduras

Diámetro de la barra,

Diámetro del mandril de doblado, D (a)

Ø 10 a Ø 25 6.db

Ø 28, Ø 32, Ø 36 8.db

Ø 48, Ø 56 10 db

Ganchos 90º y 180ºDiámetro de la barra,

Diámetro del mandril de doblado, D (a)

Ø 10 a Ø 16 4.db

Ø 18, Ø 22, Ø 25 6.db

Ganchos Para estribos.

Soportes armaduras

Recubrimientos mínimos en hormigón según ACI 318-2005 Sección 7.7

Expuesto a la intemperie o en contacto con el suelo

Elementos Hormigón “in situ” Hormigón prefabricado.

Muros 40 mm 20 mm

Resto de los elementos 40 mm 30 mm

No expuesto a la intemperie ni en contacto con el suelo

Elementos Hormigón “in situ” Hormigón prefabricado.

Losas, muros, viguetas 20 mm 16 mm

Vigas, columnas 40 mm Refuerzo principal (db), Estribos, espirales 10 mm

Cáscaras y placas plegadas 13 mm 10 mm

Hormigón in situ colocado contra el suelo y en permanente contacto con el 75 mm

ESPACIAMIENTO ENTRE BARRAS:ACI 318-2005. Sección 7.6

Se han establecido limitaciones a los espaciamientos entre las barras de acero con el objeto de permitir el flujo rápido del hormigón dentro de los espacios comprendidos entre las barras de acero y entre las barras y el moldaje sin crear nidos, y evitar la concentración de barras en el mismo plano para no causar agrietamiento por esfuerzos de corte o retracción. Estas limitaciones son las siguientes:

7.6.1.- La distancia libre mínima entre barras paralelas de una capa debe ser mayor que:

7.6.2.- Cuando la armadura esta en 2 o más capas, las barras de las capas superiores deben colocarse exactamente sobre las de las capas inferiores, dejando como mínimo 25 mm de distancia libre entre ellas.

7.6.3.- Para elementos en compresión reforzados con zunchos o amarras, la distancia libre debe cumplir con:

3.3.2.- El tamaño máximo nominal del agregado grueso del hormigón para que la armadura quede adecuadamente embebida y para minimizar los nidos, debe cumplir con:

7.6.5.- En muros y losas, exceptuando losas nervadas, la separación de la armadura principal de cumplir:

450 mm

7.6.6.- En paquetes de barras se limitará a 4 barras por paquete y confinados por estribos o amarras, el diámetro nominal se considera como una barra simple de un diámetro equivalente si área total de las barras del paquete.

El uso de paquetes de barras está sujeto a las siguientes limitaciones:

7.6.6.3 - En las vigas no se permite agrupar en paquetes a las barras Ø 36 o mayores.7.6.6.4.- Cada una de las barras de un paquete que se interrumpe dentro de un tramo de una viga se debe interrumpir en una sección diferente, y estas secciones deben estar escalonadas como mínimo 40 veces el diámetro de las barras.R.7.6.6.- Un paquete de barras puede tener como máximo dos barras en un mismo plano (es decir, tres o cuatro barras adyacentes ubicadas en un mismo plano no constituyen un paquete de barras).7.6.6.5.- Para establecer la separación y el recubrimiento de hormigón requerido, un paquete de barras se debe considerar como una única barra que tiene un diámetro equivalente obtenido a partir del área total de las barras del paquete.

7.10.4.- Disposiciones relativas a zunchos o espirales:Zuncho: Amarra continua enrollada en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresión que sirven para confinar la armadura longitudinal y la porción de las barras dobladas de la viga como anclaje en la columna. . 7.10.4.2.- El diámetro de un zuncho no debe ser menor que 10 mm.7.10.4.3.- El espaciamiento libre entre zunchos debe ser uniforme y alineado, no mayor a 75 [mm] ni menor a 25 [mm]7.10.4.4.- El anclaje debe consistir en 1,5 vueltas adicionales d e la barra en cada extremo de la espiral.

7.10.5.3.- Los estribos deben disponerse de tal forma que cada barra longitudinal de esquina y barra alterna tenga un apoyo lateral proporcionado por otro estribo con un ángulo no menor que 135 º. La separación libre máxima entre una barra longitudinal sin apoyo transversal y la barra arriostrada más próxima debe ser menor o igual que 15 cm. Observar que la distancia libre de 15 cm. se mide a lo largo del estribo.

7.11.3.- Los estribos cerrados deben estar compuestos por un solo tramo de barra continua con ganchos de 90 ó 135 grados yuxtapuestos en sus extremos, o bien por uno o dos tramos de barra continua con empalmes Clase B (longitud de traslapo de 1,3 ld).

7.12.1..- En las losas estructurales donde la armadura principal de flexión está dispuesta en una sola dirección se debe colocar armadura en dirección perpendicular a la misma para resistir los esfuerzos debido a la retracción y a la temperatura.R. 7.12.1.- Este requisito no es aplicable a las losas a nivel del plano de fundación en contacto con el suelo.

7.12.2.2.- La separación de la armadura de contracción y temperatura debe ser menor o igual que 5 veces el espesor de la losa y menor o igual que 45 cm.En Chile se le denomina a esta armadura “armadura de repartición” 7.12.2.1.- La cuantía del refuerzo de retracción y temperatura debe ser al menos igual a los valores siguientes pero no menor que 0.0014. (a) Donde se emplee acero Grado 280-350 0.002 (b) Donde se emplee acero Grado 420 0.0018 (c) Donde se emplee acero mayor que Grado 420

yf

420*0018.0