Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, SISTEMAS Y ARQUITECTURA ARQUITEC TURA
CURSO
: TECNOLOGIA DEL CONC CO NCRETO. RETO.
DOCENTE
: ING.CARLOS ING.CAR LOS MONDRAGÓN MONDRAGÓN CASTAÑEDA.
TEMA
: INFORME N° 1 INFORME PRELIMINAR SOBRE MURO DE CONTENCION CONTENCION PIMENTEL-CHICLAYO-LAMBAYEQUE.
ALUMNOS :
GRUPO Nº 01 Nº
APELLIDOS Y NOMBRES
CODIGO
EMAIL
1
EFFIO SALAZAR, SALAZAR, Felix Junior.
120465A
Fes_711@hotmail Fes_711@hotmail .com
2
GUEVARA ALCA NTARA, José Anthony.
120468K 1204 68K
ja
[email protected] a_120
[email protected] m
3
HUATANGARI HUATANGARI ALARCON, ALARCON, YeltsI n.
4
INOÑAN INOÑAN, Wal ter ter Jouel Jouel .
5
RODRIGUEZ RODR IGUEZ SANTACRUZ, Jorge Luis .
FIRMA
Lambayeque, MAYO de 2016 2016 Tecnología del Concreto
Página 1
I.
ANTECEDENTES ANTECEDENTES................. ........ ................. ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ .............4 ....4 1.1. Ubicación de la Obra ................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. .............4 .....4 1.2. 1.2. Canteras Canteras...................................................... .............................................................................. ................................................. ..................................5 .........5 1.2.1. 1.2.1. Cantera Tres Tomas Tomas................. ......... ................ ................ ................ ................. ................. ............... ............... ................ ...........5 ...5 1.2.2. 1.2.2. Cantera La Victoria ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ............9 ....9
II.
INFORMACIÓ INFORMACIÓN N DISPONIBLE DISPONIBLE ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ...........9 ..9 2.1.
Generalidades........................................................................................................9
2.2. Clasificación Clasificación................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... .........10 .10 2.2.1. 2.2.1. Tipo de Muros Muros de contención.............. contención.............. ................ ........ ................ ................ ................ ................. ..............10 .....10 2.2.1.1. Muros de gravedad ..................................................................................10 2.2.2. 2.2.2. Muros Muros estructurales estructurales ................ ........ ................ ................ ................ ................. ................. ............... ............... ................ .........10 .10 2.2.3. 2.2.3. Muros Muros de tierra armada y de suelo suelo reforzado........ eforzado................ ................. ................ ............... .............11 .....11 2.3. CARACTERÍST CARACTERÍSTICAS ICAS DEL DEL CONCRETO CONCRETO REOPL REOPLASTICO: ASTICO:................ ........ ................ ................ ................ ................ ..........12 ..12 2.4. 2.4. Planos Planos .............................................. ...................................................................... ............................................. ...........................................1 ......................13 3 2.5. Características Características del Sistema Sistema Estructura Estructurall ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ..........15 ..15 Uso
16
Características / Ventajas .....................................................................................16 III. DESCRIPCIÓN DE LAS CONDICIONES CONDICIONES MEDIOAMBIE MEDIOAMBIENTALES NTALES DEL SISTEMA ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL ..17 3.1. Descri De scripciones pciones Medio Medio Ambientales Ambientales........ ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............... .........17 .17 3.1.1. 3.1.1. Clima............................................ ..................................................................... .............................................. ..................................1 .............17 7 3.1.2. 3.1.2. Vientos Vientos ............................................. ..................................................................... .............................................. ...............................17 .........17 3.1.3. 3.1.3. Temperatura Temperatura................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. ...........17 ...17 3.1.4. 3.1.4. Hidrología Hidrología de la zona ................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ................ ................ .......17 17 3.1.5. 3.1.5. Geodinámica Geodinámica................. ........ ................. ............... ............... ................. ................. ............... ............... ................. ................. ...........17 ...17 3.1.6. 3.1.6. Peligros Sísmicos Sísmicos ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ..............18 ......18 3.1.7. 3.1.7. Zonificación Zonificación Sísmica.............. Sísmica....................... ................. ............... ................ ................. ................ ............... ................ ............18 ...18 3.1.8. 3.1.8. Peligros y Relacionados Relacionados con la Acción Pluvial..... Pluvial.............. ................. ................ ............... ............... ........18 18 3.1.9. 3.1.9. Características Características del Suelo Suelo ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ...........20 ..20 3.1.10. 3.1.10. Ubicación Ubicación del del nivel freático................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ..............21 .......21 3.1.11. 3.1.11. Ataques Ataques químicos químicos al concreto ................. ......... ................ ............... ................ ................. ................ ................ ..........21 ..21 3.1.12. 3.1.12. Ataque Ataque Biológ Biológico ico al Concret Concreto o ................ ........ ................. ................ ............... ................. ................. ............... ...........22 ....22 3.1.13. 3.1.13. Ataques Ataques Químicos Químicos del Acero ................ ........ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ............23 .....23 3.2. Sistema de colocación colocación del del concreto................ ................ ........ ................. ................. ................ ............... ..............24 .......24 IV. ANALISIS DE PROBLEMA PROBLEMA ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ..............25 ......25 Tecnología del Concreto
Página 2
4.1. Detalles Detalles a tener tener en cuenta de de la Puesta Puesta en Obra Obra ................. ........ ................. ............... ............... ................. ............25 ...25 4.2. Equipos y Herramientas Herramientas necesario necesarioss utilizados en La Construcción Construcción ................. ......... ................ ..........25 ..25 4.3. Planteamiento Planteamiento,, Construcción Construcción y Soluciones Soluciones de La Puesta en Obra Obra ................. ........ ................. ...........26 ...26 4.4. DISEÑO DE MUROS MUROS DE CONTENCIÓN CONTENCIÓN ................ ........ ................. ................ ............... ................. ................. ............... ...........26 ....26 4.5. TIPOS DE MUROS MUROS DE CONTENCIÓN ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ..............27 ......27 4.6. Proceso constructivo constructivo de un muro muro de contenc contención...... ión.............. ................ ................. ................ ............... ..............29 ......29 V.
CONCLUSI CONCLUSIO ONES............................................ .................................................................... .............................................. .......................................2 .................29 9
VI. PLAN DE ACTUACION............. ACTUACION..................... ................ ............... ................ ................. ................ ............... ................ ................. ................ ..............30 ......30 VII. LINKOGRAFÍA LINKOGRAFÍA ................ ........ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ................ ..............41 ......41
Tecnología del Concreto
Página 3
INFORME PRELIMINAR DE MURO MU RO DE CONTENCION I. ANTECEDENTES 1.1. Ubicación de la Obra La obra se encuentra ubicada en la Playa Pimentel, CONSTRUCCIÓN DE MURO DE CONTENCIÓN CALLE MANUEL SEOANAE CUADRAS 2 Y 3 MALECÓN NORTE, DISTRITO DE PIMENTEL - CHICLAYO - LAMBAYEQUE
Ubicación
de
Proyecto:
calle manuel seoane cuadras 2 y 3 malecón norte, Pimentel
Ubicación de Proyecto: calle manuel seoane cuadras 2 y 3 malecón norte, Pimentel
Tecnología del Concreto
Página 4
1.2. Canteras
Tres tomas (Ferreñafe): se extrajo el agregado grueso La victoria (Pátapo): se extrajo el agregado fino.
Cantera Tres Tomas
Cantera La Victoria
1.2.1. Cantera Tres Tomas La cantera Tres Tomas que se encuentra ubicada en el distrito de Mesones Muro, provincia de Ferreñafe a 23 km de la ciudad de Chiclayo. De esta cantera se extrajo el agregado grueso.
ROCAS ENCONTRADAS EN ESTA CANTERA: En esta cantera se encuentran gran variedad de piedras, como: granitos, granitos intemperizados, granodioritas, gabros, andesitas, dacitas y muchos tipos de cuarcitas (como la cuarcita pura y la cuarcita sacarosa), que son piedras metamórficas.
Tecnología del Concreto
Página 5
PRODUCCIÓN: Ésta cantera basa su producción en material aluvial fluvial, es decir, materiales de fondo de río, traídos por el Río Loco de Ferreñafe. Los volúmenes de reserva superan los 100’ 000 000 m3.
Éstos materiales, acumulados en grandes cantidades, son sacados por maquinaria pesada, como cargadores frontales o tractores de oruga, para seguir el proceso de tamizado, en el Tamiz Hechizo.
a. Hormigón:
Tamiz Hechizo
En este proceso se obtiene un material compuesto por grava, gravilla, arena y arcilla, llamado hormigón, el cual es base del concreto pobre, se le llama así porque tiene una resistencia a la compresión entre 100 a 140 kg/cm2 y sirve para la construcción de solados.
b. Material para Asfaltado:
Hormigón
Generalmente el material tamizado, es acumulado y está compuesto por grava, gravilla, arena fina, arena gruesa y aproximadamente 6%de arcilla, este material sirve de base para la construcción de carreteras ya que permite trabajar una compactación al 100%, este material es de excelente calidad para la construcción de pistas y veredas, especialmente carreteras.
Tecnología del Concreto
Página 6
En el proceso de tamizado son separados también la arena gruesa, grava y gravilla de ½” a ¾” y sobre todo lo que más produce esta cantera es piedra cascote, que es
muy utilizada para combatir el salitre.
Estas piedras son trasladadas luego por volquetes hacia la chancadora de piedra ubicada entre Ferreñafe y Picsi, la cual produce aproximadamente entre 300 a 400 m3 de piedra de ½” y ¾”.
c. Áridos y Agregados: Los áridos y agregados, son una mezcla de cantos rodados y cantos clastos, grava de ¾”, ½”, 1”; el material es sacado por el cargador frontal y luego de haber pasado
por el proceso de tamizado, éste recoge el material d afirmado (arena, grava y sobre todo piedra cascote) para llevarlo a la chancadora.
Tecnología del Concreto
Página 7
La piedra natural es muy usada como relleno para la base de los cimientos, colocada a una altura aproximada de 0.8 cm. a 1m., sirve para mejorar la capacidad portante de los suelos, ya que, Chiclayo presenta muy poca capacidad portante que va desde 0.5 a0.7 kg/cm2 es muy importante para la estabilización de éstos suelos. Y sobre ésta base de piedras se coloca luegoel afirmado.
Cargadores frontales recogiendo áridos y agregados
Separación del material de acuerdo a su diámetro (después del tamizado)
Tecnología del Concreto
Página 8
1.2.2. Cantera La Victoria La Cantera La Victoria se encuentra ubicado en el sector Pampa La Victoria o Pampa de Burros, nombres originales que se encuentran dentro del patrimonio de la comunidad de campesinos de la provincia de Ferreñafe a una distancia de 30 Km. de Chiclayo y a 3 Km. del distrito de Pátapo. Esta cantera cuenta con una vasta extensión de aproximadamente 2300 hectáreas. De esta cantera extrajimos el agregado fino.
II. INFORMACIÓN DISPONIBLE 2.1. Generalidades Los muros de contención se utilizan para detener masas de tierra u otros materiales sueltos cuando las condiciones no permiten que estas masas asuman sus pendientes naturales. Estas condiciones se presentan cuando el ancho de una excavación, corte o terraplén está restringido por condiciones de propiedad, utilización de la estructura o economía. Por ejemplo, en la construcción de vías férreas o de carreteras, el ancho de servidumbre de la vía es fijo y el corte o terraplén debe estar contenido dentro de este ancho. De manera similar, los muros de los sótanos de edificios deben ubicarse dentro de los límites de la propiedad y contener el suelo alrededor del sótano.
Tecnología del Concreto
Página 9
2.2. Clasificación 2.2.1. Tipo de Muros de contención 2.2.1.1.
Muros de gravedad
Son aquellos cuyo peso contrarresta el empuje del terreno. Dadas sus grandes dimensiones, prácticamente no sufre esfuerzos flectores, por lo que no suele armarse. Los muros de gravedad a su vez pueden clasificarse en:
Muros de hormigón en masa. Cuando es necesario, se arma el pie (punta y/o talón). Muros de mampostería seca. Se construyen mediante bloques de roca (tallados o no). Muros de escollera. Se construyen mediante bloques de roca de mayor tamaño que los de mampostería. Muros de gaviones. Son muros mucho más fiables y seguros que los de escollera ya que, con estos, se pueden realizar cálculos de estabilidad y, una vez montados, todo el muro funciona de forma monolítica. Muros prefabricados o de elementos prefabricados. Se pueden realizar mediante bloques de hormigón previamente fabricados. Muros aligerados. Aquellos en los que los bloques se aligeran (se hacen huecos) por diversos motivos (ahorro de material, reducción de peso...). Muros jardinera. Si los bloques huecos de un muro aligerado se disponen escalonadamente, y en ellos se introduce tierra y se siembra, se produce el muro jardinera, que resulta mucho más estético, y de menor impacto, ver rocalla. Muros seco. constituido por piedra de 8"@10" que van sobre puestos y amarrados entre si, no lleva ningún tipo de mortero o concreto, conforme se va construyendo se va rellenando con piedras de lugar o cascajo de 3/4" de diámetro en caso que se utilice con drenar el agua.
2.2.2. Muros estructurales Son muros de hormigón fuertemente armados. Presentan ligeros movimientos de flexión y dado que el cuerpo trabaja como un voladizo vertical, su espesor requerido aumenta rápidamente con el incremento de la altura del muro. Presentan un saliente o talón sobre el que se apoya parte del terreno, de manera que muro y terreno trabajan en conjunto. Siempre que sea posible, una extensión en el puntal o la punta con una dimensión entre un tercio y un cuarto del ancho de la base suministra una solución más económica. Tipos distintos de muros estructurales son los muros "en L", "en T invertida". En algunos casos, los límites de la propiedad u otras restricciones obligan a colocar el muro en el borde delantero de la losa base, es decir, a omitir el puntal. Es en estas ocasiones cuando se utilizan los muros en L.
Tecnología del Concreto
Página 10
Como se ha indicado, en ocasiones muros estructurales verticales de gran altura presentan excesivas flexiones. Para evitar este problema surge el 'muro con contrafuertes', en los que se colocan elementos estructurales (contrafuertes) en la parte interior del muro (donde se localizan las tierras). Suelen estar espaciados entre sí a distancias iguales o ligeramente mayores que la mitad de la altura del muro. También existen muros con contrafuertes en la parte exterior del mismo. En ocasiones, para aligerar el contrafuerte, se colocan elementos con un tirante (cable metálico) para que trabaje a tracción. Surgen así los muros atirantados
2.2.3. Muros de tierra armada y de suelo reforzado Los muros de tierra armada son mazacotes de terreno (grava) en los que se introducen armaduras metálicas con el fin de resistir los movimientos. Con ello se consigue que el material trabaje como un todo uno. La importancia de esta armadura consiste en brindarle cohesión al suelo, de modo de actuar disminuyendo el empuje de tierra que tiene que soportar el muro. La fase constructiva es muy importante, ya que se tiene que ir compactando por capas de pequeño espesor, para darle una mayor resistencia al suelo.
Muro de contención armado con geotextil. Se le suelen colocar escamas (planchas de piedra u hormigón), sin fin estructural alguno, sino para evitar que se produzcan desprendimientos. Los muros de tierra armada pueden rematarse también con bloques de hormigón huecos, rellenos de tierra, y sembrados, creando muros jardinera.
Un muro de suelo reforzado es un muro de tierra armada en que se sustituyen las armaduras metálicas, por geomalla. Es una solución más barata. Análogamente a los muros de tierra armada, se pueden recubrir con escamas, o rematarlos con muros jardinera. Aunque existe otra alternativa, que consiste en colocar un geotextil sobre la ladera del muro, y cubrirlo de tierra y semillas. Surge así un 'muro vegetalizado'.
Tecnología del Concreto
Página 11
2.3. CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO REOPLASTICO: •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Aquel concreto cuyas características rheoplasticas están controladas mediante aditivos que incrementan la plasticidad sobre los limites convencionales, sin producir exudación, segregación ni alteración de la relación agua/cemento, contenido de aire y fraguado inicial. Impermeabilidad mejorada. Características resistentes incrementadas. Reducción de contracción por secado y flujo plástico, por tanto menos fisuracion. Vaciado de hasta 5 m de altura sin segregación. Menor mano de obra en la colocación y compactación. Facilidad de bombeo en distancia y altura. Mayor desarrollo y confiabilidad en las características resistentes. Con asentamientos de 8 " a 10 " es un concreto auto-nivelante. Su mayor manejabilidad permite mejores acabados. Permite la reducción de mano de obra y plazos de ejecución de obra. El control de calidad de las materias primas y del producto final es riguroso y se realiza con la más moderna tecnología. La dosificación se realiza con equipos perfectamente controlados. Permite la colocación del concreto en lugares de difícil acceso, por medio de bombas.
USOS: •
•
•
•
Estructuras de dimensiones reducidas o con mucha concentración de acero de refuerzo. Procesos constructivos en que se requiera velocidad de vaciado y trabajabilidad mejorada. Concretos de alta resistencia. Es recomendable cuando se requiera gran facilidad y velocidad de colocación con muy poco o ningún vibrado, así como en estructuras esbeltas (columnas y muros de contención) y aquellas con gran concentración de armadura.
Tecnología del Concreto
Página 12
2.4. Planos
Tecnología del Concreto
Página 13
Tecnología del Concreto
Página 14
2.5. Características del Sistema Estructural
o
Concreto:
o
210 kg/cm²
Acero de Refuerzo:
o
Todos los elementos estructurales :
ASTM A615 :
4200 kg/cm²
Cemento:
Cemento PORTLAND:
Tipo V
o
Contenido Mínimo de Cemento:
330 kg/m3
o
Tamaño máximo nominal del agregado:
”.
o
SLUMP:
”.
Todas las superficies en contacto con agua serán revestidas con mortero impermeabilizante (e=2.5) C/A=1:3.
Resistencia a la rotura a la compresión a los 28 días en cilindros estándar ASTM f´c (kg/cm2) 210
Tamaño máximo del agregado (pulgadas)
Slump (revenimiento ) máximo en pulgadas
4"
Uso
210
1"
24.5
4"
Muros de contención Columnas y vigas
210
3/4"
24.5
4"
Losas
o
11/2 "
Relación agua cemento máxima (litros / saco de cemento) 25.5
Estudio de suelo:
Capacidad Portante del suelo:
1.20 kg/cm²
Profundidad mínima de cimentación:
5.20 m
Tecnología del Concreto
Página 15
o
o
o
Normas de cálculo:
NORMAS E-060.
NORMAS SISMORRESISTENTES.
NORMAS ACI-350 R-77 ING. SANITARIA
Tipo de concreto utilizado: concreto especial: reoplastico.
Prueba de revenimiento: es medido en términos de colocación utilizando una versión modificada del ensayo de asentamiento (ASTM C 143). El asentamiento debe ser 60 cm.
o
Aditivo: El aditivo para producirlo es el Sikament®-290 N Sikament®-290N es un aditivo polifuncional para concretos que puede ser empleado como plastificante o superplastificante según la dosificación utilizada. Muy adecuado para plantas de concreto al obtener con un único aditivo dos efectos diferentes sólo por la variación de la proporción del mismo. Sikament®-290N no contiene cloruros y no ejerce ninguna acción corrosiva sobre las armaduras.
Uso
Todo tipo de concretos fabricados en plantas concreteras con la ventaja de poder utilizarse como plastificante o superplastificante con sólo variar la dosificación. En concretos bombeados porque permite obtener consistencias adecuadas sin aumentar la relación agua/cemento. Transporte a largas distancias sin pérdidas de trabajabilidad. Concretos fluidos que no presentan segregación ni exudación.
Características / Ventajas
Aumento de las resistencias mecánicas. Terminación superficial de alta calidad. Mayor adherencia a las armaduras. Permite obtener mayores tiempos de manejabilidad de la mezcla a cualquier temperatura. Permite reducir hasta el 25% del agua de la mezcla. Aumenta considerablemente la impermeabilidad y durabilidad del concreto. Facilita el bombeo del concreto a mayores distancias y alturas. Proporciona una gran manejabilidad de la mezcla evitando segregación y la formación de cangrejeras. Reductor de agua.
Tecnología del Concreto
Página 16
III. DESCRIPCIÓN DE LAS CONDICIONES MEDIOAMBIENTALES DEL SISTEMA ESTRUCTURAL 3.1. Descripciones Medio Ambientales 3.1.1. Clima Por estar Chiclayo situado en una zona tropical, el clima es caluroso, húmedo, y lluvioso; sin embargo su estado sub. Tropical, seca, sin lluvias, con fuertes vientos denominados ciclones.
3.1.2. Vientos Según los datos de las estaciones meteorológicas de la Vertiente del Pacífico, los vientos que predominan son los que soplan del Oeste y Sur - Oeste con velocidades medias anuales, de 2.1 a 2.2 m/s
3.1.3. Temperatura La temperatura en verano fluctúa entre 20ºC como mínimo y 30ºC como máximo; cuando el clima es tropical, cada cierto año, la temperatura fluctúa entre 30 y 35º. En invierno la temperatura mínima es de 15º y máxima de 24º.
3.1.4. Hidrología de la zona La hidrología del distrito de la ciudad de Chiclayo, está constituida por depósitos aluviales del cuaternario reciente y está representado principalmente por el antiguo cono de deyección de los ríos Lambayeque, Reque, La Leche y Zaña.
3.1.5. Geodinámica
Geodinámica Externa Dentro de los fenómenos de geodinámica externa, a los que está expuesta la ciudad de Chiclayo, destaca el Fenómeno El Niño, que por las precipitaciones intensas de agua de lluvia, genera gran humedecimiento del suelo, con la consiguiente recarga del acuífero, afectando la resistencia al corte de los suelos, con efecto más desfavorable en aquellos formados, como rellenos no controlados, cuya característica esencial es su baja densidad y su baja capacidad admisible ante cargas externas.
Geodinámica Interna La actividad sísmica en la región es de carácter intermedio, de magnitud VII en la escala Mercalli Modificada., con una profundidad de 70 km. La tesis “Microzonificación de la ciudad de Chiclayo y zonas de Expansión para la Reducción de Desastres 2001”, realizada por la Universidad Nacional Pedro
Ruiz Gallo, establece mediante la aplicación de la ley de recurrencia y de la Tecnología del Concreto
Página 17
ley de atenuación una aproximación de la probabilidad de ocurrencia para sismos de magnitudes de 7.0 y 7.5, de 50 años con una excedencia del 10%. La evaluación de las propiedades del subsuelo tales como características geotécnicas, elaborada en base a estudios de geología, geomorfología, nivel freático y mecánica de suelos y el registro de anteriores sismos, han delimitado zonas con características similares con valores probables de intensidades sísmicas para diversos sectores de la Ciudad. Es indudable que las intensidades sísmicas más altas se registrarán en los suelos en estado más sueltos y de capacidades portantes bajas.
3.1.6. Peligros Sísmicos Se llama riesgo sísmico a una medida que combine la peligrosidad sísmica, con la vulnerabilidad y la posibilidad de que se produzcan en ella daños por movimientos sísmicos en un período determinado. No debe confundirse este concepto con el de peligro sísmico. Como consecuencia de la ocurrencia de un sismo de intensidad Intermedia a alta, podría generarse “Asentamiento y amplificación de ondas sísmicas”.
3.1.7. Zonificación Sísmica La zona en estudio, está considerada como zona de sismicidad alta (Zona 3), de acuerdo a la zonificación sísmica realizada por el Instituto Geofísico de Perú, conforme se muestra en la Figura siguiente.
3.1.8. Peligros y Relacionados con la Acción Pluvial En eventos extraordinarios como el Fenómeno de El Niño, la periódica intensidad pluvial causa daños debido al volumen de precipitaciones, la velocidad de escorrentía, y la superficie de drenaje. Los efectos de las inundaciones son múltiples; en la Ciudad de Chiclayo se ha calificado dos tipos de inundaciones:
Tecnología del Concreto
Página 18
Inundaciones Críticas: Debido a su topografía, la ciudad de Chiclayo presenta la formación de varias zonas inundables con nula posibilidad de drenaje natural, siendo las zonas más afectadas las siguientes:
Al Norte de la ciudad: UPIS 1ro. De Mayo y María Parado de Bellido, 5to Sector de Urrunaga, PPJJ. Villa Hermosa y Lujan. Al Sur de la ciudad: Paseo las Musas, Barrio Chino, PPJJ. Zamora, San Martín, San Francisco, Diego Ferré, Muro, Ciro Alegría, parte de la Urb. Santa Victoria (Av. La Marina y calle Los Amarantos), de la Urb. Villarreal y de la Urb. Café Perú, parte del 1er. y 3er. Sector de La Victoria. Al Este de la ciudad: Urbs. Bancarios, Magisterial, Precursores, Libertadores, Caja de Depósitos, San Felipe, PPJJ. 9 de Octubre y las Brisas. Al Oeste de la ciudad: PJ. San Antonio; y en el área central de la ciudad el AH. San Lorenzo, Moshoqueque, Mercado Central y parte del AH.12 de Octubre.
Inundaciones Temporales:
al Norte de la ciudad: PPJJ. Fujimori, Ramiro Prialé, Nuevo San Lorenzo, Las Palmeras, Santa Ana. Al Sur de la ciudad: PJ. Antonio Raimondi y Primero de Junio. Al Este de la ciudad: PPJJ. Luis Alberto Sánchez, 4 de Noviembre, Santo Toribio de Mogrovejo, Túpac Amaru, Ampliación Túpac Amaru, Los Olivos, San Julio, Espiga de Oro, Urbs. Miraflores y Residencial Leguía.
Tecnología del Concreto
Página 19
3.1.9. Características del Suelo Para el estudio de cimentaciones, se han realizado Sondajes de Exploración Geotécnica (SEG), con equipo para Ensayos Normales de Penetración (SPT) según la Norma Técnica Peruana NTP 339.133 (ASTM D2488). La profundidad máxima alcanzada en las perforaciones ha sido de 5.20 metros. En la siguiente tabla se muestran los resultados obtenidos de los ensayos de suelos: Sondaje
Profundidad De 0.00 a 1.80
SEG – 01
1.80 a 2.60 2.60 a 3.70 3.70 a 5.20
CL CL CL
Relleno arcillo arenoso con materia orgánica y sales.
3.00 5.20
Arcilla arenosa, de consistencia blanda
0.00 a 3.20
Relleno arcillo arenoso con materia orgánica y sales.
3.20 2.00
Arcilla arenosa, de consistencia firme.
CL
Relleno arcillo arenoso con materia orgánica y sales. Arcilla arenosa, de consistencia blanda.
CL
SEG – 03 0.00 a 1.60 1.60 4.00 4.00 5.20 0.00 a 0.30 SEG -05
SUCS
0.00 a 3.00 SEG – 02
SEG – 04
Tipo de suelo Relleno arcilloso con materia orgánica y sales Arcilla arenosa, de consistencia blanda Arcilla arenosa, de consistencia blanda Arcilla arenosa de consistencia media
0.30 1.20 1.20 5.20
Arcilla arenosa, de consistencia firme. Relleno arcillo arenoso con materia orgánica y sales Arcilla arenosa, de consistencia blanda. Arena limo arcillosa, de densidad relativa medianamente densa.
CL
CL
CL SM - SC
En la zona de estudio se presenta una capa de material de relleno arcilloso, de consistencia muy blanda a blanda, de densidad muy baja, con elevada cantidad de materia orgánica y desechos de construcción; esta etapa se extiende desde la superficie hasta una profundidad que varía de 1.60 a 3.00 m. Por debajo del estrato de relleno, existe un manto de arcilla de plasticidad baja, con una cantidad apreciable de arena de grano fino, de consistencia medianamente compacta, con un contenido de humedad elevado, debido a la presencia del nivel freático; el color del suelo es marrón claro con trazas de color rojizo. A partir de 3.00m de profundidad, el estrato de suelo adquiere una consistencia firme; esta característica domina la zona en estudio hasta la profundidad analizada de 5.20 m.
Tecnología del Concreto
Página 20
3.1.10.Ubicación del nivel freático En la zona en estudio se ha detectado la presencia de aguas subterráneas que presentan un nivel estático entre las profundidades de 1.20 y 1.50m. Es indudable que la presencia del agua subterránea, ha afectado a los suelos de la zona en estudio, que debido a su formación de relleno no controlado, ha venido perdiendo su resistencia al corte, por ello los resultados de los ensayos normales de penetración, determinan que, superficialmente, el suelo presenta un grado de consistencia que va de muy blando a blando.
3.1.11.Ataques químicos al concreto El suelo sobre el que se cimienta una estructura tiene un efecto agresivo a ésta. Este efecto nocivo y hasta destructivo, se da a causa de la presencia de elementos químicos que actúan sobre el concreto y el acero de refuerzo. Sin embargo, la acción química del suelo sobre el concreto sólo ocurre a través del agua subterránea que reacciona con el concreto; de ese modo el deterioro del concreto ocurre bajo el nivel freático, zona de ascensión capilar o presencia de agua infiltrado por otra razón (rotura de tuberías: lluvias extraordinarias, inundaciones, etc.). Con la finalidad de medir el grado de agresividad del medio se han tomado dos muestras: una de suelo y otra de agua del nivel freático, con la finalidad de determinar el contenido de sales, sulfatos y cloruros presentes en su constitución interna.
Material
Sulfatos (SO4) PPM
Cloruros (Cl)ppm
Sales solubles totales ppm
PH
Suelo
106.8
85.9
555.92
7.12
Grado de aceleración
Leve
Leve
Leve
Medio alcalino
Agua
384.3
216.3
1568
6.94
Grado de aceleración
Leve
Leve
Leve
Medio ácido
Los resultados de estudio muestran que la zona en estudio presenta un grado de agresividad de leve a moderado.
Tecnología del Concreto
Página 21
VALORES DE GRADO DE ATAQUE GRADO DE ATAQUE
ATAQUE DEBIL
ATAQUE FUERTE
ATAQUE MODERADO
ATAQUE MUY FUERTE
< 4.0
AGUA Valor de PH Agresivo CO2 mg CO2/I Amonio mg NH4+/I Magnesio Mg2+/I Sulfato mg SO42-/I
6.5 – 5.5
5.5 – 4.5
4.5 – 4.0
15 - 30
30 - 60
60 – 100
III.
100
15 - 30 100 - 300 200 -600
30 - 60 300 - 1500 600 - 3000
60 – 100 1500 – 3000 3000 – 6000
IV. V. VI.
100 3000 6000
Exposición a los sulfatos
Suelos con aguas sulfatadas % peso
Contenido de sulfatos en el agua PPM
Tipo de cemento
Insignificante
0.00 – 0.10
0 – 150
-
Moderada 1
0.10 – 0.20
150 – 1500
II (IP) (MS) IS,(MS)
Severa Muy severa
0.20 – 2.00 > 2.00
1500 – 10000 Sobre 10000
V V más puzolana
3.1.12.Ataque Biológico al Concreto
Son ataques biológicos al concreto en medios donde existe oxígeno y donde no existe. Es decir AEROBIOS Y ANAEROBIOS.
Los ataques AEROBIOS lo realizan seres vivos como microorganismos, líquenes, musgos, raíces de plantas, etc.
Organismos que penetran a través de las fisuras y puntos débiles, provocando la disgregación del concreto y facilitando la penetración de otros agentes agresivo, como el agua que penetra a través de las zonas disgregadas saturando los poros existentes en la masa de concreto y creando daños en los ciclos hielo-deshielo.
En la zona aerobia de las canalizaciones se ha detectado la formación de H2SO4, siendo las principales bacterias implicadas los Thiobacillusthiooxydans, que de una forma general, provocarían la reacción: 2 S + 3O2 + 2 H2O → 2H2SO4
Tecnología del Concreto
Página 22
Los ataques ANAEROBIOS, se trata de ataques al concreto como consecuencia de procesos biológicos de degradación anaerobia de materia orgánica.
Como consecuencia de los procesos anaerobios se generan sustancias agresivas, como el ácido sulfhídrico y el amoniaco.
Es importante proteger al concreto de los ataques mencionados ya que cualquier problema es aprovechado por el agua, afectando su estructura.
3.1.13.Ataques Químicos del Acero Por regla general en el acero el principal ataque que puede recibir, es por acción de los cloruros. Las causas más frecuentes por las que se produce la corrosión del acero de refuerzo son: la carbonatación del concreto, el ataque de cloruros y de sulfatos, y la acción de medioambientes agresivos. Así esto depende de su ubicación de la impermeabilización del concreto es de vital importancia en la obra.
Desarrollo de Corrosión
Tecnología del Concreto
Página 23
3.2. Sistema de colocación del concreto El Concreto Autocompactante se puede colocar por simple gravedad a través de capachos, grúas, canoas, etc., o mediante bombeo o inyección. En la obra, debe formularse un plan de concreto considerando la alta fluidez del Concreto Autocompactante, tomando en cuenta las secciones y formas, el orden de colocación, la cantidad de concreto por unidad de tiempo, el tiempo de espera entre capas continuas y los demás aspectos relacionados. Si bien en muchos casos no habrá necesidad de reforzar el moldaje, se recomienda por seguridad, especialmente en elementos de gran altura, que la presión lateral del Concreto Autocompactante sea calculada considerando al concreto como un líquido. Además, el moldaje debe ser estanco para prevenir la fuga de lechada en las juntas. Un método de colocación altamente eficaz es la inyección del concreto Autocompactante a través de puntos en la zona inferior de los encofrados. Cuando la superficie del concreto debe cumplir con requerimientos estéticos muy exigentes es recomendable colocar el Concreto Autocompactante a presión, bombeado a través de bocas instaladas en la base del elemento o por medio de tuberías colocadas por debajo del nivel de la superficie de concreto.
Tecnología del Concreto
Página 24
IV. ANALISIS DE PROBLEMA 4.1. Detalles a tener en cuenta de la Puesta en Obra
Altura máxima normada (permitida) de vaciado o de caída del concreto a utilizar.
Evitar segregación de los agregados en el concreto.
Tipo de concreto a utilizar.
La longitud (altura) del elemento estructural, influirá directamente en el proceso de encofrado y posterior vaciado del concreto.
Vaciado de concreto de manera continua, permitiendo y asegurando de esta manera un fraguado homogéneo, con lo cual se aseguraría una resistencia (f´c) también homogénea o uniforme a lo largo de todo el muro de contención, cumpliendo los requerimientos de diseño de la misma.
Maquinaria y herramientas que harán posible la obtención del elemento final.
Los agregados y acero deben ser los más apropiados según el criterio de diseño.
Las condiciones de uso y medioambientales (agentes externos agresivos al concreto), juegan un papel muy importante tanto en el diseño (dimensionamiento y diseño de mezcla propiamente dicha) y puesta en obra del elemento estructural en estudio. Además del tiempo de inicio del proceso de curado.
4.2. Equipos y Herramientas necesarios utilizados en La Construcción
Máquina mezcladora y canaleta del concreto a utilizar.
Abastecimiento o alimentación continua y adecuada del concreto al elemento, evitando inconvenientes de la puesta en obra.
No será necesario el uso de vibración o chuceado ya que el concreto autocompactante luego de su vaciado, mantiene un grado muy aceptable de horizontalidad en su acabado.
Uso de una grúa metálica telescópica para el transporte de material.
Retroexcavadora Tipo Case para el movimiento de tierras
Canaletas para el vaciado en la zapata.
Tecnología del Concreto
Página 25
4.3. Planteamiento, Construcción y Soluciones de La Puesta en Obra
El tipo de concreto a utilizar es un concreto autocompactante fluido, dado el muro de contención es considerada como un elemento estructural; y considerando además que el tipo reoplastico se utiliza solo para elementos prefabricados.
La altura de vaciado o caída del concreto según la norma ACI (Colocación del concreto por métodos de bombeo ACI-304, considera 1.50m máximo), se ha estimado en 1.50 m, con la cual se reduce y evita en lo posible los problemas de segregación de los agregados constituyentes del concreto usado en este elemento estructural.
El vaciado propiamente dicho se hará de manera que se cumpla con la altura máxima permitida según la norma (ACI-304), y de manera continua para obtener finalmente un elemento estructural que cumpla con los requerimientos del diseño y uso del mismo, según el expediente técnico al cual este sujeto.
El tamaño máximo nominal del agregado (1 1/2´´), así como el tipo de cemento y agregados en general han sido estimados de manera previa y teniendo en cuenta, los detalles y factores exógenos que se describieron en el punto 4.1.
4.4. DISEÑO DE MUROS DE CONTENCIÓN Los muros de contención son estructuras que proporcionan estabilidad al terreno natural u otro material cuando se modifica su talud natural. Se utiliza como soporte de rellenos, productos mineros y agua. Los muros de contención deben ser diseñados para resistir el volteo, deslizamiento y ser adecuados estructuralmente. Para proyectar muros de sostenimiento es necesario determinar la magnitud, dirección y punto de aplicación de las presiones que el suelo ejercerá sobre el muro. El proyecto de los muros de contención consiste en: a. Selección del tipo de muro y dimensiones. b. Análisis de la estabilidad del muro frente a las fuerzas que lo solicitan. En caso que la estructura seleccionada no sea satisfactoria, se modifican las dimensiones y se efectúan nuevos cálculos hasta lograr la estabilidad y resistencia según las condiciones mínimas establecidas. c. Diseño de los elementos o partes del muro. El análisis de la estructura contempla la determinación de las fuerzas que actúan por encima de la base de fundación, tales como empuje de tierras, peso propio, peso de la tierra, cargas y sobrecargas con la finalidad de estudiar la estabilidad al volcamiento, deslizamiento, presiones de contacto suelo-muro y resistencia mínima requerida por los elementos que conforman el muro.
Tecnología del Concreto
Página 26
4.5. TIPOS DE MUROS DE CONTENCIÓN MUROS GRAVEDAD, utiliza su propio peso para estabilidad Son muros con gran masa que resisten el empuje mediante su propio peso y con el peso del suelo que se apoya en ellos; suelen ser económicos para alturas moderadas, menores de 5 m, son muros con dimensiones generosas, que no requieren de refuerzo. En cuanto a su sección transversal puede ser de varias formas, en la figura 7 se muestran algunas secciones de ellas. Los muros de gravedad pueden ser de concreto ciclópeo, mampostería, piedra o gaviones. La estabilidad se logra con su peso propio, por lo que requiere grandes dimensiones dependiendo del empuje. La dimensión de la base de estos muros oscila alrededor de 0,4 a 0,7 de la altura. Por economía, la base debe ser lo más angosta posible, pero debe ser lo suficientemente ancha para proporcionar estabilidad contra el volcamiento y deslizamiento, y para originar presiones de contacto no mayores que las máximas permisibles.
MUROS EN VOLADIZO O EN MÉNSULA: Este tipo de muro resiste el empuje de tierra por medio de la acción en voladizo de una pantalla vertical empotrada en una losa horizontal (zapata), ambos adecuadamente reforzados para resistir los momentos y fuerzas cortantes a que están sujetos, en la figura 8 se muestra la sección transversal de un muro en voladizo. Estos muros por lo general son económicos para alturas menores de 10 metros, para alturas mayores, los muros con contrafuertes suelen ser más económicos. La forma más usual es la llamada T, que logra su estabilidad por el ancho de la zapata, de tal manera que la tierra colocada en la parte posterior de ella, ayuda a impedir el volcamiento y lastra el muro aumentando la fricción suelomuro en la base, mejorando de esta forma la seguridad del muro al deslizamiento. Estos muros se diseñan para soportar la presión de tierra, el agua debe eliminarse con diversos sistemas de drenaje que pueden ser barbacanas colocadas atravesando la pantalla vertical, o sub-drenajes colocados detrás de la pantalla cerca de la parte inferior del muro. Si el terreno no está drenado adecuadamente, se puede presentar presiones hidrostáticas no deseables. La pantalla de concreto en estos muros son por lo general relativamente delgadas, su espesor oscila alrededor de (1/10) de la altura del muro, y depende de las fuerzas cortante y momentos flectores originados por el empuje de tierra. Tecnología del Concreto
Página 27
El espesor de la corona debe ser lo suficientemente grande para permitir la colocación del concreto fresco, generalmente se emplean valores que oscilan entre 20 y 30 cm. El espesor de la base es función de las fuerzas cortantes y momentos flectores de las secciones situadas delante y detrás de la pantalla, por lo tanto, el espesor depende directamente de la posición de la pantalla en la base, si la dimensión de la puntera es de aproximadamente 1/3 del ancho de la base, el espesor de la base generalmente queda dentro del intervalo de 1/8 a 1/12 de la altura del muro.
CONTRAFUERTE: Los contrafuertes son uniones entre la pantalla vertical del muro y la base. La pantalla de estos muro es resiste los empujes trabajando como losa continua apoyada en los contrafuertes, es decir, el refuerzo principal en el muro se coloca horizontalmente, son muros de concreto armado, económicos para alturas mayores a 10 metros. En la figura 9, se muestra una vista parcial de un muro con contrafuertes, tanto la pantalla como los contrafuertes están conectados a la losa de fundación. Los contrafuertes se pueden colocar en la cara interior de la pantalla en contacto con la tierra o en la cara exterior donde estéticamente no es muy conveniente. Los muros con contrafuertes representan una evolución de los muros en voladizo, ya que al aumentar la altura del muro aumenta el espesor de la pantalla, este aumento de espesor es sustituido por los contrafuertes; la solución conlleva un armado, encofrado y vaciado más complejo.
Tecnología del Concreto
Página 28
4.6. Proceso constructivo de un muro de contención
EXCAVACION Y MOVIMIENTO DE TIERRAS
REPLANTEO
EXCAVACIÓN Y MOVIMIENTO DE TIERRAS
EJECUCIÓN DEL HORMIGÓN DE LIMPIEZA
COLOCACIÓN DE LA ARMADURA DE LA ZAPATA, DEJANDO ESPERAS.
HORMIGONADO DE LA ZAPATA.
EJECUTAR EL ENCOFRADO DE LA CARA INTERIOR DEL MURO (INTRADÓS).
COLOCACIÓN DE LA ARMADURA DEL MURO DE CONTENCIÓN.
ENCOFRADO DE LA CARA EXTERIOR (EXTRADÓS)
PUESTA EN OBRA Y VIBRADO DEL HORMIGÓN.
DESENCOFRADO.
V. CONCLUSIONES
El suelo presenta una exposición severa a los sulfatos por lo que se requiere una alta resistencia a ellos , por lo que para el diseño de mezcla se utilizará Cemento Portland (T-V)
Teniendo en cuenta la magnitud del muro de contención a construir y uso que se le dará, se tendrán en cuenta las cargas para determinar la resistencia del concreto. Así como también la geodinámica interna de la zona, los agentes agresivos del suelo y otros factores. La resistencia del concreto del tanque elevado será de 210 kg/cm 2 .
El tamaño máximo nominal del agregado grueso es 1 1/2’’
Los agregados fino y grueso serán extraídos de las canteras La Victoria y Tres Tomas respectivamente, luego serán analizados en el laboratorio, donde tendrán que cumplir estrictos requisitos como, estar dentro del rango del módulo de fineza, para el agregado fino, y tener una continuidad de partículas.
Tecnología del Concreto
Página 29
VI. PLAN DE ACTUACION ENSAYO DE EXTENSIÓN DE FLUJO DESCRIPCIÓN Y OBJETIVO
El ensayo de extensión de flujo, o SLUMP FLOW en inglés, es el método más simple y el más utilizado, debido a la sencillez del equipo que se precisa. Está basado en el aparato y procedimiento del ensayo del cono de Abrams, el cual es probablemente el ensayo más universal para la determinación de la docilidad o trabajabilidad del concreto fresco.
Este ensayo difiere del convencional en que la muestra de concreto se coloca sin ningún tipo de compactación. Además, en este caso la altura del asentamiento no constituye una medida representativa, siendo el diámetro final de extensión (D f ) la medida fundamental que se obtiene como resultado. Adicionalmente, también suele medirse el tiempo que tarda la muestra desde el inicio del levantamiento del cono hasta alcanzar un diámetro de 500 mm (T50 ), y más ocasionalmente, el tiempo final de extensión de flujo (T f ), hasta que la muestra deja de moverse.
(a) Cono y base
(b) Diámetro final de extensión
El objetivo de este ensayo es evaluar la habilidad o facilidad de fluir del concreto. Se puede también valorar cualitativamente, en términos visuales, la presencia de segregación, que se manifestaría por la presencia de una aureola de pasta o mortero alrededor del perímetro de la extensión del flujo y/o la presencia de áridos gruesos acumulados irregularmente.
Tecnología del Concreto
Página 30
INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Y VALORES TÍPICOS
El valor de la extensión de flujo, D f , es útil para evaluar la capacidad de deformación del concreto autocompactable. Se recomiendan medidas de D f de entre 60 y 80 cm, presentando las mezclas en ese rango una buena habilidad o facilidad para el relleno. El T50 y el Tf se emplean para caracterizar la viscosidad y cohesión. En general, mayor tiempo significa mayor viscosidad y cohesión del hormigón. Sin embargo, estos tiempos por sí solos no puede representar directamente la viscosidad, y puede tan solo valorarla cuando el valor de extensión de flujo de las mezclas que se evalúan es constante. En cuanto a los valores de T50 , sugieren que un tiempo de 3-7 segundos es aceptable en aplicaciones de ingeniería civil, mientras que 2-5 segundos sería correcto para las aplicaciones en edificación. Sin embargo, en general se aceptan tiempos entre 1 y 10 segundos para mezclas de las que se espera una viscosidad moderada sin que se presente segregación y con un comportamiento favorable frente al bloqueo.
Tecnología del Concreto
Página 31
CAJA EN L DESCRIPCIÓN Y OBJETIVO
La caja en L, denominada en inglés como L-Box, es un aparato bien conocido para la caracterización del HAC. Consta de un depósito vertical que conecta con un canal horizontal a través de una abertura en la que se colocan barras de armadura. Una de las primeras referencias de su utilización es la de los trabajos de Petersson. (1996).
El ensayo consiste en llenar el depósito y dejar fluir el hormigón hacia el canal a través de las armaduras. Se determinan el tiempo que tarda el hormigón en llegar a una distancia de 200 mm (T20 ) y de 400 mm (T40), y las alturas H1 y H2 que se alcanzan en ambos extremos de la parte horizontal, con la mezcla ya en reposo. La razón H 2/H1 se define como el coeficiente de bloqueo (CB).
La prueba permite determinar valores que cuantifican el bloqueo y estimar la fluidez del hormigón tras pasar por los obstáculos.
También permite evaluar cualitativamente la resistencia a la segregación mediante la observación visual.
(a) Configuración
Tecnología del Concreto
(b) Dimensiones típicas
Página 32
INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Y VALORES TÍPICOS
Los tiempos medidos en la caja en L (es decir, T20 y T40) cuantifican la velocidad de flujo a través de la barrera. No obstante, cabe reseñar que estos tiempos no son representativos de la fluidez del hormigón cuando ocurren efectos de bloqueo, resultando que las mezclas que atraviesan la armadura tienen más pasta que el hormigón retenido en la caja. Para un hormigón en el que no se presente bloqueo se recomiendan tiempos en los siguientes rangos: T20<1,5 s y T40<2,5 s (Bartos y Grauers, 1999; Gomes et al., 2002).
Por otro lado, el coeficiente de bloqueo (CB=H2/H1), es un buen indicador de la habilidad para pasar por aperturas estrechas, que incluye la capacidad de deformación y la resistencia al bloqueo. Debería ser superior a 0,80 para que se considere satisfactoria la resistencia al bloqueo del hormigón. Sin embargo, concretos con coeficientes más bajos, como 0,60, han dado resultados aceptables en sus aplicaciones.
El ensayo permite también evaluar la resistencia al bloqueo y la estabilidad de la muestra de hormigón, por observación visual. En los casos en que se aglomeren o acumulen áridos detrás de la rejilla de armadura, se considera que se produce bloqueo. Por otro lado, cuando se observan granos del árido grueso distribuidos por la superficie del hormigón a lo largo de toda la extensión de la parte horizontal, el hormigón se considera estable, es decir, resistente a la segregación.
Tecnología del Concreto
Página 33
CAJA EN U DESCRIPCIÓN Y OBJETIVO
Este ensayo, denominado en inglés como U-Box, fue propuesto por Hayakawa el al. (1993), primero con una base semicircular y posteriormente modificado con una base recta. Se diseñó para evaluar la habilidad de paso y la facilidad para el relleno.
La caja en U consiste en un recipiente dividido en dos zonas separadas mediante una compuerta. La configuración según la recomendación japonesa es la que se presenta en la Figura. La caja con base recta es más fácil de fabricar y es más exigente debido a l a presencia de dos esquinas (Skarendahl y Petersson, 2000). En ambos casos, hay una puerta deslizante de separación en el fondo, y en la zona de paso se colocan varias barras de armadura.
El procedimiento consiste en llenar uno de los compartimentos y seguidamente abrir la compuerta, dejando al hormigón fluir, pasando al otro compartimento a través del obstáculo constituido por las varillas de acero, que simulan la armadura. Se mide la altura (H) que alcanza el hormigón en el compartimento que inicialmente estaba vacío, desde la base de la vasija hasta la superficie libre del concreto.
Tecnología del Concreto
Página 34
INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Y VALORES TÍPICOS El resultado principal que obtenemos en este ensayo es la altura de relleno (H), que se utiliza para evaluar la habilidad del hormigón ensayado para pasar por aperturas estrechas, rellenando el encofrado. Concretamente, con una mayor altura de relleno tendremos una mayor habilidad de paso (Okamura, 1997). En general se acepta que cuando su valor es igual o superior al 30 cm, el hormigón tiene una buena habilidad de relleno.
Sin embargo, el significado físico de la altura de llenado (H) queda influenciado por las proporciones de la mezcla del hormigón ensayado, que darán lugar a comportamientos diferentes. Por ejemplo, cuando la cantidad y el tamaño del árido son pequeños comparados con el espacio entre las barras instaladas, H depende mucho de la capacidad de deformación o fluidez de la muestra de hormigón, y la resistencia a la segregación apenas influye. En este caso el tiempo de flujo en la caja en U representa bien la viscosidad de la mezcla, que controla la resistencia a la segregación. Por otro lado, cuando el tamaño y cantidad de árido grueso son relativamente grandes, la colisión y la interacción entre partículas de árido grueso afectan en mayor grado la habilidad de pasar por aperturas estrechas. En este caso, un hormigón con tendencia a la segregación a menudo da una baja altura de llenado de la caja en U incluso aunque el hormigón presente una gran fluidez. Además, la velocidad de flujo tiende a ser lenta debido a la interacción de los áridos gruesos incluso si la viscosidad de la muestra no es muy alta.
Asimismo, puede medirse el tiempo de flujo del hormigón, hasta que el hormigón se detiene, para evaluar la viscosidad de la mezcla, si bien suele resultar difícil por la subjetividad de la medida.
Tecnología del Concreto
Página 35
EMBUDO-V DESCRIPCIÓN Y OBJETIVO
Este ensayo, denominado V-funnel en inglés, fue desarrollado por Ozawa en la Universidad de Tokio. Estudios experimentales pusieron de manifiesto que en el flujo de hormigón por un embudo, ir reduciendo la sección transversal de la salida aumentaba el riesgo de bloqueo por el contacto entre los agregados gruesos, siendo un indicativo de la necesidad de mejorar la viscosidad. El ensayo tiene por tanto como objetivo evaluar la habilidad de fluir del hormigón en áreas restringidas en dirección vertical y bajo su propio peso, cualificando la tendencia a la segregación y al bloqueo, mediante observación de la variación de la velocidad de flujo.
El embudo-V, normalmente de acero, tiene forma de V con una apertura en el fondo, donde se coloca una compuerta que ha de ser estanca mientras esté cerrada y de rápida apertura, para interferir lo menos posible en el momento de la descarga. La geometría de la sección transversal puede ser de forma circular o rectangular, siendo la segunda la más utilizada. Las dimensiones y geometrías típicas se exponen en la Figura 3.4 (JSCE, 1998).
El ensayo consiste en llenar el embudo con la muestra representativa de HAC de forma continua y sin compactación alguna. Seguidamente, se abre la compuerta y en ese instante se comienza a medir el tiempo que tarda el volumen total de hormigón en fluir a través de la apertura. En algunos casos (JSCE, 1998; EFNARC, 2002) se ha propuesto medir también el tiempo de flujo dejando reposar la muestra en el embudo durante 5 minutos para valorar la tendencia a la segregación. Tecnología del Concreto
Página 36
INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Y VALORES TÍPICOS
El tiempo de flujo en segundos (Tv) es la principal medida obtenida de este ensayo. Es aconsejable medir el tiempo de flujo al menos 2 veces en menos de 5 minutos, y obtener la media. Para el embudo de sección rectangular con b = 7,5 cm, Ozawa. (1994) han obtenido tiempos de 6 a 10 s para el HAC. Para b = 6,5 cm, los tiempos de flujo óptimos se mueven de 6 a 15 s (Sakata et al., 1996; EFNARC, 2002; Gomes et al., 2002).
Se puede observar la naturaleza del flujo del concreto a través del fondo para tener una idea del bloqueo producido. Respecto a la estabilidad, un flujo continuo sin interrupción se traduce en ausencia de segregación y/o bloqueo.
En cualquier caso, el significado físico de los resultados está relacionado con varios aspectos del hormigón autocompactable fresco. Cuando la cantidad y el tamaño de los agregados gruesos son suficientemente pequeños en relación a la apertura del embudo-V, la colisión y la interacción entre las partículas de grava no afectan las características del flujo. Bajo estas condiciones, el tiempo de flujo del embudo permite evaluar indirectamente la viscosidad de la mezcla a través de la fluidez. Si por el contrario la cantidad y tamaño de los agregados gruesos son relativamente grandes para el tamaño de la apertura, la interacción entre estos agregados es dominante. Bajo estas condiciones, el embudo-V es útil para evaluar la habilidad del HAC para pasar por aperturas estrechas, y no simplemente la viscosidad de la muestra.
Tecnología del Concreto
Página 37
ANILLO DE BARRAS DESCRIPCIÓN Y OBJETIVO
El anillo de barras, denominado a menudo anillo japonés, o J-Ring en inglés, es un aparato que se utiliza en combinación con otros ensayos, como son el de extensión de flujo, a efectos de evaluar conjuntamente las habilidades de fluir y de pasar entre barras de armadura.
El aparato (Figura 3.5) consiste en un anillo de 300 mm de diámetro, en el cual se disponen barras verticales de armadura de 100 o 120 mm de altura, con una apropiada separación entre ellas. Normalmente, se considera adecuado el uso de un espacio entre las barras igual o superior a tres veces el tamaño máximo del agregado.
El procedimiento consiste en realizar el ensayo con el que se combine, pero dejando después fluir el hormigón horizontalmente sobre una superficie plana de manera que tenga que atravesar las barras del anillo para extenderse.
Una vez cesa el flujo, se miden las alturas de hormigón justo dentro y fuera del anillo para evaluar el bloqueo. Ocasionalmente, también puede medirse el diámetro final de extensión, como la media de dos diámetros perpendiculares.
Tecnología del Concreto
Página 38
INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS Y VALORES TÍPICOS
A pesar de que estas combinaciones de ensayos miden el flujo y la capacidad de paso, los resultados no son independientes. El flujo medido se ve afectado por el grado en que el movimiento del hormigón está bloqueado por las barras de refuerzo. El alcance del bloqueo se ve mucho menos afectado por las características de flujo y podemos decir que, de manera clara, cuanto mayor sea la diferencia de altura, menor será la capacidad de paso del hormigón.
La diferencia entre las alturas en las caras interior y exterior del anillo no debería superar los 10 mm para un hormigón con buena habilidad de paso (EFNARC, 2002).
El bloqueo y/o segregación también puede detectarse visualmente, con frecuencia de manera más fiable que mediante el cálculo.
Tecnología del Concreto
Página 39
ENSAYOS PARA LOS AGREGADOS
Contenido de humedad del Ag. Fino y grueso.
Peso unitario del AF y AG.
Peso específico y absorción del Ag. Fino y grueso.
Granulometría del Ag. Fino y grueso, tamaño máximo del agregado grueso, Modulo de finura del agregado fino.
Material que pasa la malla 200 del Ag. Fino y grueso.
Abrasión.
SELECCIÓN DE LOS MATERIALES Para determinar los materiales a usar, se tiene en cuenta la información disponible del proyecto:
TIPO DE CEMENTO
Tipo V
El cemento portland Tipo V es un cemento de alta resistencia a los sulfatos, ideal para obras que estén expuestas al daño por sulfatos. Este cemento se fabrica mediante la molienda conjunta de clínker Tipo V (con bajo contenido de aluminato tricálcico <5%) y yeso. Propiedades Alta resistencia a los sulfatos. Aplicaciones Ideal para losas, tuberías y postes de concreto en contacto con suelos o aguas con alto contenido de sulfatos. Para cualquier estructura de concreto que requiera alta resistencia a los sulfatos.
Tecnología del Concreto
Página 40