Mantenimiento de la Dirección y la Pendiente de una Alcantarilla.

Para que el sistema de aguas residuales trabaje como fue proyectado, debe ser construido de acuerdo con los planos y las especificaciones. Es muy importante que la dirección y la pendiente de cada alcantarilla estén establecidas y mantenidas cuidadosamente de modo que las velocidades de auto-lavado sean obtenidas.

Antes de  la  construcción,  el  contratista  debe  establecer  una  dirección  equivalente  donde  no  sea interrumpida ni cubierta; luego, medir desde la dirección equivalente para proyectar la zanja en el terreno. Cuando la zanja ha sido llevada cerca de su pendiente final se colocan tablas guia transversalmente a intervalos de 10 a 15 m, como se muestra en la figura 7.1. La linea central de la alcantarilla se establece en las tablas guia al medir desde la dirección equivalente y clavar un listón vertical para que uno de sus lados esté en la linea central. La cota de cada listón se establece luego y se hace una marca sobre éste en una cota que equivale a una distancia idéntica sobre la pendiente acabada de la alcantarilla en cada tabla guia. Se coloca hacia el interior de cada listón en la marca de la pendiente y se extiende una cuerda de clavo a clavo. Dicha cuerda está en la pendiente de la alcantarilla y directamente sobre su linea central.

La dirección se establece al bajar una plomada desde la cuerda, y la pendiente se verifica con un calibrador en forma de L marcado en la distancia equivalente al desplazamiento vertical entre la cuerda y la soleta de la alcantarilla. Cuando el calibrador se instala en la alcantarilla la marca debe igualar la cuerda. La pendiente se verifica de esta manera en cada longitud de tuberia.




Fig. 7.1. Establecimiento de dirección y pendiente de una alcantarilla

Técnicas de Replanteo y Excavación.

a)   Replanteo

Para la iniciación de cualquier trabajo se debe realizar un replanteo, este es un item que comprende el suministro de todos los materiales, herramientas, equipos, mano de obra, trabajos y servicios para el replanteo, para la localización en general y en detalle el trazado de lo colectores y las obras auxiliares.
El área de trabajo deberá ser despejada de troncos, malezas. Cercas y demás materiales u obstáculos. Realizar  las investigaciones para determinar la localización general y en detalle de las cámaras existentes a las que se deban conectarse los colectores proyectados debiendo relevar las cotas de terreno y solera de las conducciones existentes y marcar el trazado de los colectores en el terreno.

Luego efectuar una nivelación de primer orden, levantando las cotas del perfil longitudinal por donde deba pasar la tuberia la debe estacarse cada 10 m. En este perfil deberá constar lo diferentes accidentes del terreno perfectamente ubicados y acotados.
Las marcas de nivel, monumentos de levantamiento topográfico y trazos de construcción deberán ser conservados cuidadosamente (Ver Cap. II)

Cuando  una persona responsable (Supervisor de Obra) autorice el uso de crucetas, la orden de servicio contendrá la numeración de las estacas correspondientes al tramo, con la indicación, para cada estaca, de todos los elementos necesarios para la ejecución de los servicios o sea:

-    Cota de terreno (a estaca).
-    Cota de solera (generatriz inferior interna del tubo).
-    Pendiente.
-    Diámetro interno, más el espesor de las paredes del tubo.
-    Altura de la cruceta a ser utilizada
-    Altura de la capa de recubrimiento.

Concluido el replanteo para la excavación de las zanjas, se procede a lo siguiente:

-    Ubicación  y  marcación  de  los  ejes  horizontales  de  las  cámaras  de  inspección  en  las intersecciones de las calles. Los puntos serán asegurados con clavos y las distancias serán medidas desde las esquinas de la vereda y otros puntos fijos.
-    Colocación de marcas, con pintura en ambas veredas cada 10 m, servirian como puntos de referencia para la medición de distancias en el eje.
-    Nivelación,  con  instrumento,  cada  10  m,  a  partir  de  los  puntos  de  referencia  para  el levantamiento de niveles, distancias y profundidades necesarias para el programa y cálculo de la excavación
-    Las reglas y crucetas deberán ser de madera de buena calidad y no presentar perforaciones,
con el fin de resguardarlas contra torceduras debidas a la acción del tiempo. Las reglas y las cabezas de las crucetas deberán estar pintadas con colores vivos, a fin de que se distingan unas a otras y que sea más fácil la linea marcada.

b)   Excavación

Comprende  el suministro de todas las herramientas, equipos, mano de obra, trabajos y servicios para la excavación mecánica y/o manual de zanjas para la instalación de los colectores, construcción de cámaras de inspección y otros, ejecutados en la clase de terreno que se encuentre y hasta la profundidad indicada en los planos. También comprende el entubado, apuntalado y agotamiento donde fuera necesario

La profundidad máxima de la red será de 6 m  y como minimo 0.9 m. Las profundidades mayores solo serán permitidas con previa justificación por el cálculo de resistencias técnico económica. Para colectores

situados  por  debajo  de  4.5  m  de  profundidad  es  recomendable  proyectar  colectores  auxiliares  más superficiales, previa justificación técnico económica para poder simplificar las conexiones domiciliarias.
Las dimensiones recomendables de zanjas para diferentes diámetros se indican en el Cap. VI tabla 6.6. Para excavaciones donde se tenga que colocar dos o más colectores a la misma profundidad, el ancho de zanja será igual a la distancia entre ejes de los colectores externos más el sobredicho necesario para campo de trabajo y entibamiento fijado.

En el caso de tendido conjunto de colectores a diferente nivel, al ancho de la zanja común será igual a la distancia entre ejes de los colectores según la tabla indicada (6.6), más la suma de los sobre anchos que resulten de la profundidad promedio de las zanjas de los colectores, si fueran considerados separados

Todos los trabajos involucrados en la excavación deberán sujetarse a las especificaciones técnicas generales de cada proyecto. Las excavaciones de zanjas se efectúa con maquinaria o a mano, a cielo abierto, de acuerdo  a  los  planos  del  proyecto  e  indicaciones  del  Supervisor,  ya  que  solo  él  puede  introducir modificaciones  que  crea  necesarias.  Las  excavaciones  en  túneles  solamente  se  efectuarán  en  casos especiales.

El ancho de zanja será de 0.50 m más el diámetro nominal de la tuberia, excavándose hasta la profundidad indicada en los planos. En caso de entibación el ancho se incrementará en 0.10 m*.

El fondo de las excavaciones de zanjas para tuberias tendrán las pendientes fijadas en los planos y deberán presentar superficies sin irregularidades. El fondo de zanja debe estar afinado y terminado manualmente, preferiblemente poco antes de que vaya a realizarse el tendido de la tuberia. Se debe tener seguridad de que dicho fondo se encuentre firme y aceptable como fundación de la estructura que yaya a soportar.

Cuando el material se encuentre para asiento de los tubos no sea apto, se excavará el fondo de la zanja a una profundidad adicional minima de 0.05 m por debajo de la requerida, reemplazando este material con una capa de arena o gravilla de acuerdo a indicaciones del respectivo Supervisor.
Si la excavación requiere apuntalamiento, entibado o agotamiento de agua, el sistema será proyectado por la persona responsable de la excavación y posteriormente presentado al supervisor para su aprobación.

Corrosión de Alcantarillas.




Es posible que el material orgánico se acumule en las alcantarillas sanitarias como resultado de la deposición a velocidades de flujo bajas y de la coagulación de la grasa en la unión de la superficie del agua y la tubería. Este material acumulado será degradado lentamente por las bacterias del agua residual, degradación ésta que, bajo condiciones prevalecientes en muchas alcantarillas, puede estar acompañada por la reducción biológica de los sulfatos presentes en el flujo.
La  corrosión de  alcantarillas ha  sido  combatida por  cloracion, ventilación forzada y revestimiento con materiales inertes. La cloracion detiene la actividad   biológica, al menos temporalmente. La ventilacion forzada reduce la condensación en la corona, elimina el H2S de la atmosfera de la alcantarilla, y puede suministrar suficiente oxigeno para prevenir la reducción del sulfato y la producción de ácidos orgánicos.
Si las condiciones de la instalación conducen a la corrosión, la alcantarilla puede ser fabricada con un revestimiento integral o ser revestida in situ con plástico, placas de arcilla o componentes asfálticos.

Figura 6.11 Diagrama esquemático de corrosión de alcantarillas

Alcantarillas construidas IN SITU


Para las grandes alcantarillas de aguas lluvias, la tubería metálica corrugada o los arcos de tubería pueden ser usados en muchas aplicaciones. Quedan, no obstante, ciertas circunstancias en las que los caudales, las condiciones del suelo o del subsuelo, las consideraciones hidráulicas u otros factores pueden imponer la construcción de alcantarillas fabricadas in situ.

La forma de la alcantarilla depende de las consideraciones hidráulicas, de las condiciones de construcción  y del  espacio disponible. En general, la  superficie inferior es  curvada para concentrar los flujos bajos y mantener las velocidades de autolimpieza. El fondo debe ser colocado tan pronto como la excavación y la preparación de la fundación estén completas. El remanente de la estructura puede ser instalado en dos o más niveles con retenes de agua en las uniones de la construcción. Cuando una sección de alcantarilla constante se mantiene por alguna distancia, se puede utilizar elementos colapsables de acero para formar el arco.

Infiltración y Uniones de Alcantarillas.


Toda   el agua que ingresa a una alcantarilla tiene una alta probabilidad de permanecer en ella y pasar de cualesquiera unidades de bombeo y de tratamiento incorporadas al sistema. Como quiera que tanto el bombeo como el tratamiento son costosos, a menudo es más económico excluir caudales externos que manejarlos una vez han entrado.

El costo del tratamiento por infiltración depende de la tasa de la infiltración (comúnmente expresada en términos de flujo por unidad de diámetro por unidad de longitud), el diámetro de la alcantarilla, de su longitud y del costo del tratamiento por unidad de volumen

La fuente más común de infiltración son las uniones deficientes, en particular aquellas donde las alcantarillas domésticas se unen a las alcantarillas públicas. Estas conexiones son normalmente hechas por constructores de viviendas como una parte de la construcción de casas y rara vez se hacen de manera adecuada a menos que se exija inspección municipal.

Elongabilidad del Hormigón.

La deformación por rotura del hormigón en tracción vale aproximadamente, 0.01 a 0.015%  y es una medida de su elongabilidad, es decir de su  capacidad para soportar alargamiento sin romperse. Este valor llega hasta 0.04% en hormigones de alta relación A/C, poco curados y jóvenes.

Características Reologicas del Hormigón.


La Reología es la rama de la Mecánica que estudia la evolución de deformaciones de un material, producidas por causas tensiónales, a lo largo del tiempo.

Deformaciones.-  Si se analiza una probeta, figura 7.12.

1º.  Se carga y descarga inmediatamente, al aplicar la carga se presenta una deformación instantánea OA, al retirar la carga se mantiene una deformación remanente OO’, siendo entonces  O’A la deformación elástica.

2º.  Si ahora cargamos la misma probeta con una carga menor a la aplicada  en el punto 1º, se producirá una deformación elástica BC, y si mantenemos la carga  aplicada   a través del tiempo la deformación ira creciendo, al retirar  la carga  se recuperara  la deformación elástica, (BC=CD), y al dejar la probeta descargada esta  ira recuperando una parte creciente de la deformación.

Se pueden ver entonces las 3 deformaciones del Hormigón: la elástica instantánea,  elástica diferida y plástica diferida. 

FIGURA 7.12  Deformación del hormigón.

En la tabla 7.6 se clasifican las  deformaciones en las que se han  hecho figurar además las deformaciones térmicas y las de retracción, independientes de las cargas exteriores.

TABLA 7.6  DEFORMACIONES DEL HORMIGON

Resistencia Mínima del Hormigón en Función de la del Acero.

Resistencia mínima del hormigón en función de la del acero.-  A fin de no usar aceros de esistencia muy alta con hormigones de baja resistencia, la resistencia del proyecto del hormigón, fck,  no será menor que la indicada en la tabla siguiente, en función del tipo de acero:

TABLA 7.5  RESISTENCIA MÍNIMA DEL HORMIGÓN EN FUNCIÓN DEL TIPO DE ACERO

Otras Consideraciones de Diseño del Hormigón: Tipificación.

Los hormigones se tipifican, de acuerdo con su resistencia de proyecto a compresión, a los 28 días, en probetas cilíndricas normales, en la CBH 87, según la siguiente serie:

                           H12.5; H15; H17.5; H20; H25; H30; H35; H40; H45; H50; H55

Esta indica que los tipos H12.5 a H25 se emplean en estructuras de edificación, y los restantes de la serie encuentran su principal aplicación en obras importantes de ingeniería y en prefabricación.

La Norma EHE recomienda utilizar la siguiente serie:

                           20, 25, 30, 35, 40, 45, 50

En la cual las cifras indican la resistencia característica especificada del hormigón a compresión a 28 días, expresada en MPa; La resistencia de 20 MPa se limita en su utilización a hormigones en masa.

Definiciones de Resistencia a la Compresión del Hormigón.


Las distintas normas definen, resistencias  nominales, con las que se realizan los cálculos y los controles de calidad de los hormigones. En la tabla 7.4 se hace una comparación entre la diferente nomenclatura que tienen las 3 normas nombradas en este texto.

TABLA 7.4  DEFINICIONES DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SEGÚN LA CBH 87, EHE Y LA ACI.


Mejora de la Resistencia a la Fatiga del Hormigón.


El diseño de miembros para que resistan cargas repetidas no puede efectuarse con la certeza con la que se diseñan los miembros sometidos a cargas estáticas.

Concentraciones de esfuerzos pueden presentarse por una amplia variedad de razones y no  es práctico  calcular sus intensidades. Sin embargo, a veces es posible mejorar la resistencia  a la fatiga de un material  o reducir la magnitud de una concentración de esfuerzos por debajo de un valor mínimo que cause una falla por fatiga.  A continuación se dan recomendaciones para conseguir dicho efecto:

1.  Evitar detalles de diseño que ocasionen concentraciones  severas de esfuerzos  o distribuciones pobres de los mismos.
2.  Proporcionar cambios graduales en las secciones.
3.  Eliminar esquinas y ranuras agudas.
4.  No usar detalles que generen restricciones muy localizadas.
5.  Localizar los elevadores de esfuerzos inevitables en puntos cuyas condiciones de fatiga sean menos severas.
6.  Diseñar las estructuras con trayectorias múltiples de carga o miembros redundantes, de manera que una grieta por fatiga en cualquiera de los miembros primarios no cause el colapso de la estructura entera.

Fatiga del Hormigón.


Algunos materiales (por lo general los que poseen un punto de fluencia bien definido) tienen lo que se conoce como limite a la fatiga, que es el esfuerzo unitario máximo que se puede repetir un número indefinido de veces, en un rango definido, sin ocasionar daños estructurales. Generalmente, cuando no se especifica ningún intervalo, se entiende que el límite de fatiga es para un  ciclo en el que el esfuerzo varía entre esfuerzos de tensión y compresión del mismo valor.

Cuando el hormigón está sometido a cargas fluctuantes en lugar de cargas sostenidas, su resistencia a la fatiga, es considerablemente menor que su resistencia estática. Cuando en hormigones simples se introducen esfuerzos cíclicos de compresión variando desde cero hasta el máximo esfuerzo, el límite de fatiga está entre el 50  y el 60 por ciento de la resistencia a la compresión estática, para 2,000,000 de ciclos. Para otros tipos de esfuerzos aplicados, tales como esfuerzo de compresión por flexión en vigas de hormigón armado o tensión por flexión en vigas no reforzadas o en el lado de tensión de vigas reforzadas, el límite de fatiga parece ser aproximadamente el 55 por ciento de la resistencia estática correspondiente. Sin embargo, estos datos deben usarse únicamente como guías generales.  Se sabe que la resistencia a  la  fatiga del hormigón no solamente depende  de su resistencia estática sino también de las condiciones de humedad, de la edad y de la velocidad de aplicación de la carga.

La mayor parte de las fallas por fatiga de las vigas de hormigón armado parecen deberse a la falla del acero de refuerzo, asociada con severo agrietamiento y concentración de esfuerzos y efectos de abrasión posibles. Las vigas con refuerzo longitudinal crítico parecen tener una resistencia a la fatiga del 60 al 70% de la resistencia estática última, para alrededor de un millón de ciclos.

La mayor parte de las fallas por fatiga de las vigas de hormigón preesforzado se deben a la falla por fatiga de  los alambres o torones de esfuerzo y están relacionadas con la magnitud y severidad del agrietamiento. Existe cierta evidencia para sugerir que las vigas preesforzadas son superiores a las vigas convencionales para resistir las cargas de fatiga.

Propiedades del Hormigón Bajo Cargas Mecánicas.


En general, las propiedades mecánicas de  los materiales estructurales mejoran cuando aumenta la rapidez de aplicación de la carga. No obstante, el módulo de elasticidad en el intervalo elástico no cambia. Para el hormigón, la resistencia dinámica última en compresión puede ser mucho mayor que la resistencia estática.

Bajo muchas repeticiones de carga, un elemento o una conexión entre elementos puede fallar por "fatiga" con un esfuerzo menor qué el límite de fluencia del material. 

En general, hay muy poca deformación aparente al comienzo de una falla por fatiga. Se forma una grieta en el punto de alta concentración de esfuerzos. Cuando se repite el  esfuerzo, la grieta se extiende poco a poco hasta que se fractura el elemento sin que haya habido fluencia o cedencia mensurables. Aunque el material pueda ser dúctil, la fractura parece ser frágil.

Hormigón: Relación de Poisson.


La relación  de la deformación lateral a la deformación longitudinal, dentro del rango elástico, para muestras cargadas axialmente se llama Relación de Poisson. Los valores de  la relación de Poisson se requieren para el análisis estructural y para el diseño de muchos tipos de estructuras. El método para determinar la relación de Poisson se detalla en la ASTM C469.

La mayor parte de los valores de la relación de Poisson que se han dado a  conocer, hasta un envejecimiento de 50 años, caen dentro del rango de 0.15 a 0.25. A falta de datos experimentales, se puede utilizar un valor de 0.20.

Relaciones entre los Módulos de Elasticidad del Hormigón.


En condiciones similares y para cargas menores que el 50% de la carga última, los módulos estáticos de elasticidad para la tracción, compresión y flexión son aproximadamente iguales.

Efectos de las Variables sobre el Módulo de Elasticidad (Ec).


Los mismos factores que causan las variaciones en la resistencia en el hormigón también provocan las variaciones en el módulo de elasticidad. La manera en que se realice el ensayo también afecta al valor de los resultados de Ec. La cantidad, tipo y gradación del agregado tienen efectos  importantes sobre Ec.  

El modulo de elasticidad del agregado tiene una relación directa en el Ec del hormigón, es decir un agregado con un modulo de elasticidad alto dará un hormigón con un modulo de elasticidad mayor.

2º Método de Determinación del Módulo de Elasticidad del Hormigón.

En general, los módulos de elasticidad se determinan a partir de pruebas a la compresión de cilindros de hormigón. Los diferentes valores que pueden determinarse a partir de una prueba incluyen el módulo tangente inicial, el módulo secante y el módulo cuerda. Cada uno de estos valores se puede representar por la pendiente de la recta adecuada que se muestra en la figura 7.11. 

Una ecuación de amplio uso para calcular el  módulo de elasticidad, dado en el ACI 318M-02, relaciona el módulo de elasticidad con la resistencia a la compresión,
, y el peso unitario del hormigón,
Esta ecuación es satisfactoria para valores de wc entre 1500 y 2500 kg/m3.
Para hormigón de peso normal el modulo de elasticidad Ec se puede considerar como:
Modulo tangente.- Su valor es variable en cada punto y viene medido por la inclinación de la tangente a la curva  en dicho punto:
Cuando se toma en el punto 0,0 se denomina  Modulo Tangente Inicial  o Modulo Inicial.

Modulo secante.- Su valor es variable en cada punto y e medido por la inclinación de la recta que une el origen con dicho punto:


FIGURA 7.11  Curva Esfuerzo - Deformación para el hormigón.

1º Generalidades del Módulo de Elasticidad del Hormigón.

El módulo de elasticidad, definido por la ecuación E = esfuerzo /deformación es una medida de la  rigidez, o sea la resistencia del hormigón a la deformación.

El hormigón no es un material verdaderamente  elástico,  pero el hormigón que  ha endurecido por  completo y se ha cargado en forma moderada tiene  una curva  de esfuerzo de compresión-deformación que, en esencia, es una recta dentro del rango de los esfuerzos usuales de trabajo. 

El módulo de elasticidad del hormigón estructural normalmente varía entre
y se suele asumir como

Ganancia Acelerada de Resistencia del Hormigón.

Se puede obtener una alta resistencia temprana mediante el uso de mezclas más ricas en cemento; aditivos aceleradores, aditivos reductores de la cantidad de agua, elevadas temperaturas de curado al vapor a presiones normales o a presiones elevadas (en autoclave).

Las temperaturas elevadas durante el curado en húmedo o el curado con vapor a baja presión, aceleran la razón de ganancia de resistencia en los primeros días, pero si las temperaturas son demasiado elevadas pueden tener un efecto adverso sobre las resistencias con más envejecimiento.

Ganancia Retardada de Resistencia del Hormigón.

Las ganancias seriamente retardadas de resistencia del hormigón se pueden deber a una amplia variedad de causas, en general asociadas a hormigón con materiales malos o malas prácticas respecto a éste. Para evitar un retardo serio en la resistencia es necesario prestar una atención particular a los siguientes aspectos:

1. Los agregados y el agua de mezclado deben estar limpios.

2. Deben determinarse los efectos de los aditivos retardadores y aceleradores para el hormigón que se use.

3. Se deben realizar una correcta dosificación y cumplirla durante la puesta en obra.

4. El  hormigón  se  debe  curar  adecuadamente  en  condiciones  de  temperatura  y  humedad convenientes.

No debe permitirse que el hormigón se congele hasta que haya desarrollado la re- sistencia requerida.

Predicción de la Resistencia del Hormigón a 28 días.

Las especificaciones del hormigón suelen basarse en la resistencia requerida a la compresión con un envejecimiento de 28 días. Los métodos mejorados de programación de las operaciones de puesta en obra exigen métodos para anticipar el envejecimiento en el que el hormigón será bastante fuerte para todas las operaciones subsiguientes.

Una aproximación grosera de la resistencia a la compresión para diferentes envejecimientos, se muestra en la tabla 7.3:


TABLA 7.3  ESTIMACIÓN DE LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN, 
CON RELACIÓN A LA RESISTENCIA A LOS 28 DÍAS


Un  procedimiento  completo,  y  más  complicado,  para  predecir  las  resistencias  a  diferentes envejecimientos, se puede hallar en la ASTM C918.

Relaciones entre varios Tipos de Resistencia del Hormigón.

Las resistencias a la compresión, a la tracción, a la flexión, al corte y de adherencia están todas relacionadas y, por lo general, un aumento o disminución en una de ellas se refleja de manera análoga en las otras, pero no necesariamente en la misma proporción.

Conociendo la resistencia a la compresión, puede obtenerse una aproximación de las resistencias a la flexión, corte y torsión, según especifican las diferentes normas.

A continuación se dan algunas relaciones entre  resistencias, que  pueden  utilizarse a falta de resultados de ensayos:

según la EHE,



según la PCA,


La resistencia a la tracción es alrededor del 8 al 12% de la resistencia a la compresión.

La resistencia a la tensión hendedora es del 8 al 14% de la resistencia a la compresión.

La resistencia a la flexión suele ser de un 60 a un 100% mayor que el de la resistencia a la tracción.

La resistencia al corte es la misma que la resistencia a la tracción.

EDAD DEL HORMIGÓN EN LA PRUEBA: Resistencia a la Compresión.

Se ha demostrado que la resistencia a la compresión aumenta con el envejecimiento, hasta por 50 años, si existe humedad.

En la tabla 7.2 se muestra el desarrollo de las resistencias a la compresión, tracción  y flexión, en condiciones de curado en húmedo, para hormigón hecho con diferentes tipos de agregado y con una relación A/C de 0.532, en peso. Los valores a los 28 días se toman como el 100% y los valores de todos los demás envejecimientos se basan en los de 28 días.

TABLA 7.2  DESARROLLO    DE    LA    RESISTENCIA    EN    RELACIÓN    A    LA RESISTENCIA A LOS 28 DÍAS
Relación A/C = 0.532
* Los valores a los 28 días se toman como el 100% y los valores de todos los demás envejecimientos se basan en los de 28 días.


Temperatura de Curado del Hormigón.

La información adicional acerca del efecto de la temperatura sobre la resistencia a la compresión que se da en la figura 7.9 hace ver los efectos convenientes de mantener un buen periodo de curado inicial durante el mayor tiempo que sea posible.

FIGURA 7.9    Resistencia  relativa  del  hormigón según es alterada por la temperatura de almacenamiento. Relación  A/C  =  0.53  en  peso, revenimiento de 8 a 13cm.


En la figura 7.10 se muestra que se obtienen las resistencias más altas durante los primeros días con las temperaturas más elevadas de curado y que las resistencias a los 28 días, para temperaturas mayores de 13°C, van disminuyendo.

FIGURA 7.10    Efecto de la temperatura de curado sobre la resistencia a la compresión de hormigón.

Método de Curado del Hormigón y el Efecto de la Humedad.

En  las  figuras 7.7  y  7.8  se  muestra el efecto de la humedad durante el curado. En  ambas  figuras  se  hace  ver  que  la resistencia a la compresión aumenta, con una razón decreciente, conforme aumenta el periodo de curado en húmedo y que el desarrollo de la resistencia se detiene en unos  cuantos  días,  si  el  hormigón  se mantiene en el aire.

En la figura 7.7 se muestra que, cuando se discontinúa el curado en húmedo, la resistencia a la compresión    aumenta durante un periodo corto pero, de allí en adelante, permanece constante o disminuye.


En la figura 7.8 se ilustra que, cuando se reanuda el curado en húmedo después de un    periodo    en    el    aire,    también    se reanudan los aumentos en la resistencia.

FIGURA 7.7    Efecto del secado al aire sobre la resistencia a la compresión del hormigón curado en húmedo.

FIGURA 7.8 Efecto del curado sobre la resistencia a la compresión del hormigón.

Tipos de Aditivos para Hormigones.


   Los  aditivos reductores de  agua y retardadores  de  fraguado  mejoran  la  resistencia a la compresión.

   Los aditivos inclusores de aire pueden dar como resultado alguna pérdida de resistencia. Cuando la relación A/C se mantiene constante, la resistencia a la compresión se reduce alrededor del 5% para cada unidad de porcentaje de aire incluido.

Sin embargo, cuando   se conserva constante el contenido de cemento y se saca ventaja de la oportunidad de reducir la relación A/C para una trabajabilidad dada, las pérdidas de resistencia son menores y es posible que en realidad tenga un ligero aumento para las mezclas más pobres.

En la figura 7.6 se muestra el efecto del contenido de aire sobre la resistencia a la compresión.

   Los aditivos puzolánicos y cementosos aumentan poco la resistencia, y en menor medida en bajas temperaturas.

   Cuando se usa ceniza muy fina la resistencia a la compresión suele reducirse a los 7 y 28 días y es posible que se incremente después de 3 meses. Sin embargo, mediante un diseño adecuado de la mezcla se puede hacer que las resistencias igualen a las del hormigón sin esa ceniza.

 FIGURA 7.6    Efecto del contenido de aire sobre la resistencia a la compresión del hormigón.

Agregados y su Influencia sobre el Hormigón.

Las características de los agregados que influyen sobre la resistencia del hormigón son el tipo, la forma, textura, tamaño máximo, solidez, gradación y limpieza de la partícula.

• Tipo de agregado 

Por lo general, el efecto sobre la resistencia del hormigón del tipo de agregado con peso normal, propiedades y gradación satisfactorias, es pequeño, debido a que los agregados son más fuertes que la pasta de cemento.




FIGURA 7.5    Variación del contenido de cemento con el tamaño máximo del agregado para diversas resistencias a la compresión.
Cada  punto  representa  un  promedio  de  4  cilindros  de hormigón,  probados  a  90  días.  Las  mezclas  tuvieron  un revenimiento constante de 5 ±  2.5cm, para cada agregado de tamaño máximo.

•   Tamaño máximo

Conforme se aumenta el tamaño máximo del agregado en una mezcla de hormigón de  un  revenimiento dado,  se  disminuyen los contenidos de agua y de cemento, en kg/m3   de  hormigón.  En  la  figura  7.5  se muestra la influencia del tamaño máximo del  agregado  sobre  la  resistencia  a  la compresión.

Contenido de Cemento del Hormigón.

La resistencia del hormigón aumenta con la proporción de cemento en la mezcla, hasta que se alcanza la resistencia del cemento o el agregado, según el que sea más débil.

Los datos de la figura 7.3 representan pruebas sobre hormigones trabajables, curados en húmedo, que tienen el mismo revenimiento.

En la figura 7.4 se muestra el efecto de la finura del cemento, expresada como superficie específica en centímetros cuadrados por gramo de cemento, sobre la resistencia a la compresión del hormigón, con cuatro envejecimientos diferentes. Los cementos finamente molidos resultan convenientes en cuanto a que aumentan la resistencia, en especial en los primeros días de envejecimiento, y también aumentan la trabajabilidad. Pueden no ser convenientes debido a que contribuyen al agrietamiento y tienen una resistencia menor a la congelación y el deshielo.

 FIGURA 7.3    Efecto  del  contenido  de  cemento sobre la resistencia del hormigón

FIGURA 7.4 Relación de la  Superficie Específica  del  cemento con la  resistencia a  la compresión del hormigón.

Relación Agua/Cemento (A/C).

La relación A/C de la mezcla influirá mucho sobre la resistencia del hormigón endurecido con un envejecimiento dado.

En la figura 7.2 se dan las relaciones entre la resistencia a la compresión y flexión versus la relación A/C. En cada caso, se muestra una banda de valores, en lugar de una sola curva, para cubrir variaciones en los materiales y procedimientos de prueba.

La posición exacta de la curva de resistencia contra la relación A/C dependerá de las propiedades y proporciones de cada uno de los ingredientes, los métodos de mezclado, vaciado y curado.

Una mezcla dada puede tener una resistencia relativamente buena o mala, dependiendo de la cantidad de agua que se agregue. Una mayor relación A/C dará una menor resistencia, esto quiere decir que a mayor cantidad de agua, menos resistencia.

Relación A/C, en peso

FIGURA 7.2    Efecto de la relación A/C en la resistencia
a la compresión y a la flexión a los 28 días.

FACTORES QUE INFLUYEN SOBRE LA RESISTENCIA DEL HORMIGÓN: Materiales.

La variación en la proporción de los componentes de la mezcla afecta a la resistencia del hormigón. A continuación se mostraran los cambios en la resistencia que puede ocasionar la variación de algunos de los componentes de la mezcla de hormigón:

Relación Agua/Cemento (A/C). 

Adherencia entre el Acero y el Hormigón.

Para    un    buen    comportamiento    de    las estructuras de hormigón armado es necesaria la  adherencia  satisfactoria  entre  el  acero  de refuerzo y el hormigón. La adherencia puede ser resultado de adhesión, fricción, acción de tope o anclaje en los extremos.

En las curvas de la figura 7.1 se muestran las diferencias en adherencia entre las varillas lisas y corrugas.

 FIGURA 7.1    Variación   de   la   adherencia   con   la resistencia a la compresión del hormigón.

Resistencia al Corte del Hormigón.

La importancia de la resistencia al corte es evidente a partir del hecho de que los cilindros estándar de hormigón probados en la compresión axial suelen fallar por corte a lo largo de un plano inclinado. En realidad, la falla se debe a una combinación de esfuerzos normales y de corte sobre el plano. La falla en diagonal en el alma de una viga de hormigón es a causa de un esfuerzo de tracción  que resulta de una combinación de esfuerzos de tracción  y de corte. No se ha determinado en forma directa la resistencia del hormigón al esfuerzo puro de corte porque una condición de esfuerzos de ese tipo causa esfuerzos principales de tracción  y compresión, de magnitud igual a los esfuerzos de corte, los que actúan sobre otros planos. Como el hormigón es más débil a la tracción que al corte, la falla se presenta como resultado de los esfuerzos de tracción. Las resistencias al corte que se han dado a conocer varían mucho debido a las dificultades y diferencias en los procedimientos de prueba.

Resistencia a la Tracción del Hormigón.

Normalmente no se requiere que el hormigón resista fuerzas directas de tracción, sin embargo, esta

resistencia es importante con respecto al agrietamiento, debido a la limitación de las contracciones. La formación y propagación de las grietas, en el lado de tracción  de elementos de hormigón armado sometidos a  flexión,  dependen principalmente de  la  resistencia a  la  tracción. También ocurren esfuerzos de tracción en el hormigón como resultado de cortante, torsión y otras acciones, y en la mayoría de los casos el comportamiento del elemento cambia después de ocurrido el agrietamiento.

Existen  3  formas  de  obtener  la  resistencia  a  la  tracción1:  por  flexión  (modulo  de  rotura),  por hendimiento (tracción indirecta) y por tracción axial (tracción directa); esta última no se realiza con frecuencia por las dificultades que se presentan en la aplicación de fuerzas de tracción directa.

Los resultados de todos lo tipos de ensayos para determinar la resistencia a la tracción muestran una dispersión considerablemente mayor que la de los ensayos a compresión.

Las ecuaciones para determinar las resistencias a la compresión, flexo tracción y tracción indirecta, se presentan en el capitulo 12, apartado 12.3.1.2

Resistencia a la Compresión del Hormigón.

La resistencia a la compresión simple es la característica mecánica más importante de un hormigón.

Su determinación se efectúa mediante el ensayo de probetas, según métodos estandarizados, que se describirá en el capitulo 12.

En la tabla 7.1 se presentan las definiciones de resistencia a la compresión utilizadas para el diseño estructural, según la NB, el EHE y la ACI.

TABLA 7.1  CRITERIOS EN BASE A LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SEGÚN LA NB, LA EHE Y LA ACI.


* El 95% de los ensayos a compresión deben dar un valor de resistencia mayor a este, Los coeficientes de seguridad (?c) se presentan en
el artículo 15.3 de la norma EHE; Los factores de reducción de resistencia (f) se presentan en la sección 9.3 de la ACI 318

Resistencia del Hormigón: Consideraciones Generales.

Las resistencias del hormigón, tanto a compresión, tracción y corte, y sus propiedades, como son el modulo de elasticidad y la relación de Poisson, son utilizadas por el proyectista para el diseño de las estructuras. Estas reciben la influencia de los tipos y cantidades de los materiales que conforman el hormigón, y la forma de puesta en obra. En virtud de esto, deben emplearse métodos de verificación de la calidad del hormigón.

El procedimiento usual es fabricar probetas, al mismo tiempo que se vacía la estructura, y considerar la resistencia de esa muestra como una medida de la resistencia del hormigón en la estructura. Los resultados que se obtengan a partir de los diferentes ensayos deben ser utilizados solo como una referencia ya que es posible que estos no reflejen las resistencias que alcanzara el hormigón en obra, debido a que las condiciones de puesta en obra, diferentes a las que se someten las probetas para los ensayos, afectan las propiedades del hormigón en obra. El objeto de este control es comprobar que la resistencia del hormigón que se vacía en obra es por lo menos igual a la especificada por el proyectista y que ha servido de base para los cálculos.

EJE TRIPLE.

Se denomina eje triple a una combinación de tres ejes separados por una distancia mayor de 2,4 metros. Para la determinación de su peso máximo admisible se considera como tres ejes simples (11 Ton. por eje).


También pueden encontrarse ejes triples conformados por la combinación de un eje tandem y un eje simple. En los cuales la distancia entre los ejes tandem es menor a 2,4 metros, y la distancia al eje simple es mayor a 2.4 metros. (11 Ton. para el eje simple y 18 Ton. para el eje tandem).

EJE DOBLE.

Se denomina eje doble a una combinación de dos ejes separados por una distancia mayor de 2,4 metros. Para la determinación de su peso máximo admisible se considera como dos ejes simples (11 Ton. por eje).




EJE TRIDEM.

Se denomina eje Tridem al elemento constituido por tres ejes articulados al vehículo por dispositivos comunes, separados por distancias menores a 2,4 metros. Estos reparten la carga sobre los tres ejes. Los ejes de este tipo pueden ser motrices, portantes o combinados.

Peso máximo admisible para un eje tridem de 6 neumáticos es de 17000 Kg (37 Kips).


Peso máximo admisible para un eje tridem de 10 neumáticos es de 21000 Kg (46 Kips).



Peso máximo admisible para un eje tridem de 12 neumáticos es de 25000 Kg (55 Kips).