Estructuras 1 - Hormigon Armado_(super detallado)_

Existen aceros tipo ADN soldables que cuentan con diferentes ventajas ya que permiten
obtener óptimos valores de fluencia sin recurrir a prácticas de trabajos en frío, excelentes
valores de ductibilidad y alargamiento, óptimas características de doblado con menores
esfuerzos y mayor homogeneidad de sus características mecánicas a través del tiempo.
Estos aceros mejoran la soldabilidad gracias a su bajo contenido de carbono y elementos
de aleación, mayor homogeneidad de sus características mecánicas a través del tiempo,
menor cantidad de laminillo frente a un producto normal disminuyendo las mermas en
procesos de enderezados y de gran adaptación a máquinas de doblado automático.

Las mallas están formadas por barras de acero dispuestas en forma ortogonal y soldadas en
todos sus puntos de encuentro. El acero utilizado en su fabricación es tipo ATR-500N, laminado
en frío en modernos bancos de laminación. Mediante este proceso alcanzan una tensión
de fluencia característica de 500 Mpa. Las barras de acero se sueldan por electrofusión
(sin material de aporte), y provocan una alta calidad en las uniones y en su fabricación.

• Se elimina hasta un 10% el desperdicio, y alcanzan ahorros que superan el 15% del costo del
acero más la Mano de Obra de colocación y armado respecto de la armadura tradicional.
• Son utilizables en todo tipo de estructura plana y no plana mediante su doblado en
sencillas máquinas dobladoras, que permiten máxima adherencia.
• Tienen un límite de Fluencia de 540 Mpa y rotura (>500 Mpa), y posibilita un menor
consumo de acero.
• Se consigue alrededor de un 80% de economía en la mano de obra de armado.
• Se obtiene mucha mayor facilidad en el manipuleo, izaje, colocación y hormigonado
respecto a la armadura tradicional, al eliminar la medición, corte y atado de barras.

Las mallas electrosoldadas pueden clasificarse según la disposición de las barras en la
siguiente forma:

Al tener las barras nervuradas mayor adherencia que las barras lisas o perfiladas, se logra una
notable reducción en el consumo de acero debido a que su superposición o solape en las
uniones es mucho menor. Además, dicha superposición o solape permite una notable economía
por reducción de las longitudes de empalme con respecto a la armadura tradicional.

• Menores costos de producción: el acero cortado y doblado en obra, tradicionalmente,
necesita entre 30 y 70 hh/ton de proceso comparable. Con el servicio de corte y doblado,
el costo del procesamiento es conocido desde el presupuesto, no está sujeto
a imponderables y es de menor costo que el doblado y cortado en obra, ya que producen
también una importante reducción de costos indirectos por disminución de los
plazos de obra y menor equipamiento y personal directo y de supervisión.
• Con cortado y doblado, el desperdicio y las mermas son cero: El desperdicio usual en
el sistema tradicional de cortado y doblado en obra, está entre 5 y 10% del peso total
de acero por consumir y depende del tipo de obra. Además, están los imponderables,
como errores de los operarios, desperdicio por corte de barras de gran diámetro, que
pueden modificar sensiblemente estos porcentajes. En cambio, con el cortado en fábrica,
el cliente sólo paga por el peso teórico de planillas de cortado y doblado y no
paga el desperdicio o mermas de material ni su procesamiento ni su flete.

• Eliminación de los acopios en obra: Con el servicio de corte y doblado, el material se
pide solamente cuando se precisa en obra. Normalmente se programan las entregas
con una anticipación entre siete y quince días. De esta manera, el material debe llegar
a obra solamente con anticipación suficiente para ser armado. Tampoco es necesario
contar con grandes espacios de acopio y obrador para el cortado y doblado, de los
120 m2 a 200 m2 mínimos necesarios, puede disponerse solamente del área de descarga
de materiales, para distribuirlo después donde será utilizado.
• Menores costos financieros: el acero y el servicio de cortado y doblado son facturados
en el momento en que llegan a obra. En el proceso tradicional de cortado y doblado
en obra, el material se compra y se mantiene en obra unas tres semanas antes de ser
utilizado. Si a esto se suma una semana para la gestión de compra y otra para el procesamiento,
hay un efectivo ahorro de cinco semanas, que se traduce en una efectiva
reducción de costos financieros. Además, con el servicio de cortado y doblado no se
pagan costos financieros sobre el desperdicio ni las mermas de material.
• Facilidad de operación: El sistema de cortado y doblado de armaduras permite una
mayor limpieza de la obra, elimina el manipuleo de barras de 12 m y de desperdicios
y chatarra, se disminuye la posibilidad de accidentes de trabajo y se consigue una
mayor productividad, que permite una importante reducción de costos.
• Elasticidad en las entregas: Puede aumentarse o disminuirse el ritmo de obra con solo
coordinar con la planta la alteración del ritmo de entregas con pocos días de anticipación.
No es necesario aumentar ni disminuir personal propio o subcontratado - con
los inconvenientes que eso acarrea - ni prever nuevos equipamientos para alcanzar
el ritmo deseado.
• Menores costos indirectos de obra: Porque al cortar y doblar el acero disminuyen los
costos de supervisión, ya que no hay que mantener personal que controle el corte
y el doblado del material, los plazos de obra por mayor productividad, flexibilidad y
adaptación a los cambiantes ritmos de obra, las posibilidades de accidentes de trabajo,
con menor personal en obra que disminuyen los costos de seguros y ART.

El hormigón es el material de construcción más utilizado en el mundo debido a que presenta
una adecuada prestación para múltiples aplicaciones y un costo relativamente bajo.
Los bajos costos relativos del hormigón tienen que ver con la utilización de materiales
locales y la relativa sencillez con la que se lo elabora, ya que se obtiene por la mezcla de
Cemento Pórtland, agua y agregados con la eventual incorporación de aditivos químicos
y adiciones minerales. Puede decirse que el hormigón es un material microscópicamente
homogéneo que se mantiene en estado plástico durante un corto período de tiempo en el
que el constructor puede colocarlo en los encofrados, compactarlo y terminarlo para darle
la forma deseada y luego, endurece y madura adquiriendo resistencia mecánica y durabilidad.
Obviamente, para que este material tenga las propiedades deseadas, debe ser
diseñado, elaborado, transportado, colocado, compactado, terminado y curado adecuadamente,
por lo que el conocimiento de las principales características de su comportamiento
le darán a los profesionales especificadores, proyectistas, constructores e inspectores las
herramientas necesarias para obtener los resultados deseados.
A fin de entender el comportamiento del hormigón como un material compuesto, trataremos
de analizarlo en primera instancia como formado por una mezcla de pasta cementicia
que es la fracción compuesta por cemento y agua (aquí también pueden incluirse los aditivos químicos y las adiciones minerales) y agregados sin olvidar que todo hormigón
presenta un cierto porcentaje de aire incorporado en forma intencional o que queda atrapado
luego de las tareas de compactación.

De acuerdo con la definición de la norma IRAM 50.000, el cemento “es un material inorgánico
finamente dividido que, amasado con agua, forma una pasta que fragua y endurece
en virtud de reacciones y procesos de hidratación y que, una vez endurecido, conserva su
resistencia y estabilidad incluso bajo agua”. También la definición aclara que es un “conglomerante
hidráulico obtenido como producto en una fábrica de cemento que contiene
al clinker Pórtland como constituyente necesario”, Se entiende por clinker Pórtland al
“producto que se obtiene por cocción hasta fisión parcial (clinquerización), de mezclas íntimas,
denominadas crudos, preparadas en forma artificial y convenientemente dosificadas
a partir de materias calizas y arcillas, con la inclusión de otros materiales que, sin aportar
elementos extraños a los de composición normal del cemento, facilitan la dosificación de
los crudos deseada en cada caso”.
Respecto de los cementos disponibles para la elaboración de hormigón estructural, en el mercado
nacional, existen 2 grandes grupos: los cementos de uso general normalizados por la IRAM
50.000 que se diferencian, básicamente, por su composición en cuanto al uso de diferentes
adiciones minerales y los cementos para aplicaciones especiales normalizados por IRAM 50.001
que presentan requerimientos adicionales. Además, cada tipo de cemento se encuentra categorizado
por el nivel de resistencia que alcanza en un mortero normalizado.

A continuación se indican algunos ejemplos de especificaciones de tipo de cemento acuerdo
con la normativa de la Argentina:
• CPN40 – Cemento Pórtland normal, categoría 40;
• CPN40 (ARS) – Cemento Pórtland normal, categoría 40, altamente resistente a los sulfatos;
• CPN50 (ARI) - Cemento Pórtland normal, categoría 50, de alta resistencia inicial;
• CPN40 (B) - Cemento Pórtland normal, categoría 40, blanco;
• CPF40 – Cemento Pórtland con “filler” calcáreo, categoría 40;
• CPE40 – Cemento Pórtland con escoria, categoría 40;
• CPP30 (ARS, BCH, RRAA) – Cemento Pórtland puzolánico, categoría 30, altamente resistente
a los sulfatos, de bajo calor de hidratación y resistente a la reacción álcali-agregado;
• CPC40 – Cemento Pórtland compuesto, categoría 40;
• CPC40 (ARS) – Cemento Pórtland compuesto, categoría 40, altamente resistente
a los sulfatos;
• CAH40 (ARS, RRAA) – Cemento de alto horno, categoría 40, altamente resistente a los
sulfatos y resistente a la reacción álcaliagregado.
En definitiva, todos los cementos tienen 3 letras iniciales que identifican su composición
en cuanto a adiciones minerales y un número de 2 cifras que informa su categoría resistente.
De existir un requerimiento especial, éste se indica entre paréntesis de acuerdo con
la denominación que establece la IRAM 50.001.
Siempre que no se tengan requerimientos especiales de resistencia temprana o por condiciones
medioambientales a las que estará expuesta la estructura o por color no existen
restricciones de uso de los cementos y, en todo caso, su utilización dependerá de la disponibilidad
local, preferencias, comportamiento en servicio del material o conveniencias
comerciales. En cambio, cuando se requieran condiciones especiales al hormigón, deberán realizarse los ajustes necesarios en las mezclas de hormigón y se dispondrá el uso del
tipo de cemento que mejor se adapte a la situación. El reglamento CIRSOC 201, las especificaciones
particulares de cada proyecto y las recomendaciones de los profesionales
especializados serán, en cada caso, los encargados de pormenorizar las especificaciones
y requerimientos que deberán cumplir los hormigones entre las cuales se encuentra la
definición del tipo de cemento por utilizar.

Otro material importante dentro de la pasta de cemento es el agua de mezclado. La
presencia de materia orgánica puede afectar el fraguado y la resistencia del hormigón,
el exceso de otras impurezas puede producir eflorescencias, atacar la pasta cementicia o
inducir la corrosión de armaduras entre otros efectos no deseados. Los reglamentos y las
recomendaciones, habitualmente, exigen la utilización de agua potable o agua de muy
buena calidad para la elaboración del hormigón.
Conociendo que sólo un 3% del agua disponible en el planeta cumple esta especificación
pareciera necesario que los especialistas trabajemos en este aspecto a fin de asegurar un
buen comportamiento de la pasta al utilizar aguas de uso industrial, aguas de reciclado y
otras no potables que no afecten la calidad del hormigón.

Se denominan agregados a los materiales utilizados para “rellenar” convenientemente
los espacios de manera de minimizar el contenido de pasta de cemento en el hormigón
y, consecuentemente, mejorar la estabilidad dimensional y economía de la mezcla. Los
agregados utilizados, que en general, son de origen natural (aunque pueden utilizarse de
origen industrial), deben ser de calidad adecuada y propiedades estables en el tiempo. Se
llama convencionalmente agregado fino a la fracción que pasa el tamiz de malla IRAM 4,75
mm y está formado habitualmente por arenas naturales de río o las obtenidas en canteras
como subproducto de la trituración de piedras.
En general, un buen diseño de mezcla posee una determinada cantidad de partículas de diferentes
tamaños de manera de ocupar espacios convenientemente. No obstante, esta ocupación
de espacios no es la mejor posible en el caso de los hormigones convencionales, ya
que se necesita un cierto contenido volumétrico de pasta que, habitualmente, se encuentra
en el orden del 25 al 35% para que la mezcla pueda ser mezclada, transportada, colocada
dentro de los encofrados, compactada y terminada con cierta facilidad. Esta energía utilizada
para la manipulación del material en estado fresco se conoce como trabajabilidad. Las mezclas
más trabajables son aquellas que necesitan menor energía de compactación.
Las arenas naturales de río y el canto rodado presentan formas redondeadas que – a similares
distribuciones granulométricas – posibilitan utilizar una menor cantidad de pasta de cemento
para obtener similar trabajabilidad que si se utilizan agregados triturados. Sin embargo, el
uso de agregados triturados es preferible cuando se necesitan obtener altas resistencias mecánicas
debido a la mayor adherencia entre pasta y agregados que estos presentan.
Los agregados pueden ser de origen natural o artificial. Los agregados naturales son, en
general, mezclas de minerales y rocas, por estos se comprende a los minerales como sustancias
sólidas naturales con estructura interna ordenada y composición química con poca
variación, mientras que las rocas se componen de varios minerales y se clasifican de acuerdo
con su origen como ígneas, sedimentarias o metamórficas. En cambio, los agregados de
origen artificial provienen de métodos industrializados (arcilla expansiva, mineral de hierro,
escorias, etc.) o a través de procesos de reutilización como es el caso de los agregados
reciclados que se obtienen a partir de la trituración de hormigón de demolición.
Cualquiera sea el origen del agregado, para ser utilizado en el hormigón debe cumplir determinados requerimientos en función del tipo de hormigón para el que será utilizado.
En general, los agregados – además de ocupar espacio – deben tener estabilidad dimensional
y no afectar negativamente a la pasta de cemento de forma tal que asegure un
adecuado comportamiento del hormigón durante su vida en servicio. Para ello, se realizan
algunas determinaciones que permitan determinar la aptitud del material para su utilización.
Como dato importante, es muy útil contar con antecedentes de utilización de estos
agregados en obras similares para lo cual resulta siempre muy importante la experiencia
local.

Por otro lado, a fin de asegurar un adecuado control del diseño y elaboración de la mezcla
de hormigón resultamuy útil conocer la condición de humedad en la que se encuentra el
agregado al momento de su utilización. Como referencia al informar una dosificación de
hormigón, en general suele referirse a que los agregados se encuentran en la condición SSS,
es decir, saturados todos sus poros internos interconectados y secos superficialmente ya
que en esa condición los agregados no aportan ni retienen agua de la mezcla. Como puede
imaginarse, esta condición es muy difícil que se cumpla en la práctica, por lo cual resulta
necesario conocer la humedad superficial que contiene el agregado ya que ésta es la que
aporta agua dentro de la mezcla y debe ser considerada como parte del agua de mezclado.
En cambio, cuando se utilizan agregados con alta absorción puede darse la situación que en
la práctica el agregado se encuentre con los poros internos no saturados, en consecuencia
tiendan a absorber parte del agua de mezclado hasta saturarse. Este caso es muy común al
utilizar agregados de baja densidad (más conocidos como livianos) donde resulta necesario
saturarlos en el acopio previo a su utilización en la elaboración de hormigón.

Los aditivos son productos químicos que, generalmente, se los utiliza en estado líquido
y se incorporan en pequeñas dosis en la mezcla de mortero u hormigón con el objeto de
modificar alguna propiedad o comportamiento. En general, son considerados como parte
de la pasta cementicia, ya que su efecto básicamente tiende a modificar el comportamiento
de ésta y, a través de ello, modifica el comportamiento del hormigón. En la tabla 2, se
indican algunos tipos de aditivos, su utilización y las bases utilizadas en su fabricación.

Existen otros aditivos como los modificadores de viscosidad, mejoradores de trabajabilidad
o facilitadores de terminación superficial entre otros y por otro lado, también pueden
obtenerse comercialmente algunas combinaciones de doble o triple efecto como plastificante-
retardador, plastificante-incorporador de aire, superfluidificante-acelerante, etc.
Su utilización requiere de mucha precisión, ya que se coloca en pequeñas dosis y, generalmente,
están referidas como porcentaje del contenido de cemento de la mezcla.

En ocasiones, de acuerdo con las necesidades específicas del proyecto y con la disponibilidad
local pueden utilizarse adiciones minerales (escoria de alto horno, puzolanas
naturales, cenizas volantes, humos de sílice, etc.) como reemplazo parcial del cemento.
También pueden incorporarse fibras sintéticas o de acero con fines específicos. Por otra
parte, existen antecedentes del uso del hormigón para encapsulado de metales pesados
y otros productos contaminantes.

Existen varios tipos de hormigones que pueden diferenciarse por su forma de elaboración,
por su composición, por su condición de colocación, por su aptitud estructural, por su
desempeño durable, etc. Por razones prácticas, en este documento, haremos referencia a
los tipos de hormigón que habitualmente se especifican.

En función del grado de exposición de la estructura o del elemento estructural, el mismo
reglamento establece las condiciones mínimas exigibles al hormigón que se utilizará para
su ejecución. Esto le brinda al profesional una herramienta útil que le ayuda a decidir la
especificación del hormigón y atender, simultáneamente, los requerimientos de resistencia
y durabilidad.

Consecuentemente, a partir de la utilización de esta nueva versión del Reglamento CIRSOC
201-2005, las especificaciones deben incluir simultáneamente ambas condiciones. Por ejemplo,
si se realiza una estructura de Hormigón Armado para un estacionamiento donde el
ambiente se ha clasificado como de agresividad A3 (riesgo de corrosión de armaduras por
carbonatación), el hormigón que se utilice en la ejecución tendrá una resistencia especificada
no menor a 30 MPa y una relación a/c (agua/cemento, en masa) no mayor de 0,50.

Como puede advertirse de la lectura de los párrafos anteriores, el hormigón por utilizar
en las estructuras debe cumplir, simultáneamente, una serie de requisitos que dificultan
su elaboración en pequeña escala. Una buena alternativa es la utilización de hormigón
elaborado cuya producción se realiza en planta central mediante equipos con dosificación
precisa y automática de materiales y transportado a obra en camiones motohormigoneros,
permite el cumplimiento de las exigencias resistentes y durables del proyecto con relativa
facilidad y a costos que, generalmente, resultan accesibles.
Para la utilización de hormigón elaborado, además de acordar las condiciones comerciales,
el responsable de obra debe realizar una adecuada programación de la entrega que se
coordina con el proveedor de hormigón elaborado, el día, horario de inicio del hormigonado
y la frecuencia de llegada del material. Hay que tener en cuenta que, generalmente, se
dispone para el transporte del uso de equipos motohormigoneros de 8 m3 de capacidad
(aunque hay más pequeños y más grandes), por lo que se recomienda prever la provisión
en módulos de esa cantidad (o de la que se utilice).
Respecto del pedido, en el mismo deben incluirse –además de la dirección de la obra y
comitente– los siguientes datos sobre el hormigón:
a. Resistencia especificada.
b. Clase de exposición de la estructura (o relación a/c, tipo de cemento y CUC mínimo
si corresponde).
c. Asentamiento (generalmente a partir de 5 cm).
d. Tamaño máximo del agregado grueso.
e. Otros si corresponde (temperatura máxima del hormigón fresco, contenido de aire
intencionalmente incorporado, tipo de cemento, contenido de adiciones, etc.).
El proveedor de hormigón será responsable del cumplimiento de estas especificaciones al
momento de la descarga del material en obra, y el jefe de obra deberá establecer el plan
de muestreo y los ensayos que utilizará para su verificación.
Existen casos en los que el comitente prefiere utilizar los servicios del proveedor de hormigón
sólo para su elaboración y transporte y se hace responsable sobre la dosificación
del material y, consecuentemente, de los resultados de resistencia.
Obviamente, esta práctica no es común, ya que es recomendable dejar en manos del proveedor
la dosificación y la responsabilidad sobre la calidad del material.
Dentro de los hormigones de alta performance, el hormigón autocompactante es aquel
que tiene la habilidad de deformarse por peso propio, y llena los sectores del encofrado
sin necesidad de compactación mecánica interna ni externa con una excelente terminación
superficial. Este hormigón se aplica a estructuras muy densamente armadas o de difícil
acceso, elementos estructurales verticales (tabiques), en estructuras para túneles y elementos
premoldeados.

Espero que les halla gustado mi aporte