Decisiones derivadas del control de la resistencia del hormigón.



En doctrina de calidad suele decirse que el efecto del control de recepción es doble. Por un lado el control de calidad actúa de filtro de productos defectuosos (efecto directo) y. por otro enseña al productor que la no calidad tiene un precio (efecto indirecto). Y este efecto indirecto(penalizaciones por no cumplimiento) tiene mayor influencia en la calidad final de la obra que el efecto directo.

Cuando resulta fest > fck se acepta automáticamente el lote de hormigón. Cuando fest <  fck, pero es fest >=  0,9 . fck , el lote debe aceptarse también, ya que el estimador que define la resistencia característica estimada es ms bien severo, pero procede en tal caso imponer una penalización de tipo económico, proporcional al descenso de resistencia. Pata cito, el Pliego de Prescripciones Particulares debe prever tal eventualidad y fijar el coeficiente de proporcionalidad. Así por ejemplo, si se fija un coeficiente 2, en el caso límite en que la resistencia estimada resulte igual al 90% de la especificada, el hormigón del lote en cuestión debe abonarse al 80% de su precio.

Si el descenso de resistencia fuese mayor del 1O por lOO (fest < 0.9 . fck)es claro que no se ha cumplido el contrato de suministro de hormigón, y que la responsabilidad de tal incumplimiento pertenece únicamente al suministrador. Por Otra parte y como cuestión separada de la anterior, procede efectuar un estudio particular del caso para cuantificar la influencia que dicho descenso puede tener en ¡a seguridad de los elementos afectados. Y como dicho estudio se basa en el análisis de las piezas reates y no en los resultados arrojados por las probetas enmoldadas, resulta que, en este punto, aparecen entremezcladas la responsabilidad del suministrador del hormigón y la del constructor que lo puso en obra, no siendo fácil la separación entre ambas. Por tal razón, en muchos casos de conflicto resulta preferible para ambas panes el llegar a un acuerdo amistoso antes que pasar a la vía judicial.

El descenso de seguridad estructural ocasionado por una baja de resistencia del hormigón es diferente según se trate de elementos comprimidos (soportes) o de elementos flectados (vigas y forjados), siendo mucho mayor en el primer caso que en el segundo.

Si del estudio de repercusión en la segundad de los elementos afectados resultase que coeficientes de seguridad teórico disminuye en un porcentaje inaceptable, antes de decretar la demolición deben considerarse las posibilidades de reforzar los elementos afectados, o de disminuir la carga & uso inicialmente prevista (declasación).

Pero por otra parle, cuando se obtenga una resistencia estimada menor que la especificada es necesario considerar no sólo la influencia sobre la seguridad del elemento estructural, sino también el efecto negativo que puede tener sobre otras características como ion la deformabilidad, la fisuración y la durabilidad.

Caso extracción de probetas testigo - Resistencia hormigón.



Para la estimación de la resistencia del hormigón mediante la extracción de probetas testigo es necesario tener en cuenta las dimensiones, esbeltez y conservación de las mismas, en relación con las probetas enmoldadas de 15 x 30 cm2 utilizadas en el control. Por otra parte, un testigo extraído del tercio inferior de un muro o pilar suele dar resultados del orden de un 10 por 100 superiores a los extraídos del tercio superior, debido a la mejor compactación del hormigón en aquella zona.

Dados los márgenes de variación de los diversos coeficientes que relacionan la resistencia en probeta enmold2uti Y en probeta testigo, los resultados de estas últimas no deben utilizarse, como norma general para decidir si se cumplió O no el contrato de suministro del hormigón, ya que este contrato se establece sobre la base de probetas ene moldadas. Las probetas testigo encuentran su verdadera aplicación cuando se trata de estimar la capacidad resistente del elemento en entredicho y, con ella, el eventual descenso del coeficiente de seguridad teórico. En tal caso, para formar un juicio definitivo hay que tener en cuenta que parte de dicho coeficiente de seguridad se destina a cubrir las incertidumbres relativas al transporte, colocación, compactación y curado del hormigón las cuales aparecen ya recogidas por las probetas testigo.

Ejemplos de aplicación del control estadístico hormigón fresco.



Ejemplo 1: En una determinada obra se ha especificado un hormigón HA-25. La central suministradora no tiene Sello de Calidad y, según manifestación de su director, es de clase A. Se efectua un control estadistico de la resistencia del hormigon, muestreandose cuatro amasadas por lote y dos probetas por amasada. Se desea calcular la resistencia estimada de un cierto lote, sabiendo que se han obtenido los siguientes resultados de las probetas: 

  

Ejemplo 2: Mismos datos, con las siguientes resistencias medias de las amsadas.





Forma de aplicar control estadístico hormigón fresco.


El control estadístico. Para su aplicación y según acabamos de ver, es siempre necesario obtener el coeficiente KN de la tabla 10.2, cualquiera que sea el numero N de amasadas muestreadas de un lote. A continuación explicaremos la forma de operar con la misma.

En la tabla aparecen tres columnas señaladas con las letras A, B y C, que corresponden a tres clases de centrales de hormigonado, más una cuarta columna correspondiente a otros casos. Esta clasificación se ha efectuado en función del grado de homogeneidad del hormigón que se fabrica en cada una de ellas, el cual viene medido por el coeficiente de variación 3 correspondiente a la central en cuestión. Así,

• la clase A corresponde a centrales cuya 8 está comprendida entre 0,08 y 0,13;
• la clase B corresponde a centrales cuya 5 está comprendida entre 0,13 y 0,16;
• la clase C corresponde a centrales cuya 8 está comprendida entre 0,16 y 0,20;
• “otros casos” incluye las hormigoneras cuya 8 está comprendida entre 0,20 y 0,25.

Cada suministrador de hormigón conoce el valor de su 3, es decir, la clase A, B o C a la que pertenece su central; por consiguiente, al comienzo de la obra debe utilizarse, para calcular la resistencia estimada fest del lote, el KN de la columna que indique el suministrador. Pero la tabla contiene un mecanismo que permite verificar si la clasificación de la central fue o no correcta, y caso de no serlo, corrige el procedimiento operatorio de forma adecuada. Este mecanismo se basa en determinar el recorrido relativo de los N resultados obtenidos para las resistencias de las N amasadas muestreadas, y compararlo con los valores máximos r que figuran en la tabla.


Recordemos que el recorrido relativo de una serie de valores es igual al recorrido absoluto dividido por el valor medio de la serie; y que el recorrido absoluto es la diferencia entre los dos valores extremos de la serie. Así por ejemplo, si se dispone de 6 resultados con valores

27—29—32-33—35—36 N/mm2

El recorrido absoluto vale 36 - 27 = 9 N/mm2 y como el valor medio vale 32 N/mm2 (media aritmética de los seis resultados), el recorrido relativo resulta ser 9/32 = 0,28.

Mientras se cumpla que el recorrido relativo de los ensayos de control es menor que el máximo indicado en la tabla, debe seguir utilizándose el KN de la columna indicado por el suministrador. Pero si en un lote sucede que el recorrido relativo supera el máximo indicado en la tabla para esa clase de central, se considerará automáticamente que la central pertenecerá a una clase inferior, que será aquella en la que se cumpla la relación de recorridos que venimos comentando. Esta nueva columna se utilizará para juzgar el lote en cuestión y también los lotes sucesivos (salvo que la relación vuelva a incumplirse, en cuyo caso se procedería a una nueva declasación de la central).

Para aplicar el KN Correspondiente a una clase superior (de menor dispersión) es necesario haber obtenido resultados del recorrido relativo menores o iguales al máximo de la tabla en cinco lotes consecutivos, pudiéndose aplicar al quinto resultado y siguientes el nuevo coeficiente KN.

En conclusión este procedimiento que establece la Instrucción española supone una garantía para el usuario del hormigón, sin que por ello el suministrador quede desprotegido. Queda a criterio de este último la elección de la columna A, B o C por la que será juzgado su hormigón, a sabiendas de que un incumplimiento de recorrido entraña una declasación automática, que afectará por lo menos a cinco lotes.

Modalidades de control del Hormigón fresco.



La Instrucción española establece las tres modalidades de control siguientes:
 
• Modalidad 1: Control a nivel reducido
• Modalidad 2: Control al 100 por 100, caso en que se conoce la resistencia de todas las amasadas que componen cada lote
• Modalidad 3: Control estadístico, caso en el que sólo se conoce la resistencia de una fracción de las amasadas que componen cada lote

a) Control a nivel reducido
En este nivel, la resistencia del hormigón no se controla directamente, es decir, no se confeccionan probetas. El único control que se efectúa es el del hormigón fresco (apartado 10.5), determinando la consistencia en cuatro ocasiones por lo menos a lo largo del día.
Este nivel de control sólo puede utilizarse en obras civiles de pequeña importancia, en edificios de viviendas de menos de tres plantas con luces inferiores a los seis metros, o en elementos que trabajen a flexión de edificios de viviendas de hasta cuatro plantas y luces también inferiores a los seis metros. Además, deberá adoptarse un valor de la resistencia de cálculo a compresión fcd no superior a 10 MPa (es decir, lO N/mm2). 

b) Control al 100 por 100

Esta moda1icadt de control es aplicable a cualquier obra. Consiste en determinar la resistencia de todas las amasadas que componen la obra Y comprobar que ninguna de ellas resulta inferior a fck. No obstante Y dada la definición de resistencia característica, puede admitirse que en una e’ada veinte amasadas se obtenga un resultado más bajo del especificado.

Esta modalidad de control puede resultar interesante para elementos aislados de mucha responsabilidad en cuya composición entra un número pequeño de amasadas; en los demás casos y salvo excepción, no se justifica el elevado costo que supone controlar al cien por cien.

c) Control estadístico

Esta modalidad es la más utilizada y puede aplicarse a todo tipo de obras. El procedimiento de división en lotes Y el tamaño N de la muestra han quedado descritos en el punto 2° anterior. Cuando el lote abarque dos plantas, el hormigón de cada una de ellas debe estar representado en la muestra.

Una vez ordenados, de menor a mayor, los N resultados correspondientes a las amasadas muestieadas en la forma

para la resistencia característica estimada fest se tomará el valor siguiente:
en donde: 


La segunda fórmula anterior, aparentemente complicada, se aplica de forma sencilla siguiendo estos cuatro pasos: 

1)Se desecha la mitad más alta de resultados (por exceso, si N es impar)
2) Se reserva, dejándolo aparte, el valor Xm más alto de los que quedan
3) Se calcula la media aritmética de los valores restantes (que son uno menos que antes) y se multiplica por dos
4) Al resultado se le resta el valor Xm que se reservó antes.

En el caso particular N = 6 (y también para N = 7) resulta la expresión simple:


Merece la pena recordar, en relación con la fórmula que comentamos, la diferencia de significados que tienen los símbolos >= (igual o mayor que) y   (no menor que). Lo primero es una descripción de algo real, en tanto que el segundo es un criterio que debe aplicar quien emplea una determinada fórmula. El criterio es éste: si el primer término de la fórmula resultase menor que el segundo, tome el segundo e ignore el primero. 

TABLA 10.2  VALORES DEL COEFICIENTE KN


Hormigón Armado: Tamaño del lote y constitución de la muestra.



El tamaño de cada lote de control debe venir fijado en el Pliego de Prescripciones Particulares o, en su defecto, ser establecido por el Director de Obra. Como es evidente, cuanto mayor es el lote se producen menos gastos de ensayo, pero son más graves las consecuencias de una posible decisión incorrecta.

A efectos de control se dividirá el hormigón de la obra en lotes, cuyo tamaño no debe superar ¡OS límites señalados en la tabla 10.1. En principio, no deben mezclarse en el mismo lote elementos de tipología estructural distinta, es decir, que pertenezcan a columnas distintas de la tabla; pero en estructuras de edificación con pilares y forjados de hormigón formando nudo se permite, por sencillez, meter en el mismo lote ambos tipos de elementos

 TABLA 10.1 VALORES MÁXIMOS DEL TAMAÑO DEL LOTE 

Cuando el hormigón proceda de central con Sello de Calidad oficialmente reconocido, podrán aurnentarse al doble los límites de la tabla 10.1, siempre que los resultados del control de producción exigidos por el Sello estén a disposición del utilizador y sean satisfactorios. No obstante, el número mínimo de lotes será de tres, correspondientes, si es posible, a los tres tipos estructurales de la tabla 10.1. Si en algún caso se obtiene fest<fck, se pasará a realizar el control normal sin reducción de intensidad, hasta que se obtengan cuatro resultados consecutivos correctos.

Los ensayos de resistencia se llevarán a cabo sobre n probetas tomadas de N amasadas elegidas al azar, por cada lote, según procedimiento operatorio descrito. El tamaño N de la muestra (número de amasadas que se ensayan por lote) debe venir fijado por el Pliego de Prescripciones Particulares o, en su defecto, establecerse por el Director de la Obra. En lotes de gran tamaño es recomendable adoptar N = 6 y en los de pequeño tamaño, N = 2. No se admite muestrear una sola amasada. 

La Instrucción española relaciona el número N de amasadas que deben muestrearse por lote, con la resistencia de proyecto fck del hormigón; a tal efecto prescribe que se tome:

• N >= 2 si la resistencia característica de proyecto no supera los 25 N/mm2
• N >= 6 si la resistencia característica de proyecto supera los 35 N/mm2
• N >= 4 en los casos restantes.

Normalmente, de cada amasada se confeccionan dos probetas (n = 2), adoptándose como resultado representativo de l’ resistencia de la amasada, la media aritmética de las resistencia de ambas probetas.

En lo anterior se presupone la homogeneidad del hormigón dentro de cada amasada, lo que significa que los valores correspondientes a las probetas tomadas de una misma amasada deben resultar muy próximos entre sí; de no ser así, las diferencias entre estas probetas hay que achacarlas al proceso operatorio de preparación, transporte, conservación y rotura de las mismas, pero no al hormigón. En tal caso, los valores obtenidos son aberrantes y no deben contar en el juicio de aceptación o rechazo del hormigón.

El criterio para saber si los valores obtenidos de las probetas de una misma amasada so representativos o aberrantes es el siguiente, según la Instrucción española: Si se han feccionado dos probetas, el recorrido relativo no debe superar el 13%; y si se han confeccionado tres, no debe superar el 20%. Este criterio conduce a la siguiente regla práctica, válida para ambos casos (n = 2 y n = 3): 


Si esta relación se cumple, los resultados son válidos; se calcula entonces la media aritmética de los valores y ésa es la resistencia de la amasada en cuestión. Si no se cumple, debe desecharse la amasada a efectos ce control.

La aparición de resultados aberrantes puede deberse también, aunque con menor probabilidad, a una falta de homogeneidad del hormigón por defecto en la operación de amasado o en el equipo amasador. De surgir esta sospecha, debe despejarse como cuestión previa, al margen de las operaciones de control del hormigón propiamente dichas.

Control de la resistencia del hormigón.


INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES

El objeto de este control es comprobar que la resistencia del hormigón que se coloca en obra es por lo menos igual a la especificada por el proyectista y que ha servido de base a los cálculos.

Para ello, a lo largo de la obra, se procederá a la confección y ensayo de probetas cilíndricas 15 x 30, empleando los métodos operatorios. Si los resultados son positivos, se acepta automáticamente el hormigón correspondiente; y si no lo son, se procede a ulteriores determinaciones y estudios, según se irá viendo a lo largo de este apartado.

Cuando se trata de obras de escasa importancia, puede prescindirse del control mediante probetas y efectuar una estimación indirecta de la resistencia del hormigón.

Para la buena comprensión de lo que a continuación se indica, comenzaremos estableciendo algunas definiciones necesarias.

Valor característico de una variable aleatoria es aquel que está asociado a un cuantil del 95 por 100; es decir, que existe una probabilidad de 0,95 de que se presenten valores individuales más favorables que él.

Resisiencia característica especifica, fck
, es el valor que adopta el proyectista como base de sus cálculos que está asociado a un cuantil del 95 por 1 0() por la derecha. Se le denomina también resistencia característica de proyecto. A este valor se le aplican los coeficientes de seguridad prescritos por las normas.

Resistencia característica real, fck
, correspondiente al hormigón de una zona homogénea de obra, es el valor que tiene una probabilidad de 0,95 de ser igualado o superado por el valor obtenido al ensayar a compresión una probeta cilíndrica 15 x 30 tomada al azar dentro de la zona. Esta resistencia característica real es un valor imposible de conocer en la práctica, puesto que para determinarlo sería necesario conocer la resistencia de todos y cada uno de los puntos de la zona considerada.

Resistencia característica estimada, fck
, correspondiente al hormigón de una zona homogénea de obra, es el valor obtenido al ensayar unas cuantas probetas y aplicar a los resultados obtenidos una fórmula matemática llamada estimador. De esta forma, se estima (es decir, se cuantifica aproximadamente) el valor de la resistencia característica real del hormigón correspondiente. 

Lote de control es la cantidad de hormigón que, habiendo sido confeccionado y puesto en obra en condiciones sensiblemente iguales, se somete a juicio de una sola vez, pudiendo ser aceptado o rechazado.

Unidad de producto es la menor cantidad de hormigón que se confecciona en las mismas condiciones esénciales. Por consiguiente, se identifica con cada amasada, cualquiera que sea el volumen de ésta.

Tamaño del lote es el volumen de hormigón que lo constituye, expresado en: metros cúbicos o en número de amasadas por lote.

Control del hormigón fresco.



Debe controlarse el hormigón fresco con objeto de asegurar que la colocación en obra podrá efectuarse correctamente (buena compacidad y ausencia de coqueras). Para ello se controlarán dos características: la consistencia y el tamaño máximo del árido.

A veces resulta interesante controlar también el peso específico del hormigón fresco, que constituye un índice tanto de la calidad como de la uniformidad del mismo.

La consistencia debe ser adecuada al procedimiento de compactación, tamaño de la pieza cantidad de armaduras. A estos efectos puede consultarse el apartado la tabla 3.7. 


Una vez establecida la consistencia óptima para cada zona de obra y época del año, el control se efectúa mediante el cono de Abrams  varias veces a lo largo del dia como una comprobación de rutina. Con objeto de tener en cuenta las modificaciones experimentadas durante el transporte, el ensayo debe realizarse pie de tajo de colocación.

En cuanto al tamaño máximo del árido, su control se efectúa por tamizado del hormigón fresco, con ayuda de un chorro de agua. Se admite una tolerancia del 6 por 100 en peso del árido grueso (tamaño superior a 4 mm). Basta con realizar un ensayo por semana.

Hormigón Armado: Control del acero.



Por tratarse de un material procedente de factoría, podría pensarse que su control en obra no es necesario. Esto no es así, porque el acero experimenta variaciones de unas coladas a otras, así como durante el proceso de elaboración; y aun cuando los fabricantes lleven su propio control de calidad, las comprobaciones en obra son siempre convenientes.

Aun en el caso de que el acero posea marca de calidad, es conveniente efectuar algún  ensayo en obra, dada la gran responsabilidad del acero en la seguridad estructural. En españa
existe como marca de calidad del acero el Sello CIETSID, que puede considerarse de absoluta garantía.

A continuación se definen los dos niveles de control que fija la instrucción Española cual prescribe también que no deben utilizarse partidas de acero que no vayan acompañadas un certificado de garantía del fabricante.

l.° CONTROL A NIVEL REDUCIDO

Este nivel es de aplicación en obras cuyo consumo de acero es muy reducido, o bien e aquellos casos en los que, por cualquier circunstancia., resulta difícil realizar ensayos completos. En estos casos, es obligado utilizar aceros certificados (es decir, en posesión del Sello CIETSID o análogo de otro país comunitario) y en el cálculo se utilizará un valor característico del límite elástico no mayor del 75% del valor nominal garantizado.

El control consiste en comprobar, sobre cada diámetro:

a) que la sección equivalente es igual o superior al 95,5 por 100 de la nominal. Se realizar dos comprobaciones por cada partida de acero que llegue a obra;
b) que no se forman grietas ni fisuras en las zonas de doblado y ganchos de anclaje, mediante inspección en obra.

Si las dos comprobaciones de sección equivalente resultan negativas, la partida debe rechazarse; si resulta una negativa y otra positiva, se efectuará un contraensayo sobre cuatro muestras, y si alguna de estas cuatro resulta negativa, la partida será rechazada. En cuanto al criterio b), la aparición de grietas o fisuras en zonas de doblado de cualquier barra obligará a rechazar toda la partida correspondiente. 

2.° CONTROL A NIVEL NORMAL

Si el acero está en posesión del Sello CJETSID o análogo de otro país comunitario, su control consiste en tomar dos probetas por cada diámetro y partida de 40 toneladas o fracción y, sobre ellas, comprobar:

a) que la sección equivalente es igual o superior al 95,5 por 100 de la nominal;
b) que las características geométricas de los resaltos están comprendidas entre los límites admisibles establecidos en el certificado de homologación de adherencia
c) que cumplen el ensayo de doblado-desdoblado.

Además de lo anterior y al menos en dos ocasiones durante la realización de la obra, se comprobarán el límite elástico, la carga de rotura y el alargamiento de rotura, como mínimo en una probeta por cada diámetro empleado.

Si el acero no posee el Sello CIETSID o análogo, se trata de un producto no certificado y su control se efectúa como en el caso anterior pero aumentando el número de ensayos a), b) y c), ya que en este caso deben tomarse dos probetas por cada diámetro y partida de 20 toneladas o fracción. Ademas, en este caso se utilizará en el cálculo un valor característico del límite elástico no mayor del 95% del valor nominal garantizado. 

En ambos casos se aplicarán los siguientes criterios de aceptación o rechazo:
Si las dos comprobaciones de sección equivalente resultan negativas, la partida debe rechazarse, si resulta una negativa y otra positiva, se efectuará un contraensayo sobre cuatro muestras, y i alguna de estas cuatro resulta negativa, la partida será rechazada. 

• Si se Incumple alguno de los limites admisibles establecidos en el certificado de homologación de adherencia, la partida será rechazada.

• Si alguno de los dos ensayos de doblado-desdoblado resulta negativo, se someterán a ensayo cuatro nuevas probetas de la misma partida; s 4iiguno de estos ensayos resulta negativ0 la partida será rechazada.

En cuanto a la decisión relativa a los ensayos de tracción (en los que se comprueba el límite elástico, la carga de rotura y el alargamiento de rotura), en ambos casos se aplicarán los siguientes criterios:

• Si se registra algún fallo, todas las armaduras de ese mismo diámetro se considerarán como sospechosas Y deberán clasificarse en lotes, uno (o más) por cada partida diferente de las ya suministradas (y también de las que posteriormente se reciban), sin que cada lote pueda
exceder de 20 toneladas.

• Cada uno de estos lotes será controlado ensayando dos probetas. Serán aceptados aquellos lotes en los que ambos ensayos resulten positivos, y rechazados aquellos en los que ambos resulten negativos.

• Cada uno de los lotes restantes se juzgará ensayando 16 probetas. Si alguno de los resultados obtenidos en los ensayos es inferior al 95% de su valor nominal, el lote será rechazado. En caso contrario, se determinará la media aritmética de los dos resultados más bajos. Si esta media iguala o supera el valor nominal, el lote será aceptado; y será rechazado en caso contrario.

3.º APTITUD AL SOLDEO

Cuando existan empalmes por soldadura será necesario comprobar que el acero es apto para soldeo, lo cual requiere que su composición química cumpla las condiciones exigidas en ¡a Norma UNE 36.068:94.

Además, deben realizarse ensayos de comprobación, los cuales dependen del método de soldeo en cuestión.