Adherencia entre el hormigón y el acero.

La adherencia hormigón-acero es el fenómeno básico sobre el que descansa el funcionamiento del hormigón armado como material estructural. Si no existiese adherencia, las barras serian incapaces de tomar el menor esfuerzo de tracción, ya que el acero deslizaría sin encontrar resistencia en toda su longitud y no nacompañaría al hormigón en sus deformaciones, con lo que, al fisurarse éste, sobrevendría bruscamente la rotura. Por el contrario, radas a la adherencia son capaces las armaduras de trabajar, inicialmente, a la vez que el hormigón; después cuando éste se fisura, lo hace de forma más o menos regularmente distribuida a lo largo de la pieza, en virtud de la adherencia; Y la adherencia permite que el acero tome los esfuerzos de tracción, manteniendo la unión entre los dos materiales en las zonas entre fisuras.

La adherencia cumple fundamentalmente dos objetivos: asegurar el anclaje de las barras y transmitir las tensiones tangentes periféricas que aparecen en la armadura principal como consecuencias de las variaciones de su tensión longitudinal.

El fenómeno de adherencia está originado por dos tipos de causas, unas de naturaleza física (o físico-química) y otras de naturaleza mecánica.

Las primeras provocan la adhesión del acero con el hormigón, a través de fuerzas capilares y moleculares desarrolladas en la interfaz; es como si el acero absorbiese pasta cementante, ayudado por el efecto de la retracción.

Las segundas mucho más importantes, están constituidas por la resistencia al deslizamiento debida a la penetración de pasta de cemento en las irregularidades de la superficie de las barras. Esta causa de origen mecánico, que puede denominarse rozamiento, es la que produce la mayor parte de la adherencia en las barras lisas (hoy día prácticamente en desuso) y varía apreciablemente con el estado de su superficie. En el caso de barras corrugadas, a este rozamiento se añade el efecto de acuñamiento del hormigón entre los resaltos, de primordial importancia (figura 9.1). 

Figura 9.1 Efecto de acuñamiento del hormigón entre corrugas.

En resumen, el mecanismo de la adherencia puede asignarse a tres causas: adhesión, rozamiento (tensiones tangentes en el hormigón) y acuñamiento (de las corrugas). De estas tres causas, la adhesión queda anulada cuando el deslizamiento de la barra alcanza una cierta magnitud. Por su parte, el rozamiento comienza a actuar cuando la tensión alcanza un cierto valor; y a él se añade el acuñamiento, no siendo posible separar ambos efectos.

Tipos de acero de las barras corrugadas - Hórmigon Armado.

a) La Instrucción española considera como barras corrugadas para hormigón armado única,. mente hs de acero soldable (ver su composición química en tabla 82) de las clases siguientes:

B400S     B500S     y     B400SD

en las que el número indica el límite elástico garantizado, expresado en N/mm2 (MPa). La letra 13 (del alemán beton y el francés béton) indica que se trata de aceros para hormigón. La letra S (so1dable) no debe confundirse con la clase S de aceros de gran ductilidad, según flOtación del Código Modelo CEB-FIP 90 (apartado 8.l-4.°). La letra 1) indica que se trata de un acero de ductilidad especial, recomendado para estructuras sometidas a acciones sísmicas (apartado 8.1-4°). En la fig. 8.4 puede verse la forma de las corrugas del acero 13 400 SD.

Las barras se fabrican a partir de semiproductos procedentes de lingotes o de colada continua, generalmente según alguno de los siguientes procedimientos:

• Laminación en caliente, sin tratamiento posterior
• Laminación en caliente y tratamiento térmico mediante calor de laminación
• Laminación en caliente y deformación posterior en frío.

Figura 8.4 Forma de corrugas de acero B 400 SO, Fuente: Calidad Siderúrgica

b) El diagrama tensión-deformación de estos aceros depende del método de fabricación, por lo que debe ser facilitado por el fabricante. A partir de este diagrama se obtiene el diagrama característico, que es aquel cuyos valores de tensión presentan, para cada deformación no mayor del 10 por 1.000, un nivel de confianza del 95% con respecto a los obtenidos en el ensayo de tracción (Norma UNE 7.474:92); o dicho con otras palabras, que existe una probabilidad del 95% de que el valor real iguale o supere al valor característico.

c) Tanto la Instrucción española como el Eurocódigo 2 admiten que, a falta de datos experimentales, puede adoptarse COmO diagrama característico tensión-deformación el birrectilíneo indicado en la figura 8.5. Dicho diagrama está formado por la recta de Hooke (con Es = 2. 1º^5 

Figura 8.5  Diagrama caracteristico ρ - E del acero.

BARRAS CORRUGADAS: Consideraciones generales e identificación - Hórmigon Armado.

Al ir la técnica del hormigón armado se hizo patente la necesidad e emplear aceros de mayor límite elástico; pero para ello era necesario mejorar la adherencia el hormigón y las tablas, con objeto de conseguir una distribución mas uniforme de las posibles fisuras (mayor con aberturas mas pequeñas). Surgió así la idea de imprimir, en toda la superficie de la barra, una serie de resaltos, corrugas o aletas, lo que originó las denominadas barras corrugadas, cuyo empleo es, hoy día, casi exclusivo en la técnica del hormigón armado.

Las barras corrugadas están normalizadas en España por la Norma UNE 36.068:94. En la figura 8.3 se indican las formas de las corrugas que dicha norma impone. Como se observa en la figura, los dos tipos de acero contemplados por la norma (ver punto 2.° siguiente) se diferencian por la disposición de las corrugas en cada uno de los dos sectores opuestos en que aparece dividida Ja barra. En el tipo B 400 S la separación entre corrugas es diferente entre un sector y otro, pero las corrugas de ambos sectores tienen la misma inclinación, Por el contrario, en el tipo B 500 S las corrugas de un sector tienen una misma inclinación y están separadas uniformemente, en tanto que en el otro sector las corrugas aparecen agrupadas en dos series, de igual separación pero de inclinación diferente a la de las corrugas del sector opuesto. 

Figura 8.3 Forma de corrugas y código de identificación de barras. Fuente: Calidad Siderúrgica.

Por otra parte, el organismo normalizador (AENOR) tiene asignado un código a cada fabricante y marca comercial, el cual se refleja a través de unas marcas que el tren de laminación imprime a las barras, marcas que se repiten a distancias en general no superiores a un metro. Una corruga ordinaria entre dos corrugas regruesadas anuncia el comienzo de las marcas de laminación. A partir de ahí  y hasta la siguiente corruga regruesada, el número de corrugas ordinarias indica el país de fabricación (a España, junto con Portugal. le corresponden siete corrugas) y, a partir de esa corruga y h la siguiente regruesada, el número de corrugas ordinarias indica el fabricante.

ARMADURAS - HORMIGÓN: Aptitud al soldeo del acero.

Las normas modernas, incluida la española, otorgan gran importancia a la aptitud al soldeo de las barras de acero para hormigón, aptitud que depende, fundamentalmente, de la composición química del acero. La Norma UNE 36.068:94 para barras corrugadas de acero soldable limita los contenidos máximos de carbono, carbono equivalente, fósforo, azufre y nitrógeno, tanto en la colada como en el producto final, según los valores de la tabla 8.2.

Más adelante se estudian los distintos tipos de empalme de barras por soldadura, así como los métodos que deben emplearse. No obstante, en cada caso será la empresa suministradora del acero la que deba especificar el método de soldeo adecuado a su producto. 

ARMADURAS - HORMIGÓN: Ductilidad del acero.

Las características plásticas de las barras de acero tienen una gran importancia en el comportamiento de las piezas de hormigón armado, pues gracias a ellas se obtienen importantes ventajas:

de un lado, pueden evitarse las roturas frágiles (sin aviso) de las piezas; de otro, es posible la redistribucic3n de esfuerzos en estructuras hiperestáticas, lo que permite neutralizar eventuales errores de proyecto o de obra, así como hacer frente a ciertas solicitaciones no tenidas en cuenta en los cálculos. Además, al aumentar la ductilidad de las piezas resulta aumentada su capacidad de disipar energía bajo solicitaciones dinámicas (acción sísmica).
Un acero será tanto más dúctil cuanto mayores sean la relación fs /fy  y el alargamiento bajo carga máxima, Eu El Eurocódigo 2 distingue entre aceros de alta ductilidad y de ductilidad normal, según los valores característicos siguientes: 

y preconiza el empleo de aceros de clase S para estructuras que precisen gran ductilidad, como el caso de las ubicadas en zonas sísmicas de alto riesgo.

En fin, la Instrucción española recomienda utilizar, para estructuras sometidas a acciones
sísmicas, un acero soldable de características especiales de ductilidad, siguiendo la Norma UNE 36065 EX. Este acero, denominado B 400 SD, tiene una relación (fs,fy)k igual o superior a 1,20 (pero no mayor que 1,35) y un alargamiento bajo carga máxima e no menor del 9,0 %.
Aún cuando, como se ha dicho, cada una de las variables (fs,fy)k y Euk influye de forma positiva en la ductilidad (a mayor valor de cada una de ellas, mayor ductilidad), en el estado actual de conocimientos los investigadores no se han puesto de acuerdo acerca de la influencia relativa de cada una de ellas. Dicho de otro modo, si dos aceros A y B presentan valores cruzados entre sí (cada acero presenta un valor mayor que el otro de una de las variables y menor de la otra) no es posible saber cuál de los dos es más dúctil. A la resolución de este problema se dedican hoy esfuerzos, siendo destacables los trabajos de Honorino Ortega, quien propone medir la ductilidad del acero mediante un parámetro único, denominado factor de ductilidad, igual al área delimitada por el diagrama Ρ - E, la horizontal que pasa por el límite elástico fy y la vertical que pasa por el alargamiento bajo carga máxima Eu.

ARMADURAS - HORMIGÓN: Características de adherencia.

El problema de asignar a una barra de acero un número que exprese sus características de adherencia con el hormigón ha originado gran cantidad de estudios teórico-experimentales, sin que hasta la fecha pueda decirse que se haya resuelto definitivamente. Existen diversos métodos de ensayo en uso y esta multiplicidad de soluciones es la mejor prueba de que ninguno es completamente satisfactorio.

En general, siempre que entra en juego la resistencia del hormigón a la tracción o al cizallamiento resulta difícil cuantificar los fenómenos y reflejados en fórmulas precisas. Dos buenos ejemplos son los de adherencia y fisuración, cuyo tratamiento en el calculo cs bastante aleatorio y, con frecuencia, escasamente aproximado.
Modernamente ha cristalizado un acuerdo internacional respecto a un método desarrollado por Baus (Lieja) de ensayo de adherencia por flexión. El método de Baus, modificación del beam-test (ensayo de la viga) norteamericano, ha sido adoptado por la RILEM, el CEB y la HP.

La probeta consiste en dos medias viguetas de hormigón armadas con un redondo pasante —que es la barra objeto de ensayo— y unidas por una rótula metálica en la zona de compresión (fig, 8.2). La barra va provista de manguitos de plástico que dejan, en cada semiviga, una longitud adherente de 10Ø.

Con esta disposición se obtienen tres ventajas importantes: se anula el efecto local de apoyos; se conoce con precisión la tensión en la armadura, al conocer exactamente el brazo del par interno; y se obtienen dos resultados por ensayo.

ARMADURAS - HORMIGÓN: Características Mecánicas.

Las características mecánicas más importantes para la definición de un acero son: la resistencia, el límite elástico, la relación entre los dos valores mencionados, el alargamiento y la aptitud al doblado-desdoblado. Las dos primeras califican al acero desde el punto de vista resistente y las tres últimas desde el punto de vista de sus cualidades plásticas. Ambos grupos de propiedades son necesarios y, en general, se contraponen entre sí, por lo que el resultado final obtenido durante el proceso de fabricación es siempre una solución de compromiso.

Las cuatro primeras características mencionadas se determinan mediante el ensayo de tracción, que consiste en someter una barra bruta, sin mecanizar, a un esfuerzo axil de tracción hasta su rotura (Euronorm 2-57, Recomendación ISO-R82 y Norma UNE 7.474:92), obteniéndose así el diagrama tensión-deformación del acero. La aptitud al doblado-desdoblado se determina a través del ensayo correspondiente (Norma UNE 36.068:94). A continuación comentamos estas características (figura 8.1 a y b). 

Figura 8.1 Diagrama ρ-E de acero (a) con escalón de cedencia (b) sin escaón de cedencia

a) Resistencia o. carga unitaria de rotura, f x
Es la máxima fuerza de tracción que soporta la barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el área de la sección nominal de la probeta. Se denomina también, más precisamente, carga unitaria maxima a tracción.
b) Límite elástico, fy
Es la máxima tensión (también referida a la sección nominal de la barra) que puede soportar el natenal sin que se produzcan deformaciones plásticas (remanentes) significativas. Según el tipo de acero, puede tratarse de límite elástico aparente o de límite elástico convencional. A diferencia del segundo, el primero es claramente observable en el ensayo de tracción, al presentar escalón de cedencia o de relajamiento (fig. 8. la). El segundo se define convencionalmente como la tensión que produce una deformación remanente del 0,2 por 100 (fig. 8.lb).
c) Relación fx /fy
Cuanto más alta sea esta relación más dúctil es el acero.

d) Alargamiento

En la figura 8.1 aparece representado el alargamiento bajo carga máxima o alargamiento último, Eu, que corresponde al momento de la rotura. Para determinarlo no se requiere efectuar ninguna medición especial sobre la probeta, ya que su valor se mide en el diagrama ρ-E resultante del ensayo de tracción. 

La Instrucción española no alude a este alargamiento, sino al llamado alargamiento de rotura (que, en rigor, debería llamarse alargamiento después de la rotura). Este alargamiento es el incremento de longitud de la probeta correspondiente a la carga máxima, medido después de la rotura y expresado en tanto por ciento: 

en donde I0 e I1 son, respectivamente, las longitudes inicial y final de la base de medida marcada sobre la probeta. La base de medida tiene una longitud de n veces el diámetro nominal, variando n según las normas (en general, n vale cinco o diez).

Hay que distinguir dos clases de alargamiento de rotura:

• Cuando la base de medida está centrada en la probeta, incluyendo la zona de estricción, se determina el alargamiento concentrado remanente de rotura o simplemente alargamiento de rotura. Este es el valor que limita la Instrucción española (con base de medida igual a cinco diámetros) y, para medirlo, hay que juntar a tope, después de la rotura, las dos semiprobetas resultantes. Su valor es poco significativo para el proyectista.
• Cuando, por el contrario, la zona de rotura no está incluida en la base, se determina el alargamiento repartido de rotura, cuyo valor es más pequeño que el anterior. Se trata, al igual que el anterior, de un alargamiento remanente, es decir, se mide después de retirada la carga (sobre una semiprobeta, ya rota la probeta) y no bajo ésta como sucede con el alargamiento bajo carga máxima, e. Su valor es algo más significativo que el del alargamiento concentrado, a efectos de comportamiento estructural del acero.
Ambos alargamientos de rotura varían con la longitud inicial de la base de medida. Como hemos dicho, la Instrucción española prescribe valores mínimos para el alargamiento concentrado de rotura, medido sobre base de cinco diámetros (tabla 8.5) y no se refiere al alargamiento repartido de rotura ni al alargamiento bajo carga máxima, Eu,. Sin embargo, tanto el Código Modelo CEBF1P como el Eurocódigo, sí consideran este último parámetro, más significativo que los anteriores por ser un indicador de la deformación del acero justo antes de la rotura, que puede utilizarse en cálculos no lineales o en situaciones extremas (caso de sismos).

e) Ensayo de doblado-desdoblado
Tiene por objeto comprobar la plasticidad del acero, necesaria para prevenir roturas frágiles durante las manipulaciones de ferralla y transporte. El fenómeno de rotura frágil, es decir, sin absorción importante de energía, se presenta cuando el acero se ve sometido a tensiones multidireccionas aplicadas rápidamente. El riesgo es tanto mayor cuanto más baja es la temperatura ambiente. Por esta causa se presentan alguna vez roturas en ganchos y pantillas cuando las barras experimentan fuertes impactos, como puede ser el caso durante la descarga de redondos ya preparados de ferralla si la maniobra se realiza con poco cuidado en días muy fríos.

El ensayo de doblado-desdoblado se efectúa a la temperatura ambiente, sobre un mandril cuyo diámetro depende de la clase de acero y del diámetro de la barra (ver tabla 8.6). La fuerza de doblado se aplica constante y uniformemente hasta alcanzar un ángulo de 900. A continuación se somete la probeta a un calentamiento de 1000 C durante 30 minutos y se enfría al aire, desdoblándose como mínimo 200. El ensayo se considera satisfactorio si durante el mismo no se producen grietas o pelos en la zona curva de la probeta, apreciables a simple vista (Norma UNE 36.068:94).

ARMADURAS - HORMIGÓN: Características Geométricas.

Las barras empleadas en hormigón armado deben ajustarse a la siguiente serie de diámetros nominales, expresados en milímetros:

            6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32, 40

Esta serie tiene la ventaja de que las barras correspondientes se diferencian fácilmente unas de otras a simple vista, lo que evita confusiones en obra. Además, si se exceptúa el diámetro 14 mm, la sección de cada una de estas barras equivale aproximadamente a la suma de las secciones de los dos redondos inmediatamente precedentes, lo cual facilita las distintas combinaciones de uso.

Las barras deben suministrarse sin grietas ni sopladuras. La merma de sección no será superior al 4,5 por 100 del valor nominal correspondiente. La determinación de la sección real de una barra no es inmediata en los aceros corrugados, ya que su diámetro varía de unas zonas a otras a causa de los resaltos o corrugas. Se utiliza entonces el concepto de sección media equivalente, definido a través de la masa de la barra:

Los valores de Ja sección media equivalente y los de su correspondiente diámetro, de coincidir con los nominales, que son aquellos especificados respecto a los cuales se establecen las tolerancias de suministro.

Armaduras para Hormigón armado: Generalidades

De acuerdo con la Instrucción española, las armaduras empleadas en hormigón armado pueden ser barras corrugadas de acero soldable, mallas electrosoldadas o armaduras básicas electrosoldadas en celosía. Con esta formulación, que no admite el empleo de barras lisas como armaduras para hormigón armado, la normativa española se aproxima aún más a la europea (Normas EN 10080 e ISO 6935-2).

Aparte del tipo de acero, interesa tener en cuenta las características geométricas, mecánicas, de ductilidad y de adherencia de las armaduras, así como su aptitud al soldeo. A continuación se estudia cada uno de estos aspectos.

Características Geométricas.

Características Mecánicas.

Características de adherencia.

Ductilidad del acero.

Aptitud al soldeo del acero.

Empleo del Hórmigon de alta resistencia HAR - Realizaciones.

Generalmente se admite que los primeros elementos resistentes ejecutados con HAR fueron los pilares (que se combinaron con forjados de hormigón estructural ligero para disminuir el peso propio de la estructura) de la torre Lake Point, de 70 pisos, construida en Chicago en 1965 con un hormigón de 52 N/mm2 de resistencia característica. Desde entonces, en esa misma ciudad se han ido construyendo gran número de edificios altos con HAR, técnica que se fue extendiendo rápidamente a otras ciudades americanas a partir de la década de los 70. A finales de dicha década, el ACI (American Concrete Institute) creó su Comité 363 dedicado al estudio del hormigón de alta resistencia.

En la década de los 80 el empleo del hormigón de alta resistencia en edificios de gran altura estaba ya muy generalizado en Estados Unidos y Canadá. En la tabla 7.2 puede verse una muestra de cómo fueron progresando las resistencias utilizadas para el hormigón a lo largo de dicho periodo.

El empleo de HAR en puentes se inició en Japón y pronto se extendió por América y Europa. En los países nórdicos, en particular Noruega y Dinamarca, la utilización del hormigón de alta resistencia en puentes se debe no tanto a la disminución del peso propio cuanto a razones de durabilidad. En Noruega es digno de mención el puente de Helgelands, con sus 425 metros de luz principal, que fue construido en 1990 con hormigón de fck = 65 N/mm2.

Enel Mar del Norte, a partir de 1972, se han construido decenas de plataformas petrolíferas con hormigones de resistencia del orden de 60 a 70 N/rnrn2.

Existen otras muchas aplicaciones del hormigón de alta resistencia: pavimentos (en Noruega se han alcanzado hasta 130 N/mm2 de resistencia en 1989), traviesas de ferrocarril dovelas para túneles, tuberías, etc. Por otra parte, desde 1987 se vienen celebrando congresos internacionales sobre la materia, siendo de esperar que pronto se vean colmadas las lagunas que todavía existen en el conocimiento del HAR, cuyo tratamiento en la normativa internacional es aún escaso. 

Empleo del hormigón de alta resistencia - Consideraciones generales.

La utilización cada vez más frecuente del hormigón de alta resistencia y el constante aumento de literatura especializada sobre la materia demuestran que se trata de una técnica en auge y de brillante futuro. En efecto, su campo de aplicación es muy amplio: edificios de gran altura (especialmente y cuando menos, en los soportes de las primeras plantas), puentes de grandes luces, plataformas fuera de costa, prefabricación, etc.

Las ventajas económicas que puede reportar el empleo del HAR son difícilmente evaluaciones por depender de multitud de factores, que varían en cada caso. De un lado, la confección de estos hormigones es bastante más costosa que la de los convencionales, ya que la selección  los áridos, las grandes dosis de cemento, el empleo de aditivos y, sobre todo, el empleo de micro sílice, encarecen estos hormigones. De otro lado, el empleo de los BAR reporta grandes ventajas técnicas y económicas.

Las principales razones que explican la creciente utilización de hormigones de alta resistencia frente al hormigón convencional, en lo que respecta a edificios de gran altura, son las siguientes:

• Ganancia de espacio en plantas de sótano (aparcamientos) y primeras plantas, al reducirse considerablemente la sección de los pilares.
• Mayor facilidad de puesta en obra (bombeos a gran altura, alta densidad de armaduras que criban el hormigón) debido a la gran docilidad de estos hormigones.
• Ahorro de superficie de elementos de encofrado.
• Menores plazos de ejecución (pueden hormigonarse hasta dos pisos por semana) gracias a la rapidez con que el HAR desarrolla sus resistencias (a 7 días suele alcanzarse el 80% de la resistencia a 28).
• Reducción del peso propio de la estructura (lo que abarata las cimentaciones), mejor comportamiento en estados de servicio (fisuración, deformaciones, vibraciones) y mayor durabilidad.

En definitiva, puede asegurarse que la relación calidad/precio es mayor en las obras realizadas con HAR que en las de hormigón convencional; y que en edificios altos el HAR compite con ventaja frente a las estructuras metálicas.

Cálculo con hormigones de alta resistencia (HAR).

1.0 GENERALJES

En general son aplicables para los HAR los Principios Y métodos de cálculo utilizados para los 0rrrligones convencionales, con las salvedades que a continuación se indican.
 

a) Al determinar el valor característico del peso propio de un elemento de hormigón debe tomarse para SU peso específico el valor 24 kN/m3 para hormigón en masa y 26 kN/m3 para hormigón armado.
 

b) Sobre los diagramas de cálculo tensión-deformación del hormigón en el estado límite último de agotamiento.
 

c) En el estado límite último de agotamiento, los dominios de deformación (apartado 13.3) deben ser adaptados al valor de la deformación última £ que corresponda a la resistencia del HAR . Esta adaptación modifica los valores límite de validez de las ecuaciones de equilibrio y compatibilidad correspondientes a cada dominio, valores que habrá que determinar en cada caso.
 

d) Dada la fragilidad de los hormigones de alta resistencia, para ellos tiene mayor importancia todavía la recomendación (de carácter general para todos los hormigones) de no superar el valor 0,454 para la profundidad de la fibra neutra de deformaciones en flexión.
 

e) En elementos comprimidos es conveniente aumentar la cuantía de las armaduras transversales, con objeto de asegurar el buen confinamiento del hormigón del núcleo y evitar roturas frágiles según planos diagonales. 

Para ello deberá reducirse la distancia entre cercos y no utilizar para éstos diámetros muy pequeños (ver punto 2.° de este apartado).
 

f) En flexión simple o compuesta, la cuantía mínima de las armaduras de tracción puede determinarse con las mismas fórmulas que para hormigón convencional. En efecto, dicha cuantía pretende evitar la rotura frágil tras producirse Ja fisuración (momento en el que el hormigón cede sus tracciones al acero) y equivale, por tanto, al volumen de tracciones soportado por el hormigón hasta ese momento; y como la resistencia en tracción del HAR aumenta en menor medida que su resistencia en compresión, el empleo de tales fórmulas se coloca del lado de la seguridad.
g) El comportamiento a cortante de las piezas de HAR difiere un tanto del caso de hormigón convencional. Debido a la gran resistencia de la interfaz pasta-árido, pueden producirse fisuras de cortante con escaso engranamiento entre áridos (ver apartado 19.5), lo que disminuye la contribución del hormigón a la resistencia de la pieza a cortante.
h) En general, con el hormigón de alta resistencia se producen menores aberturas de fisuras que con hormigón convencional, debido a la mayor adherencia acero-hormigón y la mayor resistencia a tracción. Análogamente y por las mismas razones, a las que debe añadirse el mayor módulo de deformación, tanto las flechas instantáneas como las diferidas de las piezas con BAR son menores que con hormigón convencional.
i) En los cálculos de fisuración y deformaciones, en los que interviene la resistencia a tracción del hormigón, es muy conveniente determinar dicha resistencia mediante ensayos.

2.° DATOS PRÁCTICOS

A continuación se ofrecen algunos valores recomendados por Ja instrucción española para el cálculo de secciones y elementos estructurales.

a) En elementos sometidos a compresión simple o compuesta, las armaduras longitudinales deben tener un diámetro no inferior a 12 mm y deben disponerse con una separación máxima ere barras de 250 mm. La cuantía geométrica de estas armaduras no será superior al 6 por lOO.
 

b) En los mismos elementos anteriores, las armaduras transversales deben tener un diámetro no inferior a 8 miri y deben disponerse con una separación no superior al menor de los tres valores siguientes: 200 mm, 12 Ø y la menor dimensión del núcleo de hormigón encerrado por la armadura transversal.
 

c) El cálculo de soportes puede realizarse según uno u otro de los métodos que se exponen a continuación:
Suponer como área resistente efectiva del hormigón, la correspondiente al núcleo Confinado por la armadura transversal, el cual ofrece una resistencia mayor que la parte exterior de recubrimiento. En esta hipótesis, debe adoptarse como resistencia de cálculo la misma que para hormigones convencionales (apartado 18.4).
Suponer, como sección resistente del hormigón, la sección total o bruta del soporte, A, con el recubrimiento incluido. En esta hipótesis, debe adoptarse como resistencia de cálculo f, la definida por la expresión:
en la que las tres resistencias se expresan en Nírnm2.
 

d,) Para los cálculos de inestabilidad son válidos los mismos métodos que para hormigón convencional. Cuando sea necesario utilizar el diagrama momentos-curvatura, se tendrá en cuenta el valor de la deformación última indicado en 7.44.°
 

e) Para las comprobaciones de cortante y punzonamiento pueden emplearse las mismas fórmulas que con hormigón convencional, pero limitando en los cálculos el valor de la resistencia características del hormigón a 65 N/rnm2 corno máximo. De este modo resultará un valor reducido para la colaboración del hormigón V a cortante (ver párrafo 1 .g anterior) en el estado último de agotamiento por tracción, así como para el valor límite admisible en el estado último de agotamiento por compresión.
 

f) Para los cálculos a torsión, fisuración y deformaciones, son aplicables los mismos métodos
que con hormigón convencional.

Suelos de losas de hormigón armado.

El encofrado de este tipo de losas, apoyadas en muros de hormigón, mampostería o fábrica de ladrillo, o bien en vigas sobre pilares, es sencillo. Bastará con tableros corrientes sobre los cuates se situarán las armaduras 1 recalzadas con cuadradillos de hormigón prefabricados y otros elementos que luego quedarán embutidos en la obra, por lo que se prescribe que sean tacos de madera.

Se debe tener siempre presente que esta clase de losas tiene un peso considerable, por lo que debemos asegurar el sistema de encofrado mediante un buen apeo.

Precauciones antes de hormigonar.

Durante todas las operaciones de encofrar, habrán caído suciedades al fondo del molde que es necesario limpiar antes de verter la primera capa de hormigón. Como ya vimos en los pilares, también aquí se suelen ensayar unas ventanas de limpieza, para extraer de ellas cuantas pequeñas cosas hayan caído en el suelo. Una vez efectuada esta limpieza, se cierra bien La abertura, para que por ella no pueda salir al exterior el hormigón vertido ni tan siquiera el mortero.

Sí los muros tuvieran una altura superior a los tres metros, es conveniente también hacer ventanas de hormigonado. No es conveniente echar el hormigón desde una altura considerable, ya que con ello los materiales se disgregan. Los gruesos (grava), por ser más pesados, caen antes, y los finos (mortero) caen después, formándose unas capas irregulares de malas mezclas. Si el muro es lo suficientemente ancho para permitir que un peón palee de nuevo el hormigón hasta darle la debida homogeneidad, no hay peligro. Pero si esto no sucede, el hormigón no será de buena calidad.

Por eso decimos que es muy conveniente dejar a alturas de unos tres metros unas ventanas para el hormigonado, con el fin de que no suceda esa disgregación de que hablábamos. 

Otra de las precauciones que suelen tomarse antes de hormigonar es la de darle una mano a los tableros por su parte interior con gas-oil o aceite quemado, llamado así al que se saca de los motores de los automóviles o de los camiones después de que éstos lo han utilizado en la lubrificación. Con este pintado, se evita que el hormigón «se pegue» al tablero y quedan los paramentos de obra más lisos y sin desconchados.

Hormigonado de pilares y la utilización de codales.

HORMIGONADO DE PILARES
Es muy aconsejable que los tableros se mojen después del. hormigonado y, por lo menos un día después, hasta su desencofrado, ya que el hormigón necesita humedad para su proceso de fraguado y como por la parte del molde está en contacto con el exterior, no fraguaría debidamente si no se humedecieran los tableros.

Como siempre suelen sufrir más las partes más débiles, tales como las esquinas de los pilares, para evitarlo se suelen colocar unos listones triangulares en las esquinas, de manera que el pilar no termina en aristas vivas, sino achaflanadas.

Otro cuidado a tener en el hormigonado es el de sujetar las armaduras, bien con tirantes de alambre o con listones, ya que en el caso contrario, al hormigonar, siempre se mueven los hierros, lo que puede provocar que se produzcan grietas interiores en el hormigón. Estas grietas, si el hormigón ya está algo endurecido, no se cierran, o puede suceder que se introduzca algún árido algo grueso, dejando una discontinuidad en la masa. Si estas grietas no llegan al exterior, no suelen tener gran importancia. No así si consiguen llegar al exterior. entonces, si no se toman las debidas precauciones, el pilar tendrá corta vida. Por la grieta o grietas producidas se introducirá la humedad, alcanzando las armaduras. Estas no tardarán en cubrirse de la herrumbre característica de la oxidación, perdiendo resistencia, ya que disminuye la sección. Por otra parte, en el fenómeno de la oxidación del hierro se produce un aumento de volumen, es decir, se dilata, lo que origina un empuje sobre el hormigón que le rodea, llegando incluso a hacerle saltar.

Es frecuente el que el hormigón se someta a vibración, lo que obliga a reforzar bien los tableros para impedir que el vibrado cause algún desperfecto.

También se suelen llenar los pilares vertiendo el hormigón en carretillas o vagonetas, lo que hay que tener en cuenta para reforzar las cabezas de los moldes.

CODALES
Para evitar que el molde se deforme, volviéndose alguno de ¡os tableros hacia el interior, se colocan codales, los cuales son retirados cuando se hormigona, ya que el hormigón empuja a los tableros hacia afuera y cumple la misión de aquéllos. Suelen clavarse ligeramente.

El Encofrado Como Ciencia y Como Arte – Construcción.

En los países más adelantados de Europa existen unas escuelas para el estudio del encofrado de obras de hormigón, en las cuales, tras dos o tres años de aprendizaje, varias visitas a obras de importancia y valiosas prácticas, se expende un título o certificado acreditativo de poseer esos conocimientos. En España, y por el momento, no se puede decir que se haya dedicado una atención especialísima, como bien merece, a la técnica del encofrado y. salvo en las obras de considerable Importancia, se deja al <<encofrador>> la preparación de los moldes adecuados. Pero este encofrador, que debería ser un técnico, la mayoría de las veces es un carpintero con pocos conocimientos del hormigón.

En la técnica del encofrado entran casi a partes iguales la ciencia y el arte: la ciencia, en cuanto toca a as partes resistentes que debe cumplir en su misión auxiliar, la facilidad de desencofrar, etc.; y arte, por el gusto en la confección de las distintas partes, el dominio de la carpintería aplicada a las necesidades que aquí se presentan.

Indudablemente, el hecho de que un obrero sea buen albañil o carpintero no puede por ello indicar que sea capaz o esté capacitado para ejecutar trabajos de encofrado dentro de las garantías que exige la técnica del mismo, sin olvidar en ningún momento lo concerniente a la parte económica, que es base de la construcción.

Debe exigirse pues, al encofrados, que domine la construcción del hormigón, los problemas que presenta, además de su maestría en el arte de la carpintería.

Por tanto, un buen carpintero montará un encofrado, si se quiere, perfecto, desde el punto de vista de su arte, es decir, con gusto, bien clavado y sus piezas bien distribuidas. Pero esto de poco nos servirá si no está calculado para resistir los esfuerzos encomendados a los moldes en los primeros momentos de ida vida del hormigón. Esta técnica constructiva es, pues, la que debe adquirir el que quiera ser un buen encofrador.
Otra parte que jamás se debe olvidar es la del desencofrado. No basta con montar un molde perfecto, desde el punto de vista técnico y mecánico, sino que hay que tener en cuenta que, una vez cumplida la misión confiada al molde y ya una vez «entrado el hormigón en su mayoría de edad), en que ya puede valerse por sí mismo, ese molde ha de retirarse con facilidad, sin operaciones complicadas, sin destrozo de madera o del material empleado, antes bien procurando sacar << totalmente íntegros >> cuantos más elementos empleados en el molde mejor, ya que con ello se rebaja enormemente el precio del encofrado y de la construcción, capítulo muy importante en toda obra. Por eso el montaje del encofrado debe estar previsto para un fácil desencofrado.

Hemos rozado de paso la cuestión del <<ahorro>> en esta materia y el lector nos perdonará si a lo largo de este libro insistimos repetidas veces en ello, ya que los encofrados en una obra representan un capítulo de gastos muy considerable, por lo que es fundamental estudiar previamente una obra antes de lanzarse alegremente a confeccionar tableros y moldes, ya que la economía obliga a utilizar <<los mismos moldes el mayor número de veces posible>>.

El Hormigón en su "Minoría de Edad".

Hemos hablado ya de que el hormigón se obtiene al mezclar mecánicamente unos ciertos áridos y cemento, añadiendo agua para provocar en dicha mezcla las reacciones químicas que, tras un primer periodo de fraguado, entren francamente en el endurecimiento. Pero el hormigón se lleva o pone en obra como una masa blanda, <<sin forma>>, que se extiende horizontalmente cuando más fluida es. En estas condiciones, de poco nos serviría si lo que necesitamos es construir unas piezas determinadas, prismáticas, como pilares, muros, vigas, de sección circular o de cualquier otra forma que haya marcado el proyectista.

Para ello, según hemos dicho ya, el hormigón «moldeable», es decir, que encerrado dentro de unos límites, al cabo de cierto tiempo1 dicho hormigón habrá formado un bloque con la superficie idéntica a la que interiormente tenía el molde, con la cual estuvo en contacto y le retuvo en su expansión.

Por tanto, durante este primer período, durante esta «minoría de edad* del hormigón, en que no cumple función resistente alguna, necesita de unos moldes, que le sirven a la vez de retención a su natural expansión de masa amorfa y para darle la forma que nos interese tenga en el futuro.

Todo esto ya nos dice algo muy importante, al mismo tiempo que nos crea unos serios problemas y preocupaciones: estos moldes deben ser lo suficientemente resistentes para soportar todo el peso del hormigón, armaduras, etc., ya que absolutamente ninguna misión resistente se le puede confiar al hormigón, no sólo cuando se pone en obra, sino durante un período más o menos largo, lo cual depende de la pieza o elemento de que se trate.

Pero no todo consiste en colocar un molde lo suficientemente resistente como para soportar la carga que posteriormente debe recibir del hormigón, armaduras, vibrado, etc., sino que ha de ser construido de manera que luego, cuando el hormigón ya se ha endurecido lo suficiente para podérsele confiar las misiones para el que ha sido fabricado, se pueda retirar sin entorpecimientos, sin peligro para la obra y produciendo en los moldes los mínimos desperfectos posibles.

No sólo entran a formar parte de estos moldes para Ja pue5ta en obra del hormigón aquellos elementos que integran dicho molde, sino que también hay que contar con los apoyos, andamios, etc., que entran a formar parte de la obra auxiliar que se denomine encofrado y a la cual no se suele prestar, las más de las veces por ignorancia, la debida atención y el estudio que requiere el proyecto de un buen encofrado. Generalmente, se deja a la experiencia, a la práctica en estos trabajos la confección del encofrado.

No debe desdeñarse, pues, la confección de un buen encofrado, procediendo con cuidado en cada una de sus partes, ya que cualquier fallo una vez echado el hormigón, cualquier reforma, tiene muy mala solución.

Algunas Propiedades mas Importantes que Deben Reunir Los Materiales - Fraguado del Mortero u Hormigón.

Durante el fraguado del mortero u hormigón, se desprende calor de la masa, como consecuencia del proceso químico que en ella se efectúa para la transformación de unos componentes en otros. Este calor depende en gran manera de la dosificación o cantidad de cemento, de la cantidad de áridos, del agua, de la temperatura exterior, etc. Parece ser que la máxima cantidad de calor desprendido, o mejor dicho, la máxima temperatura que llega a alcanzar una masa, se produce entre las diez y las doce horas después de su amasado. Esta variedad de temperaturas y, por tanto, su diferencia con la del ambiente, origina que no sean iguales las temperaturas en el núcleo de la masa o pieza ya moldeada y las de las capas o zonas más próximas al exterior, por lo que son de temer grietas y hay que adoptar ciertas precauciones.

En determinadas circunstancias, se requiere un rápido endurecimiento de la masa empleada en la obra, por lo que se suele emplear los llamados cementos de fraguado rápido, para lo cual se emplean los álcalis. En Otras ocasiones, en cambio, puede interesar que el fraguado del cemento sea lento, lo cual podemos conseguir con pequeñas dosis de yeso, anhídrido sulfúrico, etc.
 

Para el endurecimiento de la más de hormigón.

Para el endurecimiento de la masa de hormigón se necesita bastante agua, por lo que es muy conveniente el regado de las obras de hormigón durante muchos días después de su puesta en obra, o de su fabricación, si se trata de piezas premoldeadas, es decir, preparadas y fabricadas «fuera» d& lugar que han de ocupar definitivamente en una obra.

TABLAS PARA EL CALCULO DE LOSAS DE HORMIGON ARMADO PARA CIMIENTOS

Ligaduras en las Armaduras de Hormigón Armado.

Ya hemos  enunciado antes  que el atado  o  ligaduras   se  efectuará  en   las armaduras  de  hormigón  armado  mediante  el  alambre  de  atar,  que  no  es más  que  un  alambre  arrollado.  Para  ello  hay  también  atadores  mecánicos (figura  83),  los cuales  ahorran  un 80 por  100 de mano de  obra,  efectuando de  3.000   a  1.500  atados  por  hora,  según  sea  más o menos grande el aparato.

Las ligaduras  a mano, se  realizan  pasando el alambre de manera que la ligadura presente la forma de cruz  de San Andrés,  la cual se  fijará mediante la   tenaza,  dando  vueltas  al  alambre  y   tensándolo  mediante   leve  apoyo de la cabeza contra el hierro de la armadura. La operación  se termina cortando el  alambre  sobrante,  cuidando  de  que  no  sea  al  mismo   tope  de  la  armadura, ya que de  esta   forma se disminuirá el atado,  todo lo cual  se muestra gráficamente en  la figura 84.