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.

Cimbras cuajadas de puentes: Recomendaciones generales.

Se incluye una relación de normas de buena ejecución que, aún no siendo exhaustiva, su cumplimiento ayudará a evitar las causas principales de accidentes en este tipo de estructuras.

  •   Se tendrá un especial cuidado en .disponer las cuñas necesarias para los apoyos de elementos inclinados sobre otros horizontales. Estas cuñas deben de ir solidarias con el elemento inclinado para no trasmitir empujes laterales.

  •   Con el fin de no introducir flexiones en los pies derechos, las vigas de cabeza deben apoyar centrados con los tubos verticales; para garantizar esto, se dispondrán de elementos de centrado. En general, no se recomienda el uso de cuñas de madera para el centrado de vigas metálicas ya que es probable que se muevan.

  •   Todos los elementos verticales estarán convenientemente dispuestos a tope contra el elemento inferior al que trasmite la carga, ya sea tubo contra tubo o apoyo inferior contra cimentación, es decir, se evitarán las holguras. En el caso de que existan tubos con pasadores se revisarán que están todos convenientemente montados.

  •   La fijación de las diagonales de arriostramiento debe hacerse lo más próximo posible a los nudos de unión de elementos verticales y horizontales de las torres. En el caso de que las fuerzas horizontales no puedan pasar a través de los husillos se dispondrán las diagonales hasta la coronación o al apoyo inferior de la torre, y se fijarán en coronación o en arranque de los husillos superior e inferior respectivamente.

  •            En todos los encofrados verticales o inclinados que absorban los empujes horizontales del hormigón fresco, se cuidará el perfecto ajuste de los latiguillos de atado de encofrados opuestos.

  •   Antes de dar por válida la cimbra para el hormigonado del tablero, se revisará para garantizar la inmovilización de todos los elementos y la correcta materialización de todas las uniones y apoyos.

  •   Si se hace una escalonado en terraplenes, se ejecutará cada escalón con sobre-ancho

para su óptima compactación y, posteriormente, se retirará

  •   Durante el hormigonado del tablero, se pondrá especial cuidado en no provocar acumulaciones puntuales de hormigón que generen cargas superiores a las que en cada zona trasmite la sección de proyecto del tablero. Asimismo debe minimizarse el impacto producido por el hormigón al ser vertido por la manguera de bombeo. Son especialmente sensibles a estos fenómenos las zonas de alas en los tableros con sección de viga gaviota.

Cimbras cuajadas de puentes:Estructura encofrante, Barcos transversales, Torres, Cimentación.

Se trata de cimbras que transmiten directamente las cargas al suelo. Suelen tener alturas pequeñas, (hasta 12 a 15 metros), ya que para alturas superiores se suele utilizar torres más potentes y vigas entre ellas.

Pueden   tener dos zonas claramente diferenciadas: unas zonas cuajadas (cimbra apoyada o cuajada), con torres dispuestas en toda la planta de la estructura y otras zonas diáfanas (cimbra porticada). La cimbra porticada se suele disponer en las zonas de paso y en pendientes del terreno para salvar desmontes o terraplenes. Tanto la zona de cimbra cuajada como la porticada están compuestas de diferentes elementos:

Estructura encofrante. Se trata de los tableros de encofrado a los que se les da rigidez mediante correas, que en ocasiones son de madera.

Barcos transversales. Son estructuras transversales que dan forma a la sección del tablero y que se apoyan en los cabeceros de las torres.

Esquema y nomenclatura de diferentes elementos

Vigas de reparto. Debajo de los barcos y sobre las torres puede haber o no vigas de reparto
cuya misión es transmitir a las torres la carga centrada y repartida entre sus pies derechos.

Vigas de vano. Su misión es saltar un vano sobre un desnivel o permitir un paso bajo la cimbra.
Dependiendo de su luz pueden ser simples perfiles laminados o vigas en celosía.

Torres. Están formadas por pies derechos, generalmente de sección tubular o perfiles
laminados, que pueden estar unidos o no en parejas con elementos soldados, estos conjuntos
se llaman bastidores o marcos. 

Esquema de torre

En general se montan en grupos de cuatro montantes (o pies derechos), y cuentan en cabeza con husillos regulables acabados en horquillas que recogen las cargas mediante el apoyo de las vigas de cabeza. En su pié llevan bases regulables formadas por husillos y placa de base.

Los husillos inferiores permiten la verticatidad de la torre y conjuntamente con los superiores el ajuste en altura. La tendencia a disminuir el peso de estos elementos ha llevado a que se usen como torres elementos y sistemas propios de los andamios, que, en ocasiones, no son adecuados para las cargas que reciben. Su escasez de arriostramiento solo las permite soportar cargas ligeras.

La necesidad de aligerar el material para facilitar el montaje ha impulsado la tendencia a sopor-tar las cargas verticales con muchos elementos muy ligeros en vez de concentrarlas en pocos más potentes. 

Arriostramiento. Garantizan que la estructura puede transmitir las cargas horizontales que recibe y disminuye la longitud de pandeo. Pueden distinguirse tres niveles diferentes:

•  a) El arriostramiento de la propia torre entre sus cuatro pies derechos.
•  b) El de planos verticales entre torres.
•  c) El de planos horizontales entre torres.

En algunos casos los arriostramientos no coinciden con los nudos de la estructura, práctica que desde el punto de vista teórico no es recomendable, ya que introduce flexiones no deseadas en los montantes. Para el caso particular de torres de tubos existen recomendaciones y reglas que limitan estas excentricidades.

Cimentación. La cimentación de la cimbra depende del valor de las cargas trasmitidas y de la capacidad resistente del terreno. Como cimentación de las torres puede disponerse bajo cada pie derecho zapatas formadas por durmientes de madera, o bien zapatas de hormigón para cada torre o conjunto de torres en el caso de cargas más elevadas. En algunos casos es necesaria la disposición de cimentación profunda, lo cual puede aconsejar otros procedimientos de cimbrado.

Seguridad en el empleo de la cimbra.

Las operaciones que son precisas realizar en las cimbras para su montaje, utilización (ferrallado, hormigonado...), maniobras y descimbrado, se efectúan generalmente por operarios que han de llegar a los elementos correspondientes. Es preciso proporcionarles accesos y superficie de trabajo razonablemente seguros para evitar golpes con la propia cimbra o caídas, la mayoría de las veces desde una altura que puede ser mortal.

Se han de conocer unas nociones sobre las medidas que se han de tomar para garantizar la seguridad de los trabajadores que operen en la cimbra.

Para garantizar la seguridad de las personas es imprescindible actuar en cuatro direcciones:

  •   Poner los medios adecuados para poder hacer las operaciones necesarias en condiciones razonables de seguridad.

  •   Tener la actitud, en la realización de esas operaciones, de previsión de los riesgos que supone cada actuación. Para ello es esencial por un lado la formación y por otro la vigilancia la cual se debe realizar principalmente por los mandos intermedios (encargados y capataces) los cuales detectaran los riesgos y harán cumplir las normas.

  •   La seguridad estructural que garantiza que cada uno de los elementos de la estructura soporta las cargas con deformaciones adecuadas. Hay que destacar también las condiciones de estabilidad y vuelco en condiciones de movimientos montajes desmontajes y traslados.

  •   El fallo de un elemento o un error humano debe producir un incidente de menores consecuencias pero no un gran daño. Por este motivo hay que hacer un ejercicio en los elementos esenciales de las consecuencias de su fallo para minimizarlas.

Todas  las operaciones deberán ser supervisadas por el responsable de la empresa suministradora de la cimbra y de la ejecutora de la estructura, independientemente de la necesaria presencia del responsable de Seguridad y Salud de la obra.

Características del proyecto de la cimbra.

Antes de  usar cualquier cimbra se deberá tener en la obra su proyecto, el cual incluirá, al menos:

  •   Una memoria descriptiva  en la que se especifiquen las instrucciones de utilización y montaje de las piezas que se vayan a emplear. Estas comprenderán todos los datos necesarios para el empleo correcto de los materiales en todas las fases de trabajo. Se especificarán las interferencias especiales con el entorno, como líneas eléctricas u otros servicios, y la forma de resolverlas. Se darán las recomendaciones de montaje y desmontaje.

Se incluirán además los criterios de aceptación y rechazo de materiales tales como deformaciones o corrosión, así como las tolerancias de montaje, desplomes, y excentricidades. Alternativamente parte de estas condiciones pueden venir reflejadas en un Pliego de Prescripciones Técnicas.

  •   Planos en los que se defina la disposición de los diferentes elementos de la cimbra. En caso de utilizar material estándar se deberá adjuntar documentación gráfica de este.

  •   Anejo de cálculo  en el que  se justifiquen los elementos dispuestos. En el caso de utilización de material estándar se podrá justificar mediante ensayos, incluyéndose la documentación de estos con las condiciones en las que se realizaron las pruebas, y las especificaciones de uso que se deduzcan.

  •   En los casos de cimbras autolanzables, lanzadores, etc. se puede además realizar una prueba de carga como criterio de validación del diseño y fabricación, o en el caso de necesitar conocer con precisión las deformaciones. En el proyecto se indicarán las diferentes posiciones de la prueba así como las flechas.

  •   Requerimientos geotécnicos.  Se indicarán las presiones admisibles requeridas en el terreno, comprobando el Ingeniero Geotécnico de la obra que estas son realmente soportadas por este.

El alcance de esta documentación variará en función de la complejidad o estandarización de la cimbra

ENCOFRADOS CIMBRAS Definición

Son estructuras, normalmente tubulares, que soportan encofrados y trasmiten las cargas al terreno o a otros elementos, y su misión es como elemento resistente o estabilizador y rigidizador.

Características del proyecto de la cimbra.

Seguridad en el empleo de la cimbra.

Encofrados Especiales: Carros encofrantes de túneles - Proceso de ejecución.

La definición de carros encofrantes es la de estructuras móviles portadoras de un encofrado destinado a la realización de elementos lineales de hormigón, como túneles, canales, muros, ampliación de tableros.

En concreto los encofrados de túneles podemos definirlos como un sistema constructivo, con mayor o menor grado de industrialización, según los casos, que, mediante un grupo de moldes específicos, da lugar a una estructura celular de laminas, normalmente transversales, y de losas, íntimamente ligadas al se hormigonadas simultáneamente “ in situ” .

Están formadas por unos moldes en forma de “ U”  invertida, separados entre si una distancia, que es el espesor de la lamina cuando sé hormigone. Estos moldes pueden plegarse para sucesivas puestas en obra, una vez endurecido el hormigón vertido previamente.

Normalmente esta formados por dos elementos en “ L” invertida, que forman la indicada “ U” .

Con los encofrados túneles se obtiene, a la vez, la estructura portante, gran parte de las divisiones interiores y muros testeras. Además se incorporan los cercos de puertas, ventanas, instalaciones secas, asi como los huecos horizontales que se precisen.

Componentes Principales:

* Encofrado-Portico; formado por dos  “ L”  invertidas constituidas, normalmente por chapa de acero de 3 a 5 mm, rigidizadas interiormente mediante chapas y perfiles metálicos. La  “ U” invertida, formada por las dos “ L”  tendrá el ancho del túnel mediante la unión de sucesivos elementos.
* Encofrados laterales; sirven para encofrar la cara exterior del muro testero o piñon, su composición es semejante al encofrado-portico, llevando, además una pasarela exterior de seguridad para la ejecución de los trabajos.
* Elementos de desmoldeo; su misión es separar los pórticos una vez obtenida la dureza deseada del hormigón, se realiza reduciendo el ancho mediante un juego de vielas o gatos hidráulico horizontal, y la altura mediante el accionamiento de unas manivelas a rosca o bien disminuyendo la longitud de los puntales telescopicos verticales.
*  Elementos de traslación; con ellos se puede retirar o situar el encofrado, se realiza mediante ruedas situadas en la base de los encofrados-protico.
*    Plataformas de trabajo y seguridad; son unos andamios perimetrales a la planta que sé hormigona, sus funciones son las de lugar de trabajo y paso de operarios, mantener la seguridad en el trabajo y la de posibilitar el apoyo de los encofrados durante las operaciones de encofrado y desencofrado.

 

Proceso de ejecución:

1.- Colocación del encofrado-portico siguiendo las alineaciones de los muretes guía, se deberá comprobar la planeidad, plomos, ángulos correctos y las nivelaciones.
2.- Tareas previas al hormigonado; limpieza de moldes, aplicación de desencofrantes, fijación de armaduras, separadores de  armaduras, colocación de cercos, carpintería, instalaciones secas, etc.
3.- Vertido del hormigón, empezando por los muros y a continuación las losas.
4.- Tapado de losas con plásticos, lonas u otros elementos. Así se realiza el proceso de aceleración del curado por calentamiento.
5.-  Inicio del desmolde, para lo cual se deberá de conocer los resultados de las probetas y estos ser satisfactorios. Se inicia él desmolde cuando el hormigón a adquirido entre el 40-60% de su resistencia definitiva (12 a 15 horas del hormigonado).
6.- Apuntalamiento de las losas desencofradas en su punto medio, mediante sopandas y puntales para evitar la aparición de flechas, manteniéndolos hasta que el hormigón alcance la resistencia de proyecto