CONCRETO REFORZADO

RESEA HISTORICA

La invencin del hormign armado se suele atribuir al constructor William Wilkinson, quien solicit en 1854 la patente de un sistema que inclua armaduras de hierro para la mejora de la construccin de viviendas, almacenes y otros edificios resistentes al fuego. En el 1855 Joseph-Louis Lambot public el libro Les btons agglomers appliqus l'art de construire (Aplicaciones del hormign al arte de construir), en donde patent su sistema de construccin, expuesto en la exposicin mundial en Pars, el ao 1854, el cual consista en una lancha de remos fabricada de hormign armado con alambres. Franois Coignet en 1861 ide la aplicacin en estructuras como techos, paredes, bvedas y tubos. A su vez el francs Joseph Monier patent varios mtodos en la dcada de 1860. Muchas de estas patentes fueron obtenidas por G.A. Wayss en 1866 de las empresas Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de hormign armado, en donde se realizaban pruebas para ver el comportamiento resistente del hormign, asistiendo el arquitecto prusiano Matthias Koenen en estas pruebas, efectuando clculos que fueron publicados en un folleto llamado El sistema Monier, armazones de hierro cubiertos en cemento. Que fue complementado en 1894 por Edmond Coignet y De Tdesco, mtodo publicado en Francia agregando el comportamiento de elasticidad del hormign como factor en los ensayos, estos clculos fueron confirmados por otros ensayos realizados por Eberhard G. Neumann en 1890. Bauschinger y Bach comprobaron las propiedades del elemento frente al fuego y su resistencia logrando ocasionar un gran auge, por la seguridad del producto en Alemania. Fue Franois Hennebique quien ide un sistema convincente de hormign armado, patentado en 1892, que utiliz en la construccin de una fbrica de hilados en Tourcoing, Lille, en 1895.1

En Espaa, el hormign armado penetra en Catalua de la mano del ingeniero Francesc Maci con la patente del francs Joseph Monier. Pero la expansin de la nueva tcnica se producir por el empuje comercial de Franois Hennebique por medio de su concesionario en San Sebastin Miguel Salaverra y del ingeniero Jos Eugenio Ribera, entonces destinado en Asturias, que en 1898 construir los forjados de la crcel de Oviedo, el tablero del puente de Ciao y el depsito de aguas de Llanes.

El primer edificio de entidad construido con hormign armado es la fbrica de harinas La Ceres en Bilbao,2 de 1899-1900 (an hoy en pie y rehabilitada como viviendas) y el primer puente importante, con arcos de 35 metros de luz, el levantado sobre el Nervin-Ibaizabal en La Pea, para el paso del tranva de Arratia entre Bilbao y Arrigorriaga (desaparecido en las riadas del ao 1983).3 Ninguna de las dos obras fue dirigida por Ribera, quien pronto se independiz de la tutela del empresario francs, sino por los jvenes ingenieros Ramn Grotta y Gabriel Rebollo de la oficina madrilea de Franois Hennebique.

Diseo de estructuras de hormign armado

Hennebique y sus contemporneos, basaban el diseo de sus patentes en resultados experimentales, mediante pruebas de carga; los primeros aportes tericos los realizan prestigiosos investigadores alemanes, tales como Wilhem Ritter, quien desarrolla en 1899 la teora del Reticulado de Ritter-Mrsch. Los estudios tericos fundamentales se gestarn en el siglo XX.

PROPIEDADES DEL CONCRETO:

Las propiedades del concreto son sus caractersticas o cualidades bsicas. Las cuatro propiedades principales del concreto son: TRABAJABILIDAD, COHESIVIDAD, RESISTENCIA Y DURABILIDAD. (IMCYC, 2004). Las caractersticas del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus ingredientes. Por tanto, para una estructura especfica, resulta econmico utilizar un concreto que tenga las caractersticas exactas necesarias, aunque est dbil en otras. Trabajabilidad. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. En esencia, es la facilidad con la cual pueden mezclarse los ingredientes y la mezcla resultante puede manejarse, transportarse y colocarse con poca prdida de la homogeneidad. Durabilidad. El concreto debe ser capaz de resistir la intemperie, accin de productos qumicos y desgastes, a los cuales estar sometido en el servicio. Impermeabilidad. Es una importante propiedad del concreto que puede mejorarse, con frecuencia, reduciendo la cantidad de agua en la mezcla. Resistencia. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupacin. Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresin. Como el concreto suele aumentar su resistencia en un periodo largo, la resistencia a la compresin a los 28 das es la medida ms comn de esta propiedad. (Frederick, 1992)

PROPIEDADES DEL ACERO:

Ductilidad: Es la capacidad para absorber sobrecargas. La Ductilidad se mide por el porcentaje de alargamiento que sufre el material antes de romperse. La lnea divisora normal entre Ductilidad y fragilidad es el alargamiento, si un material tiene menos del 5% de alargamiento es frgil, mientras que otro que tenga ms es dctil. Si un material es dctil tiene la capacidad de poderse trabajar en fro (operaciones tales como: plegado, estirado, embutido, rebordeado)

Maleabilidad: Trmino que frecuentemente se intercambia con ductilidad. La maleabilidad es la propiedad o cualidad de ser comprimido o aplanado.

Resiliencia: Capacidad para absorber energa en la zona elstica se mide por el mdulo de resiliencia que es la energa de deformacin que puede absorber por unidad de volumen el material.

Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material.

Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir Fisuras (resistencia al impacto). Capacidad para absorber energa en la zona plstica. El mdulo de tenacidad se obtiene integrando el diagrama tensin deformacin hasta la fractura. Un mtodo relativamente sencillo de valorar la tenacidad, consiste en calcular el nmero ndice de tenacidad, que se obtiene multiplicando el lmite de rotura por la deformacin en la rotura.Otro mtodo consiste en multiplicar la deformacin en la rotura por la media del lmite de rotura y del lmite de fluencia.

Maquinabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta.

Dureza: La dureza es importante cuando se proyecta una pieza que deba resistir el desgaste, la erosin o la deformacin plstica. Los sistemas de medida de mayor uso son: Brinell, Rockwell, Vickers y la Shore. Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB) o unidades ROCKWEL C (HRC), mediante test del mismo nombre. El hierro se produce silicato de calcio, llamado tambin escoria.

AGREGADOS:

Agregados ptreos (Aprox partes): Indispensable que sean de la mejor calidad, esto es:

-Agregado Grueso: Numerosos estudios han demostrado que para una resistencia a la compresin alta con un elevado contenido de cemento y baja relacin agua-cemento el tamao mximo de agregado debe mantenerse en el mnimo posible (12,7 a 9,5 ). En principio el incremento en la resistencia a medida que disminuye el tamao mximo del agregado se debe a una reduccin en los esfuerzos de adherencia debido al aumento de la superficie especfica de las partculas. Se ha encontrado que la adherencia a una partcula de 76 mm. es apenas un 10% de la correspondiente a una de 12,5 mm., y que excepto para agregados extremadamente buenos o malos, la adherencia es aproximadamente entre el 50 a 60% de la resistencia de la pasta a los 7 das.

El agregado ideal debe ser limpio, cbico, anguloso, triturado 100%, con un mnimo de partculas planas y elongadas.

-Grava: Se debe buscar la mayor cantidad de superficies planas y angulosidad (triturados son los ms indicados), con ello se garantiza una mayor cobertura de la mezcla y un mejor trabe entre los componentes (adherencia y cohesin); especial cuidado en el tamao mximo. Evitar el cuarzo (por ello y por su forma el material de ro no es recomendable)

-Agregado Fino:Un agregado fino con partculas de forma redondeada y textura suave ha demostrado que requiere menos agua de mezclado, y por lo tanto es preferible en los HAD. Se acepta habitualmente, que el agregado fino causa un efecto mayor en las proporciones de la mezcla que el agregado grueso.- Los primeros tienen una mayor superficie especfica y como la pasta tiene que recubrir todas las superficies de los agregados, el requerimiento de pasta en la mezcla se ver afectado por la proporcin en que se incluyan stos.

Una ptima granulometra del rido fino es determinante por su requerimiento de agua en los HAD, ms que por el acomodamiento fsico. La experiencia indica que las arenas con un mdulo de finura ( MF ) inferior a 2.5 dan hormigones con consistencia pegajosa, hacindolo difcil de compactar. Arenas con un mdulo de finura de 3.0 han dado los mejores resultados en cuanto a Trabajabilidad y resistencia a la compresin.

-Arena: Libre de materia orgnica, con una finura correcta, segn gradacin de diseo. Evitar cuarzo.Agregado

DURABILIDAD:

Los Efectos de la Corrosin sobre el Acero de Refuerzo consisten en la prdida de la seccin y disminucin de su resistencia mecnica. Los Efectos de la Corrosin sobre el Concreto consisten en manchas, grietas y desprendimientos o des laminaciones en la superficie.

Estos efectos condicionan la durabilidad de una estructura de concreto armado.

El concreto armado es un material mixto que optimiza las propiedades del acero y del concreto, poniendo a disposicin de arquitectos e ingenieros civiles un material de elevada resistencia mecnica y al fuego, de bajo costo, adaptable a varias formas geomtricas.

Una estructura de concreto armado, bien diseada y fabricada de acuerdo a los cdigos de buena prctica debera tener una durabilidad ilimitada.

En las situaciones en las que la corrosin compromete la durabilidad de una estructura, el estado actual del conocimiento, permite su diagnstico y la aplicacin de mtodos eficaces de prevencin, correccin, reparacin, rehabilitacin y control.

Para las estructuras nuevas, se deber tener mucho cuidado en los agregados y el agua que se usarn para la produccin del concreto. La cantidad elevada por dao por Eflorescencia nos indica la presencia de agregados contaminados.

RESISTECIA A LA COMPRESION:

Mediante una dosificacin adecuada de los ingredientes, puede proporcionarse la resistencia a compresin ms conveniente para la funcin estructural que debe cumplirse. Aunque para las estructuras comunes resulta ms econmico emplear resistencias cercanas a 250 kg/cm2, stas pueden variarse con relativa facilidad entre 150 y 500 kg/cm2 y pueden alcanzarse valores an mayores con cuidados muy especiales en la calidad de los ingredientes y el proceso de fabricacin. La variabilidad de las propiedades mecnicas es reducida si se observan precauciones rigurosas en la fabricacin, en cuyo caso son tpicos coeficientes de variacin de la resistencia en compresin poco superiores a 10 por ciento.

Se tienen dispersiones radicalmente mayores cuando los ingredientes se dosifican por volumen y sin tomar en cuenta la influencia de la humedad y la absorcin de los agregados en las cantidades de agua necesarias en la mezcla. Coeficientes de variacin entre 20 y 30 por ciento son frecuentes en estos casos para la resistencia en compresin. Una modalidad ms refinada del concreto reforzado permite eliminar o al menos reducir, el inconveniente del agrietamiento del concreto que es consecuencia natural de los esfuerzos elevados de tensin a los que se hace trabajar al acero de refuerzo. Este problema se vuelve ms importante a medida que los elementos estructurales son de proporciones mayores y aumentan las fuerzas que se quieren desarrollar en el acero, como es el caso de vigas de grandes claros para techos y para puentes. Esta modalidad es el concreto presforzado que consiste en inducir esfuerzos de compresin en las zonas de concreto que van a trabajar en tensin y as lograr que bajo condiciones normales de operacin, se eliminen o se reduzcan los esfuerzos de tensin en el concreto y, por tanto, no se produzca agrietamiento. Las compresiones se inducen estirando el acero con que se refuerza la seccin de concreto y hacindolo reaccionar contra la masa de concreto. Para evitar que el presfuerzo inicial se pierda en su mayor parte debido a los cambios volumtricos del concreto, se emplea refuerzo de muy alta resistencia (superior a 15,000 kg/cm2).

CEMENTO:

El cemento es un conglomerante formado a partir de una mezcla de caliza y arcilla calcinadas y posteriormente molidas, que tiene la propiedad de endurecerse al contacto con el agua. Hasta este punto la molienda entre estas rocas es llamada clinker, esta se convierte en cemento cuando se le agrega yeso, este le da la propiedad a esta mezcla para que pueda fraguar y endurecerse. Mezclado con agregados ptreos (grava y arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plstica que fragua y se endurece, adquiriendo consistencia ptrea, denominada hormign (en Espaa, parte de Suramrica y el Caribe hispano) o concreto (en Mxico, Centroamerica y parte de Suramrica). Su uso est muy generalizado en construccin e ingeniera civil.

Cemento Portland:

El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidrulico que cuando se mezcla con ridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa ptrea resistente y duradera denominada hormign. Es el ms usual en la construccin y es utilizado como aglomerante para la preparacin del hormign (llamado concreto en Hispanoamrica). Como cemento hidrulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar qumicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Prtland, en el condado de Dorset. A diferencia de lo que muchos creen, su origen no est relacionado con Portland, Oregn, EE. UU.