2.1.9 esp - hpc columns corp

7/24/2019 2.1.9 ESP - HPC Columns Corp

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ESPAA

Efficient BuildingTMsystem

2

.1.9

ESTRUCTURA

MARZO2013

HORMIGN DE ALTA

RESISTENCIA EN PILARES


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1

Pgina

1. Introduccin 2

2. Proyectos de referencia 33. Descripcin Tcnica 5

4. Rendimiento del sistema 6

5. Puesta en obra 9

6. Impacto ambiental 10

7. Anlisis de coste 12

8. Contributions to buildings and cities 13

9. Otros recursos 14

CONTENIDO

APLICACIONES

DICCIONARIO HPC (High Performance Concrete) Hormign Alta Resistencia: Hormign

con una resistencia a compresin superior a 50 MPa

VHPC (Very High Performance Concrete) Hormign de muy AltaResistencia: Hormign cuya resistencia a compresin es mayor a 100 MPa.

Superplastificante: Aditivo que se aade al hormign para aumentar sutrabajabilidad, y mantener baja la relacin agua/cemento.

Resistencia a compresin: Resistencia caracterstica a compresin delhormign a 28 das.

Porosidad: Relacin porcentual que indica el volumen de huecos respecto elvolumen total de slidos

Portlandita: Producto comn de hidratacin del cemento Portland.

Humo de slice: Un producto de desecho fino particular de la industria de silicioque consiste principalmente de dixido de silicio amorfo. Su uso ms importante

es en la produccin de hormign de alto rendimiento. Tambin se conoce comomicroslice.

Edificios de al menos 5 plantas

Alta cargas axiales de diseo

Grandes luces entre pilares

This system contributes to

creating buildingsthat areAffordable

Efficient

Transparent

Easy to BuildRobust

andcities characterized byAdaptabilityDiversity

For more information,

Please see section 8.


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2

1. Hormign de altaresistencia en pilares

La calidad del hormign de alta resistencia (HPC) se ha incrementado drsticamente desde los aos80, con una resistencia mxima de compresin por encima de 100 MPa. Se puede alcanzar unaresistencia a la compresin de ms de 200 MPa mediante la adicin de fibras como en Ductal.

Los HPC tambin proporcionan mayor resistencia a traccin y una mayor durabilidad, incluyendoresistencia al desgarro y al desgaste. Por lo tanto, el nombre de hormign de alto rendimiento estponiendo de relieve sus caractersticas tcnicas mejoradas.

Estas caractersticas excepcionales son una excelente solucin para un uso eficiente de losrecursos. Los pilares de HPC son mucho ms pequeos que los realizados de hormignconvencional, reduciendo el coste y el impacto ambiental.

Disminucin de la seccin de los pilarespara la misma carga : Optimizacin de costes

Menor impacto ambiental

Mayores superficies disponibles Alta durabilidad

p.6

p.8

HORMIGN DE ALTA RESISTENCIA EN PILARES

C60/75

C55/67

C50/60C40/50

C30/37


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2. Proyectos de referencia

TORRE T1LA DEFENSELocalizacin>Courbevoie, La Dfense, Francia

Fecha finalizacin>2008

Tamao>185 m (37 plantas)

Diseo>Arquitecto: Valode et Pistre>Ingeniera: Scyna 4

Funcin del edificio>Comercial (oficinas)

Cantidad de HPC usado en elproyecto>C80/95 : 2.250 m3

>C60/75 : 12.300 m3

>C40/50 : 8.000 m3

ESTRUCTURA


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4

Lodha World One Tower, Mumbai

Localizacin>Mumbai, India

Fecha finalizacin>2014

Tamao>442m (117 plantas)

Diseo>Arquitecto: Pei Cobb Freed & Partners>Ingeniera: Leslie E. Robertson Associates

Funcin del edificio>Residencial

Cantidades de HPC en el proyecto>C95/110: 70.000 m3

>Total hormign: 250.000 m3



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3. Descripcin tcnica

La reduccin de la relacin agua/cemento es el primer paso para aumentar la resistencia acompresin del hormign (vase grfico siguiente). Para alcanzar este objetivo sin disminuir lafluidez, es necesario aadir superplastificante. Ellos luchan contra la floculacin natural de las

partculas de cemento debido a las interacciones elctricas.

Baja relacin agua/cemento

Mejora de consistencia granular

HPC con una resistencia a la compresin mayor que 70 MPa puede obtenerse mediante laadicin de partculas muy finas, tales como humo de slice. Debido a su pequeo tamao(menos de 0,5 micras en comparacin con 10 micras de las partculas de cemento), serefuerzan las reas entre la pasta de cemento y ridos.

Es importante sealar que HPC ayuda a obtener no slo de alta resistencia a la compresin,sino tambin una mayor durabilidad y rigidez.

El rendimiento de HPC est relacionado con el diseo de mezcla de hormign y, en particular,con la adicin de componentes especiales para los constituyentes habituales de hormign:cemento, agua y ridos. El alto rendimiento se obtiene por la disminucin en la relacin agua/cemento y la mejora de la esqueleto granular.

Floculacin natural de las partculas de cemento

Mejoramos este sistema mediante el uso de hormign de Ultra Series Alta Resistencia de Lafarge, que es

adecuado para aplicaciones interior y exteriores. Las propiedades de este producto ofrecen beneficioseconmicos a travs de elementos de construccin ms esbeltos, menores tiempos de construccin y menorenerga incorporada, estas caractersticas hacen de este producto fcil de bombear y semi o totalmenteautocompactante.

ESTRUCTURA


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4. Rendimiento del sistema

Reduccin seccin pilar+

El uso de hormign de alta resistencia permite la reduccin de la seccin del pilar.

En el siguiente ejemplo se considera un edificio de oficinas de 25 pisos con una cuadricula de pilaresde 7m x 7m. La carga de diseo en el pilar representativa es NEd= 18.750 kN. El pilar es circular,tiene un soporte de pasador en cada extremo y es de 3,0 m de altura. El cdigo de diseo aplicadoes EN1992-1-1 (Eurocdigo 2).

El dimetro requerido de pilares de hormign bajo las mismas condiciones de carga, C30/37 aC90/105, se representa a continuacin:

La reduction de la seccin del pilar tiene una fuerte influencia en el volumen (aproximadamente 50%):

+ Disminucin del volumen de hormign

Concrete volume [m]

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

C30/37 C40/50 C50/60 C60/75 C70/85 C80/95 C90/105

86 cm

C 30/37

83 cm

C 40/50

75 cm

C 50/60

70 cm

C 70/85

68 cm

C 80/95 C 90/105

62 cm

C 60/75

64 cm

Una reduccin en el volumen dehormign no slo se traducen enmenos hormign gastado para lamisma solicitacin y menor seccinSi un pilar necesita menos rea enseccin, que deja ms espaciohabitable en el edificio.

Comparacin de la superficie de laseccin:

C30/37 0.58 mC90/105 0.30 m

El aumento de superficie habitable:0.28m



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Tambin es posible disminuir el armado necesario. En el mismo caso, el refuerzo para C90/105requiere 60% menosque la pilar de C30/37.

+ Disminucin de la armadura necesaria

Required reinforcement per column

[kg]

0

200

400

600

800

1000

C30/37 C40/50 C50/60 C60/75 C70/85 C80/95 C90/105

Patrones muy similares pueden observarse cuando se cambia la carga o la cantidad de armaduradentro de los lmites de la relacin de refuerzo mximo y mnimo.

Para demostrar que esta situacin noslo se aplica a una carga alta, el mismoanlisis se realiz para una carga dediseo de 6.000 kN.

La disminucin en las cantidades dehormign y acero es todava significativa(respectivamente 45% y 55%).

Tambin se compara con un pilar deacero equivalente

El grfico de la izquierda muestra elcomportamiento del mismo pilar dehormign con diferentes seccin ydiferentes resistencias equivalentes.Slo se requiere mnimo refuerzo.Incluso en este caso, la tendencia es lamisma: con esfuerzo mayor acompresin, el volumen de hormign y

el refuerzo disminuye drsticamente.

ESTRUCTURA


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8

Las barras de acero en el hormign son seguras en condiciones alcalinas. En el metal se forma unacapa de xido superficial que sirve como barrera para proceso andico disolucin de hierro. Estacapa protectora puede descomponerse debido a la carbonatacin y/o la presencia de cloruros. Estodar lugar a la corrosin del acero de refuerzo. El resultado ser: agrietamiento y desprendimientodel recubrimiento del hormign, la prdida de seccin de acero, y la prdida de adherencia entre elhormign y el acero.

Gracias a la estructura densa y homognea de hormign alta resistencia, la carbonatacin y laentrada de cloruro son menores que con hormign tradicional, como se muestra en los grficossiguientes.

La resistencia al listn de escala y laresistencia qumica (sulfato de ataque, ataquecon cido medio) estn claramente vinculadosa la baja porosidad de HPC. La otra ventajapara la resistencia qumica es el menorcontenido de portlandita en hormign de altaresistencia.

Durabilidad Menor corrosin de las armaduras

Durabilidad Menor degradacin del hormign

+

+

Porosity

0

5

10

15

20

0 50 100 150

28d compressive strength (MPa)

Porosity(%)

Without silica fume

w ith Silica Fume

Diffusion coefficient (chloride)

0

10

20

30

0 50 100 150


Dmig(10-12

m/s)

Without silica fume

w ith Silica Fume

Carbonation depth

after 4 years of outdoor exposure

0

5

10

0 50 100 150


Carbonationdepth(mm)

Without silica fume

w ith Silica Fume

El rendimiento de HPC tambin est vinculado a una alta durabilidad. La durabilidad es lacapacidad del hormign para resistir una accin a la intemperie, y un ataque qumico,manteniendo sus propiedades de ingeniera.



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5. Puesta en obra

Los pilares HPC se utilizan en edificios con estructuras de hormign convencional. No requierende complejas adaptaciones en el diseo o el proceso de construccin.

Diseo y construccin

La fase de curado debe manejarse con cuidado. Como HPC tiene un menor relacin de agua /

cemento, es ms sensible el curado parar la calidad final y se hace ms difcil controlar lacontraccin por secado.

Curado

ESTRUCTURA


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6. Impacto medioambiental

La disminucin en el dimetro de los pilares, con los mismos esfuerzos de carga, ayudan a mejorarel impacto medioambiental del sistema. Las cantidades de hormign y acero de refuerzo se rebajan,as como su transporte asociado. La figura a continuacin cuantifica los beneficios ambientales delos 5 principales indicadores considerados por los expertos.Se realiz una comparacin adicional con un pilar de acero, con el mismo rendimiento estructural.En casi todos los indicadores (excepto en el consumo de agua), los pilares de hormign estn enbuena posicin, sea cual sea la resistencia.

Reciclaje

El hormign es un material reciclable, los beneficios del reciclaje son los siguientes:-Reduccin del consumo de ridos naturales-Reduccin del volumen de residuos enviados a vertedero

La Unin Europea considera que una tasa de reciclaje del 100% se puede alcanzar, el 75% de losresiduos de hormign pueden ser absorbidos por la construccin de caminos y relleno y el 40-50%podran ser desviados a un proceso de ridos reciclado.

0

0.25

0.5

0.75

1

GhG emissions

Water consumption

Primary energyDepletion of abioticresources

Air acidif ication

C30/37 C50/60 C70/85 C90/105 Steel column



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LEED BREEAM

Credit/

Target

MR Credit 1.1 Building Reuse Maintain

existing walls, floors and roofs

This credit should be obtainable when

renovating buildings with a concrete frame

and/or skin since the concrete has a long

service life. The credit is worth 1 to 3 points,

depending on the percentage left in place.

Hea 01 Visual comfort

The number of credit is dependant on

the building type.

By the reduction of the columns

diameter, HPC contributes to the

increase of natural daylight.

MR Credit 2: Construction waste

management

This credit should be obtainable when

concrete buildings are demolished, as

concrete can be crushed and recycled into

aggregate for road base or construction fill.

Moreover, for the same function, less

concrete is used while increasing the

performance (reduction of the diameter of

the columns). It then generates less

construction waste.

This credit is worth 1 or 2 points, depending

on the percentage of recycling.

Mat 01 Life cycle impacts

Maximum number of credits available:

building type dependant

LCA data available on request at Lafarge

MR Crdito 4: Contenido en Reciclados

This credit is worth 1 or 2 points,

depending on the percentage of recycled

content. SCM and recycled aggregates make

it possible to get this credit

Wst 01 (construction waste

management)

Maximum credits available: 4

MR Crdito 5: Materiales Regionales

Concrete will almost always qualify for 1

or 2 pointsas it is mainly made of local

materials (cement and/or aggregates).

Wst 02 Recycled aggregates

Maximum credits available: 4

For structural frame, the percentage of

aggregate must be at least 25%.

CERTIFICACIONES Y SELLOS VERDES

ESTRUCTURA


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7. Anlisis de costes

Han sido evaluados los costes de HPC para un pilar de referencia del edificio anteriormentemencionado (edificio de oficinas de 25 pisos, en Pars, Francia). Este coste debe ser ajustado a loscontextos locales, pero las relaciones entre las diferentes soluciones que proporcionan una buenaestimacin de los ahorros potenciales.

Los costes que se muestran arriba son para la construccin de un pilar (3 m de altura) e incluyen:

Coste Material (acero y hormign)

Coste Mano de Obra

Coste Transporte

Para la resistencia a la misma carga, la disminucin de los costes globales de produccin instaladaes de 40% entre C30/37 y C90/105. Esta reduccin de coste est directamente relacionado con ladisminucin de las cantidades de material y se debe principalmente a la reduccin de las cantidadesde acero (80% de la disminucin de costes).

Los costes no slo se compararon entre diferentes resistencias de hormign, sino tambin con pilarde acero equivalente. Los costes del pilar de acero incluyen la proteccin contra la corrosin

(galvanizado) y proteccin contra el fuego. La alternativa de acero es claramente ms cara quecualquiera de los pilares de hormign.

La reduccin de los costes a trvs de la disminucin de material

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Coste global instalacin, Francia []



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13

A building should be constructed quicklywithout muchqualified labor.

The HPC columns are much smallercompared to conventional concretemaking it affordable due to the amountof concrete required to build thecolumns.

This system is efficient as it reduces theamount of concrete material used tobuild the columns.

This system is used to build high rise

buildings. If offers transparency as thebuildings function is understandable andclear to monitor .

This system is easy to build; it does notrequire specific qualified labour.

A building should be efficient using a minimum supply ofresources and energy.

A building should be able to resist extreme

circumstances.

A building should inspire confidence; people should beable to understand, monitor and modify the way it functions..

This system offers adaptability as theconstruction is thin and the structure ofthe building can be adapted.

This system creates high rise buildings,offering a diversity of buildings for urbanarchitecture making the city dynamic.

A city should comprise an important diversity of buildings making it

dynamic for a variety of populations.

8. Contributions to buildings and citiesAll Lafarges Efficient Building Systems have been peer-challenged by a panel of external andexperienced architects and engineers to meet and anticipate their expectations.This panel considers that a sustainable building must be affordable, autonomous, connected, easy-

to-build, efficient, long-lasting, respectful of identity, responsive, robust and transparent.Aresilient city is characterized by its adaptability, biodiversity, continuity, decentralization, diversity,preparation and redundancy(see the related introductory document).The name given to the system enhances the above properties. The most pertinent characteristics aredescribed below.

A building should be economically viable.

A city should be able to adapt to changesin the environment.

This system is based on concrete, whichis a durable material. The properties ofconcrete provide good structural

performances to resist extremecircumstances.

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9. Otros recursos

Este catlogo se ha facilitado solo a efectos informativos. Lafarge rechaza expresamente cualquier garanta, ya

sea expresa o implcita, as como su responsabilidad sobre la precisin, fiabilidad y validez del contenido y noaceptar responsabilidad alguna por prdidas o otros daos comerciales en los que se incurra como resultadode utilizar y confiar en la informacin proporcionada. No existe ninguna asociacin entre Lafarge y lasempresas mencionadas en este catlogo. Todos los derechos de propiedad intelectual y sobre los productos deestas empresas se utilizan solo a efectos identificativos e informativos y son propiedad, en todo momento, desus respectivos dueos.

COLUMNSTRENGTHENINGBY DUCTAL

HOLLOW COLUMNSWITH AIR CIRCULATION

REUSABLE PRECASTSOLUTION

RECURSOS> High Performance Concrete, P.C.Atcin, Ed. E & FN SPON, 1992.

> High Performance Concretes and Applications SHAH S.P., AHMAD S.H., Ed. EdwardArnold, 1994.

> Les spcificits des btons hautes performances (Features of high performance

concretes), V. Baroghel-Bouny, Septembre 2004, Ouvrages dart OA 44, LCPC (in french).

CORPORATE

RENOVATIONWORKS

7.6.3

Nov.

2011

COLUMNSTRENGTHENING BYDUCTAL

CORPORATE NOV 2011

An Efficient BuildingTM systemSUPERSTRUCTURE

Hollow columns withair circulation

REUSUABLEPRECAST SOLUTIONAn Efficient BuildingTM system

FRAME

CORPORATE

Ref-Nov.2011

EFFICIENT BUILDINGSYSTEMS

PRODUCTO LAFARGE

ULTRA SERIESALTA RESISTENCIA



16/16

LAFARGECalle Orense 70

28020 Madrid

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Crditos:Enercret,BB

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