pdf original ventajasylimitaciones

INFORMES:[email protected]

(011) 4343-3535

+ =

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C

t0

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TIEMPO

PROFUNDIDAD DE CARBONATACIN BANDA REPRESENTATIVA

C

VIGA DE HORMIGN ARMADO FISURADA

COLUMNA Y MNSULA CORTA

ANCLAJE DE CABLE PRETENSADO

TRAYECTORIAS DE TRACCINVIGA DE HORMIGN ARMADO NO FISURADA

TRAYECTORIAS DE COMPRESIN

b

b

P

P

a) Los mampuestos estn sostenidos por la cimbra.

b) Los mampuestos se mantienen en su sitio por forma.

PIEZACARGADA

DEFORMACIONESPRODUCIDAS

ACORTAMIENTOS

ALARGAMIENTOS

ACORTAMIENTOS

SOLOACORTAMIENTOS

EFECTOS (ADICIONALES)DE PRETENSADO

ESTADO FINAL REAL(LA SUMA DE AMBOS)

1

0,8

0,6

0,4

0,2

00 200 400 600 800 T

ARMADURAS

b)

PROGR AMA DE C APACITACIN Y AC TUALIZ ACINEN HORMIGN ESTRUC TUR AL

CURSO: VENTA JAS Y LIMITACIONES DEL HORMIGN ESTRUC TUR AL

Autor: I ng. Luis J . L ima

1VENTA JAS Y LIMITACIONES DEL HORMIGN ESTRUC TUR AL

NDICEPro grama de Capacitacin y Ac tualizacin en Hormign E struc tural

NDICE

Presentacin.

Introduccin.

Unidad 1: Ventajas y desventajas del hormign estructural. 1. Ubicacin del tema. 2. Comentarios generales. 3. Desde el punto de vista del proyecto de la estructura. A) Propiedades esencialmente ventajosas. B) Propiedades esencialmente neutras. C) Propiedades esencialmente desventajosas.4. Desde el punto de vista de la construccin de la estructura. A) Propiedades esencialmente ventajosas. B) Propiedades esencialmente neutras.5. Desde el punto de vista de la utilizacin de la estructura. A) Resistencia al tiempo, al uso y a acciones accidentales. B) Mantenimiento.6. Desde un punto de vista econmico.

Unidad 2: Criterios de aplicacin y utilizacin.1. Algunas precisiones necesarias.2. Criterios de proyecto de elementos resistentes.3. Criterios de clculo de solicitaciones.4. Criterios de dimensionamiento. A) Resistencia. B) Durabilidad. C) Estados lmite. D) Seguridad. E) Ductilidad. F) Grados de pretensado.5. Criterios de mantenimiento.6. Criterios de calidad.

Bibliografa.

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PRESENTACIN

3PRESENTACIN

VENTA JAS Y LIMITACIONES DEL HORMIGN ESTRUC TUR AL

PRESENTACINPro grama de Capacitacin y Ac tualizacin en Hormign E struc tural

PRESENTACIN

Le damos la bienvenida al curso Ventajas y Limitaciones del Hormign Estructural que forma parte del Programa de Capacitacin y Actualizacin en Hormign Estructural. El contenido del presente curso integra el programa general de Cursos no Presenciales de la AAHES (Aso-ciacin Argentina del Hormign Estructural), los que se dictan con el auspicio de la Fdration International du Bton (fib). A lo largo de los 2 meses de duracin del curso podr acceder al Campus Virtual de Conexin Educativa.

Estudiar a distancia no es una tarea sencilla, nuestra intencin es poner a su disposicin distin-tas herramientas que le permitan organizar la cursada.

Cmo organizamos este curso?

Este curso consta de 4 programas televisivos, material de estudio organizado en 2 unidades temticas, tutoras, orientaciones para el estudio y evaluacin.

Programas televisivos

Los programas se emiten a lo largo del primer mes del curso (se estrena un programa por sema-na). Los horarios de emisin y repeticin se encuentran disponibles en el sitio web de Conexin Educativa: www.conexioneducativa.com.ar.

Estos programas estn a cargo del Ingeniero Luis J. Lima quien desarrolla algunos de los con-ceptos fundamentales que luego encontrar referidos en el material de estudio.

El contenido desarrollado en cada programa complementa al material de estudio, en l se aprovechan los distintos recursos audiovisuales que la herramienta televisiva ofrece, pudiendo mostrar diferentes procedimientos que son explicados en el material escrito.

Material de estudio

En este material impreso se desarrolla el contenido del curso que a su vez encontrar disponi-ble en el Pizarrn del Campus Virtual con la opcin de leerse de pantalla o bien imprimirse.

En el material de estudio encontrarn una serie de conos que tienen por finalidad orientarlos en la lectura de las unidades.

Los conos utilizados son:

O Antecede indicaciones, recomendaciones, puntos principales que se desean resaltar.

O Indica los conceptos sobresalientes cuya definicin se incluye en el material.

O Facilita la localizacin de aspectos concretos en el texto.

O A lo largo del material de estudio encontrar referencias a diferentes actividades que deber resolver y enviar al tutor a travs del Campus Virtual.

O Seala la relacin entre el material de lectura y lo que se ver en los programas de TV.

O Refiere los autores, artculos y publicaciones sugeridos o comentados en la unidad.

conclusin

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INTRODUCCINPro grama de Capacitacin y Ac tualizacin en Hormign E struc tural

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PRESENTACINPro grama de Capacitacin y Ac tualizacin en Hormign E struc tural

Tutoras

Llamamos tutoras a la interaccin a travs del Campus Virtual entre los alumnos y el tutor. La interaccin se realizar fundamentalmente a travs del Correo del Campus Virtual.

El tutor es el profesor que recibir las consultas y dudas y brindar orientaciones semanalmente sobre las actividades a realizar, basadas en la Planificacin que se encuentra en el Campus Virtual. A su vez, ser quien reciba y corrija las actividades, haciendo las devoluciones correspon-dientes.

Orientaciones para el estudio

Adems de esta Presentacin, cuenta con los siguientes textos que le sern de utilidad y los guiarn durante el desarrollo del curso.

O Orientaciones para estudiar en Conexin Educativa y Reglamento de estudio: Se encuentran en la pantalla de inicio del Campus Virtual.

O Ayuda (en el men superior del Campus Virtual): All encontrar una serie de preguntas frecuentes sobre el uso del Campus Virtual.

O Planificacin: Se encuentra dentro del aula del Campus Virtual. Es fundamental que la revise semanalmente para poder cumplir con todas las actividades previstas en el curso.

O Programa: Se encuentra dentro del aula del Campus Virtual y contiene la estructura de contenidos de todo el curso.

Evaluacin

A lo largo de los 2 meses del curso, y a travs del seguimiento que realiza el tutor, el desempeo de los alumnos es evaluado en forma continua. Es por ello que se contempla que el alumno rea-lice correcciones y ampliaciones de las actividades, con el propsito de afianzar los diferentes conocimientos y planificar instancias de aplicacin de los mismos.

Aprobando todas las actividades propuestas se accede al certificado de la Asociacin Argen-tina de Hormign Estructural.

5VENTA JAS Y LIMITACIONES DEL HORMIGN ESTRUC TUR AL

INTRODUCCINPro grama de Capacitacin y Ac tualizacin en Hormign E struc tural

INTRODUCCIN

En este Curso nos proponemos realizar un anlisis referido a las posibilidades de uso del hor-mign estructural en el proyecto y construccin de obras civiles.

Se parte de los siguientes supuestos bsicos:

O El material hormign estructural posee una gran proporcin de caractersticas que, analiza-das en s mismas, no son ni buenas ni malas, simplemente son posibilidades que se ofrecen a quienes emplean el material y que tendrn unas u otras consecuencias segn sea el resultado de tal utilizacin.

O En el quehacer esencial del proyectista de estructuras, apoyado tanto en conocimientos tc-nicos cuanto en creatividad, se conjugan al menos dos universos cognitivos distintos, que son: el de los materiales resistentes y sus propiedades mecnicas, ms tcnico que creativo, y el de las estructuras posibles en cada caso, ms creativo que tcnico.

Se ha organizado el contenido en dos unidades:

O En la unidad 1, se analizarn las propiedades esencialmente ventajosas, neutras y desven-tajosas, consideradas desde diferentes perspectivas: desde el punto de vista del proyecto de la estructura; de la construccin de la estructura; de su utilizacin y finalmente desde un punto de vista econmico. O En la unidad 2 se iniciar el estudio de los diferentes criterios de aplicacin y utilizacin del hormign estructural. Se tendrn en cuenta los criterios vinculados al proyecto de elementos resistentes; los criterios de clculo de solicitaciones; los criterios de dimensionamiento como resistencia, durabilidad, seguridad, ductilidad, entre otros-; los criterios de mantenimiento y los de calidad.

El presente material se complementa con los programas televisivos de Conexin Educativa, la realizacin de las actividades propuestas y el intercambio con el profesor tutor a travs del Campus Virtual. A su vez, se han diseado materiales de organizacin del estudio, como la planificacin semanal de actividades, el programa y la referencia a bibliografa ampliatoria.

INTRODUCCINPRESENTACIN

UNIDAD I

UNIDAD I


UNIDAD IPro grama de Capacitacin y Ac tualizacin en Hormign E struc tural

Unidad 1: Ventajas y desventajas del hormign estructural.

1. Ubicacin del tema.

El tema de las ventajas o desventajas que presenta un material cuando se lo emplea para de-terminados fines especficos, es en s bastante ambiguo y puede dar lugar a ms de una inter-pretacin si no se definen con claridad dos aspectos esenciales de la cuestin:

1) En funcin de qu tipo de empleo del material se analizarn sus ventajas.

2) Qu caractersticas se van a considerar como ventajas en este tipo de empleo.

En las actuales circunstancias esto significa que, para abordar el tema con suficiente precisin y seriedad, hay que definir, sin lugar a equvocos, cul ser el objeto de anlisis y en qu con-texto este habr de efectuarse.

El contexto lo constituye el empleo del hormign estructural para la construccin de estructuras resistentes. Estas estructuras se entienden como los cuerpos materiales capaces de transmitir cargas de un punto a otro del espacio durante un lapso determinado que en general cubre varias dcadas.

En estas condiciones, para poder encarar adecuadamente la tarea propuesta, resta establecer qu se quiere significar con el trmino ventajas cuando se lo aplica al hormign estructural en su funcin especfica, la que consiste en la construccin de estructuras resistentes. En otras palabras, lo que se pretende discernir es qu se va a entender por ventajas cuando:

1) Estas se refieren a cuerpos materiales, construidos con hormign estructural.

2) Estos cuerpos materiales estn destinados a transmitir cargas y otros tipos de solicitaciones externas entre distintos puntos del espacio.

3) Esta transmisin se realiza durante largos perodos y bajo condiciones medioambientales acotadas, es decir, entre lmites conocidos de temperatura, humedad, agresividad del medio, etc.

De lo dicho surge que, en al menos una gran cantidad de casos, una vez descripta una ven-taja y delineadas las circunstancias en que se la puede lograr, queda tambin definido, por contraste, el significado del trmino desventaja en los mismos contextos y circunstancias.

En tal contexto y en tales circunstancias se puede afirmar, tomando esta afirmacin como pre-misa de partida, que en la gran mayora de los casos las ventajas apuntadas no son cualida-des intrnsecas del material, como podra ser la buena conductividad elctrica del cobre o la buena conductividad trmica del hierro1, que se obtienen automticamente por el slo hecho de decidir su empleo, sino posibilidades potenciales que el material ofrece y que podrn materializarse o no segn la aptitud con que se plantee, conciba y concrete el conjunto cons-tituido por [solicitaciones actuantes+estructura+material+medio ambiente2], el cual constituye un todo inescindible.

En consecuencia, las ventajas que se analizarn son en principio ms cualitativas que cuanti-tativas y pueden considerarse como ventajas conceptuales, es decir, ventajas que no surgen como consecuencia directa de la eleccin del material, sino que deben ser alcanzadas reali-zando el esfuerzo intelectual correspondiente para lograr un buen proyecto.

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1. Las que no dependen de la cantidad de material utilizado ni de las cantidades de electricidad o calor que vayan a ser transmitidas.2. Al medio ambiente y sus efectos, que muchas veces tienen incidencia significativa en el comportamiento resistente del hormign,en el momento de proyectar suele considerrselo incluidos dentro de las acciones.


UNIDAD IPro grama de Capacitacin y Ac tualizacin en Hormign E struc tural UNIDAD I

Una vez logrado el buen proyecto, entonces s se podrn cuantificar algunos resultados, pero teniendo en claro que estas cuantificaciones estn inevitablemente vinculadas a una solucin estructural determinada3 y que, si esta cambia, los valores obtenidos pueden perder su susten-to completamente.

En sntesis, como primera conclusin se puede afirmar que las ventajas que pudieran haberse obtenido y que interesan en este anlisis, en general slo surgen despus, y como consecuen-cia, de haber estudiado los problemas sin preconceptos, con espritu crtico y creativo, y con acertado criterio4.

Antes de continuar es necesario hacer otra aclaracin: Si bien, como se dijo, el logro de las ventajas comparativas que ofrece el hormign estructural depende de la habilidad del pro-yectista para captarlas y materializarlas, no todas ellas dependen de su habilidad en la misma proporcin. En efecto, las propiedades del hormign estructural que estn en condiciones de dar origen a ventajas comparativas se pueden agrupar en tres categoras:

1) Esencialmente ventajosas.

2) Neutras.

3) Esencialmente desventajosas.

Frente a ellas el proyectista debe: maximizar las primeras obtener las segundas y minimizar o eliminar las ltimas.

El primero y el tercero de estos objetivos se logran principalmente en base a la buena prcti-ca, a oficio, es decir, en base a saber hacer bien las cosas.

1) En el caso de la primera categora se requiere prever adecuados recubrimientos de las arma-duras en funcin de la agresividad del medio y de la vida til prevista para la construccin, de forma de aprovechar de la mejor manera posible la proteccin que brinda la pasta de cemento hidratada a las armaduras de acero.

2) En el caso de la tercera categora es necesario buscar tipologas estructurales que minimicen las influencias desventajosas del peso propio.

El primero de estos ejemplos es evidente por s mismo, por lo que no requiere aclaraciones adi-cionales, el segundo, en cambio, no lo es tanto y va a convenir aclararlo con un caso prctico:

Cuando un puente se hace necesario para cruzar un ro (ver figura 1.a) en el cual las cualidades del sustrato hacen que las fundaciones sean costosas; se plantea una primera solucin en base a vigas apoyadas directamente sobre los cabezales de las pilas. En esta solucin dadas las luces a salvar, el peso propio del tablero resulta excesivo (ver figura1.b).

En la figura 1.c se plantea una solucin que reduce dichas luces libres, que es lo buscado (vigas marrones), pero se hace a costa de generar fuertes tracciones en el travesao superior del apoyo, lo que no es deseable pues obliga a emplear grandes cantidades de acero de pre-tensado5.

conclusin

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3. En estas consideraciones, al medio ambiente y a las solicitaciones se las est considerando como datos del problema y no como variables de proyecto. 4. El cual, en muy buena medida, se va formando en base a la experiencia, es decir, en base a la reiteracin de las acciones citadas. 5. Si se quiere controlar la fisuracin de un tirante, y eventualmente eliminarla, la mejor solucin es recurrir al pretensado.

UNIDAD I

UNIDAD I



Figura 1 - Puentes

1.a Ro a cruzar.

1.b Puente con vigas apoyadas directamente sobre los cabezales de las pilas.

1.c Puente con fuertes tracciones en el travesao superior del apoyo.

1.d Puente con estructura aporticada.

Habiendo as planteado el entorno de la discusin, se puede intentar una primera aproximacin a la respuesta buscada: qu se va a entender por ventajas de un material estructural? es decir cundo se puede afirmar que, frente a la construccin de una estructura resistente par-ticular, un material resulta ms conveniente, apto o apropiado que otro?

En primer trmino hay que recalcar que no se va a hablar de las ventajas del material hormign estructural en s, o sea tomado aisladamente, sino que se lo har de las que pueden obtenerse en las estructuras resistentes con l construidas. Se trata, en realidad, de algo as como ven-

Finalmente, en la figura 1.d se plantea una estructura aporticada (dibujada en marrn), que resulta mucho ms conveniente pues en el prtico, al trabajar con sus elementos totalmente comprimidos, el peso propio pierde importancia y los tramos de viga que aparecen apoyados entre prticos sucesivos (vigas amarrillas) son de luz reducida, queda claro entonces que el segundo objetivo, por el contrario, requiere creatividad.

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tajas de segundo orden, indirectas, que no surgen de la sola y simple decisin de emplear el material sino como consecuencia de su empleo correcto; y aqu se entra en una especie de crculo vicioso, pues si se pregunta qu significa el empleo correcto de un material? hay que contestar: aquel que conduce a materializar sus ventajas potenciales. Para salir de l habr que avanzar paso a paso y meditar sobre cada uno de ellos.

El primer paso ya est dado con la toma de conciencia de que, cuando el proyectista de es-tructuras decide el empleo de un determinado material para la realizacin de un proyecto es-pecfico, lo nico que ha hecho hasta ese momento -que por otra parte no es poco- es generar la posibilidad de alcanzar ciertas y determinadas ventajas, las que slo se obtendrn con una razonada y acertada concepcin estructural. Depender de su habilidad en el ejercicio de su quehacer profesional el ponerlas de manifiesto en toda su potencialidad, el aprovecharlas slo en forma parcial o el desaprovecharlas. En otras palabras, las ventajas comparativas de un material determinado, y muy en particular del hormign estructural dadas sus caractersticas intrnsecas, son esencialmente posibilidades de proyecto. Posibilidades que slo se materiali-zarn a travs de un buen proyecto.

Luego, lo que se debe hacer inevitablemente para aprovechar al mximo estas posibilidades consiste en perfeccionar las propias dotes de proyectista. Esta es, en ltima instancia, la in-tencin fundamental del presente Curso en lo referente al proyecto de estructuras utilizando hormign estructural para materializarlas.

Antes de continuar con el anlisis que se est efectuando se impone, a modo de conclusin parcial y a fin de contar con un slido punto de partida, recapitular los conceptos alcanzados hasta ahora. Con tal propsito se puede decir que:

1) Para averiguar si una cualidad del hormign estructural es ventajosa o no, hay que analizarla en un contexto que incluye conocer: todas las acciones que puedan actuar durante su vida til; las posibles combinaciones de las mismas; las cualidades del medio ambiente y su evolucin estimada. Si cambia cualquiera de estos parmetros, se deber replantear el anlisis.

2) Si se considera que en un proyecto estructural se pone de manifiesto, en partes equiva-lentes, razonamiento y creatividad, resulta evidente que no ser fcil definir qu es un buen proyectista. De todos modos, y a los fines de este Curso, se puede acordar, como una primera aproximacin: un buen proyectista es alguien que comprende el funcionamiento resistente del material que emplea y capta la esencia del comportamiento estructural de los elementos con l construidos, de modo de hacer posible la creatividad en el marco de un conjunto de razona-mientos lgicos experimentalmente fundados6.

3) Como conclusin de lo anterior, aparece otra de las premisas bsicas a partir de las que se desarrolla este Curso: cuando se habla de ventajas del material se parte del supuesto de que quien lo emplea es un buen proyectista, es decir, que se encuentra capacitado para generar en su estructura la posibilidad de alcanzar determinadas ventajas previamente decididas. Ntese que se est hablando de la posibilidad de alcanzarlas, pues estas ventajas potenciales recin se materializarn cuando la obra se construya.

4) Esto pone en escena a un segundo actor, del que tambin dependen las ventajas que pueda tener una estructura de hormign: el constructor, o sea, el profesional encargado de materializar el proyecto, de dar realidad fsica a lo imaginado por el proyectista.

5) Finalmente estas ventajas, ahora s materializadas, deben perdurar durante todo el tiempo de utilizacin de la estructura, con lo que aparece un tercer personaje: el encargado del man-tenimiento de la estructura durante toda su vida til.

conclusin

6. Resulta insoslayable comentar que, si en efecto se trata de un buen proyectista, sus estructuras, adems de razonadas y razonables, deben ser agradables, tanto en s mismas cuanto insertas en el entorno al que estn destinadas.

UNIDAD I

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UNIDAD I



En otras palabras y como idea central en torno a la cual se desarrolla el presente Curso, se parte de la idea de que el material hormign estructural, al igual que los restantes materiales utiliza-dos en aplicaciones tecnolgicas, posee una gran proporcin de caractersticas que, analiza-das en s mismas, no son ni buenas ni malas, ni ventajosas ni desventajosas, simplemente son posibilidades que se ofrecen a quienes emplean el material y que tendrn unas u otras conse-cuencias segn sea el resultado de su utilizacin. En consecuencia, corresponde al proyectista de estructuras, utilizando los recursos de la creatividad, la teora y su experiencia en el ejercicio profesional, aprovechar estos hechos neutros trasformndolos en cualidades provechosas de las obras que imagina; corresponde al constructor de estas obras materializarlas correctamente de forma que lo imaginado, al concretarse, posea las cualidades imaginadas; y corresponde finalmente al encargado del mantenimiento de la construccin, tomar los recaudos pertinentes para que las ventajas as obtenidas continen siendo tales durante toda su vida til.

Un ejemplo elemental servir para clarificar el concepto:

Si para soportar una carga gravitatoria dada, ubicada entre dos apoyos naturales (ver figura 2.a) se decide construir una estructura empleando un metro cbico de hormign, dos barras y media de 16 mm. de dimetro y de 12 m. de longitud cada una, ms la armadura secundaria correspondiente, no se estar diciendo demasiado. Tampoco se estar diciendo demasiado si se afirma que en dicha estructura se emplear hormign armado, que es una forma fuerte de acotar las posibles combinaciones de acero y hormign que se puedan imaginar. Lo mismo ocurre si se dice que se emplearn 410 Kg. de acero al carbono. Es slo a partir del estableci-miento de estas dos premisas bsicas, la clase de solicitacin actuante y el tipo de material a utilizar, que el proyectista estar en condiciones de lograr que se aprovechen todas las ventajas del material adoptado, imaginando un tipo estructural adecuado a tal fin. Si la estructura es de acero y se decide emplear un perfil I del 32, la solucin queda explci-tamente definida (ver figura 2.b).No ocurre lo mismo si se dice que se adoptar como solucin un elemento prismtico de hor-mign, de 30 cm de ancho; 50 cm de altura y 670 cm. de longitud con 4 barras de 16 mm. de dimetro en su interior colocadas longitudinalmente (ver figura 2.c). El hormign estructural, para ser definido como tal, requiere mayor informacin, por ejemplo, la aclaracin de que las barras de armadura se encuentran colocadas en la zona traccionada, y que tiene armadura de corte suficiente, luego, una respuesta correcta podra ser del tipo de la siguiente: la estructura estar constituida por una viga de 30 cm. de ancho, 50 cm. de altura total y 6,7 m. de luz libre, armada en su zona de traccin con cuatro barras de 16 mm. de dimetro adecuadamente an-cladas, dos de ellas levantadas en los extremos, con recubrimientos de 3 cm. y estribos dobles de 6 mm. de dimetro separados 25 cm. entre s.

conclusin

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Figura 2 - Estructuras

2.a

2.b

2.c

Estructura a construir

Estructura de acero

Estructura con elemento prismtico de hormign armado.

El anlisis del presente ejemplo permite llegar a otra conclusin interesante: la decisin de utili-zar hormign estructural para resolver un problema tcnico, significa mucho ms que el haber decidido emplear hormign, armaduras y efectos de pretensado. Implica, adems, suponer que se conocen perfectamente las cargas actuantes y que todos los componentes del material se hallan adecuadamente distribuidos en el espacio en funcin de estas y de una serie de pre-misas que surgen de la teora del hormign estructural. Vale la pena hacer un breve parntesis para efectuar el siguiente comentario, que si bien no hace al fondo de la cuestin, s sirve para ir comprendiendo mejor las particulares propiedades del hormign estructural: si bien la intuicin ingenierl, que no va mucho ms all de la expe-riencia acumulada, permite imaginar con buena aproximacin las propiedades resistentes de algunos elementos estructurales, por ejemplo las de un perfil de acero laminado7, resulta absolutamente imposible hacer lo mismo por ejemplo con el hormign armado, pues si bien las

7. Ac es donde interviene la experiencia, que permite saber que una dada perfilara en general est fabricada con un acero de determi-nadas caractersticas. Cuando se intuyen las propiedades resistentes de una estructura metlica que se tiene a la vista, se hacen ciertas suposiciones, como la que se termina de sealar, que vienen avaladas por la experiencia profesional. Esto no ocurre con los elementos de hormign estructural, pues nunca se los tiene realmente a la vista desde un enfoque resistente.

UNIDAD I

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UNIDAD I



dimensiones de las secciones de hormign podrn parecer adecuadas o no, nunca se puede saber, a simple vista, si en su interior existen armaduras y en caso afirmativo, si son suficientes y estn bien ubicadas.

En consecuencia, volviendo al tema central, en el presente Curso no se est hablando de las ventajas del hormign estructural, que es un ttulo abreviado con significado ambiguo si no est acompaado de las aclaraciones que se estn exponiendo, sino de las posibles ventajas de las estructuras construidas con hormign armado o con hormign pretensado, las que slo se podrn alcanzar a condicin de que las mismas hayan sido bien proyectadas y correctamen-te construidas, y que se encuentren adecuadamente mantenidas.

En el contexto de lo que se termina de exponer, resulta que un material como el hormign es-tructural, surgido del trabajo resistente solidario de hormign y armaduras, evidentemente debe tener importantes ventajas comparativas respecto de los restantes materiales que comnmente se utilizan, esto lo demuestra el hecho de que, en poco ms de cien aos de uso generalizado8, se ha transformado en el ms empleado en el mundo para la construccin de obras civiles.

Todo indica que esta realidad habr de acentuarse durante el siglo XXI y que el hormign es-tructural va a tener una presencia aun mayor en la vida del hombre y en sus actividades. Basta para convencerse considerar su inigualada versatilidad, que permite, por un lado, hacer da a da edificios en torre cada vez ms altos, puentes de luces libres cada vez mayores, recipientes nucleares de tamao creciente y tneles impensados por las generaciones pasadas y, por otro, construir pequeos elementos de uso cotidiano generalizado, como durmientes de ferrocarril, postes para el alumbrado elctrico, postes de alambrado, bebederos para animales y piezas para la prefabricacin de viviendas individuales. Y esto no es todo, su durabilidad intrnseca, junto al desarrollo permanente de nuevas tecnologas de fabricacin, que entre otras cosas permiten al hormign alcanzar resistencias hasta hace poco inimaginables o grados de fluidez similares a los de los lquidos, permiten intuir que, a corto plazo, su empleo en construcciones en el mar se habr de incrementar enormemente: navos de todo tipo y tamao; depsitos y conductos submarinos; torres y plataformas para la extraccin de petrleo y diversos minerales en aguas cada vez ms profundas. Nunca el hombre, en toda su historia, se encontr con algo semejante en lo que a posibilidades constructivas se refiere.

Se entender por ventajas comparativas, aquellas situaciones establecidas o provocadas por el proyectista, en las cuales la conjuncin de una necesidad resistente con una propiedad del material, un tipo estructural, y un determinado contexto, conducen a resultados prcticos ven-tajosos respecto de los que se obtendran empleando otro material.

El hormign estructural tiene un gran nmero de estas posibilidades que pueden transformarse en ventajas comparativas, las que presentan diferentes caractersticas y pueden ser ordenadas de diversa forma. Estando el presente Curso destinado principalmente a los que ejercen la ingeniera estructural, el ordenamiento de las propiedades del hormign estructural que se de-sarrolla est directamente vinculado a este enfoque. Dado que las diferentes especialidades de los ingenieros civiles dedicados a las estructuras, estn directamente vinculadas a las dife-rentes etapas de la vida de una construccin, en lo que sigue se analizarn dichas propiedades agrupndolas segn la etapa de la vida de la construccin en la que se manifiestan, en otras palabras, segn la etapa de la vida de la construccin en la que resulte ms oportuno generar las condiciones necesarias para transformarlas en ventajas comparativas. Las etapas de la vida til de una estructura resistente que se consideran para efectuar el citado ordenamiento, son las siguientes:

1) Proyecto.

2) Construccin.

3) Utilizacin.

4) Demolicin o desmantelamiento.

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8. El primer Reglamento referido a la utilizacin del hormign armado en construcciones civiles, es el suizo de 1902.

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Adems del enfoque tcnico que se termina de describir, en el cual, dadas las caractersticas de la sociedad actual y la funcin social de las estructuras, existe siempre un trasfondo de valoracin econmica, el anlisis que se encara se efectuar tambin desde un punto de vista esencialmente econmico.

Resumiendo, lo que en el presente Curso se analiza no es, entonces, un listado de ventajas y desventajas consideradas como realidades inapelables ante las cuales el proyectista slo pue-de intentar, con variada suerte, preservarlas o evitarlas. La realidad es muy distinta: el material hormign estructural ofrece, como ya se dijo, determinadas posibilidades potenciales y lo que se har ser enumerarlas e indicar, en cada caso, en cules circunstancias y de qu forma se las puede aprovechar mejor. En estas condiciones, debe quedar claro que si las cosas salen bien o salen mal no ser, en general, por culpa del material o por causa del destino, sino simplemente por obra de la mayor o menor habilidad del proyectista para aprovechar las posi-bilidades que se le ofrecen, del constructor para materializarlas y del encargado de su control peridico para planificar las tareas de mantenimiento que resulten adecuadas y ejecutarlas a su debido tiempo.

En el ordenamiento que se realiza de las ventajas potenciales del hormign estructural, se parte de la base de que se est hablando de:

1) Un buen hormign.

2) Un acero que cumple las normas pertinentes.

3) Estructuras correctamente armadas.

4) Efectos de pretensado racionalmente decididos, si este es el caso.

No siendo as, los resultados pueden modificarse mucho y hasta revertirse completamente.

De las cuatro condiciones precedentemente establecidas, cuyo cumplimiento corresponde evi-dentemente al constructor, la 2 escapa completamente a su decisin, pues se trata de un pro-ducto industrializado, y lo nico que deber hacer es controlar que el acero que se incorpore a la obra sea efectivamente el especificado por el proyectista.

Un hormign que se encuadre bien en estas caractersticas ser aquel que rena, por lo menos, las siguientes cualidades:

1) Adecuada resistencia, durante toda la vida til de la estructura, para soportar las acciones que puedan actuar sobre ella.

2) Buena trabajabilidad, que es la facilidad con que un conjunto dado de materiales puede mezclarse para obtener hormign, y luego ser manipulado, transportado y colocado en los en-cofrados con mnima prdida de homogeneidad, en otras palabras, la trabajabilidad asegura la obtencin de elementos en los que el hormign sea uniforme, llene correctamente los moldes en los que se lo construye, y recubra adecuadamente las armaduras incluidas en su masa pro-duciendo una interfase homognea, continua y permanente.

3) Suficiente durabilidad, para estar en condiciones de soportar satisfactoriamente, es decir, sin deterioros inadmisibles, los efectos de las condiciones de servicio a las que est expuesto el material durante toda la vida til de la obra.

4) Mxima estanqueidad, para brindar una proteccin confiable a las armaduras incluidas en su masa.

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UNIDAD I

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UNIDAD I



2. Comentarios Generales.

Dado que la gran mayora de las ventajas o desventajas del hormign estructural surgen, res-pectivamente, de un buen o mal aprovechamiento de sus cualidades intrnsecas, lo que marca el papel esencial que juega en su logro la capacidad tcnica del proyectista, resulta conve-niente, para remarcar aun ms este hecho, indicar por qu caminos ir construyendo la capa-cidad proyectual del mismo. Con este fin se organiz el contenido del presente apartado de la siguiente manera:

1) En primer lugar, se comentarn las cualidades esencialmente ventajosas, es decir, las que surgen principalmente del hecho de haber decidido emplear el material, y cuya influencia hay que preservar y maximizar.

2) Luego se presentarn las cualidades esencialmente neutras, es decir, aquellas que segn se las condicione podrn originar ventajas o desventajas, que son las que, en funcin de los resultados a los que se arribe, marcan la calidad de un proyecto o de un proyectista.

3) Por ltimo se mostrarn las cualidades esencialmente desventajosas, que tambin surgen de la eleccin del material y cuyos efectos en la estructura en su conjunto el proyectista debe tratar de eliminar o, por lo menos, minimizar.

Cabe aclarar que si bien es en las del segundo tipo en las que se pone ms de manifiesto la ap-titud del proyectista, esta capacidad tambin incide en las del primero y tercer tipo, en aquellas para optimizar sus bondades y en estas para minimizar sus falencias.

Al distribuir las propiedades del hormign estructural en cada una de las categoras preceden-temente enunciadas, se parte del supuesto de que el material es utilizado de manera racional, aunque luego los resultados del proyecto no sean buenos9. Por ejemplo, se va a considerar como una de las propiedades esencialmente ventajosa del hormign su baja conductividad calrica: si alguien pretendiese conducir calor mediante elementos de hormign obtendra un rendimiento bajsimo, pero esto no se va a considerar una desventaja del material sino del pro-yectista, pues se estar ante un garrafal error de concepto. En otras palabras, al decir que se supone un empleo racional del material se quiere significar, simplemente, que el material ha sido racionalmente elegido en el sentido de que se trata de un material apropiado para encon-trar las soluciones que se estn buscando. Que luego estas soluciones adecuadas se encuen-tren o no, ya es un problema de proyecto que slo se puede resolver correctamente sabiendo proyectar, y en donde la buena eleccin del material, si bien ayuda, no garantiza nada.

3. Desde el punto de vista del proyecto de la estructura.

La etapa de proyecto de una estructura de hormign abarca y condiciona, de uno u otro modo, y en mucha mayor proporcin que con cualquier otro de los materiales utilizables, todas las restantes etapas de su existencia. En efecto, al imaginar la solucin tcnica de un problema dado mediante la construccin de una estructura de hormign, es decir, al proyectarla y dimen-sionarla, no slo deben buscarse las formas y tamaos que mejor satisfagan las condiciones impuestas cargas, apoyos posibles, disponibilidad espacial sino, tambin: la estructura ms sencilla y econmica de construir con el utilaje disponible en el emplazamiento y su zona de influencia; la ms compatible, por su durabilidad, con el tipo de utilizacin supuesta, con las condiciones medioambientales imperantes y con la vida til prevista; la ms agradable esttica-mente hablando; y la que facilite el grado de mantenimiento que se juzgue necesario, tanto por el tipo de obra, cuanto por su ubicacin geogrfica, condiciones de explotacin y exposicin ambiental.

Adems, el final de la vida til de una estructura puede tener dos variantes, siempre que se piense en su desaparicin y no en su reciclado:

9. Debe quedar bien establecido lo que se termina de decir: que la eleccin racional del material, el poder decir que el material ha sido bien elegido, no tiene mucho que ver con que luego se logre un buen proyecto.

16



1) Que se la demuela.

2) Que se la desmonte para montarla despus en otro sitio.

De estos dos casos, el segundo es el que realmente condiciona las tipologas estructurales posibles.

El objetivo primordial es remarcar la importancia primaria y esencial de realizar buenos proyec-tos, pues si bien un buen proyecto puede ser totalmente desvirtuado por una mala construc-cin, la inversa no es vlida y un mal proyecto no se corrige con una excelente construccin.

A partir de la lectura de los contenidos hasta aqu desarrollados, le proponemos realizar la ac-tividad que encontrar en el Campus Virtual.

En el primer programa encontrar referencias a los contenidos que hasta aqu se desarrollan y amplan.

Dicho esto se pasar a desarrollar el presente apartado, el que se refiere a la etapa del proyecto de estructuras de hormign armado o pretensado propiamente dichas, la que comprende:

1) La eleccin del tipo estructural.

2) El clculo de solicitaciones.

3) El dimensionamiento.

En esta etapa las posibilidades ms notorias de obtener ventajas comparativas son las siguientes:

A) Propiedades esencialmente ventajosas.

I) Versatilidad de su empleo.

El hormign estructural, principalmente en sus versiones de hormign armado y hormign pre-tensado, puede adaptarse a la construccin de casi cualquier tipo de estructura resistente, pues se puede demostrar que resulta suficiente, para que ellas sean estables, que estn en condiciones de equilibrar la totalidad de las tensiones principales de traccin y de compresin que las acciones actuantes originen en su masa.

Luego, para obtener el material hormign armado no es suficiente colocar hormign y armadu-ras, se requiere, adems, que ambos materiales componentes se encuentren adecuadamente distribuidos en toda la estructura (ver figura 3).

conclusin

conclusin

conclusin

UNIDAD I

1

UNIDAD I



Figura 3 - Adecuada distribucin de armaduras

a)

ISOSTTICASde TRACCINde COMPRESIN

ARMADURAS

b)

conclusin

Estas estructuras de casi cualquier tipologa imaginable, pueden ser construidas en cualquier lugar de la tierra y estar destinadas a los usos ms dispares. Ello se debe a que el material en s, y los cuerpos resistentes con l fabricados, pueden conformarse y constituirse de manera de resistir bien una amplsima gama de efectos que ningn otro material conocido iguala ni remotamente.

Por ejemplo, las construcciones de hormign estructural correctamente proyectadas pueden afrontar bien:

1) Las temperaturas ms altas o ms bajas de cualquier hbitat, siempre que, como criterio de buen proyecto, se tomen los recaudos necesarios para que los vnculos estticos superfluos, los que transforman a la estructura en hiperesttica, no generen en ella solicitaciones no de-seadas10.

2) Los efectos del fuego, con la misma recomendacin.

3) Los ambientes marinos o submarinos.

4) Los terremotos, maremotos y huracanes.

5) Los grandes impactos, como choques de navos y desmoronamientos.

Adems, la construccin de estas estructuras se puede adecuar a una gran variedad de tama-os, a casi cualquier ritmo de obra y a una variedad de procedimientos constructivos que no ofrece ningn otro de los materiales actualmente utilizados.

El siguiente listado no pretende ser exhaustivo. Solo procura ilustrar lo expuesto con el objeto de tener una mejor comprensin de la real versatilidad del hormign estructural en el campo de las construcciones:

10. Estos efectos, a igual tipologa estructural y a igual grado de hiperestaticidad, van a ser mucho menores en el hormign que en el acero.

1



II) Mano de obra no especializada.

Las construcciones de hormign armado no requieren en general, y salvo contadas excepcio-nes que se indicarn, el empleo de mano de obra especializada. Cabe aclarar que, como ocurre con cualquier otro de los trabajos que realiza el hombre, s requiere mano de obra competente. Esta diferencia que se hace entre mano de obra competente y mano de obra especializada, puede caracterizarse de la siguiente manera:

Esta particularidad de las estructuras de hormign de no requerir, salvo contadas excepciones, mano de obra especializada, tiene por lo menos dos consecuencias favorables significativas:

1) En casi cualquier lugar se puede conseguir mano de obra apta pues, incluso en el caso en que no la hubiera, se la puede preparar en muy poco tiempo.

2) Se abaratan los costos, entre otras cosas porque no es necesario llevar personal desde gran-des distancias, al que hay que alojar, alimentar, etc.

Respecto a la preparacin del hormign en s, tampoco se necesita mano de obra especiali-zada, slo se requiere que el director de obra11 ejerza un control estricto sobre lo que se hace, fundamentalmente sobre las cantidades y calidad de los materiales que se incorporan y sobre los tiempos mnimos de mezclado. Tambin es responsabilidad del director de obra, controlar que:

Mano de obra competente: se pretende que se sepan hacer bien tareas relativamente senci-llas, como doblar barras de armadura segn planillas, construir encofrados segn planos, armar la estructura segn planos y planillas, y hormigonar.

Mano de obra especializada: se pretende que se sepan hacer bien tareas relativamente complejas, como poner en tensin los cables de pretensado, inyectar vainas, o efectuar el monta-je de elementos prefabricados.

Grandes estructuras difciles de imaginar en otro material: recipientes para reactores nucleares; tneles en alta montaa; tneles para el transporte subterrneo; diques en arco; cubiertas con doble curvatura.

Estructuras de gran tamao: torres para lneas de alta tensin; edificios en torre cada vez ms altos; puentes con luces libres cada vez mayores; muelles de atraque fijos y flotantes; defensas costeras; defensas para grandes impactos (duques de alba); navos para el transporte fluvial y martimo; diques flotantes; depsitos y conductos submarinos; torres y plataformas para la extraccin de petrleo y diversos minerales en aguas cada vez ms profundas; diques de grave-dad.

Elementos de pequeo tamao: bocas de registro urbanas; caeras de dimetro reducido; tanques de pequea capacidad; durmientes de ferrocarril; postes de alambrado; alcantarillas; bebederos para animales; dovelas para la construccin de tanques australianos; viguetas para la fabricacin de entrepisos.

Elementos y estructuras de tamao mediano: piezas premoldeadas para la construccin de viviendas; postes para lneas de conduccin de energa; embarcaciones pequeas para el transporte fluvial; puentes de luces libres reducidas; elementos para la defensa de costas (tablestacados); elementos para la construccin de escollerados (tetrpodos).

11. Cargo que en toda obra debe existir.

UNIDAD I

1

UNIDAD I



conclusin

1) El apuntalamiento de los encofrados sea suficientemente seguro.

2) El curado sea el adecuado, en funcin del clima en que se est trabajando.

3) Las secuencias de desapuntalamiento y desencofrado sean aceptables.

4) Si el hormign se confecciona en obra, controlar que su resistencia sea por lo menos la esti-pulada, extrayendo y haciendo ensayar probetas normalizadas, y analizando sus resultados.

Este tem se incluy en el presente apartado, en el que se analizan los diferentes puntos acerca del proyecto de las estructuras y no en el que abarca lo referido a su construccin, porque se considera que la necesidad de contar o no con mano de obra especializada condiciona, en primer trmino, al proyectista en la definicin de qu cosas se podrn proyectar en determinados sitios, y qu cosas no.

III) Mnimo mantenimiento.

El hormign, aun sin ningn tipo de proteccin, es un material muy durable frente a la accin de las cargas actuantes y, fundamentalmente, frente a la accin del medio ambiente circundante.

En esta propiedad del hormign se basa la durabilidad de las estructuras de hormign armado y de hormign pretensado, tema que se ver con detalle en el punto VII, pues las armaduras de acero12 en ambos casos, pero ms en el segundo, son muchsimo menos durables si estn expuestas a la intemperie que cuando se encuentran incluidas en la masa de hormign. Luego, una condicin esencial de proyecto para aprovechar al mximo la durabilidad del hormign, transformndola en durabilidad del hormign armado o pretensado, consiste en que este brinde efectivamente proteccin a las armaduras. Ello se logra, fundamentalmente, procediendo del siguiente modo:

1) Empleando hormigones poco permeables. 2) Que puedan resistir bien ciertos ataques especficos de algunos emplazamientos, por ejemplo utilizando cementos ARS13 si en el medio existen sulfatos. 3) Proyectando y garantizando la existencia de adecuados recubrimientos. 4) Efectuando un correcto mantenimiento de la estructura .

No es cierto que las estructuras de hormign armado o de hormign pretensado no requieran mantenimiento, como pareciera indicar una creencia bastante generalizada. Sin ninguna duda lo requieren, pero muchsimo menos mantenimiento que las estructuras metlicas, que se oxi-dan; que las de madera, que se degradan y que son atacadas por plagas tanto animales como vegetales; y que las sintticas, en general sensibles a los rayos gamma (g) y a otros tipos de radiaciones atmicas.

Cul es este mantenimiento mnimo que requieren las estructuras de hormign para poder aprovechar al mximo su durabilidad potencial? Su definicin tiene dos tipos de orgenes:

1) El proyecto, en el que deben estar indicadas las tareas peridicas de mantenimiento que la estructura en cuestin requiere, las que dependen de sus caractersticas y de la periodicidad de ellas. En general estas tareas peridicas de mantenimiento establecidas durante el proyecto de la obra, se refieren a elementos accesorios al hormign, como limpieza de juntas y apoyos, control de insertos metlicos, etc.

2) Los resultados de las inspecciones peridicas que deben realizarse en toda estructura y cuya planificacin, periodicidad y rubros a inspeccionar, debe estar indicada en el proyecto,

12. Esto mejora muchsimo si se utilizan armaduras de materiales sintticos, pero en la actualidad no son an econmicamente aptas para un uso generalizado.13.ARS significa: de alta resistencia a los sulfatos.

20



pues las causas de su deterioro son en mucha mayor medida accidentales que sistemticas. El mantenimiento que requiera el hormign propiamente dicho, al menos en sus grandes lneas, surge del resultado de estas inspecciones peridicas. En consecuencia, la buena durabilidad de las estructuras de hormign se alcanza sometindolas a adecuadas tareas de mantenimien-to que permitan subsanar los pequeos daos que se irn acumulando durante su uso, como consecuencia de las cargas que deban soportar, del medio ambiente y de su variacin con los aos, de pequeos accidentes que en general pasan desapercibidos, etc. Estos daos que se acumulan durante el uso normal de una estructura de hormign, no pueden preverse en el momento de proyectar, entre otras cosas porque dependen de la evolucin temporal de facto-res que en general no se gobiernan, de all la importancia de detectarlos tempranamente y de subsanarlos de inmediato, lo que slo se logra mediante la planificada y consciente realizacin de inspecciones peridicas.

En resumen, las estructuras de hormign requieren poco mantenimiento debido a que el hor-mign es un material muy durable. Para que esta durabilidad se aproveche al mximo -lo que alarga la vida til de las obras con la consecuente disminucin de su costo global- es necesario detectar y reparar a tiempo cualquier dao que se produzca. La forma de lograr esto ltimo es mediante la aplicacin, en todos los casos, de un adecuado plan de inspecciones peridicas.

En la etapa de proyecto no slo es necesario esbozar un plan de inspecciones peridicas y mantenimiento bsico, es imprescindible, adems, que estas tareas puedan ejecutarse con la mayor comodidad posible. Para que ello sea as, la estructura deber ser proyectada de modo que sea accesible en todas sus partes para la realizacin de estas tareas. Adems, muchas veces resulta necesario proyectar tambin el utilaje que haga esto posible, sobre todo en las grandes obras.

IV) Buena resistencia al fuego. El hormign estructural es, tambin, el material de construccin que ofrece mayor resistencia al deterioro que produce el fuego en las estructuras, tal es as que en muchas partes, por ejemplo en los Estados Unidos de Norte Amrica, su xito inicial a fines del siglo XIX y principios del XX se debi a esta caracterstica14.

Esta propiedad se sustenta en el hecho de que el hormign, al ser un material muy mal con-ductor del calor (ver figura 4), resulta un excelente aislante frente a sus efectos. La buena re-sistencia al fuego de las estructuras de hormign armado y de hormign pretensado, se apoya esencialmente en dos propiedades:

1) La propiedad intrnseca del hormign de no perder de manera significativa su resistenciacon el calentamiento (ver figuras 5.a y 5.c).

2) La proteccin que pueda brindar el hormign a las armaduras, la que se logra fundamen-talmente en base a la existencia de adecuados recubrimientos que retarden lo suficiente la llegada del calor a ellas.

conclusin

14. Pinsese, por ejemplo, los estragos que causaron, antes de su aparicin como material de construccin, los grandes incendios de Chicago y Los ngeles.

UNIDAD I

21

UNIDAD I



Figura 4 - Temperatura del hormignen funcin de la distancia a la superficie expuesta

FUEGO HORMIGN

e

C

900

800

700

600

500

400

300

200

30 minutos60 minutos90 minutos120 minutos

0 2 4 6 8 10 12 14 ESPESOR (e)

100

22



Figura 5 - Variacin de parmetros resistentes con la temperatura

5.a

RESISTENCIA DEL HORMIGN TENSIN DE FLUENCIA (fy=500)

ENFRIAMIENTO LENTOENFRIAMIENTO RPIDO (agua)

5.b

1

0,8

0,6

0,4

0,2

00 200 400 600 800 T

1

0,8

0,6

0,4

0,2

00 200 400 600 800 T

5.c

RESISTENCIA A TRACCIN TENSIN DE PRETENSADO EN LOS CABLES

5.d

1

0,8

0,6

0,4

0,2

00 200 400 600 800 T

1

0,8

0,6

0,4

0,2

00 200 400 600 800 T

1h8hs

El proceso de deterioro se acelera si, ante la accin de altas temperaturas aplicadas rpida-mente, el hormign superficial se descascara (spalling) debido a las tensiones generadas por el fuerte gradiente de temperatura en su masa; dado que se trata de una rotura por traccin, este efecto se puede retardar sensiblemente incluyendo en el hormign fibras de polipropileno o materiales semejantes.

Tambin puede aumentarse la resistencia al fuego en las estructuras de hormign, recurriendo al empleo de hormigones con agregados livianos. Cabe acotar al respecto dos hechos a tener en cuenta cuando deban proyectarse estructuras resistentes a la accin del fuego:

UNIDAD I

23

UNIDAD I



ABSORCIN RELATIVA DE RAYOS GAMMA(en escala logartmica)

Figura 6 - Relacin entre absorcin de rayos gamma y peso especfico[Fuente: Neville (1972)]

20

10

5

2

1000 2000 3000 4000 5000 PESO (kg/m3)

1) En las de hormign armado, resultan ms resistentes a la accin del calor los aceros de dureza natural que los mejorados, pues estos ltimos pueden perder su mejoramiento bajo la accin de temperaturas que no afectan sensiblemente a los otros. 2) En las pretensadas, las armaduras activas pueden perder buena parte de su tensin, es decir, del efecto de pretensado, bajo las mismas circunstancias (ver figura 5.d).

V) Buena resistencia frente a la propagacin de otro tipo de radiaciones.

El hormign no slo ofrece buena resistencia a la propagacin en su masa de la radiacin ca-lrica, tambin la ofrece frente a otros tipos de radiaciones, como la elctrica, los rayos x o los rayos g.

Si se piensa que en la actualidad la forma ms comn y corriente de transportar energa es me-diante la electricidad, por lo que una enorme cantidad de obras civiles estn recorridas, tanto interna cuanto externamente, por diversos tipos de conductores elctricos, resulta evidente que la mala conductividad elctrica del hormign hace mucho ms seguro para los humanos el operar dentro de las mismas.

Por ejemplo, cualquier falla en la aislacin de los conductores, que puede originar accidentes fatales en estructuras de acero, no tiene ninguna implicancia en las de hormign pues es el mismo material el que acta como aislador.

En el caso de la radiacin x o g el hormign, si bien no es un aislante tan efectivo como por ejemplo el plomo, es, por un lado, mucho ms econmico que este, aunque haya que utilizarlo en mayores cantidades y, por otro, al tener aptitudes estructurales que el plomo no tiene, per-mite emplearlo en ciertas obras, como es el caso de las centrales nucleares para la produccin de energa elctrica, en su doble condicin de material resistente y de material aislante. Este efecto se puede aumentar sensiblemente incrementando el peso especfico del hormign (ver figura 6).

conclusin

24



Construyndolas con cualquier otro material resistente, resulta inevitable proveerlas de un aisla-miento adecuado mediante el empleo de algn material adicional apto para tal funcin.

VI) Adaptabilidad de formas y texturas.

El hormign, cuando se lo fabrica, se encuentra en un estado equivalente al de un lquido vis-coso15, lo que implica algunas cualidades significativas:

1) Hasta que alcance la consistencia de un slido, en el transcurso de varias horas, debe ser contenido en moldes que no tengan prdidas, a los que se denomina encofrados.

2) Desde el punto de vista del hormign, los encofrados pueden tener cualquier forma, la que el proyectista desee que tenga la pieza terminada.

3) El aspecto superficial de sta ser el que le imponga la superficie interior del encofrado. Esta caracterstica del hormign es la que permite que se le pueda hacer adoptar cualquier forma (ver figura 7) y cualquier textura superficial que se desee (ver figura 8), lo que posibi-lita una gran libertad en la eleccin de la tipologa estructural que resulte ms adecuada y en el aspecto general de las superficies que queden a la vista.

Figura 7 - Forma estructural compleja

15. En los hormigones autocompactables esta viscosidad puede ser similar a la de un aceite ligero.

UNIDAD I

25

UNIDAD I



Figura 8 - Colores y texturas

LAVADO

ARENADO

LAVADO Y PULIDO

LAVADO Y MARTELINADO

TRATAMIENTO SUPERFICIAL Y COLOR

COMBINACIN DE TRATAMIENTOS

VII) El peso propio como variable.

Respecto al peso especfico del hormign, que resulta desventajoso en algunas obras y ven-tajoso en otras, si se lo considera en s mismo, presenta una ventaja que es nica en los mate-riales corrientemente utilizados y que, en ciertos casos, puede ser significativa: es el hecho de poder ajustar los valores de su peso propio entre lmites muy amplios, que hoy en da oscilan entre 300 y 3.900 kg/m3. Segn su peso especfico se puede agrupar a los hormigones de la siguiente forma:

Hormign liviano 300 2.000 kg/m3300 a 2.000 kg/m3Hormign liviano de uso estructural 1.600 2.000 kg/m31.600 a 2.000 kg/m3Hormign normal 2.200 2.600 kg/m3

3.000 3.900 kg/m3

2.200 a 2.600 kg/m3

Hormign pesado 3.000 a 3.900 kg/m3

26



Esta amplia gama de posibilidades se logra, bsicamente, incrementando el peso especfico de los agregados.

B) Propiedades esencialmente neutras.

I) Libertades de proyecto.

Se denominan libertades de proyecto a las cualidades estructurales que el proyectista puede imponerle a la estructura real para acercarse lo ms posible al tipo de estructura ideal que ha imaginado.

Un ejemplo matemtico servir para clarificar inicialmente la cuestin: si se tiene un sistema de n ecuaciones con n incgnitas, el valor de todas las incgnitas est determinado por el sistema de ecuaciones, y en su resolucin no existe ningn grado de libertad. Si, por el contrario, hay ms incgnitas que ecuaciones, como ocurre en un sistema de n ecuaciones con n+m incgni-tas, quien resuelve el sistema tiene la libertad de fijar ms o menos arbitrariamente el valor de m incgnitas, las que as se transforman en datos del problema. Para cada conjunto de m va-lores que se adopte se tendr un conjunto distinto de n valores de las incgnitas; esto permite, fijando adecuados valores a las m incgnitas sobrantes, optimizar el resultado que se obten-ga. Lo mismo ocurre con los problemas estructurales, si se tienen tantas condiciones impuestas como variables a definir, el problema est determinado, no hay nada que se pueda decidir y, en consecuencia, ms que un ingeniero se necesita una computadora. Afortunadamente, en la prctica ingenieril lo normal es que existan ms variables a definir que condiciones impuestas, de donde surgen las libertades de proyecto y, consecuentemente, el grado de creatividad que pueda poner en juego el proyectista al fijarles valores que le permitan optimizar sus resul-tados. De lo dicho surgen, por lo menos, dos comentarios interesantes:

1) Siempre existe una componente de creatividad en todo trabajo de proyecto bien planteado, cosa que el proyectista debe aprovechar al mximo para obtener estructuras mejores; adems, como este componente de creatividad no se puede eliminar, si se lo ignora, cosa que resulta mucho ms comn de lo deseable, lo nico que se gana es que estas libertades queden libra-das a su suerte, al mejor o peor oficio de quien proyecta y no a su creatividad, perdindose as una excelente oportunidad de alcanzar mejores resultados.

2) Lo que en la interpretacin de fenmenos fsicos, y fundamentalmente en la previsin de nuevos fenmenos a partir de los conocidos, es lo deseable, tener n ecuaciones con n incg-nitas, con lo que se eliminan las incertidumbres en el resultado, en las actividades creativas, como lo es el proyecto de estructuras, ocurre todo lo contrario: interesa tener ms incgnitas que ecuaciones. Mientras mayor sea la cantidad de grados de libertad que se logren al plantear un proyecto, mayor y ms apreciable ser la diferencia entre buenos y malos proyectos, lo que equivale a decir, entre buenos y malos proyectistas.

Hay varias cualidades del hormign estructural que dan origen a grados de libertad de proyec-to, la mayora de las cuales se analizan en lo que sigue, pero hay dos que tienen una incidencia fundamental en ello: la anisotropa y la heterogeneidad intrnsecas del material. Son esencial-mente ellas las que posibilitan una gran versatilidad en el adecuado ajuste de la resistencia de la estructura a las solicitaciones actuantes en cada uno de sus puntos.

En resumen, el hormign estructural pone en manos del proyectista muchas ms libertades de proyecto que cualquier otro material existente. En efecto, pinsese, a ttulo de ejemplo, en las que siguen, que son las que resultan ms evidentes:

1) El hormign no viene, como el acero, en perfiles predeterminados16 de resistencia dada; su forma, dimensiones, grado de ductilidad y resistencia se pueden elegir con total libertad dentro de lmites muy amplios, adems la resistencia, fundamentalmente del hormign, pero tambin de las armaduras, como ocurre en general en los elementos pretensados, puede hacerse variar de un elemento a otro segn los requerimientos particulares de cada caso.

conclusin

conclusin

conclusin

16. Predeterminados por otro, que no es el proyectista, y en base a necesidades y conveniencias generales que no siempre coinciden con las propias de cada proyecto en particular.

UNIDAD I

2

UNIDAD I



2) Su armadura puede aumentarse o disminuirse, repartirse o concentrarse en determinadas zonas, y modificar permanentemente las regiones donde esto ocurre.

3) A su vez, cada barra puede ir cambiando de direccin segn lo pidan los cambios de direccin de las tracciones que deba equilibrar.

4) Si bien en las estructuras de acero se pueden utilizar perfiles compuestos en los que se vara su resistencia con el agregado de planchas adicionales en sus cabezas o alma, el hormign permite ir variando permanentemente todas las dimensiones de cabezas y alma, y todas las cuantas, de forma de poder aprovechar al mximo las posibilidades y cualidades de ambos componentes bsicos del hormign estructural.

En otras palabras, se puede optimizar su rendimiento en todas y cada una de las secciones de una estructura. Son precisamente estos grados de libertad adicionales, es decir, esta mayor cantidad de cosas que se han de elegir y detallar, los que hacen que las estructuras de hormi-gn ofrezcan al proyectista ms posibilidades en su trabajo creativo y pongan en sus manos mayores recursos tcnicos para intentar encontrar las mejores soluciones posibles, es decir, la mxima eficiencia resistente de los elementos estructurales.

II) Anisotropa y heterogeneidad.

El conjunto anisotropa-heterogeneidad, tomado en su calidad de generador de grados de liber-tad de proyecto, aporta la posibilidad que tiene el proyectista de dotar a sus elementos estruc-turales de las cualidades deseadas en las direcciones adecuadas y en los puntos precisos.

Si se recuerda que la esencia del hormign armado consiste en la posibilidad de sustituir su baja y poco confiable resistencia a traccin adicionndole armaduras que lo hagan, es de-cir, transformndolo en heterogneo, queda claro que la materializacin de esta libertad de proyecto se alcanza, principalmente, colocando en cada punto las armaduras en la direccin correcta y en cantidad suficiente. Esta libertad en la definicin de las caractersticas resistentes del hormign armado, las que de ser necesario pueden hacerse cambiar de punto a punto y de una direccin a su vecina, otorga una gran libertad en la eleccin del tipo estructural y, una vez elegido este, en la optimizacin de su funcionamiento resistente.

Ms aun, si se considera un material como el acero, se tiene que el flujo interno de esfuerzos en una estructura con l construida depende de la tipologa de esta y de las dimensiones y formas de sus elementos componentes. Ello se debe a que el material es homogneo e istropo y, una vez elegida una tipologa determinada, la nica manera que tiene el proyectista de generar comportamiento de tipo anisotrpico -no en el material pero s en las cualidades resistentes de la estructura con l construida, que es en ltima instancia lo que le interesa pues esta deber resistir un conjunto de acciones que en la enorme mayora de los casos resulta altamente ani-sotrpico -es mediante la geometra de sus elementos componentes. No ocurre lo mismo con el hormign armado, material en el cual las anisotropas internas, necesarias para equilibrar eficientemente la anisotropa de las solicitaciones que la estructura debe resistir, no slo depen-den de la geometra de sus piezas sino, adems, de la distribucin interna de las armaduras y de sus cantidades, como se aprecia en el caso de los elementos que se estudian en el ejemplo ilustrado a travs de la figura 9.

2



Sean los casos de un tirante (ver figura 9.a) y de una viga (ver figuras 9.b y 9.c) construidos en hormign armado; ambos elementos son heterogneos por definicin, pues lo es esencialmente el material que los constituye, y es precisamente esta heterogeneidad la que posibilita dife-rentes formas de anisotropa. Cabe aclarar que, si ello resultara conveniente, cosa muy poco comn en la prctica, el hormign armado puede alcanzar comportamientos prcticamente iso-trpicos. En estas condiciones resulta evidente que la anisotropa del elemento es una variable que maneja el proyectista de la estructura y que utiliza para hacerla coincidir con la anisotropa de las solicitaciones.

En el caso del tirante slo hay tracciones en la direccin de las cargas aplicadas y, consecuen-temente, slo se necesita resistir tracciones en esa direccin por lo que es segn ella que se coloca la armadura; el tirante no es capaz de resistir tracciones en ninguna otra direccin.

En el caso de la viga se procede de la misma forma, pero ahora, siendo la flexin simple una solicitacin plana, adems se est en condiciones de modificar, dentro de ciertos lmites, las trayectorias internas de esfuerzos modificando las caractersticas de anisotropa de la pieza, como se observa en las figuras 9.b y 9.c.

conclusin

Figura 9 - Distribucin de armaduras segn el tipo de solicitacin

a)

b)

c)

ARMADURA

TRAYECTORIA INTERNA DE COMPRESIONES

UNIDAD I

2

UNIDAD I



Si en elementos estructurales tan elementales como los vistos se tienen las libertades de pro-yecto sealadas, no es difcil imaginar los logros a los que se puede aspirar en estructuras complejas.

Recapitulando, en el presente apartado se afirma lo siguiente:

1) En toda estructura resistente, sea del tipo que sea, las acciones que sobre ella acten origi-nan en su masa solicitaciones que vara en direccin e intensidad de un punto a otro, como se puede observar si se trazan las isostticas de cualquier elemento cargado (ver figura 10). Esto significa que, en el interior de una estructura cargada, los estados de solicitacin son anistro-pos y heterogneos.

Figura 10 - Trayectorias de fuerzas

TRAYECTORIAS DE TRACCIN

VIGA DE HORMIGN ARMADO NO FISURADA

VIGA DE HORMIGN ARMADO FISURADA

COLUMNA Y MNSULA CORTA ANCLAJE DE CABLE PRETENSADO

TRAYECTORIAS DE COMPRESINb

b

P

P

conclusin

30



2) Cada estado de carga originar campos de solicitacin diferentes, por lo que habr que trabajar con un diagrama envolvente de todos los posibles, el que tambin es anistropo y heterogneo.

3) La forma ms racional y eficiente de proyectar una estructura consiste en dotarla de capa-cidades resistentes que equilibren, punto a punto, las solicitaciones actuantes, por lo que el campo ideal de resistencias posibles de una estructura tambin es anistropo y heterogneo.

4) Estas cualidades resistentes se pueden obtener por dos caminos, que adems son comple-mentarios: la forma geomtrica de los elementos componentes y las cualidades resistentes del material utilizado.

5) El nico material con el que se pueden emplear ambas variables en forma simultnea y sin lmites para crear las anisotropas y heterogeneidades resistentes necesarias, es el hormign estructural, en sus versiones hormign armado u hormign pretensado.

6) Esta cualidad marca una ventaja cualitativa de enorme significacin a favor del hormign estructural.

III) Durabilidad.

En este apartado se habla de la durabilidad desde el punto de vista del proyecto, es decir, de la durabilidad de la capacidad portante de la estructura, la que est directamente vinculada a su vida til (de la durabilidad frente al uso, o sea, de la resistencia al desgaste, se hablar en el apartado titulado Utilaje).

En estas condiciones, como se dijo anteriormente, el hormign es un material muy durable fren-te a cualquiera de las circunstancias y contextos en los que le toca permanecer, lo que provee una herramienta eficaz para buscar la durabilidad de las estructuras con l construidas.

Pero la durabilidad del hormign, que es una propiedad intrnseca a l, es decir, de las que se han denominado en este texto del primer tipo, no es directamente transportable a las es-tructuras de hormign armado y de hormign pretensado, la cual debe lograrse a travs de un proyecto adecuado. La condicin para que un proyecto sea adecuado desde el punto de vista de la durabilidad de la estructura que se proyecta consiste en que el hormign brinde efectiva-mente proteccin a las armaduras. Las premisas bsicas para lograr esto, pero no las nicas, consisten en emplear hormigones poco permeables y garantizando la existencia de adecuados recubrimientos17.

Existen muchos mecanismos que producen el deterioro de las estructuras de hormign armado, pretensadas o no, debido a la accin de agentes patgenos. En el presente Curso slo se har una rpida explicacin del tema para dejar en claro cules son los criterios bsicos del proyecto que permiten garantizar una dada durabilidad en estructuras que no estn sometidas a patolo-gas especficas, es decir, en estructuras que envejezcan naturalmente.

El hormign brinda proteccin a las armaduras de acero incluidas en su masa pues, en el mo-mento de su endurecimiento, presenta un pH suficientemente alto, del orden de 12, como para impedir el progreso de todo proceso de corrosin. En el interior de una masa de hormign esto se preserva, pero en las superficies en contacto con la atmsfera la pasta de cemento, que es la responsable del pH, sufre un proceso denominado de carbonatacin, por accin del anh-drido carbnico contenido en el aire, que tiene como principal consecuencia una disminucin suficiente, en los valores del pH, como para destruir la proteccin que inicialmente provea al acero. Adems de bajar el pH, la carbonatacin impermeabiliza al hormign al ir taponando sus poros naturales con compuestos de carbono, por lo que la curva que da la profundidad de carbonatacin, en funcin del tiempo, de un hormign de cemento prtland cualquiera, es del tipo de la indicada en la figura 11.

17. Tal es hoy en da la importancia de lograr estructuras durables, que el prximo Cdigo Modelo de la fib, programado para 2010, estar orientado al proyecto para la durabilidad, es decir, a indicar los lineamientos bsicos para alcanzar tales objetivos.

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Figura 11 - Profundidad de la curva de carbonatacinde un hormign de cemento Prtland

C

t0 t1

TIEMPO

PROFUNDIDAD DE CARBONATACIN

BANDA REPRESENTATIVA

C

Este fenmeno origina un proceso continuo de deterioro, descenso de la calidad, o envejeci-miento, que puede representarse aproximadamente por una curva del tipo de la indicada en la figura 12.

Figura 12 - Curva de descenso de la calidad de un hormign de cemento Prtland

BAOTOLERABLE

t0 tU

TIEMPO

CALIDAD

VIDA TIL

FINAL

INICIAL

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Este deterioro en la calidad protectora del hormign, no implica forzosamente prdida de resis-tencia del hormign armado, como se observa en el mecanismo que se describe a continuacin (ver figura 13). Mientras la carbonatacin no alcance a las armaduras ms prximas a las caras de la pieza, es decir, mientras no haya penetrado en el hormign una profundidad c igual al recubrimiento, lo que recin ocurre para un tiempo t1, el acero de armadura no sufre ningn proceso de corrosin; estos recin comienzan cuando la carbonatacin, y su consecuente dis-minucin del pH, alcanzan a la armadura, lo que sucede para t > t1. A partir de este instante comienzan los procesos de corrosin de la armadura con lo que la resistencia del elemento inicia su disminucin. Esta disminucin en la resistencia de los elementos de hormign armado no es forzosamente lineal, si en la figura 13 se la dibuja as es slo por simplicidad18.

Figura 13 - Mecanismo de deterioro de un hormign de cemento Prtland

ESTADO LMITE DE DETERIORO

t0

tU

t1

TIEMPO

GRADO DE DETERIORO

conclusin

conclusin

18. O por ignorancia de la verdadera forma geomtrica de la curva.19. Segn Fritz Lonhardt (1967): las estructuras de hormign pretensado se deforman, incluso, considerablemente menos que las cons-truidas con acero St 52 (33% menos para vigas de igual esbeltez). Estas deformaciones tan pequeas permiten una gran esbeltez de la estructura y dan como resultado pequeas amplitudes de vibracin.

Para concluir este punto vale la pena reiterar lo siguiente: si bien los procesos de carbonatacin no afectan sensiblemente la resistencia del hormign, s afectan la del hormign armado, de all su importancia.

IV) Efectos de pretensado.

El pretensado consiste en almacenar energa de deformacin en el hormign de forma tal que la misma pueda ser recuperada y utilizada para sumarse al trabajo resistente en el momento oportuno.

Esto conduce a una conclusin interesante: si existe energa de deformacin almacenada en el hormign, pero no puede ser transformada en energa resistente, por ejemplo por estar indebi-damente emplazada, no habr efectos de pretensado. En consecuencia, recurriendo a efectos de pretensado se pueden obtener, en las estructuras de hormign, varias ventajas significativas adicionales en lo concerniente a su comportamiento bajo cargas de servicio, siendo los siguien-tes los casos ms comunes:

1) Reducir y controlar las flechas19.

2) Eliminar o controlar las fisuras en las zonas traccionadas del hormign; ms aun, si en el pri-mer caso se llegara a la fisuracin debido a tracciones excesivas originadas en un incremento considerable de cargas, ms all de los valores de las de servicio, al descargar la pieza y vol-

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verla a sus condiciones normales de trabajo, las fisuras se cierran sin que sea posible, despus, reconocerlas a simple vista, pues la zona en la que se encuentran habr vuelto a estar compri-mida con lo que vuelve a ser continua desde el punto de vista de la transmisin de cargas.

3) Garantizar una mayor durabilidad de las piezas, por la ausencia de grietas, siempre que el hormign sea compacto y resistente.

4) Resolver bien el problema de las uniones entre elementos prefabricados, cosa que se com-plica mucho si slo se utiliza para ello hormign armado convencional, debido a la dificultad de lograr la compatibilidad de deformaciones.

5) Responder muy favorablemente a las solicitaciones dinmicas.

El empleo de cables no adherentes y de cables exteriores a la estructura20, incrementa mucho la gama de posibilidades de empleo del pretensado, pudiendo pensarse, incluso, en pretensa-dos temporales; por ejemplo, durante ciertas etapas constructivas o cuando se modifican las solicitaciones en una estructura por cambio de destino de la construccin correspondiente.

Desde cierto punto de vista, ocurre con los efectos de pretensado algo similar a lo que sucede con las armaduras, cosa que, si se analizan en profundidad y con detenimiento ambos hechos, no resulta para nada sorprendente que:

1) slo se los pueda proyectar si se conocen las solicitaciones actuantes, que son las que hay que compensar o morigerar, en otras palabras y como resulta lgico, si se pretende compensar ciertos efectos estructurales no deseados lo primero que hay que conocer es cules son esos efectos y dnde estn localizados;

2) la distribucin de los efectos de pretensado en el interior de un cuerpo material de hormign armado, es en general heterognea y anistropa;

3) como consecuencia de lo anterior se amplan significativamente los grados de libertad de proyecto.

A partir de la lectura de los contenidos hasta aqu desarrollados, le proponemos realizar la ac-tividad que encontrar en el Campus Virtual.

En el segundo programa encontrar referencias a los contenidos que hasta aqu se desarrollan y amplan.

V) Sistema constructivo.

En el presente Curso se denomina sistema constructivo al sistema21 constituido por el conjun-to de operaciones, utilaje, saberes y decisiones necesarias para que el constructor, o ingenie-ro de obra, pueda materializar un proyecto, es decir, necesario para transformar en real lo que el proyectista ha imaginado.

Pero este concepto de sistema constructivo requiere algunas precisiones, pues si bien es natu-ral suponer que termina cuando se ha concluido la obra, no es tan sencillo establecer cundo comienza. En el caso del hormign lo hace cuando se extraen de las respectivas canteras la arena, la piedra y los materiales para fabricar el cemento? cuando a los primeros se los ha dotado de la granulometra necesaria y el cemento ha sido fabricado?

Para evitar este tipo de indefiniciones se establece por definicin, es decir ms o menos arbitra-riamente, que el sistema constructivo de una estructura resistente se compone de todas las operaciones realizadas en el lugar de su emplazamiento definitivo, o sea in situ, y directamen-te vinculadas a la materializacin de la estructura como tal.

20. Adherentes o no.21.Un conjunto de elementos constituye un sistema cuando dichos elementos interactan entre s modificando algunas de las propie-dades individuales que cada uno aporta al todo; por lo que un sistema es ms que la suma de sus componentes tomadas en forma individual, dado que esta constituido por estas ms las relaciones de interaccin entre ellas.

conclusin

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Esto implica, por ejemplo, que si una estructura de hormign armado contiene elementos pre-fabricados de este material, la fabricacin de estos no integra su sistema constructivo, aunque se los fabrique en el mismo sitio.

Los materiales de construccin, en funcin del tipo de sistema constructivo que las obras con ellos construidos requieran, pueden agruparse en dos grandes familias, la de los mampuestos y la de los prefabricados. La diferencia entre mampuestos, que son en s elementos prefabri-cados22, y prefabricados, est en que en el primer caso se prefabrican los componentes b-sicos de los elementos estructurales, mientras que en el segundo se prefabrican directamente estos elementos, aunque en la prctica en algunos casos se lo haga en ms de una etapa.

Que un material pertenezca a una u otra de las citadas familias resulta de gran importancia para el constructor, pero es de importancia fundamental para el proyectista.

Con los materiales de la primera familia, la de los mampuestos, como los ladrillos, la piedra ta-llada y el adobe, la forma final de la edificacin, y tambin la de sus componentes, se concreta durante la construccin, o sea, durante el proceso constructivo, lo que constituye uno de sus rasgos distintivos esenciales. La secuencia es, a grandes trazos, la siguiente:

1) El proyectista decide el material a emplear, por ejemplo ladrillos, y sus caractersticas bsi-cas: macizo de horno; macizo de mquina o hueco.

2) El constructor compra los ladrillos, o los fabrica l, lo que es indistinto, y tiene, al comenzar el proceso constructivo, un gran conjunto de elementos iguales, indiferenciados e indiferencia-bles.

3) Cada uno de los elementos resistentes a construir est constituido por un nmero grande de ladrillos, suficientemente grande como para que la forma de cada ladrillo individual incida poco y nada en la del elemento terminado. A estos sistemas resistentes constituidos por los ladrillo en s ms las superficies que los separan, o juntas23, se los denomina mampostera de ladrillo.

4) El proceso constructivo comienza cuando se agrupan los ladrillos de diversas maneras para constituir elementos resistentes de mampostera de ladrillo que tengan las formas geomtri-cas decididas durante el proyecto.

5) Como la mampostera slo resiste compresiones24, la construccin de muros y columnas no requiere ms que ir disponiendo los mampuestos de la manera adecuada, pues por efecto de la gravedad sus planos de unin estn, hipotticamente, trabajando a compresin pura y al ir colocados sus elementos verticalmente unos sobre otros son conjuntos estables para las alturas que normalmente se alcanzan con ellos25.

6) Para la construccin de elementos de cubierta el problema se complica, pues estando estos normalmente constituidos por bvedas de can, cpulas, o diversas combinaciones de estas tipologas, es decir, estructuras que resisten por forma, el constructor se encuentra con que slo resisten cuando la forma est completa, o sea, cuando todos los mampuestos compo-nentes estn en el lugar asignado. Hasta que ello ocurra el elemento estructural, en sus sucesi-vas etapas constructivas intermedias, no es estable y los mampuestos deben ser tenidos en su sitio mediante elementos auxiliares, as nacen las cimbras (ver figura 14).

conclusin

22. Fabricados previamente a su incorporacin a obra.23. Muchas veces, como es en general el caso de los ladrillos, para mejorar el contacto entre elementos contiguos y as aumentar su resistencia al disminuir las concentraciones de tensiones, las juntas se llenan con un mortero (en general mezcla de cemento, arena, cal y agua).24. Es decir, solicitaciones de compresin simple o flexin compuesta con compresin dominante.25. Esto se debe a que, como todos los elementos, sufren efectos de pandeo, pero eso es otra historia.

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En conclusin, respecto de la primera familia de materiales vista, la de los mampuestos, pode-mos decir que:

1) La fabricacin del mampuesto no forma parte del sistema constructivo.

2) Cualquier mampuesto individualmente considerado puede ocupar cualquier posicin en la estructura terminada, ello es indistinto y est indicando que la forma de los mampuestos indivi-duales nada tienen que ver, en general, con la forma ni con la funcin de los elementos portan-tes de la construccin.

3) El material de construccin no es el mampuesto sino la mampostera y las cualidades resis-tentes de los elementos portantes con ella construidos son las propiedades mecnicas de los cuerpos materiales de mampostera.

Con los materiales de la segunda familia, la de los prefabricados, como el acero y la madera, slo la forma final de la estructura y no as la de sus componentes, se concreta durante la cons-truccin, lo que constituye uno de sus rasgos distintivos esenciales. La secuencia es, a grandes trazos, la siguiente:

1) El proyectista decide el material a emplear, por ejemplo acero al carbono, y sus caracters-ticas resistentes bsicas.

Figura 14 - La cimbra y la forma

a) Los mampuestos estn sostenidos por la cimbra.

b) Los mampuestos se mantienen en su sitio por forma.

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2) El proyectista, en base a los elementos disponibles del acero seleccionado: chapas, perfiles, barras; proyecta los elementos resistentes individuales que constituirn la estructura y la forma en que estos se vincularn entre s.

3) El constructor manda a fabricar, en taller, los elementos constitutivos de la estructura, los que una vez terminados son llevados al lugar de su emplazamiento definitivo26. Es necesario tener en cuenta que cada uno de estos elementos tiene una funcin estructural precisa y definida y no puede ser sustituido por otro en

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