En este post se comentara en primer lugar cuáles son los condicionantes que intervienen en la presión ejercida por el hormigón o Concreto fresco al ser vertido en obra. En segundo lugar se añadera la metodología a seguir para evaluar estas presiones según la norma DIN 18218 que es la que más se suele usar en estos casos.
VARIABLES CONDICIONANTES DE LA PRESION DEL HORMIGON
Son varias; a modo indicativo se tienen:
- Velocidad Ascendente en el Hormigonado
Cuanto más rápido ascienda el hormigón mayor será el espesor de éste que aún no ha fraguado. Esta zona no fraguada presenta un estado semilíquido con una ley creciente de presiones proporcionales al peso específico y a la profundidad, ley creciente hasta que no alcance la zona fraguada (zona de presión más o menos constante).
Esta zona fraguada se presenta a una profundidad proporcional a la velocidad ascendente del hormigón.
Por lo tanto a mayor velocidad ascendente del hormigón, mayor presión ejercida, y viceversa.
- Temperatura de Fraguado
L os procesos químicos de fraguado del fraguado se ralentizan al descender la temperatura, o que es lo mismo, se prolonga el tiempo de fraguado, y en consecuencia mayor es la profundidad a la que el hormigón comienza a fraguar y a adquirir presión constante por lo que se produce el mismo fenómeno que con la variable anterior.
Al descender la temperatura de fraguado aumenta la presión del hormigón, y viceversa.
- Docilidad del Hormigón (cono de Abrams)
A mayor docilidad, menor será el talud natural; esto se traduce en un mayor coeficiente de empuje activo (relación entre el empuje horizontal y el peso de un volumen considerado), y por lo tanto mayor presión.
Por lo tanto al aumentar el cono de Abrams, mayor presión, y viceversa.
- Inclinación de la Superficie Encofrante
Teniendo en cuenta que el coeficiente de empuje activo Ka del hormigón depende de la inclinación del paramento encofrante, se comprueba que este es mayor en superficies encofrantes con hormigón gravitando sobre ellas que en caso contrario.
- Efecto Silo (frecuente en pilares de edificación y muros de poco espesor de elevada relación P/S).
Si tenemos una sección “S” a encofrar con un perímetro “P” que encierra a dicha sección, el “efecto Silo” se basa en una reducción de presión que surge al plantear el equilibrio de fuerzas verticales en un volumen cualquiera de hormigón entre dos niveles de profundidad.
Es evidente que las fuerzas orientadas hacia arriba comienzan a ser de relativa importancia al crecer la relación P/S.(ej. pilares normales de edificación u obra civil). Se deduce pues que a mayor relación P/S, la componente vertical total (que en nuestros casos siempre es hacia abajo), se reduce. De modo que al aplicarle el coeficiente de empuje activo resulta una presión horizontal inferior. Y a la inversa respecto al factor P/S.
- Profundidad de Vibrado
Parece lógico pensar que en las zonas vibradas al carecer prácticamente de cohesión el hormigón, la ley de presiones existente en dicha zona es la hidrostática; por lo que se deduce que a mayor profundidad de vibrado, mayor empuje y viceversa.
- Frecuencia del Vibrador (en vibración exterior)
La estructura encofrante como tal, tiene una frecuencia natural base. Se intuye que cuanto más se aproximen entre sí dicha frecuencia y la de los vibradores utilizados, mayor será el riesgo de mayores deformaciones por efectos de resonancia. Lo que se corresponde desde el punto de vista de un análisis estático con mayores presiones (lo que se viene utilizando como factor de amplificación dinámico).
- Potencia del Vibrador
A pie de obra se percibe claramente en la fase de compactación del hormigón el efecto del vibrador sobre el encofrado a través de la vibración de éste. Esto es como consecuencia de la energía transmitida a través de un frente de ondas que queda amortiguado en parte por el hormigón, transmitíendose el resto por el encofrado hasta los puntos de sustentación del mismo.
En función de los vibradores utilizados este efecto será de mayor o menor cuantía.
- Dosificación del Cemento
Según los estudios experimentales se deduce que a mayor dosificación de cemento, mayor empuje horizontal del hormigón.
- Los Aditivos
Se ha observado experimentalmente que aireantes no influyen en los empujes de manera sensible y en cambio, el uso de plastificantes provoca claros aumentos de presión.
- Los Aridos
Según se ha observado experimentalmente, una Granulometría Discontinua presenta un claro aumento de la presión.
METODOLOGÍA PARA OBTENER LA LEYES DE PRESIONES DEL HORMIGÓN FRESCO SEGÚN LA NORMA DIN 18218
Esta norma se suele usar comúnmente, supongo que es por que la mayoría de los encofrados usados en España se fabrican en Alemania. De todos modos, al final del post os adjunto mas normas que se pueden seguir para evaluar este empuje.
Las hipótesis que usa esta normativa DIN son las siguientes:
a) Tamaño máximo del árido: 63 mm.
b) Encofrados verticales con una desviación máxima de± 5° respecto a la vertical.
e) Peso específico del hormigón: 25 KN/m³.
d) Temperatura de hormigo nado de 15 °C.
e) Tiempo de fraguado máximo de 5 horas.
f) Velocidad máxima de ascenso del hormigón: 7 m/h.
Y ofrece los resultados en función de:
- la variación de la temperatura,
- variación del peso específico
- y de la existencia de Retardadores de Fraguado
Dicha normativa considera inicialmente una ley de empujes hidrostática (E=g·x siendo g la densidad del hormigón) hasta un valor de presión máxima “Pm”, en cuyo momento la ley es constante con dicha presión (Pm). A una profundidad de 5·V (siendo V la velocidad ascendente del hormigón en m/h) la presión máxima desaparece al estar el hormigón suficientemente fraguado como para no empujar.
La profundidad a la que desaparece el empuje (5·V) es muy importante para, por ejemplo, trabajar con encofrados deslizantes.
La presión máxima Pm viene dada en la siguiente tabla:
|
Consistencia |
Cono de Abrams en cm |
Pm [KN/m²] |
|
Seca |
0-2 |
5·V+21 |
|
Plástica |
3-5 |
10·V+19 |
|
Blanda |
6-9 |
14·V+18 |
|
Fluida |
10-15 |
17·V+17 |
Se hace una distinción entre pilares y muros:
a) Pilares: sin exceder al mínimo de 10 KN/m² y 25· H
b) Muros: sin exceder al mínimo de 80 KN/m² y 25· H
Siendo:
Pm: Presión máxima del hormigón en KN/m²
V: Velocidad ascendente de hormigonado en m/h
H: Profundidad en m
De forma gráfica se tiene:
Si no se cumplen las hipótesis de partida de la norma, se deben hacer las siguientes correcciones:
Influencia de la Temperatura del Hormigón Fresco
– Si la temperatura del hormigón fresco excede de + 15 °C:
Se puede reducir la presión un 3 %por cada °C sin exceder un máximo de un 30% siempre y cuando la temperatura del hormigón permanezca más o menos constante.
– Si la temperatura es inferior a + 15 °C:
Se debe aumentar la presión en un 3 % por cada °C
Influencia de la Temperatura Exterior
La influencia de una temperatura exterior de menos de 15 °C no se debe tener en cuenta cuando se evita la disminución de la temperatura propia del hormigón por medidas de aislamiento térmico.
Si no hay aislamiento térmico, esta influencia se debe tener en cuenta sólo cuando la temperatura del hormigón fresco alcanza temperaturas por debajo de + 15 °C durante el tiempo de fraguado en cuyo caso se actuará como indica el apartado anterior.
Influencia de los Retardadores
Al aplicar estos agentes, la presión del hormigón fresco debe multiplicarse por los factores indicados en la siguiente tabla:
Esta tabla sólo es válida para una altura de hormigonado de 10 metros. Se pueden interpolar linealmente los valores que se necesiten.
Influencia del Peso Específico del Hormigón
Si el peso específico del hormigón fresco g difiere del valor de 25 KN/m³, hay que corregir la presión del hormigón fresco multiplicándolo por el valor a=g/25
OTROS MÉTODOS
Como os comentaba, hay varios métodos más para evaluar esto. Los más reconocidos son:
- Société de Difusion des Techniques du Batiment et des Travaux Publiques
- American lnstitute, A.C.I.374/78
- Estudio Canadiense de N.J. Garnner (1980)
- J. Martín Palanca (Consejo Superior de Investigaciones Científicas).(1982)
Por cierto, esta última muy buena. Si veo que ha resultado interesante el post quizás me anime a escribir un post sobre ese método.
FUENTES:
- Sostenimiento del hormigón. Tecnologías Mecánicas de Construcción, S.A. ULMA 1999
- Norma DIN18218
SUMINISTRADO:
El articulo que observo fue suministrado por la siguiente pagina, para mayor información contacte la misma:
- Pagina: http://estructurando.net/2012/06/28/el-empuje-del-hormigon-fresco/
Created By: Ing. Nestor Luis Sánchez – Tw:
@NestorL