Apuntes sobre los Procedimientos de Construcción (Estructuras de concreto)

Los Procedimientos de construcción constituyen los distintos procesos, sistemas y métodos disponibles para hacer realidad una obra siguiendo para ello un conjunto ordenado de reglas o prácticas constructivas basadas en la experiencia y en los conocimientos técnicos y científicos disponibles en ese momento, todo ello para conseguir construcciones útiles, seguras, económicas, estéticas, medioambientalmente aceptables y, a ser posible, perdurables en el tiempo.

Las obras y las construcciones que se realizan para satisfacer necesidades básicas como la seguridad, la vivienda o los transportes, deben ejecutarse siguiendo cierto orden o plan preestablecido según un conjunto de normas o reglas capaces de asegurar su éxito.

Factores que influyen en las propiedades del concreto:

Propiedades del concreto
- Materiales componentes
- Dosificación y preparación
- Transporte y colocación
- Vaciado y vibrado
- Curado y protección
- Control

Materiales que componen el concreto

Cemento:

Debe ser almacenado bajo techo y no directamente sobre el suelo. Existen varios tipos:

Tipo I: Uso general, sin propiedades especiales.
Tipo II: Moderada resistencia a los sulfatos, estructuras con ambientes agresivos o vaciados masivos.
Tipo III: Rápido desarrollo de resistencia, usado en climas fríos.
Tipo IV: Poco frecuente, concreto masivo.
Tipo V: Alta resistencia a los sulfatos, ambientes muy agresivos. Materiales que componen el concreto
Tipo IP: Cemento con un porcentaje entre 15 y 40% de puzolana.
Tipo IPM: Cemento con un porcentaje de hasta 15% de puzolana.

Las puzolanas cambian algunas propiedades del concreto, aumentan o retrasan el tiempo para adquirir resistencia, disminuyen el calor de hidratación y mejoran el comportamiento ante agresividad química.

Agua:

El agua potable no debe almacenarse por periodos muy largos para evitar la aparición de microorganismos

Agregados:

Pueden ser naturales o artificiales.
Entre los naturales: piedra chancada y arena gruesa.

Aditivos:

Se agregan en proporciones menores al 2% en peso. Modifican alguna propiedad física o mecánica, en estado fresco o endurecido. Algunos tipos: aceleradores, retardadores de fragua, plastificantes, superplastificantes, impermeabilizantes, incorporadores de aire.

Adiciones:

Materiales que se agregan al concreto fresco en proporciones importantes para modificar algunas propiedades físicas una vez endurecido.

Por ejemplo:

Poliestireno expandido: obtener menores densidades.
Escorias metálicas: obtener mayores densidades.
Fibras: mejorar comportamiento a la flexotracción.
Colorantes y otros.

Dosificación y preparación

La dosificación se realiza preferentemente en peso.
Debe ser ajustada para el volumen del equipo de mezclado que se utilice.
En obras con volúmenes diarios de vaciado superiores a 40m3 se suele instalar una planta dosificadora en obra. También se suele usar mezcladoras de gran tamaño o concreto premezclado.
La preparación debe hacerse en equipos especialmente diseñados para esta función.
El orden para agregar los materiales es por lo general el siguiente: 80-90% de agua + 50% de agregado grueso + 100% de arena + 100% de cemento + 50% de agregado grueso restante + diferencia de agua.

Preparación de concreto en obra

Transporte y colocación

Puede ser manipulado y transportado de diversos métodos, tales como canales (chutes), carretillas, baldes (grúas), camiones, cintas transportadoras y bombeo por tuberías.
El transporte y vaciado debe ser cuidadosamente vigilado para mantener uniformidad dentro de la mezcla. Evitar segregaciones.

Vaciado de concreto

El vaciado debe realizarse en forma fluida de modo que no se genere interrupciones que puedan ocasionar juntas frías.
Antes de proceder al vaciado se debe tener en cuenta:
- Revisar la disposición de la armadura y el encofrado.
- Disponer de suficientes materiales.
- Los elementos e instalaciones que van empotrados deben estar correctamente ubicados y fijados.
- Los equipos y caminos de acceso deben encontrarse correctamente habilitados.

Vaciado de concreto premezclado

Vibrado de concreto

Su correcta aplicación es factor esencial en toda obra.
El procedimiento de vibrado varía con el tipo de trabajo, el tipo de vibrador utilizado y la mezcla de concreto.
La vibración permite expulsar los vacíos de aire del concreto, pero a su vez permite que el agua aflore a la superficie, modificando la homogeneidad y consistencia del concreto.
Los vibradores deben insertarse y retirarse lentamente, a suficiente profundidad para vibrar efectivamente el fondo de cada capa (45 a 60 cms.)
Un adecuado vibrado conjuntamente con una adecuada selección de material evitará la formación de cangrejeras.
No es correcto utilizar la energía del vibrador para empujar horizontalmente el concreto. Puede producirse segregación.
La segregación es el fenómeno por el cual las partículas de mayor dimensión tienden a precipitarse al fondo de la masa de concreto debido a la menor resistencia al desplazamiento que tienen, en especial en concretos muy fluidos.
Se puede evitar la segregación reduciendo la caída libre del concreto, con el uso de ventanas de vaciado en elementos de gran profundidad (columnas, placas).

Curado y protección

La resistencia e impermeabilidad del concreto mejoran con un buen curado.
Se debe generar las condiciones que sean favorables para la hidratación del cemento.
Las precauciones que deben tomarse para un adecuado proceso de curado son:
- Humedad: Puede mantenerse rociando o inundando los encofrados (continuamente), poniendo cubiertas que retengan humedad o revestimiento con sellante líquido que al endurecer forme una película delgada impermeable (curador de membrana).

Areas lisas planas horizontales: En este tipo de superficies (tales como pavimentos, losas) se puede rodear el perímetro de la superficie con montículos de arena u otro material que retenga el agua, y se aniega el área encerrada.

Para elementos verticales se emplean, también, cubiertas retenedoras de humedad como telas de yute o mantas.

Temperatura: Afecta el desarrollo de las reacciones químicas entre el cemento y el agua y por consiguiente la velocidad de endurecimiento del concreto.

En climas calurosos y fríos se deben tomar consideraciones especiales para la elaboración y curado del concreto.

Control del concreto

Se trata de evaluar la resistencia característica f’c del concreto en obra.
Esta resistencia característica será siempre menor que la resistencia promedio, y el margen de variación depende del control de calidad del proceso de fabricación del concreto.
La determinación de éste margen puede realizarse estadísticamente sin embargo se recomiendan los siguientes valores:

Para que las pruebas sean aceptadas,el promedio de todos los conjuntos de tres pruebas debe ser mayor que f’c y ningún resultado individual menor a f’c-35 kg/cm2.
Según el tipo de estructura pueden requerirse otro tipo de pruebas como impermeabilidad, resistencia a sulfatos, resistencia a tracción.

Tipos de Concreto

Concreto Simple (incluye el ciclópeo)
Concreto Reforzado

Concreto Simple

Es un material cuya naturaleza y uso se puede asociar a una piedra artificial.
En sus usos más frecuentes actúa como sustituto de la piedra natural.
Al concreto simple también se le llama concreto ciclópeo, cuando es posible incluir en su diseño piedras de regular tamaño.

Estructuras de Concreto Simple

Estructuras que no se encuentran sometidas a un esfuerzo importante de tracción.
En muchos casos se emplea concreto en forma masiva y con una baja resistencia.
Algunas estructuras de éste tipo son: Cimentaciones (cimientos corridos, falsas zapatas), muros de contención, calzaduras, canales, pisos y pavimentos.

Cimentaciones

Transmiten al terreno la carga de las estructuras a nivel de esfuerzos admisibles por el terreno.
Asimismo deben restringir la posibilidad de asentamientos diferenciales.
Las más comunes son los dados de cimentación, cimientos corridos y falsos cimientos.

Muros de contención

Soportan los empujes laterales de los suelos y/o líquidos en reservorios.
Son elementos de concreto masivo que trabajan por gravedad para evitar deslizamiento y volteo.
En el caso de concreto simple suelen emplearse para contener suelos y para alturas no muy grandes.
Las calzaduras pertenecen a este tipo de estructura, tienen un bajo F.S.

Canales

Estructuras en la cuales el concreto también actúa de recubrimiento.
Se deben cuidar aspectos como la resistencia al desgaste, diseño de juntas, impermeabilidad etc.

Pisos y Pavimentos

Estructuras en las cuales el concreto cumple la función de brindar una superficie adecuada de tránsito, resistente a la abrasión y desgaste, capaz de repartir al terreno las cargas impuestas a nivel tolerable por el suelo.
Al igual que en los canales, el diseño de juntas es sumamente importante.

Concreto Reforzado

Es una combinación íntima del concreto con otros elementos a fin de mejorar sus características estructurales, brindarle resistencia a la tracción y ductilidad.
El refuerzo más usual es el acero corrugado.

Estructuras de Concreto Reforzado

Son aquellas estructuras que requieren una importante resistencia a tracción o un comportamiento dúctil.
Algunas estructuras de éste tipo son: Cimentaciones (pilotes, zapatas, plateas), muros de contención, columnas, placas, vigas, lozas macizas y aligeradas, escaleras, estructuras especiales.

Cimentaciones Superficiales:

Zapatas: Pueden ser aisladas, combinadas, conectadas.
Plateas de cimentación.
Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del terreno, ya que este tiene suficiente capacidad de carga.
Debe cumplirse que los asentamientos sean pequeños y admisibles por la edificación.

Los componentes de una cimentación superficial son:

Solado
Cimientos
Zapatas
Sobrecimientos
Cimentación para placas
Losa de cimentación o platea

Cimentaciones Profundas:

Pilotes: Pueden trabajar de punta o por fricción, colocación por hincado o vaciado in situ.

Solado

Capa de concreto pobre que se pone previa al vaciado de la zapata, en espesores de 5 a 10 cm.
Su objetivo principal es nivelar el fondo para realizar el trazo del fierro y apoyarlo con estabilidad.
No debe ser considerada como parte del recubrimiento del fierro de zapata.

Cimientos

Elemento estructural encargado de transmitir las cargas de la edificación al suelo de cimentación
En algunos caso se pueden utilizar piedras para disminuir la cantidad de concreto en la cimentación.

Sobrecimientos

Elementos estructurales que actúan como nexo entre el muro o columna y el cimiento
Son de ancho inferior al cimiento y superior o igual al muro
Su vaciado se realiza aparte del cimiento debido a la distinta calidad de ambos concretos.

Tipos de zapatas

Zapata aislada
Zapata combinada
Zapata conectada (zapatas y viga de cimentación)

Zapatas aisladas

Son de carácter puntual.
Generalmente son constituidas por dados de concreto de planta rectangular.
Son las más usadas por tanto por su economía como por su sencillez de construcción.

Zapatas combinada o corrida

Utilizadas cuando se trata de columnas alineadas muy próximas unas a otras, o cuando se trata de equilibrar cargas excéntricas sobre zapatas contiguas.
En estos casos se considera la posibilidad de emplear una zapata continua o zapata corrida.

Losas de cimentación (Plateas)

Se usan cuando el área de zapatas es superior al 50% del área total en planta de la estructura.
Este tipo de cimentación disminuye considerablemente los efectos de asentamientos diferenciales y es apta para suelos no homogéneos.

Cimentaciones Profundas

Los pilotes son piezas largas, cilíndricas o prismáticas, de madera, concreto o metal, que al ser hundidas en el suelo sirven de cimentación para la estructura
Solución apropiada para terrenos malos en los cuales no es posible usar losas de cimentación o zapatas
Su hinca se obtiene por diversos métodos: Por percusión, por moldeo en el suelo, por atornillado.

Columnas

Elementos verticales que tienen por función soportar los diversos niveles de una edificación
Se refuerzan para resistir solicitaciones de flexo-compresión y para darles ductilidad.

Placas

Elementos verticales de gran rigidez, suelen actuar como “muros portantes” tomando cargas verticales de gravedad, pero teniendo como función principal rigidizar la edificación ante cargas laterales o sísmicas, tomado grandes fuerzas de corte y volteo.
Las placas se refuerzan por temperatura, corte y flexo compresión.

Vigas

Elementos horizontales cuya función principal es soportar los techos y trasladar sus cargas a las columnas y placas.
Soportan también los esfuerzos de sismo cuando tienen suficiente rigidez.
Su refuerzo es principalmente por flexión y ductilidad.
Se verifica corte, deflexiones y eventualmente torsión.

Losas macizas y aligeradas

Son elementos horizontales o inclinados cuya función es servir de piso y/o techo de ambientes, trasladando la carga vertical a los muros y vigas del conjunto.
Cuando sucede un sismo deben actuar como diafragmas rígidos.
Se diseñan a flexión y se verifican por corte y deflexión.