hormigón masivo. 2. antecedentes históricos. · 2. antecedentes históricos. 3. avances técnicos...

1. Definición. Riesgos térmicos asociados al

Hormigón Masivo.

2. Antecedentes históricos.

3. Avances técnicos en el Siglo XX. Ejemplos.

4. Hormigón Masivo Convencional y Compactado

a Rodillo.

5. Mejoras Tecnológicas en el Siglo XXI.

Tendencias.

6. Casos de Estudio.

CONTENIDO

• ACI 207.1R: Mass Concrete

• ACI 207. 2R: Effect of Restraint, Volume Change and Reinforcement

on Cracking of Mass Concrete

• ACI 207.4R Cooling and Insulating System for Mass Concrete

• ACI 207.5R Roller Compacted Mass Concrete

• USACE -EM 1110-2-2000 Concrete

• USACE –EM 1110-2-2200 Gravity Dams

• USACE -EM 1110-2-2006 Roller Compacted Concrete

• USACE -ETL 1110-2-365 NISA Thermal Analysis

• US Bureau of Reclamation Concrete Manual

• Experiencias personales

BIBLIOGRAFIA BASICA

1

DEFINICION. RIESGOS TERMICOS

ASOCIADOS AL HORMIGÓN

MASIVO

DEFINICION

El ACI 207 define al hormigón masivo como “cualquier

volumen de hormigón con dimensiones lo suficientemente

grandes como para requerir que se tomen medidas para

atender la generación de calor proveniente de la hidratación

del cemento y los cambios de volumen para minimizar la

fisuración”

El diseño de las estructuras de hormigón masivo se basa

principalmente en la durabilidad, la economía y las acciones

térmicas, considerando a la resistencia como una

preocupación secundaria.

BASE DE FUNDACION

COMPORTAMIENTO TERMICO

La característica mas saliente que distingue al hormigón

masivo de cualquier otra obra de hormigón es su

comportamiento térmico.

Puesto que la reacción entre el agua y el cemento es

exotérmica por naturaleza, el aumento de temperatura

dentro de una masa grande de hormigón, donde el calor no

es disipado rápidamente, puede ser muy alto.

DEFECTOS EN EL HORMIGÓN POR

CAUSAS TERMICAS

PRINCIPALES CAUSAS DE FISURACIÓN Y POROSIDAD

ANORMAL EN ESTRUCTURAS MASIVAS

Independientes de las Cargas Actuantes

1. Tensiones térmicas

2. Dilatación térmica diferencial

4. Formación de etringita diferida

3. Hidratación anormal del cemento

TENSIONES TERMICAS

TENSIONES TERMICAS

Durante el enfriamiento de la estructura las tensiones de

tracción generadas por las restricciones al acortamiento

pueden superar a las resistencias a tracción y originar

fisuración en las primeras edades del hormigón.

Te

mp

era

tura

Te

nsio

nes

-

+

Tiempo

DILATACION TÉRMICA DIFERENCIAL

HIDRATACION ANORMAL DEL CEMENTO

FORMACION DE ETRINGITA DIFERIDA

DILATACION TÉRMICA DIFERENCIAL

Los coeficientes de dilatación térmica de los agregados

difieren de la dilatación térmica de la pasta de cemento.

Esto puede generar microfisuración en la pasta o

mortero de cemento que rodea a los agregados

gruesos, a mediano plazo.

HIDRATACIÓN ANORMAL

DEL CEMENTO

Cuando un cemento es curado a temperatura elevada,

los compuestos de hidratación difieren de los

compuestos que se forman a temperaturas de entre 5 y

20 ºC (curado normal).

Se demuestra que cuanto mayor sea la temperatura de

curado, los compuestos de hidratación del cemento

originan mayor resistencia inicial pero mayor porosidad

y menor resistencia final.

Es una forma especial de ataque por sulfatos.

Puede generar fisuración a mediano y largo plazo.

FORMACION DE ETRINGITA

DIFERIDA

FORMACION DE ETRINGITA DIFERIDA

0

5

10

15

20

25

30

5min 30min 6hr 1d 7d 90d 180d 1a 2a

FISURACION

CURADO A ALTA

TEMPERATURA

Es el compuesto que se forma por la reacción de sulfatos contenidos

en el hormigón o en el medio ambiente con los aluminatos presentes

en el cemento

Que es la Etringita?

6CO.Al2O3.3CaSO4.32H2O

Lady Evelyn Lake Dam - Canada

San Antonio Y – Access Viaduct to San Antonio, Texas

Example of Rapid DEF in Mass Concrete

Pile DD6 – Access Viaduct to San Antonio, Texas

COMO EVITAR LA FISURACIÓN Y

EL EXCESO DE POROSIDAD

TENSIONES TÉRMICAS

• Modelar las tensiones y las resistencias y verificar el

coeficiente de seguridad a la fisuración térmica, o

• Fijar una temperatura máxima y un gradiente máximo de

temperaturas en el interior de la estructura

DILATACION TÉRMICA DIFERENCIAL

FORMACION DE ETRINGITA DIFERIDA e

HIDRATACIÓN ANORMAL DEL CEMENTO

• Estudiar a fondo las problemáticas y verificar la seguridad a

la fisuración o

• Limitar la temperatura máxima en todo punto de la

estructura.

ACI 201-2R 2016

2

ANTECEDENTES HISTORICOS

La Ciudad-Puerto de Cesarea

Marítima Herodes (23-15 a. C.)

PUERTO DE SEBASTOS

PUERTO DE SEBASTOS

Hohfelder, 2007

SIGLO XX

ETAPA EMPIRICA - hasta 1930

• Presa de Arco Gravedad

• Volumen de hormigón: 95.000 m3

• Altura: 60 m

• Ancho en la base: 42 m

• Resistencia a compresión: 12,5 a 17 MPa

• Reservorio de agua para la ciudad de

Los Angeles, distante 50 km

PRESA ST FRANCIS –

1926 / 8

PRESA ST. FRANCIS, USA 1928

PROBLEMAS:

• No hubo estudios de hormigones

• No hubo estudio de las fundaciones

• No hubo cortina de inyección

• No hubo inyección de juntas constructivas

• No hubo drenajes internos

• No hubo galerías de inspección

• Se aumento la altura 6 m sin aumentar el ancho de base, para

aumentar la capacidad de embalse

• El diente de corte excavado en trinchera en la fundación era de solo

90 x 90 cm.

• No había escalones de corte en los estribos

PRESA ST. FRANCIS

PRESA ST.

FRANCIS, USA 1928

3

AVANCES TECNICOS EN EL

SIGLO XX

SIGLO XX

ETAPA RACIONAL 1935 - 2000

• Se puede considerar a esta presa como el inicio de la

Tecnología del Hormigón Masivo.

• Los estudios fueron realizados por el dueño de la obra, el

Bureau of Reclamation de EEUU, con el soporte de la

Universidad de California en Berkeley, que creo un

Laboratorio de Hormigón Masivo modelo en su género.

• Los resultados de estas investigaciones condujeron al

uso de un cemento de bajo calor de hidratación en la

construcción de la presa Hoover.

HOOVER DAM

1930 - 1935

HOOVER DAM

1930 - 1935

• Se utilizó por primera vez el sistema de refrigeración

mediante serpentines de refrigeración embebidos en la

masa del hormigón masivo.

• La planta de hormigón tenia una capacidad sin

precedentes. La dosificación y el mezclado del hormigón

eran totalmente automáticos.

• La producción record diaria para las dos plantas de

hormigón usadas en el proyecto fue de 7.600 m3. Cada

planta tenía 4 mezcladores de 3 m3 cada uno.

HOOVER DAM - HISTORIA

• El hormigón era transportado en baldes de 6 m3 de

capacidad sostenidos por cables de acero (blondines).

• Si bien inicialmente la compactación era manual, en 1933

se empezaron a utilizar grandes vibradores de inmersión.

• En aproximadamente dos años de trabajo se colocaron

2,5 millones de m3 de hormigón.

Hoover Dam fue un hito en la construcción de grandes

presas de hormigón. Completada en 1935, muchas de

las prácticas usuales de hoy en día fueron

desarrolladas para la construcción de esta presa.

HOOVER

HOOVER

Jumbo de Perforación

Entrada al Túnel

HOOVER

Revestimiento del Túnel

HOOVER

HOOVER

HOOVER

GLENN CANYON

1963

C = 111 kg/m3

Puz = 55 kg/m3

4

HORMIGÓN MASIVO

CONVENCIONAL Y COMPACTADO

A RODILLO

COMPONENTES DEL

HORMIGON MASIVO

AGREGADOS

El mayor TM posible: 150 mm 75 mm

SALTO GRANDE

SALTO GRANDE

YACYRETA

YACYRETA

CEMENTOS

• Bajo Calor de Hidratación

• Adiciones Hidráulicamente Activas

Para alcanzar conjuntamente economía y baja elevación de temperatura se debe

limitar el contenido de cemento al valor mas bajo posible.

Del conjunto de los aditivos existen 3 familias que son las

más usadas para concreto masivo:

• Incorporadores de aire

• Reductores de agua y

• Retardadores de fraguado.

En concretos masivos no se utilizan aditivos acelerantes

porque no es necesario el desarrollo de alta resistencia a

corta edad y además porque los acelerantes contribuyen a

aumentar el desarrollo de temperatura.

ADITIVOS QUÍMICOS

MEZCLAS DE

HORMIGON MASIVO

MEZCLAS TRADICIONALES

• Diseñadas según ACI 211.1

• Bajo contenido de cemento

• Uso de adiciones

• Muy bajo asentamiento

• Incorporación de aire por

trabajabilidad

• Uso de plastificante / retardador de fraguado

• Bajas resistencias

• Construcción habitual: hormigón de núcleo mas pobre y

hormigón de revestimiento para protección

PROPIEDADES DEL

HORMIGON MASIVO

RESISTENCIA A COMPRESION - E

RESISTENCIA A TRACCION

DIRECTA

Creep y recuperación del creep de una probeta de mortero estacionada al aire a

HR = 95% luego de ser sometida a una tensión de 14,8 MPa y luego descargada.

Fuente: A. M. Neville, 1996 “Properties of Concrete”

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tiempo desde la aplicación de la carga [días]

0

200

400

600

800

1000

1200

Deformación

en carga

Recuperación

instantánea

Recuperación por creep

De

form

ac

ión

[ x

10

-6]

CREEP

FLUENCIA LENTA o CREEP

EXTENSIBILIDAD

La extensibilidad es el 95% del alargamiento de rotura a

tracción por flexión.

El ensayo se realiza a flexión lenta, con diferentes

velocidades de carga.

CONTRACCIONES

En el Hormigón Masivo de núcleo, las contracciones no

son importantes, por el nivel de protección y la baja

perdida de humedad.

En el Hormigón masivo de revestimiento, hay que

considerar las Retracciones: Autógena + Retracción por

secado. Estas deformaciones se suman a las retracciones

térmicas por enfriamiento.

Es común exigir una retracción máxima admisible, por ej.

0.05% a 90/180 días.

Contracción Total < 500 10-6 a

180 días ASTM C 157

CONTRACCIÓN POR SECADO

3,00

103,00

203,00

303,00

403,00

503,00

603,00

28

Ln(t-28)

Ln

(D)

PROPIEDADES TERMICAS

Las propiedades térmicas del hormigón como calor

específico, dilatación, elevación de temperatura

adiabática y difusividad son muy importantes para

mantener bajo el cambio de volumen en un hormigón

masivo y extraer el exceso de calor desde el seno del

hormigón.

El principal factor que afecta las propiedades térmicas de

un hormigón es la composición mineralógica del agregado.

Puesto que la selección del agregado a ser usado en un

proyecto se basa en otras consideraciones, casi no se

puede ejercer control sobre las propiedades térmicas del

hormigón.

CONSTRUCCION

MEZCLADO

ITAIPU

ITAIPU

Para movilizar al hormigón hasta la obra se usan :

• Camiones.

• Blondines (cable carril)

• Cintas Transportadoras

• Grúas.

• Combinación de dos o mas de los anteriores.

• Cintas Transportadoras

• Bombeo (TM < 50 mm)

TRANSPORTE

COLOCACION

La colocación incluye:

• Preparación de las juntas constructivas horizontales.

• Descarga

• Colocación por capas

• Consolidación.

ALGUNOS EJEMPLOS

HOOVER

Di Pace Consulting

GRAND

COULEE

Aliviadero - 1939

SALTO GRANDE

YACYRETA

YACYRETA

YACYRETA

YACYRETA

YACYRETA

YACYRETA

YACYRETA

PIEDRA DEL AGUILA

PIEDRA DEL AGUILA

THREE GORGES

THREE GORGES

INSTRUMENTACION

En general, existen magnitudes que deben ser registradas para

medir el desempeño de presas u otras estructuras masivas. Los

principales son:

• Desplazamientos estructurales.

• Deformaciones.

• Asentamientos.

• Filtraciones.

• Niveles piezométricos en la fundación.

• Presiones internas en la estructura.

• Temperaturas.

ENFRIAMIENTO Y CONTROL DE

TEMPERATURA

• Es una práctica común el pre-enfriamiento del hormigón

masivo antes de la colocación.

• Se dispone actualmente de equipo adecuado para

producir hormigón a una temperatura inferior a 7 ºC en

cualquier clima.

• Se utiliza agua helada, hielo y enfriamiento de

agregados.

• El ACI 207.4R ofrece consideraciones y

recomendaciones acerca del pre-enfriado del agregado

y del hormigón, aislaciones, protección contra la alta

temperatura ambiente y post enfriamiento

En las zonas de alta restricción cerca de las fundaciones,se puede enfriar el hormigón mediante un sistema deserpentines embebidos, cuando no se disponga de otrosmétodos de enfriamiento más económicos.

El sistema de enfriamiento mediante serpentinesembebidos esta también indicado para asegurar que seobtenga al menos la mínima apertura de juntas decontracción que permita una eficaz inyección de juntas enaquellas presas que lo requieran.

ENFRIAMIENTO Y CONTROL DE

TEMPERATURA

MODELACION DE TEMPERATURAS

Estos métodos fueron desarrollados inicialmente por el

Profesor Wilson de la U of C, Berkeley, a partir de 1976.

Con el advenimiento de las computadoras personales a

principios de la década de 1980, los programas se

refinaron. Como antecedente se puede citar el trabajo de

los Profesores Polivka y Wilson, de la misma Universidad.

Todos los programas posteriores se basan en esos

desarrollos.

HORMIGON COMPACTADO

A RODILLO (HCR)

HCR PARA ESTRUCTURAS

MASIVAS

El Hormigón Compactado a Rodillo para Estructuras Masivas tiene las

siguientes características:

• Consistencia seca o semi-seca

• Compactado mediante rodillos vibratorios

• Colocado habitualmente en espesores de aproximadamente 300 mm,

aunque existen casos de hasta 1 m (Japón)

• Se reduce el riesgo térmico por el calor generado en la hidratación del

cemento

• En presas construidas en climas tropicales, en general no es necesario

enfriar los agregados

• Menor costo que una presa de gravedad de hormigón convencional

• Mayor rapidez de ejecución

HCR MASIVO

Presas de Conc.

(h > 15m)

S/. Total

Hasta 1950 38%

De 1951 a 1977 25%

De 1978 a 1982 16%

De Hansen & Reinhardt, “RCC Dams”

RESEÑA HISTORICA

1964

Construcción de la Presa de Alpe Gera. (h=172m) Diseño: Giulio Gentile

1970/ 2

Conferencias de Asilomar, California. “Construcción rápida de Presas de Hormigón” “Construcción económica de Presas de Hormigón” Jerome Raphael: “The Optimum Gravity Dam” “Construcción de Alpe Gera”

1974

Reparación de Presa de Tarbella, Pakistan Contratista: Impregilo Vol: 350.000 m

3 en 42 días

ALPE GERA, ITALIA

CONFERENCIAS ASILOMAR, 1970-72

REPARACION DE LA PRESA

DE TARBELLA - PAKISTAN

• En agosto de 1974 uno de los 4 túneles de desvío colapsó

• Se colocaron 350.000 m3 de HCR en 42 días para evitar

mayores daños por las crecidas esperadas del rio Indus

• Posteriormente se utilizo esta técnica para reparación y

rehabilitación de la presa

• Se colocaron 2.7 millones de m3 de HCR entre 1974 y

1986

TARBELA, PAQUISTAN

RESEÑA HISTORICA

1982 Willow Creek Dam 331.000 m

3 de CCR en 5 meses

1985 Upper Stillwater Bureau of Reclamation. h = 90 m

1986 Concepto de contenido medio de pasta.

• C : 36 kg/m3

• Puzolana : 15 kg/m3

• A/C : 1,6

• R (28 d) : 8,2 MPa

• R (1 año) : 18,4 MPa

• TM Ag.G. : 75 mm

• Agregados sin lavar, en 3 tamaños.

• Paramento aguas arriba: paneles premoldeados y lamina

delgada de PVC.

• Mezcla de Asiento (bedding mix): parcial

WILLOW CREEK, 1982

Upper Stillwater

URUGUA-I

MODELACION TERMICA POR

ELEMENTOS FINITOS

PIEDRA DEL AGUILA

DOSIFICACION

H35 a 90 días

PROPIEDADES MECANICAS

FLUENCIA LENTA

ENSAYOS TERMICOS

ENSAYO VALOR

Difusividad Térmica 0,0033 m2/h

Dilatación Térmica 9,0 . 10 -6 1/ºC

Elevación Adiabática de

Temperatura21, 4 ºC (a 20 ºC)

ENSAYOS TERMICOS SOBRE LOS

COMPONENTES DEL HORMIGÓN

ENSAYOS TERMICOS SOBRE LOS

COMPONENTES

MODELACION TERMICA

DATOS HORMIGÓN:

• Coeficiente de dilatación térmica

• Difusividad

• Peso Unitario

• Elevación adiabática de temperatura

• Calor especifico

• Proporciones de la Mezcla

CONDICIONES DE OBRA:

• Temperatura ambiente e insolación

• Plan de hormigonado

• Post-enfriamiento

• Encofrados y aislaciones térmicas

• Curado

• Temperatura de colocación del hormigón

MODELACION DE TEMPERATURAS

102 h

MARCO DE FISURACION

AJUSTE DEL MODELO

COEFICIENTE DE SEGURIDAD A LA

FISURACIÓN TERMICA

TABLA 5 Seguridad a la Fisuración (Elemento No. 258)

TIEMPO 20 h 48 h 3 d 5 d 7 d 28 d 1 a 3 a +

RESISTENCIA T. (MPa) 0,19 0,56 0,63 0,66 0,70 1,3 1,4 1,4

TENSIÓN (MPa) -0,08 -0,12 -0,02 0,32 0,40 0,46 0,45 0,4

COEF. SEGURIDAD - - - 2,1 1,8 2,8 3,1 3,5

Software de predicción de temperaturas por elementos finitos: PRETEMP

Calculo de tensiones: Lotus 123, basándose en método ACI 207

Resistencias a tracción ante carga lenta: medidas en laboratorio

ABAQUS

a) Software de Elementos Finitos

El NISA (Análisis Estructural por Incrementos No-

Lineales) ha sido desarrollado usando el software de

elementos finitos ABAQUS que puede trabajar en 2D y

3D (Hibbitt, Karlsson, and Sorensen 1989) en conjunción

con el Modelo Constitutivo del Hormigón contenido en el

ANACAP-U (ANATECH Research Corp. 1992). Además

de las tensiones térmicas considera las tensiones

gravitatorias.

MODELADO Y ANÁLISIS

ESTRUCTURAL

Modelo sólido de la estructura

Modelo sólido de la estructura en corte y proyección

Malla de elementos finitos

b) Sub-rutinas de Generación de Calor

Se pueden usar cualquiera de las sub-rutinas DFLUX y

HETVAL, que son del ABAQUS.

DFLUX esta orientada hacia los elementos mientras

que HETVAL esta orientada hacia los materiales

componentes.

Además de las propiedades térmicas de los materiales

constituyentes se consideran todas las condiciones

climáticas y de borde.

MODELADO Y ANÁLISIS

ESTRUCTURAL

Contorno de Temperaturas

c) Sub-rutina de modelación del Material.

Se utiliza UMAT, que es una sub-rutina del ABAQUS

dedicada al análisis tensional. Contiene el modelo del

material incluyendo el creep, contracción y el modulo

de elasticidad en función del tiempo. Otros parámetros

usados en el UMAT son el Modulo de Poisson, el

alargamiento de rotura, el coeficiente de dilatación

térmica, el tiempo de fraguado y la resistencia a 3 días

del hormigón.

MODELADO Y ANÁLISIS

ESTRUCTURAL

d) Posibilidad de fisuración

Se utiliza el ANACAP-U. Para determinar la fisuración utiliza la

aproximación de Fisuración Difusa, que es uno de los modelos de la

mecánica de fractura del hormigón. Si en algún lugar o instante se

produce una fisura, esta se modela en dirección perpendicular a la

máxima deformación de tracción. La fisura es introducida en el

programa por lo que se reformula la matriz del ABAQUS y se

recalcula el estado tensional, considerando tensión nula en la fisura.

El proceso es iterativo automáticamente en caso de aparición de

nuevas fisuras, hasta que esta se cierren por compresión o no

aparezcan nuevas fisuras. Dependiendo de la severidad de la

fisuración se reduce la resistencia al corte del hormigón en las zonas

fisuradas, pero la fisura mantendrá una resistencia limitada al

deslizamiento debido a la Fricción por el intertrabado de los

agregados.

MODELADO Y ANÁLISIS

ESTRUCTURAL

d) Posibilidad de fisuración

El resultado final del ANACAP-U es un porcentaje de la

probabilidad de fisuración del hormigón con los

parámetros utilizados, siendo 100% la máxima

probabilidad de fisuración.

MODELADO Y ANÁLISIS

ESTRUCTURAL

5

MEJORAS TECNOLOGICAS EN EL

SIGLO XXI. TENDENCIAS

AGREGADOS

El mayor TM posible: 150 mm 75 mm 38 mmx

CEMENTOS

• Bajo Calor de Hidratación

• Adiciones Hidráulicamente Activas

• Nano elementos

• Cementos alternativos con reducción de CO2

Ej: Oxido de Mg – NOVACEM

• Se usan todas las familias de aditivos, con excepción de

acelerantes

• Se tiende al uso de mezclas mas fluidas, incluso

autocompactante.

• Hiperaditivos en base a Policarboxilatos (PSP)

• Aditivos de liberación controlada (CRT)

• Inclusión de nano elementos, partículas y nano fibras.

ADITIVOS QUÍMICOS

NANO TECNOLOGIA

• Nano SiO2 - Hiperpuzolana

• Nano componentes del Cemento Portland: C2S – C3S-C3A

y C4AF - Ata resistencia, inicial y final

• Nano Puzolanas – Mayor actividad – Mejora resistencia

inicial e inhibidor RAS

• Nano Fibras y Tubos de Carbono (CNT) – Flexión, Tracción

• Nano TiO2 Cemento y Hormigón - Autolimpiante

• Nano CaCO3 (nano filler)

• Nano Grafeno en partículas y plaquetas - Mejora la

resistencia a Tracción, Flexión e Impacto.

NANO ELEMENTOS

C-S-H

AFM

AFM

Palpador del AFM

CONICET

(a) Atomic Force Microscope (b) Lateral Force Microscope

Peled et al “AFM & LFM Examinations of Cement & Cement Hydration

Products” Purdue University

• Reducción TM de Ag. Grueso

• Mejora en la trabajabilidad

• Mezclas fluidas

• Mezclas autocompactantes

• Mezclas de retracción compensada

MEZCLAS MASIVAS

• Uso de nitrógeno liquido

• Hormigón fresco

• Agregados

• Agua

• Cemento

• Uso parcial de post-enfriamiento en estructuras

ENFRIAMIENTO

• Modelación de propiedades térmicas

• Usos de software de base

• ABAQUS

• FLAC

• Usos de software sobre base Excel

• ACI 207.2R

• θBCR

ESTUDIOS TERMICOS

• Se mantienen ensayos de compresión y E

• Modelación de Fluencia Lenta

• Modelación de Resistencia a Tracción / Flexión / Corte

ESTUDIOS MECANICOS

• Abandono del método de deformaciones máximas

• Método de tensiones exclusivamente

• Calculo inicial:

• ABAQUS

• FLAC

• Correlación con software en base Excel:

• ACI 207.2R

• Dimensionamiento del coeficiente de seguridad a la

fisuración térmica

SEGURIDAD A LA

FISURACION TERMICA

υ =𝑅𝑇𝑖

𝑓𝑇𝑖

Rti: Resistencia a tracción ante carga sostenida en todo

instante y lugar

fTi: Tensión de tracción, incluyendo cargas, deformaciones

impuestas y relajación

υ: entre 1 y 1.2

SEGURIDAD A LA

FISURACION TERMICA

• Uso de drones para inspección

• Transmisión de datos de forma remota

• Gran cantidad de termocuplas

• Uso de fibra óptica:

• Deformaciones

• Temperaturas

• Vibraciones

INSTRUMENTACION

FIBRA OPTICA

TERMOGRAFIA DE

INFRARROJO

Uso de métodos ND de ultima generación en estructuras

en construcción y terminadas

ENSAYOS NO

DESTRUCTIVOS

Transductor de Ecopulso

Arreglo de Fase (Phase Array)

Georradar (Reflexión Electromagnética)

Permeabilidad al Aire

Termografía de Infrarrojos

Evaluación de base de aerogenerador – Estructura masiva

Base de 20 m diámetro y 3 m de altura

La estructura presentaba fisuras y filtraciones

Se aplicaron técnicas de: esclerometría, ultrasonido, Eco pulso y radar scan. Asimismo se extrajeron testigos

SEMINARIO ONLINE DE LA INDUSTRIA

DEL HORMIGÓN ELABORADO

Caso 1

https://www.youtube.com/watch?v=x1k-

uHz8Z2o

PERMEABILIDAD

AL AIRE

PERMEABILIDAD

AL AIRE

• Encofrado deslizante

• Bombeo (TM 38 / 50 mm)

• Autocompactante / Retracción compensada

TECNICAS

CONSTRUCTIVAS

1. Hard-Fill (suelo / grava

cemento + pantalla de

hormigón)

2. Presas hibridas

TECNICAS

INNOVATIVAS

3. Enrocado cementado

6

CASOS DE ESTUDIO

ADRIATIC LNG

2006 - 2008

DESCRIPCION DEL

PROYECTO

El objetivo del proyecto fue proveer al Norte de Italia de

una plataforma de gas capaz de redistribuir un mínimo

de 6.1 millones de toneladas por año de gas procedente

de Qatar (aproximadamente 10% del consumo italiano)

INSERCION DE TANQUES

Di Pace Consulting

HIDROELECTRICA TOCOMA 2009-2015

• Uso exclusivo de encofrado deslizante

• Hormigón Autocompactante de Retracción

Compensada en los anillos de asiento de turbinas.

• Reducción de TM a 38 mm – Uso intensivo de bombeo

• Modelación de temperaturas en línea

• Uso de técnicas avanzadas en pre y post enfriamiento

TECNOLOGIAS

INNOVATIVAS

PROYECTO TOCOMA - Venezuela

ENCOFRADO

DESLIZANTE

AUTOCOMPACTANTE BAJA

RETRACCION

SECUENCIA DE COLOCACIÓN DEL HORMIGÓN

MODELACION DE TEMPERATURAS Y TENSIONES

CONDICIONES DE BORDE DEL MODELO

Distribución de Temperaturas a los 2 años

FLAC (Version 5.00)

LEGEND

11-Apr-08 18:25

step 636048

Thermal Time 6.3245E+07

0.000E+00 <x< 2.600E+01

6.500E+01 <y< 7.800E+01

Temperature

2.76E+01

2.77E+01

2.78E+01

2.79E+01

2.80E+01

2.81E+01

2.82E+01

2.83E+01

2.84E+01

Contour interval= 1.00E-01

6.600

6.800

7.000

7.200

7.400

7.600

(*10^1)

0.250 0.750 1.250 1.750 2.250

(*10^1)

JOB TITLE : Tocoma - Temperature after 17520 hr (31 st DECEMBER)

jcd

jcd

Temperatura inicial de 12° _ 5 días de espera entre capas

Temperatura en los puntos 3 a 10 durante 2 años

10

15

20

25

30

35

40

0 360 720

Tiempo (dias)

Temperatura de colocacion del concreto 12° _ 5 dias de espera entre capas

Tem

pera

tura

s (

°C)

Pt 7 (90, 35)

Pt 9 (72, 42)

Pt 4 (96, 23)

Pt 3 (90, 19)

Pt 10 (64, 45)

Pt 5 (70, 30)

Pt 6 (42, 35)

Pt 8 (40, 42)

MODELACIÓN DE TENSIONES TÉRMICAS CON FLAC 5.00

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 360 720

Tiempo (dias)

Temperatura de colocacion del concreto 12° _ 5 dias de espera entre capas

Te

ns

ion

es S

zz (

MP

a)

Resistencia traccion (Mpa)

SZZ 7 (90, 35)

SZZ 9 (72, 42)

SZZ 4 (96, 23)

SZZ 3 (90, 19)

SZZ 10 (64, 45)

SZZ 5 (70, 30)

SZZ 6 (42, 35)

SZZ 8 (40, 42)

Temp. iníciale de 12°C _ 5 días de espera

Esfuerzos longitudinales en los puntos 3 a 10 durante 2 años

Temp. iníciale de 18°C _ 5 días de espera

Esfuerzos longitudinales en los puntos 3 a 10 durante 2 años

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 360 720

Tiempo (dias)

Temperatura de colocacion del concreto 18° _ 5 dias de espera entre capas

Ten

sio

nes S

zz (

MP

a)

Resistencia traccion (Mpa)

SZZ 7 (90, 35)

SZZ 9 (72, 42)

SZZ 3 (90, 19)

SZZ 10 (64, 45)

SZZ 5 (70, 30)

SZZ 6 (42, 35)

SZZ 8 (40, 42)

MODELACIÓN DE TENSIONES TÉRMICAS

CON FLAC 5.0

Se puede calcular el Coeficiente de Seguridad a la Fisuración Térmica

como el cociente entre la Resistencia del hormigón ante Tracción

directa sostenida Rt y la tensión de Tracción ft.

= Rt / ft

Condiciones

térmicas

Coeficiente de seguridad a la fisuración

Pt 3

(90, 19)

Pt 4

(96, 23)

Pt 5

(70, 30)

Pt 6

(42, 35)

Pt 7

(90, 35)

Pt 8

(40, 42)

Pt 9

(72, 42)

Pt 10

(64, 45)

12°C y 5

días 2,47 1,83 3,25 4,85 1,83 4,15 1,86 2,01

18°C y 5

días 1,04 1,38 1,51 0,92 1,47 0,93 1,03

12°C y 3

días 2,50 1,79 2,01 3,21 1,62 2,94 1,69 1,76

Temp. iníciale de 18°C _ 5 días de espera

Esfuerzos longitudinales en los puntos 3 a 10 durante 2 años

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 360 720

Tiempo (dias)

Temperatura de colocacion del concreto 18° _ 5 dias de espera entre capas

Co

efi

cie

nte

de

se

gu

rid

ad

a l

a f

isu

rac

ion

Pt 7 (90, 35)

Pt 9 (72, 42)

Pt 3 (90, 19)

Pt 10 (64, 45)

Pt 5 (70, 30)

Pt 6 (42, 35)

Pt 8 (40, 42)

BCR

Software Bidimensional de Cálculo de Temperaturas en función del tiempo en

Estructuras de hormigón Masivo, mediante el Método de Diferencias Finitas con

Construcción Incremental

CONTROL de TEMPERATURAS MEDIANTE la

MODELACION “EN LINEA” de TODAS las

ESTRUCTURAS de HORMIGÓN MASIVO y su

REALIMENTACION con TERMOCUPLAS

Ejemplo: Muro de Grúa Estructura de Toma

101,0 m

Proyecto Hidroelectrico TOCOMA – Venezuela 2012

TEMPERATURAS MODELADAS

Temperaturas Máximas en Zona de Post-Cooling

TEMPERATURAS MODELADAS

Temperaturas Máximas fuera Zona de Post-Cooling

TEMPERATURAS MEDIDAS

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0

TE

MP

ER

AT

UR

A

EN

º

C

TIEMPO TRANSCURRIDO EN HORAS

TEMPERATURAS MURO GRUA TOMA FUERA ZONA POST-COOLING

T2 T2A T3 T20 T20A T21

TENSIONES MODELADAS

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

Ele

vacio

n h

/H

Coeficiente de Seguridad

Coeficiente de Seguridad

UTILIZACION de TECNICAS AVANZADAS de PRE y

POST ENFRIAMIENTO del HORMIGÓN MASIVO

TERMOCOUPLAS y SISTEMAS de PE

Estructura Termocuplas PC

Presa Transicion Izquierda 19 0

Aliviadero 901 249

Casa de Maquinas 237 44

Estructura de Toma 725 124

Muro de Grua 38 4

Nave de Servicio 30 10

Zona Turbogeneradora 13 0

Total 1963 431

TOTAL TERMOCUPLAS Y SISTEMAS PC

UTILIZACION de NITROGENO LIQUIDO para

ENFRIAMIENTO del HORMIGÓN FRESCO

AMPLIACION DEL CANAL DE

PANAMA 2009-2016

• Modelación Térmica con ABAQUS

• Encofrado trepante

• Se cambio por mezclas mas fluidas

• Se incorporo el Bombeo

• Refrigeración convencional

CARACTERISTICAS

SEQUENCE

CULVERT WALL – CHAMBER SIDE

FISURAS TERMICAS

CONSTRUCCION

CANAL CONCLUIDO

Junio 2016

COSCO SHIPPING PANAMA

TERCER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMÁ

– LADO ATLÁNTICO (2013 – 2019)

• Encofrado trepante

• Mezclas Superfluidas

• TM Agregado Grueso 19 mm / 12 mm

• Bombeo

• Refrigeración por hielo, agua helada y Nitrógeno Liquido

REPRESAS

RIO SANTA CRUZ

Condor Cliff

La Barrancosa

• Proyecto Agua y Energía Eléctrica 1980

• Contrato Design – Build

• Modelación de propiedades térmicas

• Modelación Térmica – Tensional con ABAQUS

• Intento de implementar tecnologías modernas…….

??????

CARACTERISTICAS

HORMIGON PARA

CONSTRUCCIONES NUCLEARES

ATUCHA II

CAREM 25

En Ejecución

DATOS DEL PROYECTO

CAREM25 es el prototipo del primer reactor nuclear de potencia,

desarrollado en Argentina por la Comisión Nacional de Energía

Atómica (CNEA), cuya construcción comenzó en febrero de

2014.

Se utiliza:

• Hormigón autocompactante, aun en secciones masivas

• Pre-refrigeración

• Modelación térmica de todos los elementos. Indicación de las

temperaturas máximas de colocación en función del clima.

CAREM 25

CAREM 25

CAREM 25

Enero 24, 2020

ASECQ – SISTEMA DE ELEMENTOS COMBUSTIBLES

QUEMADOS ATUCHA I

En construcción

ASECQ

• Consiste en la ampliación del repositorio de elementos

combustibles radiactivos.

• Por primera vez este repositorio va a funcionar en seco, sin

sumergir los elementos combustibles en piletones de agua.

• Se uso íntegramente Hormigón Autocompactante, aun en

elementos masivos.

• Se modelaron Temperaturas y Tensiones.

• Se verificaron las Temperaturas modeladas con termocuplas

instaladas y se realimento la modelación.