HORMIGONIntroducción.El hormigón, tal como se conoce hoy día, es un material de construcción constituido básicamente por rocas (Áridos), de tamaño máximo limitado, que cumplen ciertas condiciones en cuanto a sus características mecánicas, químicas y granulométricas, unidas entre sí por una pasta aglomerante hidráulica formada por cemento y agua. A este material básico y en el momento de su amasado, pueden añadírsele otros productos o materiales para mejorar algunas características determinadas, estos son llamados adiciones o aditivos.

Elementos que componen el hormigón Porcentaje en volumen (m3)Aglomerante (cemento hidraulico) 10-15%Aridos granulares 65-75%Agua 15-20%Aire ocluido 1-2%aditivos y adicionales (variables) %variable

AglomeranteEl cemento Portland, es un tipo de cemento hidráulico, que al realizarse la mezcla con áridos y agua se produce una transformación en la cual obtendremos una masa muy duradera y resistente, denominada hormigón.Por tanto, decir, es el que más se utiliza en la construcción y al ser un tipo de cemento hidráulico, su principal característica es la de fraguar y endurecerse al entrar en contacto con el agua. Como consecuencia de dicha reacción adquiriremos un inmejorable material con excelentes cualidades aglutinantes.Tipos, usos, y caracteristicas del cemento Portland:Tipo 1 - Se trata de un cemento normal y se obtiene tras mezclar el clinker (producto base) con el yeso. Se usa generalmente en las obras de ingeniería.Tipo 2 - Nos encontramos ante un cemento modificado. Su acción es moderada a la resistencia de los sulfatos y es conveniente emplearlo cuando demandamos calor un tanto moderado de hidratación. Dicho cemento va adquiriendo resistencia con más lentitud que el nombrado anteriormente, finalmente lo iguala y, por lo tanto, obtiene la misma resistencia. Es empleado frecuentemente en alcantarillados, tubos y zonas industriales.Tipo 3 - Tal cemento consta de una elevada resistencia inicial y es tremendamente recomendable cuando necesitamos una resistencia acelerada. En un caso en concreto y en lo que a la construcción se refiere. El hormigón Portland realizado con el cemento tipo 3 aumentará increíblemente la resistencia al compararlo con el tipo 1 y el 2. Hay que tener presente que el cemento tipo 3 incrementa la resistencia inicial a niveles muy altos.Tipo 4 - Tiene un bajo calor de hidratación y tal suceso se consigue si limitamos los compuestos que más pueden influir, es decir, C3A y C3S. Dicho cemento gana resistencia lentamente. Se utiliza habitualmente en grandes obras, presas y túneles.Tipo 5 - Una de las características del cemento Portland tipo 5 es su resistencia a la acción de los sulfatos, por tanto, lo emplearemos en estructuras hidráulicas y plataformas marinas.¿Cómo lograremos la resistencia al sulfato? Lógicamente al minimizar el contenido C3A, ya que dicho compuesto es muy susceptible a lo que se refiere al sulfato.

Áridos granulares

La gradación de tamaños de los áridos es la siguiente:

Los mejores son los áridos silíceos o provenientes de rocas volcánicas debiendo tenerse cuidado con las calizas y demás rocas blandas. Las gravas adecuadas se corresponden con aquellas que tienen una alta resistencia a la compresión.Los áridos rodados aumentan la trabajabilidad y necesitan menos agua, mientras que los de machaqueo dan lugar a mayores resistencias sobre todo a tracción y mayor estabilidad química. La arena es el árido esencial y probablemente el componente con mayor influencia en el comportamiento final del hormigón. Las mejores arenas son las de río o de mar, lavadas con agua dulce. También los habituales las arenas de machaqueo provenientes de rocas volcánicas.Es conveniente limpiar los áridos para eliminar los finos que alteran la hidratación del cemento y sobre todo incrementan la retracción. Ésta disminuye cuando aumenta el tamaño de los áridos y también cuando estos son más resistentes. Asimismo es necesario cuidar las condiciones de almacenamiento.Los áridos no deben ser activos frente al cemento debiendo tenerse especial cuidado con los sulfuros oxidables que pasan a ácido sulfúrico y óxido ferroso con gran aumento de volumen. Además deben ser estables y no deben incluir materia orgánica.Las funciones de cada uno de los constituyentes anteriores son:

Aglomerante (cemento hidraulico) 10-15%Componente activo del hormigónFunciones principales:aº Llena huecos del arido, aglomerandolo. Da cohesión a la pasta estando fresca. Endurece y tapona los huecos del arido dandole impermeabilidad.bº Proporciona resistencia al hormigón endurecido

Aridos granulares 65-75% (arena mas piedra)aº Forma un esqueleto inerte que da rigidez para poder resistir la acción de las cargas.bº Durabilidad.cº Mejora la estabilidad dimensional al los cambios de volumen en la pasta.dº Economía.

Agua 15-20%aº Confiere plasticidad en estado fresco.bº Hidrata al aglomerante.cº Curado del hormigón.

Aire ocluido 1-2%

Aditivos y adicionales (variables) %variableaº Materiales activos que sirven para modificar las propiedades del hormigón por acción física o química. También pueden ser agregados inertes.Las características más importantes para su empleo son:aº Posibilidad de adoptar diversas formas (placas, bóvedas).bº Capacidad de llenar moldes (encofrados) a colocarse en obra en forma de masas.cº Resiste esfuerzos de compresión pero no de tracción.dº Es sensible a los cambios higroscópicos presentando dilataciones y contracciones al humedecerse y al secarse.eº Tiene carácter de pseudo-sólido, ya que desde el punto de vista de la Reología sus velocidades de deformación le hacen comportarse como elemento intermedio entre los sólidos y los líquidos dada su viscosidad.fº Su deformación continúa si mantenemos aplicada una carga constante por lo que su comportamiento se puede clasificar como viscoelástico.

Ventajas del hormigónaº fragua, endurece y adquiere resistencia.bº Versatilidad.cº Plasticidad.dº No necesita calor para su fabricación.eº Continuidad estructural.fº Durabilidad.gº Resistencia al fuego (400ºC) y a la radiación nuclear.hº Materiales componentes fáciles de encontrar.iº Adherencia acero-hormigón.jº coeficiente de dilatación similar al acero.kº Protege al acero de corrosión y fuego.lº Variadas terminaciones superficiales, relieves y colores.mºDiferentes métodos de construcción.nº reparación y adaptación.

Desventajas del hormigónaº baja resistencia a la tracción.bº Inestabilidad dimensional.cº fabricación en el terreno (puede afectar la variabilidad de sus propiedades).dº Material heterogéneo a todo nivel de observación.eº Anisotropico cuando hay armaduras.(Elastico)fº propiedades dependen del tiempo.Tipos de hormigones.Según su trabajo a realizar en la obra, su composición y empleo, recibe distintas denominaciones, de entre las que se pueden destacar las siguientes:Hormigón ordinario: Mezcla de cemento portland, agua y áridos de varios tamaños.Hormigón en masa: Es aquel que se vierte directamente en moldes (Encofrados) previamente preparados y dan macizos sometidos a esfuerzos de compresión. No contienen armaduras.

Hormigón armado: Con armadura de acero en distinta cuantía y disposición dependiendo de los esfuerzos a compresión y flexión que entre otros va a soportar.Hormigón pretensado: Con armadura de acero sometida a tracción previamente a la puesta en carga del conjunto.Hormigón mixto: Formado con mezclas de conglomerantes.Hormigón ciclópeo: El elemento árido en estos hormigones es de gran tamaño, superando los 300 mm., permitiendo así obtener volúmenes importantes de hormigón baratos, siempre y cuando no se vea sometido a esfuerzos importantes.Hormigón aireado: El que contiene un determinado volumen de huecos en su masa a base de introducir aire u otro tipo de aditivo, intentando entre otras cuestiones, reducir su peso.Hormigón unimodular: Con árido de un sólo tamaño.Hormigón ligero: Cuando se emplean áridos de pequeña densidad o se produce desprendimiento de gases antes del fraguado, el hormigón resultante tiene pequeña densidad. De árido, conglomerante, agua y a veces adiciones logrando un peso específico menor de 2 kg/dm3 ya fraguado. Puede ser:- De árido es de peso específico menor de 2 kg/dm3- Hormigón sin finos: no usando áridos menores de 5 mm.- Hormigón celular: conteniendo burbujas de gas repartidas.Hormigón inyectado: Se inyecta el mortero de relleno en los encofrados, conteniendo éstos el árido mayor de 2.5 cm.Hormigón translúcido: El que contiene pavés o baldosas de vidrio y emplea para lucernarios, claraboyas y tabiques.Hormigón apisonado, colado, vibrado, centrifugado, etc.: Según sea el procedimiento mecánico utilizado para su puesta en obra.

HORMIGON ARMADOLa técnica constructiva del hormigón armado o reforzado, consiste en la utilización de hormigón o concreto reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También se puede armar con fibras, tales como fibras plásticas, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. El hormigón armado se utiliza en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.

Fundamento

El hormigón en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Para resistir adecuadamente esfuerzos de tracción es necesario combinar el hormigón con un esqueleto de acero. Este esqueleto tiene la misión resistir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura, mientras que el hormigón resistirá la compresión (siendo más barato que el acero y ofreciendo propiedades de durabilidad adecuadas).Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayor ductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla. Una estructura con más acero presentará un modo de fallo más dúctil (y, por tanto, menos frágil); esa es la razón por la que muchas instrucciones exigen una cantidad mínima de acero en ciertas secciones críticas.En los elementos lineales alargados, como vigas y pilares se colocan barras longitudinales de acero, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torsor condicionan las características de la armadura transversal o secundaria.Tipos de esfuerzosTracción: Un elemento está sometido a Tracción cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a estirarloCompresión: Un elemento está sometido a Compresión cuando sobre él actúan fuerzas que tienden a aplastarlo. Los pilares y columnas son ejemplos de ello.Flexión: Un elemento está sometido a Flexión cuando actúan sobre él cargas que tiendan a doblarlo. a este tipo de esfuerzo se ven sometidas las vigas de estructuras.

LOSAS DE HORMIGON ARMADODefinimos losas de hormigón armado, a los elementos estructurales bidimensionales (su tercera dimensión es mucho más pequeña que las dos restantes) de cerramiento. Estas realizan trabajos de flexión, porque las cargas que se ejercen sobre ellas actúan perpendicularmente al plano principal de las mismas.Los tipos de losa están determinados por la forma en que se apoyan en la estructura, por la distribución del hormigón y la dirección de trabajo.Las losas pueden sustentarse perimetral o interiormente, por medio de vigas monolíticas o por vigas de otros materiales, o por muros de hormigón, mampostería, o de otro material, y se clasifican como losas sustentadas sobre vigas o losas sustentadas sobre muros.Tipos de losas de hormigón:Losas sostenidas sobre vigas: se sustentan en vigas compactas, o vigas de otros materiales integrados a la losa.Losas sostenidas sobre muros: se sustentan en muros de hormigón, de mampostería, o de otro material.Losas planas: pueden sostenerse directamente sobre los pilares. Son rígidas y para mejorar su resistencia al punzonamiento, es aconsejable incluir ábacos en los capiteles (cabeza de la columna).

Losas planas con vigas embebidas: son muy resistentes a los sismos, pues están incorporadas con vigas banda (embebidas), lo cual mejora su comportamiento frente a sismos.Losas bidireccionales: cuando la losa y el apoyo, determinan que los esfuerzos sean en direcciones ortogonales comparables. Originándose esfuerzos y deformaciones en ambas direcciones. Tienen muros portantes en los cuatro lados. La relación entre el lado mayor y el menor es de 1,5, o menor. Se usan placas reforzadas en dos direcciones.Losas unidireccionales: cuando los esfuerzos en una dirección, predominan sobre los de la dirección ortogonal. La carga se transmite en una dirección hacia los muros portantes. En general son rectangulares, con una relación entre lados de 1,5. Se comportan como vigas anchas.Losa maciza: es aquella en que el hormigón ocupa todo el espesor de la losa.Losa aligerada: cuando parte del volumen de la losa está ocupado por otros materiales más livianos, o espacios vacíos. Estas losas de hormigón son las más empleadas y se pueden conseguir utilizando mampuestos aligerados de hormigón, cerámica aligerada, formaletas plásticas recuperables, o formaletas de madera. También se realiza colocando en los intermedios de los nervios estructurales, bloques, ladrillos, casetones (cajones) de metal, madera o icopor, intentando reducir el peso de la estructura. El acero se coloca en los nervios, en forma de barras.

Arriba se observan dos ejemplos de losas de hormigón armado, con distinto diseño estructural

VIGAS DE HORMIGON ARMADOEn ingeniería y arquitectura se denomina viga, a un elemento estructural lineal que trabaja principalmente a flexión. En las vigas, la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal.

El esfuerzo de flexión provoca tensiones de tracción y compresión, produciéndose las máximas en el cordón inferior y en el cordón superior respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento flector y el segundo momento de inercia. En las zonas cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes o punzonamiento. También pueden producirse tensiones por torsión, sobre todo en las vigas que forman el perímetro exterior de un forjado.

Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia mediante un modelo de prisma mecánico.

COLUMNAS DE HORMIGON ARMADOLas columnas de hormigón armado son los elementos lineales, que en una estructura se encargan de transmitir las cargas de las vigas que sobre ellas apoyan, y las transmiten a la estructura de fundación. Si bien en la generalidad de los casos trabajan a compresión simple, pueden verse sometidas a esfuerzos de tracción por flexión por excentricidad de carga u otros esfuerzos (pandeo). Por eso, dado que el hormigón está capacitado para absorber solo esfuerzos de compresión, este tipo de columnas llevan además acero, para absorber los eventuales esfuerzos de tracción. La armadura además da un margen de seguridad con respecto a la rotura del elemento dado que la hace más dúctil, esto es que la estructura nos “avisa” con fisuras la proximidad del colapso

FormasLas formas que se utilizan en columnas de hormigón armado provienen fundamentalmente de las que originan el proyecto. No obstante en cada una de estas formas existe una distribución ideal de la armadura.

PandeoEl pandeo es un efecto de inestabilidad elástica que hace que piezas sometidas a compresión pura terminen afectadas simultáneamente por flexiones, producto justamente de esa inestabilidad. El pandeo comienza con alguna excentricidad en la carga provocando una pequeña flexión y luego se retroalimenta en si mismo aumentando la excentricidad y su efecto, y así sucesivamente hasta provocar la rotura por flexión.

CIMENTACIONES DE HORMIGONLa cimentación es la parte estructural del edi cio, encargada de transmitir las cargas al terreno, éste es el único elemento que no podemos elegir, por lo que la cimentación la realizaremos en función del mismo. Por otro lado, el terreno no se encuentra todo a la misma profundidad, otra circunstancia que in uye en la elección de la cimentación adecuada.La finalidad de la cimentación es sustentar estructuras garantizando la estabilidad y evitando daños a los materiales estructurales y no estructurales.

Tipos de Cimientos:

aº Cimientos superficialesbº Cimiento ciclópeocº Cimientos de concreto armadodº Cimentaciones corridaseº Cimentación por zapatasfº Cimentación flotantegº Cimentaciones profundashº Cimentación por pilotesCimentación por zapatasLas zapatas pueden ser de hormigón en masa o armado, con planta cuadrada o rectangular, así como cimentación de soportes verticales pertenecientes a estructuras de edificación, sobre suelos homogéneos de estratigrafía sensiblemente horizontal.Las zapatas aisladas para la cimentación serán de hormigón armado para firmes superficiales o en masa para firmes algo más profundos, salvo las situadas en linderos y medianeras. La profundidad del plano de apoyo o elección del firme, se fijará en función de las determinaciones del informe geotécnico, teniendo en cuenta que el terreno que queda por debajo de la cimentación no quede alterado. Previamente para saber qué tipo de cimentación vamos a utilizar tenemos que conocer el tipo de terreno según el informe geotécnico.Tipos de zapatas:aº Zapatas aisladasbº Zapata aislada cuadradacº Zapata aislada rectangulardº Zapata aislada descentradaseº Zapatas corridas

Cimiento de hormigón

Cimentaciones corridas