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HIPOTESIS - OBJETIVOS
• Evaluar la posibilidad de construir en nuestro medio, elementos estructurales
utilizando Hormigón de Alto Desempeño (HAD).
• Construir vigas pre-esforzadas utilizando HAD y vigas preesforzadas utilizandohormigones convencionales para luego someterlas a pruebas de carga bajo las
mismas condiciones.
• Comparar desde el punto de vista de respuesta estructural y económico, las
ventajas y desventajas de la utilización del Hormigón de Alta Resistenciaproducido localmente.
INTRODUCCION
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HORMIGONES DE ALTO DESEMPEÑO• Su definición exacta es aun tema de debate.
• Durante los años setenta comenzó a fabricarse hormigones
con resistencia superiores a las usuales.
• Uso de Reductores de Agua de Alto Rango para reducir la
relación agua/material cementicio + adición de microsilica =
aumento de resistencia y mejoramiento de las características de
desempeño.
•
ACI: Hormigones convencionales f’c < 80 Mpa
• Hormigones Convencionales : relaciones agua/cemento entre
0.4 y 0.6
•Hormigón de Alto Desempeño: relaciones agua/cemento
menores 0.25.
INTRODUCCION
Two Prudential PlazaChicago: Hormigón 82MPa
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HORMIGONES DE ULTRA ALTO DESEMPEÑO• Se define hormigones de ultra alto desempeño (HUAD), aquellos con altos contenidos decemento y baja relaciones agua/material cementicio
• Resistencia a la compresión simple se encuentre en el rango entre 200 y 800 MPa.
• Se puede lograr únicamente bajo condiciones controladas de curado de presión ytemperatura.
INTRODUCCION
Puente Borg-les-Valence , 2001. Primer puente vehicular del mundo, dos claros 20m.
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HORMIGONES PRESFORZADO
• El concreto pre-esforzado se define como aquel concreto en el cual han sido introducidosesfuerzos internos de tal magnitud y distribución que los esfuerzos resultantes debido a
cargas externas son contrarrestados a un grado deseado.
INTRODUCCION
2Q
2ft=2fc
P P 2h/3
2fc
0
+
2fc
=
2fc
0
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OBJETIVO• Combinar las propiedades del hormigón presforzado y el Hormigón de Alta Resistencia para
su aplicación en estructuras.
INTRODUCCION
Puente Borg-les-Valence , 2001.
Puente La Paz, Corea, 2001 - 2002.
Pasarela Peatonal, Sherbooke, Quebec,1997.
Puente Peatonal Sakata Mirai, Japón 2002.
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CARACTERISTICAS DEL ELEMENTO
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
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DOSIFICACION
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
Cemento Tipo I 712.00 Kg/m3 21.68 %
Arena silicia 1020.00 Kg/m3 39.66 %
Humo de silice 231.00 Kg/m3 8.98 %
Quarzo mólido 211.00 Kg/m3 8.20 %
Superplastificante 30.70 Kg/m3 1.19 %
Fibras 156.00 Kg/m3 5.77 %
Agua 218.64 Kg/m3 8.51 %
H.A.D.Humo de silice
Arena cuarzosa
Cuarzo molidoSuperplastificante
Agua
Microfibras
Cemento
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CEMENTO
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
El cemento escogido fue el cemento portland tipo I, por ser este el cemento
más apropiado para obtener las características requeridas.
Oxido de Calcio (CaO) 60 – 70 %
Dióxido de Silicio (incluyendo 5% de sílice libre) 19 – 24 %
Trióxido de Aluminio (Al2O3) 4 – 7 %
Oxido Férrico (Fe2O3) 2 – 6 %
Oxido de Magnesio (MgO) < 5 %
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ADITIVOS
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
• Se utilizo un el Superplastificante GLENIUM 3000 NS el cual cumple con la
norma ASTM C 494 : reductor de agua de alto rango.
• Debido la baja relacion agua cemento (0.24) de le mezcla resulta esencial el uso
de un superplastificante no solo como reductor de agua si no para mejorar la
trabajabilidad,
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AGREGADOS: ARENA FINA CUARZOSA
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
• Arena rica en sílice proveniente de la formación Hollín en el oriente
ecuatoriano.
• Utilizada localmente en la fabricación de vidrio.
• En el HAD el tamaño de las partículas de arena utilizada está limitado a
600um, pero no menor a 150um .
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AGREGADOS: CUARZO MOLIDO
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
• Proviene de la moliendo de la arena fina de cuarzo.
• Es el componente reactivo de la mezcla.
• El diámetro de las partículas de cuarzo molido es de 10 a 15 um.
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ADICIONES: HUMO DE SILICE
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
• Es importante para poder alcanzar los objetivos de fluidez y resistencia.
• Es un subproducto que resulta de la reducción del cuarzo de alta pureza con
carbón en calderos de arco eléctrico en la producción de silicio y aleaciones de
ferrosilicio.
• Reduce considerablemente la exudación en el hormigón fresco debido a su gran
superficie específica y mejora la capacidad para retener el agua.
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FIBRAS METALICAS
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
• Contribuye a disminuir la propagación de microfisuras, que aparecen cuando
este alcanza del 10% al 15% de la carga última
• Sin la adición de las fibras el concreto presenta un comportamiento
completamente frágil.
• Elimina la necesidad de colocar refuerzo por temperatura y en algunos casos
elimina la necesidad del acero para cortante
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PROCESO CONSTRUCTIVO
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
• El proceso constructivo para concretos convencionales difiere de aquel utilizado
para el Hormigón de Ultra Desempeño.
• La diferencia fundamental radica en la selección de los agregados y la experiencia
necesaria para la dosificación de la mezcla, ensayos de mezclas de prueba, y elproceso de mezclado y vertido en sitio.
• Pequeñas variaciones en el proporcionamiento de la mezcla y modificaciones en
las prácticas constructivas y de ensayos, pueden tener una mayor influencia .
• En ambos casos, es esencial mantener una medida precisa de cada uno de los
constituyentes de la mezcla, en concordancia estricta con la dosificación
seleccionada.
• A continuación se detallan los pasos constructivos sugeridos, en base al
desarrollo experimental de el presente trabajo.
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PROCESO CONSTRUCTIVO
CONSTRUCCION DE VIGAS PRESFORZADAS
1. Reunión antes de la construcción.
2. Selección y procesamiento de los materiales.
3. Mezclado.
4. Transporte.
5. Colocación y Vertido.
6. Acabado.
7. Curado.
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ENSAYOS DE CONTROL DE CALIDAD
PRUEBAS DE CARGA
Días Resistencia(MPa)
Porcentaje
7 61.75 60.31%
14 87.56 85.52%
21 90.39 88.28%
28 102.39 100%
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20 25 30
R e s i s t e n c i a ( M P a
)
Edad (Dias)
Resistencia a la compresion simple HAD
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PRUEBA DE CARGA DINAMICA CON CARGA PUNTUAL
PRUEBAS DE CARGA
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PRUEBA DE CARGA DINAMICA CON CARGA PUNTUAL
PRUEBAS DE CARGA
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PRUEBAS DE CARGAPRUEBA DE CARGA DINAMICA CON CARGA PUNTUAL
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PRESENTACION DEL SOFTWARE
PRUEBAS DE CARGA
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VIGA CON HORMIGON CONVENCIONAL
PRUEBAS DE CARGA
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VIGA CON HORMIGON DE ALTO DESEMPEÑO
PRUEBAS DE CARGA
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VIGA CON HORMIGON DE ALTO DESEMPEÑO
PRUEBAS DE CARGA
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VIGA CON HORMIGON DE ALTO DESEMPEÑO
PRUEBAS DE CARGA
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PRUEBAS DE CARGA
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CONCLUSIONES
• Es técnicamente viable construir elemento estructurales con HAD en nuestro
medio.
• Las propiedades de mezclas de Hormigón de Alto Desempeño son muy sensibles
a pequeños cambios en parámetros ambientales y en procedimientos.
•
La combinación de las características del hormigón pretensado con laspropiedades de los Hormigones de Alto Desempeño resultan en un incremento
notable en las propiedades estructurales de vigas sometidas a flexión,
incrementando la capacidad de carga y disminuyendo las deformaciones.
• El uso de fibra metálica de alta resistencia añade al hormigón capacidad de
deformarse en el rango plástico, retrasan la aparición de fisuras haciendo de las
estructuras más seguras.
• Las ventajas económicas ampliamente demostradas y las ventajas estructurales
abren la posibilidad de construir con HAD en nuestro medio
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RECOMENDACIONES
• Planificar detalladamente los procedimientos de dosificación, mezclado, vertido y
acabado de elementos estructurales construidos con Hormigones de AltoDesempeño.
• Es esencial lograr una distribución uniforme de la fibra metálica en la mezcla para
aprovechar las propiedades .
• Es importante realizar mezclas de prueba en laboratorio antes de utilizar una
dosificación nueva para elementos estructurales.
• Es conveniente obtener todo el tipo de información impresa del fabricante sobre
los aditivos y adiciones que se incluyen en una dosificación de prueba, junto con
instrucciones de primera mano de su utilización.
• El uso de Hormigón de Alto Desempeño debe ser promovido por diseñadores y
constructores para impulsar el desarrollo de construcciones importantes en nuestro
país.