CONCRETOS ESPECIALES I. Introducción: Hoy en día la tecnología del concreto ha dejado de ser una ciencia joven, la gran cantidad de trabajos de investigación durante este periodo respaldan esta afirmación, actualmente los concretos no son fabricados solo con agregados, agua y cemento, existen adiciones minerales y aditivos químicos, que ya han pasado a formar parte de una mezcla de concreto convencional. Los concretos especiales son quizás la mejor representación de la evolución de la tecnología del concreto, sus características optimizadas simplemente hacen de estos concretos se los mas adecuados para gran cantidad de aplicaciones. La clasificación de concretos especiales en la actualidad es muy amplia y está relacionada con variantes o adiciones los componentes tradicionales para satisfacer requisitos muy particulares que motivan a efectuar diseños de mezclas con características que difieren bastante de los concretos de uso corriente. pudiendo ser un concreto especial aquel concreto optimizado en su costo y trabajabilidad, que cumple los requerimientos de resistencia y durabilidad; en el presente trabajo se realiza el estudio de los denominados concretos de alto desempeño.
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CONCRETOS ESPECIALESI. Introducción:
Hoy en día la tecnología del concreto ha dejado de ser una ciencia joven, la gran cantidad de trabajos de investigación durante este periodo respaldan esta afirmación, actualmente los concretos no son fabricados solo con agregados, agua y cemento, existen adiciones minerales y aditivos químicos, que ya han pasado a formar parte de una mezcla de concreto convencional. Los concretos especiales son quizás la mejor representación de la evolución de la tecnología del concreto, sus características optimizadas simplemente hacen de estos concretos se los mas adecuados para gran cantidad de aplicaciones.
La clasificación de concretos especiales en la actualidad es muy amplia y está relacionada con variantes o adiciones los componentes tradicionales para satisfacer requisitos muy particulares que motivan a efectuar diseños de mezclas con características que difieren bastante de los concretos de uso corriente. pudiendo ser un concreto especial aquel concreto optimizado en su costo y trabajabilidad, que cumple los requerimientos de resistencia y durabilidad; en el presente trabajo se realiza el estudio de los denominados concretos de alto desempeño.
II. Objetivos: Investigar que son los concretos especiales. Investigar sus propiedades, características y usos. Investigar sobre los Concretos especiales en grandes edificaciones en diferentes
partes de la edificación. Investigar sobre los concretos especiales que existes y sus características.
III. DEFINICION:Son aquellos cuyas características principales no son las del concreto ordinariamente concebido, ya sea por algún tipo especial de insumos, o por la tecnología de aplicación y producción.
Es aquel concreto optimizado en su costo y trabajabilidad, que cumple los requerimientos de resistencia y durabilidad.
IV. TIPOS DE CONCRETOS ESPECIALES Y SUS CARACTERISTICAS:
CONCRETO MASIVO (EN MASA)
Concreto masivo (en masa)
Utilizado en estructuras de grandes dimensiones, como en presas, donde el problema del calor de hidratación se torna crítico por los volúmenes involucrados. Dado que el calor no se disipa rápidamente, la temperatura puede llegar a ser muy alta, pudiéndose crear esfuerzos de tracción significativos debido a los cambios de volumen asociados con el aumento y la disminución de la temperatura dentro la masa.
El diseño de estructuras de Concreto masivo se basa en seleccionar la combinación de los materiales que satisfagan los requerimientos de la estructura respecto a durabilidad, economía, trabajabilidad, estabilidad volumétrica, libertad para agrietarse, aumento de temperatura bajo, resistencia adecuada y, en el caso de estructuras hidráulicas, baja permeabilidad.
CONCRETO COMPACTADO CON RODILLO.
Concreto compactado con rodillo.
Es un tipo de Concreto masivo con consistencia de revenimiento cero. Este es transportado, colocado y compactado usando la maquinaria para movimiento de tierras y compactación de suelos. Es probablemente el logro más importante en la tecnología para presas de Concreto en el
último cuarto siglo. El uso de este ha permitido que muchas presas nuevas sean económicamente factibles debido al reducido costo derivado del rápido método de construcción. Además, recientemente se ha incursionado en el uso de este Concreto en la construcción de pavimentos. El Concreto compactado con rodillo provee economía y gran rapidez constructiva, siendo una técnica que se está difundiendo cada vez más a nivel mundial por sus múltiples ventajas, en Bolivia se ha tenido una experiencia con el uso de este Concreto en la presa de Comarapa. Como referencia del uso del Concreto compactado con rodillo en pavimentos, se puede nombrar la tesis realizada por Juan Carlos Rocha estudiante en la UMSS de la carrera de Ingeniería Civil.
CONCRETO LIGERO.
Concreto ligero.
Es empleado sobre todo en la industria de los elementos prefabricados o donde se requiera disminuir cargas muertas. Se emplean agregados de densidad inferior a la usual, obteniéndose pesos en el Concreto del orden de 1500 a 1800 Kg/m3.
Tiene muchas y variadas aplicaciones: pórticos y losas en edificios de muchos pisos, puentes, elementos pretensados o prefabricados de todos los tipos, y otros. El Concreto con agregado ligero estructural es un Concreto estructural en todo sentido.
CONCRETOS EXPANSIVOS O ANTI-CONTRACCION.
En este tipo de Concreto se producen incrementos de volumen luego del endurecimiento que contrarrestan las contracciones. Este se puede producir usando cementos expansivos o componentes expansivos cuya función es contrarrestar o minimizar las deformaciones causadas por la contracción por secado.
El Concreto expansivo (compensador de la contracción) se utiliza extensivamente en varios tipos de construcción para reducir al mínimo el agrietamiento causado por la contracción por secado, como por ejemplo en losas, pavimentos y otras estructuras.
CONCRETO FIBRO-REFORZADO
Concreto convencional al que se le añaden fibras de diversos materiales como ser acero, vidrio, sintéticos como nylon y plástico, etc., en forma distribuida, con objeto de crear una estructura interior que pueda resistir más tracción que en un Concreto normal. Adquiere características sumamente importantes en cuanto a la resistencia a la abrasión y al impacto, favoreciendo además la ductilidad de las estructuras, incluso dando la posibilidad de reducir el acero de refuerzo.
Las características más significativas del Concreto Reforzado con Fibras de Acero (HRFA) son la mejorada resistencia a la flexión (así como la habilidad para absorber energía después de agrietarse), resistencia al impacto y resistencia flexión por fatiga. Por esta razón, HRFA ha encontrado muchos usos en losas planas sobre el suelo las cuales están sujetas a cargas grandes e impacto. HRFA también se ha utilizado para numerosas aplicaciones de Concreto lanzado (shotcrete) como ser soporte de suelo, estabilización de taludes en roca, construcción de túneles y reparaciones
El Concreto Reforzado con Fibra de Vidrio (HRFV) se ha utilizado extensivamente en paneles de revestimiento arquitectónicos, debido a su peso ligero, economía y la capacidad de ser moldeado. También se ha utilizado en productos fabricados en planta.
Concreto Reforzado con Fibras Sintéticas (HRFS) ha encontrado sus aplicaciones comerciales más grandes en losas sobre el suelo, losas de piso y elementos vaciados en sitio en edificios multipisos. La investigación reciente en fibras y compuestos ha abierto nuevas posibilidades al uso de fibras sintéticas en elementos de construcción. Elementos delgados fabricados con HRFS pueden demostrar alta ductilidad mientras que conservan su integridad.
diferentes porcentajes de adición de fibra
CONCRETO REFRACTARIO
Elaborado con cementos especiales de alto contenido de aluminatos de calcio, que dosificados con agregados de muy buenas características térmicas permiten soportar temperaturas hasta de 1900°C. No se diseñan para tener comportamiento estructural, sino, por sus características de resistencia al calor, en la construcción de estructuras que van a estar sometidas a altas temperaturas, como es el caso de muchas instalaciones industriales.
Fibras Sintéticas
CONCRETO SULFUROSO.
Preparado empleando cementos de los denominados sulfurosos y agregados normales, en una mezcla en caliente que al enfriar adquiere sus características resistentes muy rápidamente, alcanzando una resistencia a la compresión mayor a 630 kg/cm2 después de un día de vaciado. Por lo general, se triplican las propiedades resistentes y el tiempo de vida útil de las estructuras.
Se utilizan actualmente sobre todo en las áreas donde los materiales convencionales como el Concreto de cemento Pórtland, falla, ya que es impermeable y extremadamente resistente al ataque de ácidos minerales y sales, aunque generalmente no son resistentes a los álcalis o a los oxidantes.
CONCRETO CON MICROSILICE
Las fundiciones de metales silíceos y ferrosiliceos producen gases y vapores, que contienen micropartículas de sílice, que son recolectadas por los sistemas que evitan la contaminación ambiental en la industria siderúrgica. Estos residuos contienen óxido de sílice (SiO2) en grandes cantidades, que reaccionan con el cemento Pórtland mejorando las características del gel y consecuentemente las del Concreto.
Utilizando el microsilice, como parte del material cementante, las resistencias en compresión puede llegar a 1500 Kg/cm2, la resistencia a las alternancias de temperatura es notable, así también como ante la agresividad química y el deterioro ante la reacción alcalina de los agregados.
CONCRETO CON AGREGADO PRECOLOCADO (CONCRETO INYECTADO)
Es un Concreto en el cual el agregado se coloca primero en el encofrado, y luego se inyecta una lechada de cemento o un mortero de cemento con aditivos fluidificantes que rellenan los espacios entre las partículas.
Su estructura resultante depende mucho del agregado pues las partículas están en contacto y no separadas por la matriz de pasta, confiriendo al Concreto propiedades como ser mayor módulo de elasticidad, menor contracción por secado y mayores resistencias en compresión.
Este es particularmente útil para la construcción bajo el agua, vaciado en áreas muy congestionadas por el refuerzo, en reparaciones de Concreto y en mampostería donde el reemplazo participara en la distribución de esfuerzos, en Concreto pesado (de alta densidad), y en el general, donde se requiera Concreto que de poco cambio de volumen.
CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE)
El principio del Shotcrete consiste en lanzar o disparar neumáticamente por un tubo una mezcla de Concreto a la que se añade un aditivo acelerante que produce un endurecimiento muy veloz, mientras esta mezcla va impactando sobre la superficie a recubrir, inicialmente rebota el material grueso y sólo se adhiere a la superficie el mortero, creando una capa de base sobre la que posteriormente se incrustan las partículas gruesas, creando la estructura convencional del Concreto.
Se utiliza mayormente al trabajo en túneles donde se necesita un revestimiento de protección, resistente, con mucha rapidez de fraguado durante la perforación y posteriormente queda como recubrimiento permanente.
El endurecimiento al momento del lanzado debe producirse en un tiempo muy rápido pues de otro modo la mezcla se desprende de la superficie de aplicación en la medida que aumenta el espesor colocado.
20.12. CONCRETO PESADO.
En la elaboración de estos hormigones se utilizan agregados de pesos específicos entre 3.4 y 7.5, combinados entre ellos o con agregados normales. Los hormigones pesados tienen pesos unitarios que oscilan usualmente en el rango de 2700 a 5000 Kg/m3.
Se utiliza para crear una barrera protectora contra la radiación nuclear pero en algunos casos se les usa sólo como contrapeso. Para que el Concreto normal sea efectivo en la atenuación del flujo radioactivo se necesitan espesores sumamente grandes, es debido a esto que se desarrollaron los hormigones pesados, en que por su mayor densidad, producen la atenuación del flujo radiactivo con espesores mucho menores.
TABLA AGREGADOS PARA LA FABRICACIÓN DE CONCRETO PESADO
FERROCEMENTO
El ferrocemento es una forma de Concreto armado, una construcción de Concreto de poco espesor, flexible, en la que el número de mallas de alambre de acero de pequeño diámetro están distribuídas uniformemente a través de la sección transversal, este refuerzo ofrece un soporte al mortero durante su aplicación y evita la formación de grietas de contracción y de tensión. Se utiliza un mortero de arena gruesa, con alta proporción de cemento Portland y poca agua.
Características Técnicas. La resistencia excepcional del ferrocemento se debe a que su armadura está compuesta por varias capas de mallas de acero de poco espesor superpuestas y ligeramente desplazadas entre sí, ya que el concreto soporta considerable deformación en la inmediata proximidad del refuerzo, condición que se aprovecha al máximo con la distribución de las armaduras descritas.
Su comportamiento mecánico, dependiente principalmente de la superficie específica de la armadura, es muy bueno. Presenta una buena resistencia a la tracción, que supera sensiblemente a la mostrada por el Concreto armado, y se mantiene en el rango elástico hasta su fisuración.
La presencia de las capas de mallas metálicas, no modifican la resistencia a la compresión, por lo que la misma específicamente queda definida por la resistencia a compresión del mortero que forma la matriz.
Ventajas:• Método de construcción simple• Ahorro en materiales, en especial cemento.• Materiales y herramientas fáciles de encontrar.• Muy buena resistencia a la corrosión (mas de 50 años de vida util, segun Watt, 1978).• Muy buena impermeabilidad, no necesita impermeabilizantes.• Estructura liviana, que evita problemas de estabilidad de fundaciones.• Fácil mantenimiento y reparación.
CONCRETO TRANSLÚCIDO
El concreto translucido es la combinación de materiales convencionales, como es el cemento, agrados y agua, mas las fibras de vidrio.
Fue creado con el propósito de brindar mejor apariencia frente a la luz, sin descuidar propiedades fundamentales como la resistencia a la compresión.
Este revolucionario concreto tiene la capacidad de ser colado bajo el agua y ser 30 por ciento más liviano que el concreto hasta ahora conocido. Es un concreto más estético que el convencional, permite el ahorro de materiales de acabado, como yeso, pintura y posee la misma utilidad.
Además, en este nuevo concreto pueden introducirse objetos, luminarias e imágenes, ya que tiene la virtud de ser translúcido hasta los dos metros de grosor, sin distorsión evidente. Este producto representa un avance en la construcción de plataformas marinas, presas, escolleras y taludes en zonas costeras, ya que sus componentes no se deterioran bajo el agua.
Concreto translúcido
Translúcido vs tradicional
Si bien, la diferencia de precio entre el hormigón translúcido en comparación con el convencional, es contrastante, el primero tiene enormes ventajas como su alta resistencia y sus facultades estéticas. Estas virtudes han hecho que tenga gran aceptación tanto en arquitectura como en construcción.
Otra de las ventajas que ofrece el uso de este concreto, además de lo estético, es que permite un ahorro notable de luz eléctrica al facilitar el paso de 70% de la luz natural.
El concreto translúcido se venderá en todo el mundo en los próximos dos años. También señaló que minimiza los costosde mantenimiento ya que tiene una vida útil, en condiciones normales de 50 años aproximadamente. Una de las desventajas es que por su alto grado de transparencia, las estructuras internas de la construcción quedan a la vista, lo que al cabo de un tiempo podría resultar antiestético. Pero se busca la forma de que con un buen acabado, los hierros de las columnas y otros materiales, puedan ser agradables para la vista. Hemos hecho varias pruebas y es posible; incluso se ve natural, muy orgánico.
Desde el momento de su creación y comercialización, el cemento translúcido ha estado en un constante proceso de mejoramiento tanto en su acabado, precio, estabilidad y translucidez. Los concretos tradicionales tienen una resistencia que va de los 250 a los 900 kg/cm2; en cambio el concreto traslucido, por ejemplo, puede alcanzar una resistencia de hasta 4500 kg/cm2 y el gris de 2500 kg/cm2.
Proceso de fabricación
Según el folleto comercial del producto, su fabricación es igual a la del concreto común. Para ello se emplea cemento blanco, agregados finos, agregados gruesos, fibras de vidrio, agua y algunos aditivos extras.
Aditivo illun
El aditivo "ilum" es único en el mundo, ya que le confiere al concreto 15 veces más resistencia 4,500Kg./cm2 con nula absorción de agua, permite el paso de la luz es traslúcido, tiene un peso volumétrico 30 por ciento inferior al comercial y puede ser colado bajo el agua.
V. TIPOS DE CONCTRETO EN GRANDES EDIFICACIONES:
CRITERIOS DE USO DE ESRUCTURAS DE HORMIGÓNEN EDIFICIOS ALTOS.
Tradicionalmente los edificios de gran altura eran metálicos, actualmente el concepto ha ambiado principalmente por el avance tecnológico del concreto armado, ya que el edificio mas alto en la actualidad, nos referimos al edificio Taipei 101en Taipei Taiwán (Figura 2.1), tiene una altura de 509m. (101 pisos año 2004), utilizando diversos materiales en su construcción. En estructuras off shore en Noruega se llega a 1500 kg/cm² de resistencia del concreto.
Torre Taipei 101.
El tipo de estructura más adecuado varía en función de la altura del edificio. Khan considera que es posible escoger en cada caso un tipo de estructura para el cual sean siempre las condicionantes los esfuerzos debido a las solicitaciones verticales.
Lo que significa que la consideración de la acción del viento tiene pequeña incidencia en elcosto de la estructura.
La en la Figura relaciona, según Khan, el número de pisos con 2.70 a 3.00 metros de alturapor piso con el tipo de estructura más adecuada:
Figura. Concepción estructural en función del Número de Pisos.
Detalles en planta de cada caso respecto el número de pisos:
a) Estructura Reticulada.
b) Estructura reticulada con pared Resistente a solicitaciones horizontales
c) Estructura mixta con gran densidad de columnas en la periferia
d) estructura constituido por núcleos dos columnas en la periferia
e) Estructura Tipo Consola
Figura . Representación en planta en función del Número de Pisos.
De forma resumida, las estructuras de edificios se pueden clasificar en:
a) Estructuras Reticuladas (Figura a). Constituidas de un gran numero de columnas unidas por vigas, losas y elementos verticales de separación (paredes).
b) Estructuras de Pared (Figura e). Formados de elementos verticalesde superficie unidos por losas y vigas eventuales, elementos de separación(paredes).
c) Estructuras Mixtas (Figura b, c). Resultado de la asociación de los dos tipos anteriores.
Un caso particular son los edificios prefabricados, en su mayor parte constituidos por paneles horizontales y verticales. Estos paneles están unidos por juntas de comportamiento muy ariable, aunque tales estructuras pueden en principio encuadrarse en el tipo “b” anteriormente definido (estructuras de pared), la continuidad garantizada por las juntas exige en cada caso un estudio del tipo de esfuerzo transmitido entre paneles. Por esta razón tales edificios están fuera del presente estudio.
a) Marco Rígido (Deformación en modo cortante)
b) Muro(Deformación en modo Flexionante)
c) Marco y Muro de Cortante interconectados (Deflexiones iguales en cada nivel).
Figura . Modos de Deformación
Las Estructuras reticuladas, cuando son sometidas a cargas laterales, se deforman en modo cortante (Figura a). Las estructuras de pared se deforman en modo flexionante (Figura .b), cuando las deformaciones debidas al esfuerzo de corte se tornan relevantes comparativamente con las deformaciones de momento flector, estas deformaciones de esfuerzo de corte referidas a las distorsiones en elementos infinitesimales a lo largo del elemento estructural, provocan el encorvamiento de las secciones transversales de este elemento. En el caso de las estructuras mixtas, se tiene una interacción entre los dos tipos de deformaciones anteriores, esquematizados en la Figura.c, se observa en este ultimo caso, que la parte inferior de la edificación, la parte reticulada se apoya en la columna pared y en la parte superior se tiene la situación opuesta.
VI. APLICACIONES DE CONCRETO ESPECIALES EN GRANDES EDIFICACIONES:
Desde hace aproximadamente 10 años, la tendencia mundial a usar concretos de alto
desempeño a aumentado; en el Perú es necesario destacar que ha existido una corriente en contra de interesarse en el aumento de la resistencia en el concreto, debido a que se
decía que las secciones calculadas con concretos normales eran apropiadas y mas bien se destacaba los posibles inconvenientes del uso de estos concretos. Sin embargo
actualmente la tendencia al incremento de los requerimientos de resistencia por parte de los diseñadores se ha incrementado, y ampliado a la gran variedad de tecnologías
modernas en el campo de la ingeniería civil. Las ventajas del uso de estos nuevos materiales son evidentes, reducción de
secciones, facilidad de trabajo, rapidez y rápido desencofrado, mayor versatilidad y estética
en la arquitectura, mejor durabilidad y otras; por lo cual el motivo del presente capitulo es
mostrar efectivamente estas ventajas y dar una opinión de las posibles perspectivas de
desarrollo de estas tecnologías en el Perú.
APLICACIONES EN DIFERENTES PAISES
9PUENTES DE CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO
En esta sección describimos las ventajas obtenidas con el uso de concretos de alto
desempeño en estructuras de puentes, tomamos la experiencia norteamericana donde según
evaluaciones llevadas a cabo desde 1950, se mostró que un 17% de los puentes de acero eran
considerados “estructuralmente deficientes”, mientras que solo un 4 a 7% de los puentes de
concreto reforzado o pretensado caía dentro de esta denominación. Los concretos de alto
desempeño ofrecen al propietario, ingeniero diseñador y constructor muchas ventajas sobre
otros materiales o sobre el concreto convencional, a continuación destacamos algunas de
estas:
Reducción de costos
Más allá del "costo inicial" dadas las consideraciones de construcción, los concretos de alto
desempeño ofrecen adicionalmente la ventaja de reducir los costos del ciclo de vida de la
estructura. A diferencia del acero, el concreto de alto desempeño tiene un bajo costo de
mantenimiento dada su superior durabilidad, por lo cual un concreto de alto desempeño es
un material competitivo respecto a sus costos.
Minimiza el mantenimiento: En los puentes de acero y de concreto convencional se
hace necesario un mantenimiento en un periodo de vida no muy largo, así como un
pintado rutinario en las estructuras de acero, para evitar la corrosión, en el Perú la
política de mantenimiento de los puentes es muy escasa y casi nula por lo cual varia
estructuras no han cumplido su periodo de vida o han requerido un mantenimiento
muy temprano, un ejemplo claro de esto es el deterioro que han sufrido algunos de
los puentes que cruzan la vía expresa en Lima, en los cuales se encuentra daños por
carbonatación.
Construcción de vigas de mayores longitudes: Dada su mayor resistencia los
concretos de alto desempeño permiten alcanzar mayor longitudes de vigas sin
apoyos, reduciendo así el costo.
Vida de servicio extendida:- Dada su mayor durabilidad y mayor resistencia, las
construcciones con concreto de alto desempeño tendrán una mayor resistencia al
ataque de agentes externos así como también una mayor resistencia a las fallas por
fatiga, por lo cual se puede diseñar puentes que no tendrán grave deterioro por
periodos tan largos como 100 años con un bajo mantenimiento.
Concreto de alto desempeño en el Puente Happy Hollow en Tennesse, USA.
Puente Happy Hollow, Tennesse, USA.
Datos generales:
Propietario y diseño:
Departamento de transportes de Tennessee
Constructor:
McKinnon Bridge Company
El objetivo fue construir un Puente económico y atractivo como parte de la ruta estatal 50 el
cual debía cumplir con la política de Tennesse de la construcción de la menor cantidad de
apoyos. Los ingenieros del departamento de transportes de Tennessee escogieron un puente
de concreto de alto desempeño como la solución, con una longitud total de 358 m el puente
Happy Hollow tiene el record de el mas largo completamente vaciado en un solo tramo de los
Estados Unidos.
Dadas las mejoradas propiedades mecánicas ideales para estructuras largas permitió al
puente tener luces largas, además el puente esta libre de juntas y por las características del
material ofrece gran tolerancia a las fluctuaciones de temperatura. Por lo cual la reparación
de juntas ya no es requerida. El Puente obtuvo el premio de la excelencia otorgado por la
Portland Cement Association, "demostrando como con el uso componentes estándares en
una manera creativa se logro producir una estructura económica y casi libre de
mantenimiento.
Durabilidad.-
Los concretos de alto desempeño ofrecen gran tolerancia ante el amplio rango de factores
medioambientales, los cuales causarían un proceso de deterioro en un concreto
convencional. Los puentes elaborados con concretos de alto desempeño ofrecen una
confiable durabilidad, teniendo una mínima deflexión bajo cargas vivas. El uso de las técnicas
de construcción por tramos, para asi lograr grandes luces rectas o curvas puede hacerse
optimo con el uso de concretos de alto desempeño. Dentro de algunas características
importantes de durabilidad destacamos las siguientes:
Resistencia a elementos abrasivos: El concreto en puentes puede estar sometido a
muchos agentes que producen su desgaste por acción abrasiva, estos elementos
pueden ser desde arenas hasta trozos de hielo; los concretos de alto desempeño
dada sus características mejoradas de resistencia y durabilidad, poseen una
estructura mas resistente al ataque de estos agentes externos.
Ecoconcretos.- El uso en los concretos de alto desempeño de productos derivados de
los residuos industriales como la ceniza volante, microsílice, escoria de alto horno, lo
hacen menos impermeable además de mejorar otras características; todo esto
mientras se cumple con la responsabilidad medioambiental.
Adaptables a los requerimientos.- La versatilidad de los concretos de alto
desempeño para ajustarse a los requerimientos de durabilidad de una aplicación,
hacen que este sea el mas adecuado para un determinado uso
Concretos de alto desempeño en el Puente Confederación, Isla Principe Edward, Canada.
Puente Confederación, Isla Principe Edward Canada.
Propietario:
Public Works Canada
Diseño:
J. Muller International, SLG Stanley
Constructor:
Strait Crossing Joint Venture
Completado en 1997, el Puente Confederación conecta la Isla Principe Edwards y la costa este
de Canada. Los desafíos que propuso este proyecto fueron las condiciones medioambientales
severas, un corto tiempo de construcción; estos fueron solucionados con un diseño
innovador, el cual constaba de largos tramos prefabricados.
El Puente esta dividido en tres secciones de 1320, 10990 y 570 m, los tramos prefabricados
mayores tuvieron una longitud de 250 m con una profundidad variable entre 4.5 a 14.5 m.
Se selecciono elaborar elementos prefabricados pretensados, el proyecto total incluyendo los
estudios previos llevo 3 años en los cuales se tuvo las limitaciones medioambientales
impuestas por el hielo y las condiciones del mar.
Los mas importantes requerimientos de diseño planteados por la oficina de trabajos Publicos
de Canada se resumen a continuación.
Una vida de servicio de 100 años.
Un canal de navegación de al menos 172 m de ancho, 39 m de altura.
La superestructura debía tener tres carriles para el transito.
La falla o colapso de uno de los tramos no causaría el fallo o colapso progresivo de los
otros.
Cargas medioambientales como el hielo, viento, olas y consecuentemente cargas de
sismo y temperatura debían ser tomadas en cuenta.
La estructura debía poder soportar en cierta magnitud la colisión de embarcaciones.
El puente debía ser estético arquitectónicamente.
Dadas las condiciones , el uso de un concreto de alto desempeño y una cuidadosa atención a
la producción y practicas constructivas fue imperativo. Alrededor de 400000 m3 de concreto
fueron usados, las mezclas usados incluyeron 7.5% de microsílice alcanzando una resistencia
de 55 MPa a los 28 días, además un escudo cónico de concreto, en la parte baja de los pilares
fue elaborado, en el cual se uso concretos de alto desempeño con resistencias que variaron
entre los 65 MPa a 90 MPa. Finalmente ofreciendo tramos espectaculares de 250 m, el
Puente Confederación de 13 Km de largo fue construido en solo 14 meses.
Competitividad.-
El concreto de alto desempeño es una gran alternativa para áreas geográficas el acero domina
las construcciones de puentes de tramos largos. Pudiendo generar los siguientes beneficios:
Valor.- Desde un costo inicial menor hasta una vida de servicio extendida, el concreto
de alto desempeño es mas económico que el acero, y comparado con el concreto
convencional el uso de un concreto de alto desempeño puede generar menor
secciones y mas largos tramos por lo cual el conjunto de la obra puede ser mas
económico.
Calidad .- Un material durable en una variedad de aplicaciones, el concreto de alto
desempeño es un opción practica.
Eficiencia en la construcción .- El uso de elemento prefabricados pretensazos de
concreto pueden ayudar a reducir los tiempos de construcción y los costos por la
prefabricación de segmentos iguales.
Concreto de Alto Desempeño en el Puente Sagadahoc, Maine
Fig. 9.4. Puente Sagadahoc, Maine.
Propietario:
Maine Department of Transportation
Diseño:
Engineering Group
Construcción:
Flatiron Structures Company, LLC
El objetivo fue diseñar un Puente de concreto uniendo las ciudades de Bath y Woolwich
ofreciendo competitividad en los costos y ventajas de calidad sobre el acero, un material de
uso tradicional en Maine.
Se propuso una estructura de concreto compuesta por tramos por un costo de $46.6
millones, 10% menos que la alternativa de acero, los diseñadores reemplazaron la propuesta
de un Puente de acero de dos carriles con un puente de concreto de alto desempeño de 4
carriles y una longitud de 906 m cruzando el rió Kennebec.
Basados en la evaluación de 10 categorías incluyendo la estética, impacto comunitario y
habilidad para la navegación, un puente de concreto fue mas adecuado en términos de costo
y calidad. Se uso una mezcla que incluía fly ash, el Puente fue diseñado para una larga vida y
mínimo mantenimiento.
El Puente se compone de seis segmentos que varían de 62 m a 128 m de longitud. El tramo
principal de128 m tiene el record norteamericano de el mas largo segmento prefabricado que
no es sostenido por cables.
EDIFICIOS DE CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO
En esta sección describimos las ventajas obtenidas con el uso de concretos de alto
desempeño en estructuras de edificaciones altas, la construcción de edificaciones de gran
altura se ha difundido a nivel mundial, por lo cual los requerimientos de resistencia han
aumentado, actualmente existen mas de 15000 edificios altos en todo el mundo, sin embargo
como se ve en la siguiente tabla es en Norteamérica donde se encuentra la mayor cantidad de
estos; es importante destacar que solo 25% de estos edificios son construidos con concreto,
sin embargo en los últimos años la tendencia hacia el uso del concreto ha aumentado siendo
en el año 2002, la construcción de edificios de concreto un 50% del total de edificaciones de
gran altura.
Tabla 9.1. Los 20 países con mayor cantidad de edificaciones de gran altura.
Localizadas en Kuala Lumpur, Malasia, las torres fueron completadas en 1998, con un costo
de 1.6 billones de dólares, la torres tienen una altura de 452 m, distribuidos en 88 pisos.
Los constructores fueron Thornton-Tomasetti y Ranhill Bersekutu, usaron concreto de alto
desempeño en el nucleo central de las torres así como en las 16 columnas perimetrales. El
concreto de alto desempeño fue esencial para este proyecto, los beneficios que aportaba
incluían alta rigidez lateral, alto amortiguamiento, conexiones simples, simplicidad en la
construcción, reducción de las deflecciones y reducción del tamaño de los miembros. Como
vemos casi todos los beneficios del uso de un concreto de alto desempeño son de carácter
estructural.
Planta del piso inferior de las Torres Petronas
Se usaron diferentes tipos de concreto de alto desempeño los cuales se dividieron en grados
según su resistencia, como vemos a continuación:
Grado 80: El concreto con mayor resistencia usado debía alcanzar una resistencia de 80 MPa
en 56 días, este fue usado en las columnas de los niveles inferiores, en las paredes del núcleo
y en las vigas collar. Se empleo un cemento adicionado con fly ash y adicionalmente se
incorporo microsílice, teniendo las mezclas un slump de 8”.
Grado 60: Resistencias de 60 MPa en 56 días, este grado fue usado para los niveles medios de
las columnas de las torres, también fue usado en la cimentación de las torres en la zona de
transición entre el grado 45 y el grado 80.
Grado 45: Resistencias de 45 MPa en 56 días, fueron usados en la cimentación de las torres
dando un buen balance de resistencia y trabajabilidad para su colocación.
Grado 40: Resistencias de 40 MPa en 28 días, se uso en los pisos superiores.
Grado 35: Resistencias de 35 MPa en 28 días, fueron usados para llenar las losas compuestas
de acero y concreto, la rápida resistencia fue aprovechada para permitir a los trabajadores
reentrar al área rápidamente.
Fig. 9.7. Grados y tamaños de las columnas de las Torres Petronas
Finalmente el concreto de alto desempeño utilizado en las Torres Petronas fue un elemento
esencial para el éxito del diseño de estos rascacielos, el concreto permitió núcleos verticales y
columnas económicas y de tamaños razonables, salvando espacio rentable. Además de la
construcción usando relativamente equipo ligero y conexiones simplificadas en las juntas de
difícil geometría.
Fig. 9.8. Torres Petronas de Kuala Lumpur
PERSPECTIVAS DE DESARROLLO DE LOS CONCRETOS DE ALTO DESEMPEÑO EN EL PERU.-
En el mercado peruano tan solo el 10% del concreto proviene de las plantas de premezclado, quienes son las únicas que podrían preparar los concretos de alto desempeño. Por tanto y en este sentido el uso de los concretos premezclados es aun muy restringido y a corto plazo y aún mediano, crecerá de manera lenta. Sin embargo se vera aplicaciones futuras en edificios altos, puentes, silos y otras obras especiales.
Un factor clave para el desarrollo de estas tecnologías en nuestro país será en los próximos años el uso de la ceniza volante proveniente de la planta de termoeléctrica de Ilo, este producto reducirá los costos de los concretos de alto desempeño y se podrán alcanzar los requerimientos deseados a un costo menor. Pues es muy claro que no es posible desligar el aspecto técnico del económico fácilmente, sobre todo en un país en que la sismicidad es significativa, por lo cual toma mayor importancia.
VII. CONCLUSIONES:
Logramos conocer que son los concretos especiales. Logramos conocer sus propiedades, características y usos. Logramos conocer sobre los Concretos especiales en grandes edificaciones en
diferentes partes de la edificación. Logramos conocer sobre los concretos especiales que existes y sus características.
VIII. REFERENCIA BIBLIOGRAFÍCA
QUIROZ CRESPO, Mariela Vivian ; SALAMANCA OSUNA, Lucas Esteban – “APOYO DIDÁCTICO PARA LA ENSEÑANZA Y APRENDIZAJE ENLA ASIGNATURA DE “TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN” (2004)
Que utilizo la siguiente referencia bibliográfica:
1. ACI 207.1R-96 Mass Concrete.2. ACI 207.5R-99 Roller Compacted Mass Concrete.3. ACI 213R-87 Guide for Struclural Lightweight Aggregate Concrete.4. ACI 223-98 Standard Practice for the Use of Shrinkage-Compensating Concrete.5. ACI 544.1R-96 Stale-of-the-Art Report on Fiber Reinforced Concrete.6. ACI 548.2R-93 Guide for Mixing and Placing Sulfur Concrete in Construction.7. ACI 234R-96 Guide for the Use of Silica Fume in Concrete.8. ACI 304.1R-92 Guide for the Use of Preplaced Aggregate Concrete for Structural and Mass Concrete Applications.9. ACI 506R-90 Guide to Shotcrete.10. ACI 211.1-91 Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete.11. ACI 325.10R-95 Report on Roller-Compacted Concrete Pavements.12. www.sitioferrocemento.com13. http://www.concrete.org/committees/com_dir.htm (página ACI)
