Parte II- ACERCA DEL HORMIGON ESTRUCTURAL

Se denomina hormigón estructural, a un conjunto de materiales, cuyos integrantes tienen como característica tener al hormigón como uno de sus componentes, podemos definir entonces una familia de integrantes del hormigon estructural a saber:

1. Hormigón simple
2. Hormigón con fibras
3. Hormigón polimerizado
4. Hormigón armado
5. Hormigón con fibras armado
6. Hormigon pretensado
7. Hormigon armado con fibras armado y pretensado
8. Hormigon simple pretensado

Asi individualizados, podemos mencionar que las propiedades son:

1.-Material homogéneo, isótropo y frágil. Categoria I.

2- y 3- Material homogéneo, isótropo y con pequeña ductilidad distribuida en todo el cuerpo resistente. Categoria II

4 a 8.- Materiales heterogéneos, anisotropos y ductiles . Categoria III

De todos ellos, los más utilizados son el hormigón armado y el hormigón pretensado, precisamente por tener las propiedades correspondientes a la categoria III.

La aparición oficial del nombre Hormigón Estructural, tiene lugar en el año 1991, en la ciudad de Stuttgard, durante la realizacion del Coloquio IABSE (International Association for Bridge and Structural Engineering), es decir durante la reunión de la Asociacion Internacional de Puentes e Ingenieria Estructural.

Fue el presidente del Comite Cientifico del Coloquio llamado precisamente Structural Concrete ( Hormigón Estructural) Prof. Ing. Jorg Schlaich quien en el prefacio de la publicación que reunió todos los trabajos presentados en el mismo expreso : " El hecho de entrar en la segunda centuria de la historia del hormigón armado, es una buena oportunidad para orientarnos hacia la unificación de los criterios de proyecto de todas las formas de hormigón armado y hormigón pretensado, haciendolo bajo la denominación genérica de Hormigón Estructural. Queda claro que el término Hormigón Estructural comprende cualquier aplicación del hormigón en una estructura o en un elemento estructural en donde el hormigón trabaja estructuralmente. Luego, el Hormigón estructural representa el espectro continuo que va desde el simple no armado hasta las más comprometidas combinaciones de hormigón con armaduras de acero. Esta armadura puede ser tanto acero convencional en barras, acero de pretensado o perfiles como los que se usan en los elementos compuestos. El hormigón estructural va a representar una nueva y más madura mirada sobre las prácticas de proyecto de estructuras de hormigón".

Siguiendo los criterios impuestos por Schlaich en esa oportunidad, en Londres, en el año 1996 la Asamblea General de la FIP ( Federación Internacional del Pretensado), aprueba su unión con el CEB (Comite Europeo del Hormigón) para crear la fib ( Federacion Internacional del Hormigón). A su vez en 1997 en la Asamblea General N° 31 del CEB, en la ciudad de Estocolmo, se aprueba su unión con la FIP para crear la fib . En Mayo en 1998 en la ciudad de Amsterdam, al finalizar el 13° Congreso de la FIP, se produce el nacimiento oficial de la Federation International du Beton fib (Federacion Internacional del Hormigón), como consecuencia de la unión desaparecen en ese acto el CEB y la FIP.

Su primer Presidium quedo integrado con reconocidos profesionales de renombre mundial,

1) Presidente, Virlogeux ( Francia);

2) Vicepresidente, Walraven ( Holanda)

Vocales:

3) Favre ( Suiza) , 4) Forbes ( Australia ), 5) Ikeda ( Japón), 6) L. J. Lima ( Argentina), 7) Litzner( Alemania ), 8) Strasky ( República Checa) y 9) Subba Rao ( India ).

El trabajo conjunto entre la FIP y el CEB, se remonta a muchos años anteriores a su unión para crear la fib.

Haciendo un poco de historia podemos mencionar como fecha de creacion de la FIP (Fédértion International de la Précontraint- Federación Internacional del Pretensado) el año 1952 en Cambrige, Gran Bretaña, durante un Coloquio, siendo designado como su primer Presidente, durante el transcurso del Primer Congreso realizado en Londres en 1953 Eugéne Freyssinet, de Francia de 1953 a 1958.

Ese mismo año 1953, durante una Sesión Plenaria realizada en Luxemburgo , convocada por un reducido grupo de ingenieros proyectistas, constructores e investigadores se crea el CEB ( Comité Europeen du Béton-Comite Europeo del Hormigón), cuyo primer presidente fue André Balency-Béarn de 1953 a 1957. Entre los convocantes podemos mencionar tambien a Eduardo Torroja de España, Huber Rusch de Alemania, Georg Wastlund de Holanda, Louis Baes de Bélgica y Emile Nenning de Luxemburgo.

Tuvo tanta repercusion mundial su creación, ampliandose la participación en sus trabajos de muchos especialistas no europeos, que en 1976 sin cambiar su sigla cambia la denominación por la de Comité Euro-International du Béton.

Practicamente a partir de su creación en 1953, en las comisiones de trabajo del CEB, comienza a fundamentarse el concepto de los Estados Limites, llegandose a la conclusion que los denominados Hormigón Armado y Hormigón Pretensado, constituian dos aspectos diferentes de un mismo material, el hormigon armado, uno pretensado y el otro sin pretensar, debiendo en consecuencia ser interpretados a partir de los mismos desarrollos teóricos y de las mismas hipótesis.

Fue tal, la repercusión de estas conclusiones, que en 1962 se constituyo la comisión mixta CEB-FIP con el objeto de redactar recomendaciones referidas al Hormigón Pretensado. Las primeras Recomendaciones destinadas a unificar tanto la teoría como la práctica en el campo del hormigón armado no pretensado se publican en 1964. Las Recomendaciones que se ocupan de las estructuras de Hormigón simple, armado y pretensado se publican en 1970 con el nombre de CEB-FIP Internationa Recommendations que pasa a constituirse en el Primer Reglamento Internacional, donde se trata en forma unificada el hormigón armado y el hormigón pretensado.

En la misma línea que las recomendaciones de 1970, en 1978 se publica el CEB-FIP Model Code 1978, publicandose en 1991 el CEB-FIP Model Code 1990, apareciendo ese mismo año 1991 oficialmente el nombre Hormigon Estructural.

Nuestro país, no fue ajeno a los cambios que se iban produciendo a nivel mundial, y si bien nunca existió una Asociación dedicada al Hormigón armado, si existe la Asociaciación Argentina de Tecnología del Hormigón ( AATH) desde mediados de la decada 1970-1980, como así tambien la Asociación Argentina del Hormigón Estructural (AAHES), creada en Abril del 2003 como transformación de la Asociación Argentina del Hormigón Pretensado e Industrializado (AAHPI), la que a su vez adopta ese nombre en 1968, siendo su origen la Asociación Argentina del Hormigón Pretensado, creada en Junio de 1963.

Llegamos así, hasta nuestros días, con el conocimiento de las particularidades del Hormigón Estructural, que no son comunes a otros materiales utilizados para la construccion de estructuras resistentes y que nos ha obligado a estudiar conceptos e hipotesis básicas en las que se apoya su comportamiento resistente, tal cual vimos en la parte I, y estudiando un poco la historia de su aparición, el porque de la misma y su denominación en esta parte II.

Ref. Bibliograficas:

Hormigón Estructural. Fundamentos y Aplicaciones. Ing. Luis Julian Lima.

Ing. Eloy Juez
P.E; S.E; M.ASCE; M. SEI; AIN;AIE; AATH; AAHES
Delegado Secretario CIRSOC

ACERCA DEL HORMIGON ESTRUCTURAL- Parte 1

El hormigon estructural no tiene un origen preciso, y la fecha de nacimiento se puede asignar a mediados del siglo XX.

Desde muy antiguo el hombre empleo materiales cementicios para unir los componentes de sus construcciones, barro, arcillas calcinadas que luego mezclados con el agua endurecian, fueron empleados por las civilizaciones mas avanzadas de su epoca.

Los egipcios, los griegos, los romanos conocieron el arte de fabricar cementos obtenidos de las formas mas diversas, como calcinando piedras calizas con impurezas arcillosas o bien recurriendo a depositos de origen volcanico, finamente molido y mezclados con calcio y arena.

Los egipcios emplearon cementos obtenidos calcinado arcillas mezclados con agua para construir la piramide de Keops y los romanos calcinando piedra caliza para construir el Coliseo de Roma.

El panteón de Roma, una de las obras mejor conservadas de la antiguedad fue edificado en el siglo II utilizando hormigon: su cúpula esférica de 50 metros de diámetro se construyó vertiendo hormigón entre las juntas de los mampuestos y esperando su endurecimiento. Esta formas de construcción se perdieron durante la Edad Media, siendo redescubiertas a mediados del siglo XVIII donde se dieron los primeros pasos que condujeron al cemento portland.

En 1796 : James Parker patente un ligante hidráulico al que llamo cemento romano.

En 1802: Se patenta en Francia la calcinación de nódulos de calcio con impurezas de arcilla.

En 1813: Vicat mejora el procedimiento anterior.

En 1824: En Leeds, Inglaterra Joseph Aspin, patenta el primer cemento portland, asi llamado por la similitud de la pasta de cemento endurecdida con las rocas de la localidad de Portland.

1845: Se patenta el primer procedimiento de clinquerizacion. ( Isaac Johnson )

Las mas antiguas civilizaciones, por intuición, o traves de la experiencia adquirida en sucesivos fracasos, fueron conociendo los tipos de solicitación que soportaban los materiales que iban utilizando y mejoraron el comportamiento de los materiales fragiles con el agregado de elementos lineales resistentes a traccion, tal cual se observa en muros de ladrillo, de piedra , o de barro con el agregado de elementos de madera.

Las cadenas de hierro utilizadas en la catedral de Chartes a fin de equilibrar los esfuerzos que la mamposteria de piedra no podia tomar, los arcos atirantados con barras metálicas o las cadenas utilizadas para atar la base de la cúpula de la Basilica de San Pedro, en el Vaticano, construida por Miguel Angel en el siglo XVI, luego de la aparición de algunas fisuras verticales en su mitad inferior debidas a esfuerzos de traccción, son ejemplos primigenios de la utilizacion de lo que hoy denominamos armaduras.

Las propiedades estructurales mas salientes del material hormigón (hormigón simple) en base a las cuales se lo utiliza normalmente son: buena resistencia a la compresión, rigidez o estabilidad de forma, durabilidad y la capacidad de adaptarse a cualquier forma de los encofrados. La gran desventaja, por ejemplo para resistir flexiones es su baja y poco confiable resistencia a la tracción y consecuentemente el comportamiento fragil de la estructura o del elemento estructural así solicitado.

Para intentar superar estas deficiencias se puede:

• 
  
  agregar fibras en cantidad suficiente en la masa del hormigón con el objeto de coser las fisuras e impedir su propagación. (hormigón con fibras)
• 
  
  introducir un polimero en su red de capilares con función similar a las fibras.(hormigón polimerizado.)
• 
  
  emplear armaduras, en general barras de acero, ubicadas siguiendo las isostáticas de tracción. (hormigón armado)
• 
  
  introducir, por algún medio, deformaciones de compresión recuperables o elasticas, es decir, almacenar en el hormigón energía de deformación que, llegado el momento oportuno se habrá de transformar en energía resistente de tracción. (hormigón pretensado).

Cualquier estructura cargada de cualquier material experimentas las deformaciones propias del estado de cargas, acortandose en las zonas comprimidas y alargandose en las zonas traccionadas.

En el hormigón armado como el hormigón tiene poca capacidad de alargamiento cuando se lo tracciona, mucho menor que la del acero traccionado, una vez alcanzado el alargamiento máximo que el hormigón admite, se rompe, y se produce una fisura en el plano normal a la dirección del estiramiento, la armadura entonces comienza a tomar las tracciones que el hormigón al fisurarse deja de tomar. Teniendo en cuenta las diferencias de resistencia a la tracción entre los materiales componentes hormigón y acero, podemos decir que en toda zona traccionada de un elemento resistente de hormigón armado debe esperarse la aparición de fisuras.

La respuesta para el control ilimitado y total de la fisuración, o su eliminación lisa y llana, es la acumulación de energía de deformación en el hormigón, la que se almacena de forma tal de poder ser liberada en el momento oportuno y en los lugares adecuados para controlar o eliminar la fisuración . En estas condiciones al material se lo llama hormigón pretensado.

La definición de hormigón armado, como la combinacion resistente de hormigón y armaduras en la que el hormigón aporta masa, invariabilidad de formas, resistencia a compresión y durabilidad y las armaduras resistencia a la traccion y ductilidad y la de hormigón pretensado, como la combinación resistente de hormigón y armaduras, en las que el hormigón aporta masa, invariabiliad de formas, resistencia a compresión, durabilidad y capacidad de almacenamiento de energía de deformación; y las armaduras resistencia a tracción, ductilidad y un medio eficiente como para producir en el hormigón las reservas de energía necesarias. Nos estaria indicando que forman parte de una misma familia, que tienen en común, en principio el material hormigón, que poseen propiedades estructurales diversas, todas ellas de gran interes en el proyecto y construcción de estructuras resistentes y que tomando los recaudos necesarios podrian compatibilizarse y complementarse en el trabajo resistente de cualquier estructura.

Dicha familia es el HORMIGON ESTRUCTURAL , denominandose asi, al conjunto de materiales cuyos integrantes tienen como caracterísstica el tener al hormigón como uno de sus componentes, podemos ampliar diciendo que todo material que contenga hormigón con algún tipo de función resistente pertenece por definición a la familia del hormigón estructural.

Bibliografia:

Hormigón Estructural, Fundamentos y Aplicaciones. Ing. Luis J. Lima

Razón y Ser de los Tipos Estructurales. Ing. Eduardo Torroja

Ing. Eloy Juez

P.E; S.E; M.ASCE;M.SEI; AIN,AIE,AATH, AAHES

Delegado Secretario CIRSOC