Aplicaciones De Concreto Lanzado En Estabilización De Taludes Anclados Y Revestimiento De Elementos Estructurales.pdf 4cx68

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

APLICACIONES DEL CONCRETO LANZADO EN ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

PRESENTADO POR

BOANERGES MAURICIO ALVARADO VELÁSQUEZ HENRRY RUBEN ARTEAGA MENA LORENZO ANTONIO COREAS

PARA OPTAR AL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

CIUDAD UNIVERSITARIA, MARZO DE 2004

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

RECTORA

: Dra. Maria Isabel Rodríguez

SECRETARIA GENERAL

:

Licda. Lidia Margarita Muñoz Vela

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

DECANO

: Ing. Mario Roberto Nieto Lovo

SECRETARIO

: Ing. Oscar Eduardo Marroquín Hernández

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

DIRECTOR

: Ing. Luis Rodolfo Nosiglia Durán

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

Trabajo de Graduación previo a la opción al Grado de:

INGENIERO CIVIL

Título

:

APLICACIONES DEL CONCRETO LANZADO EN ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES. Presentado por

:

BOANERGES MAURICIO ALVARADO VELÁSQUEZ HENRRY RUBEN ARTEAGA MENA LORENZO ANTONIO COREAS Trabajo de Graduación aprobado por : Docentes Directores

:

ING. JOSE MIGUEL LANDAVERDE QUIJADA ING. EDGAR ALFREDO GAVIDIA PAREDES Docente Director Externo : ING. JOSE ADRIAN RODRÍGUEZ

San Salvador, Marzo de 2004

Trabajo de Graduación Aprobado por:

Docentes Directores

:

ING. JOSE MIGUEL LANDAVERDE QUIJADA

ING. EDGAR ALFREDO GAVIDIA PAREDES

Docente Director Externo :

ING. JOSE ADRIAN RODRÍGUEZ

AGRADECIMIENTOS GENERALES

Queremos agradecer a las instituciones que nos colaboraron de manera especial y desinteresada para la culminación de este trabajo de graduación:

A la Universidad De El Salvador, por habernos brindado la oportunidad de realizar nuestro estudios superiores, así como a la escuela de Ingeniería Civil, por la colaboración que nos brindo en todo el proceso del presente.

A la Concretera Salvadoreña S.A. de C.V., por habernos brindado el apoyo técnico, económico y bibliográfico en la realización de las pruebas de laboratorio.

A la Empresa K Consultores S.A de C.V. por habernos brindado el apoyo técnico y bibliográfico.

A la Empresa Ventajas Constructivas por habernos brindado el apoyo técnico y bibliográfico.

Queremos agradecer a las personas que nos colaboraron de manera especial y desinteresada para la culminación de este trabajo de graduación:

Al Ing. José Miguel Landaverde Quijada Al Ing. Edgar Alfredo Gavidia Paredes Al Ing. José Adrián Rodríguez. Al Ing. Gabriel Guevara Al Ing. Flores Al Ing. Bernardo Vladimir Berrios. Al Ing. Gerardo Osegueda Guiné. Al Ing. Juan Carlos Kerinck. Al Ing. Miguel Ángel Rivas Monterrosa (Q.E.P.D.) A

la

Secretarias

de

la

Escuela

de

Ingeniería

Civil:

Margarita Campos y Margarita Martínez. A los Sres.

Del Laboratorio de Suelos y Materiales de la U.E.S:

Evelio, Carlos, Emiliano

DEDICATORIA

A DIOS TODOPODEROSO: Por haberme dado la vida, salud, sabiduría y guiarme en todas las etapas de mi vida (Eternamente agradecido por todo lo que tengo y todo lo que soy).

A MIS PADRES: Boanerges Leopoldo Alvarado y Mirian Nohemy Velásquez; por su apoyo, cariño y amor incondicional que me han brindado en todas las etapas de mi vida, gracias por confiar en que no los defraudaría (Este triunfo es de ustedes).

A MIS HERMANOS: Carlos Eduardo y Mirian Elizabeth; por su apoyo y cariño que siempre me brindaron en todo momento.

A MI ESPOSA: Blanca Carolina Rosas; por tu amor, paciencia y apoyo en los momentos difíciles e importantes de mi vida (Gracias por hacerme valorar lo que uno tiene y cuidarlo hasta donde Dios me lo permita).

A MI ABUELA Y FAMILIARES: Gracias por estar conmigo y apoyarme de una u otra forma de manera desinteresada para la obtención de este triunfo.

A MIS AMIGOS: Oscar Rene y Miguel Eduardo Claros, José Alberto Clara, Cesar Rolando Morales, Julio Rene Rodríguez, Francisco Antonio Mejía y Wilson Francisco Mendoza, gracias por mostrarme su afecto y apoyo en todo momento.

A MIS COMPAÑEROS DE TESIS: Henrry Rubén y Lorenzo Antonio; por tenernos paciencia y sobrellevar de buena manera los problemas que enfrentamos como grupo, y finalizar de manera satisfactoria el proyecto que un día empezó como un sueño.

BOANERGES M. ALVARDO VELÀSQUEZ

DEDICATORIA

A DIOS: Primeramente por haberme dado la vida, sabiduría, guiado y a la vez cuidado en todo momento permitiéndome vivir esta etapa de mi vida.

A MIS PADRES: Rodrigo Arteaga Monge y María Marta Mena; por todo su amor y apoyo; a la vez por haberme orientado en todo momento, por estar conmigo en los momentos más difíciles e importantes de mi vida.

A MI ESPOSA E HIJITA: Rina Jovita Franco y Daniela Valeria Arteaga; por su amor y por estar conmigo en los momentos más difíciles e importantes de mi vida.

A MIS HERMANOS: Raúl, Rodrigo, Richard, Gilmar, Juan Carlos, Yury y Giovani; por darme ánimos de seguir a delante cuando más lo necesitaba y por el apoyo que siempre me brindaron.

A MIS FAMILIARES: Especialmente a mis tios Natalia Mulato y familia, Saúl Mena y Adela Mena, a mi suegra Vilma Franco, a mi primo Daniel Franco y familia; por el apoyo y motivación que me han dado en todo momento.

A MIS AMIGOS: A todas aquellas personas que estuvieron conmigo de una u otra forma y me apoyaron y ayudaron de manera desinteresada a la obtención de este triunfo.

A MIS AMIGOS BOANERGES Y LORENZO: Por lo que logramos juntos y sobre todo por la gran amistad que nos une y habernos entendido en momentos críticos y tensos. Por todos los momentos divertidos que pasamos juntos.

A LA CONGREGACION DE MI PADRE: Por llevarme siempre en sus oraciones.

HENRRY RUBEN

DEDICATORIA

Agradezco a DIOS TODOPODEROSO por haberme dado la vida, los conocimientos necesarios, a la vez haberme protegido y permitiéndome vivir hasta este momento.

A MI MADRE Y ABUELITA: Leonor del Socorro Coreas y Petrona de Jesús Coreas (Q.E.P.D.); por todo su amor, cariño, apoyo y por haberme orientado en todo momento.

A MI TIO: Santos Coreas; por que es la persona que la considere como mi padre y me dio todo su amor, cariño, apoyo y por habernos orientado a mi y mis hermanos en toda nuestra vida.

A MIS HERMANOS: Manuel de Jesús, Julio Norberto, Dina Milagro, Petronila de Jesús, Luis Abelardo, Luis Armando, Ana Dolores; por el apoyo que siempre me brindaron.

A MI HIJO: Fernando Antonio, por su amor, y por ser la persona que me inspiro para seguir mis estudios.

A MI ESPOSA: Ana Mirian Guzmán, por su amor, por haber sido mi bastón de apoyo y estar conmigo en todo momento.

A MIS AMIGOS: Juan Carlos Deras, Guillermo Emerson Morales, Emerson Roque, Juan Carlos Ardón (Q.E.P.D.), Edwin Alexander Granados, Bernardo Vladimir Berrios, Glenda Molina (mi chiqui), Henry Geovany, Julian Moreno, Alfredo Martínez, José Amilcar Carballo, Carlos Umaña, y

todas aquellas

personas que estuvieron conmigo de una u otra forma y me apoyaron y ayudaron de manera desinteresada a la obtención de este triunfo.

A MIS AMIGOS BOANERGES, ARTEAGA Y SUS ESPOSAS: Por lo que logramos juntos y sobre todo por la gran amistad que nos une y habernos entendido en momentos críticos y tensos. Por todos los momentos divertidos que pasamos juntos.

LORENZO ANTONIO COREAS.

RESUMEN

El presente trabajo de graduación se ha realizado con el propósito de mostrar la alternativa de uso del concreto lanzado por el método de la vía húmeda, en obras ingeniériles en El Salvador; con la finalidad de mejorar los procesos constructivos y reducir el tiempo de ejecución de las obras, en la estabilización de taludes mostrando los sistemas de anclajes más utilizados en nuestro país; concluyendo que la aplicación del concreto lanzado sirve como una alternativa para recubrimiento de estructuras para prolongar su vida útil. Esta investigación ha sido presentada en siete capítulos. En el primer capitulo se presenta el anteproyecto, el cual esta constituido por: Los Antecedentes, Planteamiento del Problema, Objetivos, Alcances, Limitaciones y la Justificación del Trabajo de Graduación. En el segundo capítulo se presenta el “Marco Teórico”, el cual esta constituido por una reseña histórica del Concreto Lanzado, sus aplicación en El Salvador y el equipo necesario utilizado para la aplicación de éste; los diferentes tipos de falla más comunes en los taludes; las partes del ancla y Revestimiento de Elementos como columnas vigas y losas. “Las Pruebas de Laboratorio y Diseño de Mezclas”, constituyen el Tercer capítulo, en el que se presentan pruebas a los componentes del concreto lanzado, además las pruebas hechas a este concreto en estado fresco y en estado endurecido.

En el cuarto capítulo se presenta el “Análisis de Resultados”; en éste se realiza el análisis de los diferentes resultados obtenidos en base a las pruebas realizadas, entre algunas tenemos: el análisis de pruebas a compresión y flexión del concreto lanzado. El quinto capítulo esta constituido por la “Estabilización de Taludes Anclados”; en éste se presentan los diferentes tipos de anclajes más utilizados en el país; el diseño de anclas y de la pantalla; el proceso constructivo para la estabilización de taludes; además la evaluación de costo-tiempo de un proyecto en particular. En el sexto capítulo “Revestimiento de Elementos Estructurales”; en este capitulo se detallan los daños más comunes en las estructuras, el proceso constructivo para el revestimiento con concreto lanzado de elementos estructurales por el método de la vía húmeda y la evaluación de costo-tiempo de un proyecto en particular. El séptimo capítulo consta de las “Conclusiones y Recomendaciones” obtenidas del estudio desarrollado en el presente Trabajo de Graduación.

INDICE GENERAL CAPITULO I

ANTEPROYECTO

1

Antecedentes

2

Planteamiento del Problema

5

Objetivos

6

Alcances

7

Limitaciones

8

Justificación del tema

9

CAPITULO II

10

2.1

CONCRETO LANZADO

Concreto Lanzado

11

2.1.1 Concepto y Generalidades

11

2.1.2 Usos Generales

16

2.1.3 Propiedades

17

2.1.4 Materiales

21

2.1.5 Equipo

27

2.1.6 Personal

48

2.2

Taludes

61

2.2.1 Generalidades

61

2.2.2 Influencia del tipo de material en los taludes

62

2.2.3 Tipos de movimientos o fallas

65

2.2.4 Morfología y Partes de un deslizamiento

76

2.2.5 Factores condicionantes y desencadenantes

80

2.2.6 Estabilización de Taludes por medio de anclajes

84

2.2.7 2.3

Equipo

95

Revestimiento de Elementos Estructurales

98

2.3.1 Generalidades

98

2.3.2 Identificación y Evaluación preliminar de daños

99

2.3.3 Rehabilitación Temporal

103

2.3.4 Materiales para reparación, refuerzo y protección 103 2.3.5 Refuerzo de Elementos Estructurales

106

2.3.6 El concreto Lanzado como sistema de reparación 111

CAPITULO III

PRUEBAS DE LABORATORIO Y DISEÑO DE MEZCLA

118

3.1

Introducción

119

3.2

Pruebas a los componentes

120

3.2.1 Cemento

120

3.2.2 Agregado Fino

121

3.2.2.1

Análisis granulométrico (ASTM C-136) 122

3.2.2.2

Prueba de impurezas orgánicas para agregado fino (ASTM C-140)

3.2.2.3

Gravedad Especifica y Absorción (ASTM C-127 y C-128)

3.2.2.4

144

Contenido de humedad de arena (ASTM C-566)

3.2.2.6

135

Determinación del peso volumétrico (ASTM C-29)

3.2.2.5

134

149

Sanidad de agregados mediante el uso de sulfato de sodio (ASTM C-88)

3.2.3 Agregado Grueso

152 163

3.2.3.1

Análisis Granulométrico (ASTM C-136)

3.2.3.2

Gravedad Específica y Absorción (ASTM C- 127 Y C-128)

3.2.3.3

3.3

3.4

168

Determinación del Peso Volumétrico (ASTM C-29)

3.2.3.4

164

171

Resistencia al Desgaste del Agregado Grueso (ASTM C-131)

174

Diseño de Mezcla de Concreto Lanzado

178

3.3.1 Generalidades

178

3.3.2 Diseño de Mezcla de Concreto Lanzado

180

Pruebas al Concreto Fresco y Endurecido

192

3.4.1 Fabricación de Especimenes (ASTM C-192)

194

3.4.2 Concreto Endurecido

197

3.4.3 Curado de los Especimenes (ASTM C-192)

197

3.4.4 Resistencia a la Compresión (ASTM C-39)

199

3.4.5 Resistencia a la Flexión (ASTM C-78)

203

3.4.6 Resistencia a la compresión de núcleos de concreto (ASTM C-42)

206

CAPITULO IV

ANÁLISIS DE RESULTADO

207

4.1

Generalidades

208

4.2

Componentes

208

4.2.1 Cemento

208

4.2.2 Agregado Finos

209

4.2.3 Agregado Grueso

212

Análisis al concreto en estado fresco y endurecido

214

4.3.1 Manejo y colocación del concreto

214

4.3.2 Control de Calidad

215

4.3.3 Concreto Endurecido

215

4.3.4 Resistencia a la Compresión

216

4.3.5 Resistencia a la Flexión

217

4.3.6 Resistencia a la Compresión de núcleos

220

4.3

CAPITULO V ESTABILIZACION DE TALUDES ANCLADOS

221

5.1

Generalidades

222

5.2

Sistemas de anclajes utilizados en el país

222

5.2.1 Manta Ray

222

5.2.2 Drilló Fast

225

5.3

Diseño de anclajes

230

5.4

Diseño de pantalla

240

5.4.1 5.5

Acero de refuerzo

240

Proceso constructivo para estabilización de taludes

241

5.5.1 Manta Ray

241

5.5.2 Drilló Fast

249

5.6

Evaluación de costos

256

5.7

Análisis comparativo costo tiempo

269

CAPITULO VI REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUTURALES

272

6.1

Generalidades

273

6.2

Daños estructurales más comunes

274

6.3

Revestimiento de elementos estructurales

275

CAPITULO VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 280

CONCLUSIONES

281

RECOMENDACIONES

284

BIBLIOGRAFIA

287

ANEXOS

INDICE DE TABLAS

CAPITULO II: CONCRETO LANZADO Tabla 2.1

Esfuerzo de adherencia del concreto lanzado

18

Tabla 2.2

Graduación de los Agregados

23

Tabla 2.3

Capacidad de compresor vrs diferentes diámetros de Manguera.

Tabla 2.4

Tabla 2.5

31

Resistencia media al deslizamiento de bulbos inyectados

81

Resumen de daños estructurales mas comunes

102

CAPITULO III: PRUEBA DE LABORATORIO Y DISEÑO DE MEZCLA Tabla 3.1

Limites del Agregado fino

123

Tabla 3.2

Clasificación de las arenas por modulo de finura

125

Tabla 3.3

Granulometría de agregado fino (ensayo N° 1)

131

Tabla 3.4


132

Tabla 3.5


133

Tabla 3.6

Datos para la Absorción del agregado fino

142

Tabla 3.7

Datos para la Gravedad Especifica del agregado fino

143

Tabla 3.8

Peso volumétrico suelto y varillado de agregado fino

148

Tabla 3.9

Peso mínimo recomendado para determinación de Contenido de humedad.

150

Tabla 3.10

Contenido de humedad del agregado fino

151

Tabla 3.11

Peso de la muestra para saturación de acuerdo al tamaño del agregado retenido en cada malla

156

Tabla 3.12

Datos para la sanidad de agregado fino

161

Tabla 3.13

Datos para la sanidad de agregado grueso

162

Tabla 3.14

Requisito mínimo para tamaño máximo nominal

164

Tabla 3.15

Granulometría del agregado grueso (ensayo N° 1)

165

Tabla 3.16


166

Tabla 3.17


167

Tabla 3.18

Datos para Gravedad específica y absorción del agregado grueso

Tabla 3.19

Peso volumétrico suelto y varillado de agregado grueso

Tabla 3.20

173

Ensayo de resistencia al desgaste de agregado grueso con la máquina de los Ángeles (ensayo N° 1)

Tabla 3.21

170

175


176

Tabla 3.22


Tabla 3.23

177

Resistencia a la compresión promedio requerida cuando no se dispone de datos para establecer una

181

desviación. Tabla 3.24

Correspondencia

típica

entre

la

relación

agua-

cemento y la resistencia a la compresión del concreto.

183

Tabla 3.25

Relaciones a/c máximas permisibles para el concreto.

183

Tabla 3.26

Volumen de agregado grueso por unidad de volumen de concreto.

Tabla 3.27

Revenimientos recomendados para diversos tipos de Construcción.

Tabla 3.28

185

Requisitos para el contenido de agua para distintos revenimientos y tamaños de agregado grueso.

Tabla 3.29

184

186

Requisitos mínimos de cemento para concreto de peso Normal.

187

Tabla 3.30

Ensayo a la compresión de cilindros testigos (7 días)

200

Tabla 3.31


201

Tabla 3.32


202

Tabla 3.33

Ensayo a la flexión de vigas de concreto (7 días)

203

Tabla 3.34


204

Tabla 3.35


205

Tabla 3.36

Ensayo a la compresión de núcleos de concreto (28 días)

206

CAPITULO IV: ANÁLISIS DE RESULTADOS Tabla 4.1

Resumen de ensayos al Agregado fino.

Tabla 4.2

Contracción por secado de concreto, empleando Agregados con diversa absorción.

Tabla 4.3

Tabla 4.4

210

211

Resistencia Promedio a la compresión de los cilindros.

218

Resistencia Promedio a la flexión de viguetas.

219

CAPITULO V: ESTABILIZACION DE TALUDES ANCLADOS Tabla 5.1

Resumen de anclas y sus rios según diseño

237

Tabla 5.2

Tipos de anclas

240

Tabla 5.3

Espesores de concreto y acero mínimo requerido

241

Tabla 5.4

Rendimiento de mano de obra

257

Tabla 5.5

Resumen de Salarios

262

Tabla 5.6

Equipo

267

Tabla 5.7

Costo de construcción de muro tipo manta ray

268

Tabla 5.8

Comparación de costo de concreto

271

INDICE DE FIGURAS

CAPITULO II:

MARCO TEORICO

Fig. Nº 2.1 Distribución típica de una planta pequeña

12

Fig. Nº 2.2

Lanzadora y boquilla típicas para mezcla húmeda

14

Fig. Nº 2.3

Equipo típico avanzado para gran rendimiento, continuo

28

Fig. Nº 2.4

Distribución típica para rendimiento mediano

28

Fig. Nº 2.5

Equipo para concreto lanzado Mi-con, tipo TR-40C

28

Fig. Nº 2.6

La boquilla tipo Boulder 500, boquilla típica de mezclado Seco.

Fig. Nº 2.7

Maquina sobre ruedas alimentadora de la lanzadora de Cemento.

Fig. Nº 2.8

37

Secuencia básica de operaciones en una maquina sobre Ruedas de alimentación de doble cámara.

Fig. Nº 2.9

35

38

Lanzadora sobre ruedas de alimentación detalle de la Cámara inferior.

Fig. Nº 2.10 Operación básica de la rueda de alimentación

38 39

Fig. Nº 2.11 Lanzadora alimentada por gravedad

40

Fig. Nº 2.12 Maquina de tambor rotatorio Aliva

42

Fig. Nº 2.13 Lanzadora de tambor giratorio (detalle de tambor)

43

Fig. Nº 2.14 Maquina tipo Boulder “H”

45

Fig. Nº 2.15 Equipo de Colocación

47

Fig. Nº 2.16 Señales del lanzador

55

Fig. Nº 2.17 Vestimenta protectora

58

Fig. Nº 2.18 Desprendimiento

66

Fig. Nº 2.19 Vuelco por flexión

68

Fig. Nº 2.20 Vuelco por bloques

69

Fig. Nº 2.21 Esquema de falla rotacional

71

Fig. Nº 2.22 Deslizamiento rotacional

72

Fig. Nº 2.23 Deslizamiento Traslacional en suelo

73

Fig. Nº 2.24 Deslizamiento Traslacional en macizo rocoso

73

Fig. Nº 2.25 Pandeo por flexión de placas fracturadas

75

Fig. Nº 2.26 Efecto estabilizador de un anclaje

84

Fig. Nº 2.27 Perno de Casquillo expansivo

88

Fig. Nº 2.28 Esquema de anclaje

89

Fig. Nº 2.29 Perforadora Rotatoria

97

Fig. Nº 2.30 Encamisado de columnas con concreto reforzado

109

Fig. Nº 2.31 Encamisado por flexión y constante de vigas de concreto reforzado.

110

Fig. Nº 2.32 Moldeado de concreto lanzado

112

Fig. Nº 2.33 Revestimiento de columnas

115

Fig. Nº 2.34 Revestimiento de vigas

115

CAPITULO V: ESTABILIZACION DE TALUDES ANCLADOS Fig. Nº 5.1

Tipos de anclas manta ray

224

Fig. Nº 5.2

Detalle de micropilote

226

Fig. Nº 5.3

Sección de micropilote y anclaje de cabezal

227

Fig. Nº 5.4

Distribución de anclaje tipo Drilló Fast

228

Fig. Nº 5.5

Detalle de cabeza de anclaje

229

Fig. Nº 5.6

Diagrama de distribución de fuerzas

234

Fig. Nº 5.7

Diagrama de presiones de Williams Peck.

235

Fig. Nº 5.8

Distribución de anclajes en muro

239

Fig. Nº 5.9

Inyección con lechada de la Vaina.

253

INDICE DE FOTOGRAFIAS

CAPITULO III: PRUEBA DE LABORATORIO Y DISEÑO DE MEZCLA

Foto Nº 3.1

Agregado fino

130

Foto Nº 3.2

Cuarteo de agregado fino

130

Foto Nº 3.3

Equipo para gravedad especifica de agregado fino

141

Foto Nº 3.4

Equipo para absorción de agregado fino

141

Foto Nº 3.5

Agregado grueso

163

Foto Nº 3.6

Maquina de los Ángeles

174

Foto Nº 3.7

Espécimen en prueba de resistencia a la compresión

198

Foto Nº 3.8

Resistencia a la compresión

199

CAPITULO V: ESTABILIZACION DE TALUDES ANCLADOS Foto Nº 5.1

Anclas manta ray y equipo

224

Foto Nº 5.2

Perfilado del terreno

242

Foto Nº 5.3

Trazo de los puntos de anclaje

242

Foto Nº 5.4

Perforación de anclajes.

243

Foto Nº 5.5

Percusión de anclajes

243

Foto Nº 5.6

Colocación de malla

244

Foto Nº 5.7

Trazo y colocación de drenajes.

244

Foto Nº 5.8

Delimitación de línea de construcción

245

Foto Nº 5.9

Colocación de concreto lanzado (primera capa)

245

Foto Nº 5.10

Colocación de placas

246

Foto Nº 5.11

Pos-tensado de anclajes

246

Foto Nº 5.12

Roscado de placas.

247

Foto Nº 5.13

Colocación de concreto lanzado (capa final)

247

Foto Nº 5.14

Acabado final

248

Foto Nº 5.15

Acabado final

248

Foto Nº 5.16

Perfilado del terreno

249

Foto Nº 5.17

Trazo de puntos de anclajes

250

Foto Nº 5.18

Perforación de anclajes

250

Foto Nº 5.19

Perforación de anclajes

251

Foto Nº 5.20

Fabricación y preparación de micropilotes

251

Foto Nº 5.21

Instalación de micropilotes

252

Foto Nº 5.22

Colocación de malla

253

Foto Nº 5.23

Colocación de placa

254

Foto Nº 5.24

Colocación de concreto lanzado (primera capa)

254

Foto Nº 5.25

Colocación de concreto lanzado (capa final)

255

Foto Nº 5.26

Acabado final

255

CAPITULO VI: REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Foto Nº 6.1

Escarificación de concreto dañado

276

Foto Nº 6.2

Colocación de acero de refuerzo

277

Foto Nº 6.3

Colocación de concreto lanzado

278

Foto Nº 6.4

Colocación de concreto lanzado

278

Foto Nº 6.5

Acabado final

279

1

CAPITULO I ANTEPROYECTO

2

CAPITULO I ANTEPROYECTO

ANTECEDENTES.

El concreto lanzado tuvo su origen a principios del año 1907, cuando el Doctor Carl Ethan Akeley, escultor y naturista norteamericano del museo de historia y ciencias naturales de Chicago; se vio en la necesidad de hacer modelos de animales prehistóricos y formar sus músculos, llevando al científico a inventar una máquina para lanzar mortero, debido a que el moldeado no podría lograr las formas irregulares de dichos animales. Para ello, utilizó aire comprimido, para transportar desde un deposito la mezcla de cemento-arena a través de una manguera que terminaba en una boquilla, en cuya salida se le aplica la cantidad de agua necesaria y así colocar la mezcla en un armazón de alambre sin escurrirse dándole el acabado deseado, este proceso fue patentado por Cement Gun en el año de 1911 con el nombre de Gunita, palabra que ha conquistado un lugar seguro en el vocabulario de Ingeniería a nivel mundial. En el viejo continente en 1920 se da la patente en Alemania con el nombre de Spritz-betón, ya que este proceso fue de gran utilidad debido a que se utilizó en temperaturas y condiciones climatologicas desfavorables.



Fuente: “Concreto Lanzado”. Autor: T.F. Ryan. Nueva Serie/ IMCYC/10

3

En 1930 se da la introducción con el nombre genérico de shotcrete por la American Railway Engineering Association y considerado como un material de innovación y calidad que presenta una alternativa más en reparación de elementos estructurales.

En 1933 como una respuesta al terremoto de Long Beach, el estado de California adoptó la legislación conocida comúnmente como el acta de Campo, que exige el reforzamiento de todos los hospitales y edificios de escuelas hasta un nivel prescrito, el concreto lanzado reforzado de mezcla seca se utilizó para aumentar los espesores de los muros de tales estructuras, habitualmente en construcciones de mampostería no reforzado y llego a ser tan frecuente su uso que se convirtió casi en estándar.

A finales de la segunda Guerra Mundial se uso por primera vez con agregado grueso y la American Concrete Institute adoptó el termino shotcrete (concreto lanzado) y a finales de 1950 fue creado el comité de la American Concrete Institute 506, la cual establece la guía de

concreto lanzado

(shotcrete). En 1955 se da la introducción de concreto lanzado (shotcrete) por el método de la vía húmeda; posteriormente con nuevos agregados y mejores aditivos en la década de los setenta y ochenta, tiende a evolucionar y se crea el método de la vía seca con el uso de aire incluido.

4

En El Salvador la primera vez que se utilizó el concreto lanzado fue en el año de 1962, en la refinería de petróleo en Acajutla de la Compañía Refinera de Acajutla Sociedad Anónima (RASA), para el revestimiento de las tuberías que conectan la planta procesadora con los barcos que transportan el petróleo.

El fin principal de este proceso fue darle mayor peso a las tuberías para estabilizarlas y evitar así que estas ascendieran a la superficie y al mismo tiempo hacerlas más rígidas para evitar los movimientos transversales generados por el oleaje, la aplicación del concreto lanzado aumento la vida útil y la resistencia a la presión de estas para transportar dicho líquido.

En 1968, la empresa Arquitectura y Construcción Ingenieros S.A. de C.V. (ARCO INGENIEROS) trajo al país una maquina para lanzar mortero, esta se utilizó para el recubrimiento de paredes en los proyectos: Edificio del Centro Nacional de Transformación Agraria (CENTA), Cine Variedades, Edificio del Seguro Social, Salón Azul de la Asamblea Legislativa, Cine Presidente entre otros. En la década de los ochenta se introdujo el concreto lanzado en forma industrial, por medio de la empresa del ingeniero Darío Sánchez Córdova (DSC), aplicándolo en el proyecto de la obra de paso (bóveda) de la Residencial La Gloria, Municipio de Mejicanos.



Fuente: Entrevista con el Ing. Gabriel Guevara. “Gerente de Producción, Concretera Salvadoreña S.A. de C.V.”

5

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El Salvador se encuentra en una zona de topografía irregular y geográficamente es un país pequeño, siendo a nivel centroamericano un país que cuenta con una de las mayores densidades poblacionales. Estos y otros factores han llevado al limite de construir en zonas de alto riesgo como: riveras de ríos, quebradas, taludes naturales, etc;

por las razones anteriores se

realizan investigaciones al concreto hidráulico en el área de la construcción, esto es porque la mayoría de proyectos, obras de mitigación, reparaciones y recubrimientos estructurales son elaborados a base de concreto hidráulico, debido a que este material presenta diversas propiedades físicas y mecánicas; la selección de este material obedece a que se conoce de antemano su trabajabilidad, durabilidad, resistencia a la compresión, costos y sus diferentes aplicaciones. Es por ello que es necesario el estudio de nuevas alternativas aplicables del concreto donde se muestren propiedades distintas a las ordinarias y que su colocación sea mediante técnicas poco usuales3. Por consiguiente se concibe la necesidad de la investigación del concreto lanzado como un concreto tipo especial para estabilizar taludes anclados y el revestimiento de elementos estructurales para aumentar la vida útil de las edificaciones, por lo que esta investigación puede ser de gran beneficio para nuestro país.

3

Fuente: “Diseño y Control de Mezclas de Concreto”. Autor: Steven H. Kosmatka y William C. Panarese.

6

OBJETIVOS. Objetivo General: Realizar una investigación sobre la utilización del concreto lanzado, en obras ingenieriles en El Salvador y elaborar un documento que presente los procedimientos de aplicación del concreto lanzado por el método de la vía húmeda en estabilización de taludes anclados y recubrimiento de estructuras para prolongar su vida útil.

Objetivos específicos:  Elaborar el diseño de mezcla para el concreto lanzado, basándose en la norma ACI-506, utilizando los agregados, cemento y aditivos disponibles en El Salvador.

 Analizar los sistemas de anclajes para la estabilización de taludes más comunes en el Salvador.

 Ilustrar el proceso constructivo de la aplicación del concreto lanzado por el método de vía húmeda en la estabilización de taludes anclados y el revestimiento en elementos estructurales.

 Realizar un análisis comparativo técnico económico del concreto lanzado y el concreto hidráulico normal.

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ALCANCES.

 Parte del estudio se enfocará a la realización de diseño de mezclas para concreto con resistencias de fc = 210 Kg/cm2; utilizando materiales propios de nuestro país.

 Se realizarán pruebas al concreto en estado fresco y endurecido para analizar sus resultados, dejando abierta la realización de un trabajo

de

graduación de control de calidad del concreto lanzado.

 El estudio se enfocará a la estabilización de taludes por medio de los sistemas de anclaje más utilizados en el país y a la reparación

y/o

recubrimiento de estructuras dañadas por diferentes causas; aumentando así la vida útil de los elementos.

 Elaborar un documento que aporte información sobre las aplicaciones del concreto lanzado en estabilización de taludes anclados y revestimiento de elementos estructurales, por el método de la vía húmeda sirviendo como un apoyo técnico para los profesionales dedicados a la construcción y supervisión de obras civiles.

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LIMITACIONES.

 En la presente investigación no se considerará el estudio de Mecánica de Suelos en la estabilización de taludes, solamente se obtendrán datos de dicho estudio del proyecto “Residencia Vides”, para delimitar la investigación.

 El trabajo de investigación del concreto lanzado se enfocará al método de la vía húmeda y se presentará el método de la vía seca de forma general, debido a que el costo del equipo, de este último es demasiado alto.

 Se limitará a presentar el proceso de revestimiento con concreto lanzado de estructuras, no considerando el análisis de diseño estructural de las mismas.

 Esta investigación se enfocará a la estabilización de taludes por medio de anclajes y la aplicación de concreto lanzado en la superficie para formar una pantalla.

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JUSTIFICACIÓN DEL TEMA.

El Salvador es un país que se encuentra en una zona altamente sísmica debido al movimiento de las placas de Cocos y del Caribe, también como la cadena de volcanes que se encuentran en actividad; fenómenos típicos de nuestra región que afectan de gran medida las estructuras físicas hechas por el hombre. Otro factor de apreciable magnitud es la época lluviosa causante de inundaciones y deslizamientos, que afecta directamente la estabilidad de los suelos, produciendo así fallas como: deslizamientos superficiales por bajas presiones, flujos por saturación, etc. Por otra parte existen los cambios acelerados que se dan en el país, provocados por los países desarrollados, dan como resultado una irreversible evolución en la industria de la construcción a lo largo del tiempo; llegando a un punto en que en la actualidad el concreto es el principal material usado en la elaboración de obras civiles.

Por todo lo anterior y para lograr que el país tienda a un mejor desarrollo con los fenómenos antes descritos presentamos la alternativa del concreto lanzado, como un aporte para que se conozca la aplicación de este tipo de concreto tanto en la estabilización de taludes anclados, así como el revestimiento de elementos estructurales.

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CAPITULO II MARCO TEORICO

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CAPITULO II 2.1

2.1.1

CONCRETO LANZADO.

CONCEPTO Y GENERALIDADES.

El concreto lanzado puede definirse: “como mortero o concreto transportado a través de una manguera y proyectado neumáticamente a gran velocidad sobre una superficie”. La fuerza del chorro, que produce un impacto sobre la superficie, compacta el material. Normalmente el material fresco colocado tiene un revenimiento cero y puede sostenerse por si mismo sin escurrirse. EI concreto lanzado también puede colocarse hacia arriba, en una sola operación en plafones, en espesores hasta de 50 mm.

La variedad de usos del concreto lanzado sigue aumentando después de una experiencia de 50 años. Se usan dos diferentes procesos: "mezclado húmedo" y el "mezclado seco", Este ultimo es mas satisfactorio y su uso esta más generalizado. Procedimiento de mezclado seco1. EI procedimiento de mezclado seco consiste en una serie de etapas que requiere de una planta especial. Una disposición típica de planta pequeña se muestra en la figura 2.1 1

/ Fuente: “ Concreto Lanzado”. Autor: T. F. Ryan/ Nueva Serie/ IMCYC/ 10

12

Figura 2.1 –Distribución típica de una planta pequeña.1/

1.

Se mezcla perfectamente el cemento con la arena. Las proporciones de los materiales que intervienen son variables; el cemento empleado es generalmente el Pórtland Normal, aunque también se usan cementos de alta resistencia, de rápido endurecimiento o resistentes a la acción de los sulfatos, con diferentes arenas y gravas, ya sean naturales o artificiales

2.

La mezcla de cementa-arena se almacena en un recipiente mecánico presurizado por medio de aire, llamado" lanzador".

3.

La mezcla se introduce en una manguera de descarga por medio de una rueda alimentadora o distribuidor que esta dentro del lanzador.

13

4.

Este material se conduce por aire comprimido a través de la manguera de descarga a una boquilla especial. La boquilla esta ajustada dentro de un tubo múltiple perforado a través del cual se atomiza agua bajo presión, mezclándose íntimamente con el chorro de arena-cemento.

5.

El concreto húmedo sale de la boquilla proyectado a alta velocidad sobre la superficie en que va a colocarse.

Procedimiento de mezclado húmedo1. El proceso de mezclado húmedo rara vez produce un mortero

con

propiedades equivalentes al de mezcla seca; las máquinas de mezclado húmedo producen un concreto esparcido, frecuentemente en grandes cantidades, sobreponiéndose en esta forma a los usos de alguna máquina de mezclado seco; pero esto no es más que un bombeo de alta velocidad a través de líneas cortas hacia una boquilla conectada a un chorro de aire comprimido. Resultando un concreto o mortero que no tiene ninguna compactación excepcional, el único tipo de máquinas de mezclado húmedo que es capaz de producir algo que se aproxime al verdadero concreto lanzado es el que se muestra en la figura 2.2 Sin embargo. se esta llevando a cabo una gran cantidad de prácticas al respecto, principalmente en los EE. UU. con lo cual se podrá obtener una maquina de mezclado húmedo capaz de proyectar un concreto lanzado genuino.

1


14

Figura 2.2 – Lanzadora y boquilla típicas para mezcla húmeda.1/

15

Concretos lanzados de alta y baja velocidad.

EI uso de máquinas de mezclado seco también se puede clasificar en dos categorías: concretos lanzados a "alta velocidad" y a "baja velocidad". Los concretos lanzados a alta velocidad se producen usando una pequeña boquilla y una elevada presión de aire para producir una alta velocidad en la boquilla y, por lo tanto, una velocidad elevada de impacto con velocidades de las partículas de 90 a 120 m /seg., dando por resultado un concreto lanzado muy bien compactado, Las variaciones que se tienen al colocar el concreto lanzado a alta velocidad son relativamente bajas.

El concreto lanzado de baja velocidad se produce usando una máquina de gran rendimiento y una manguera de gran diámetro con la boquilla amplia. EI concreto lanzado por la técnica de baja velocidad no se compacta tan bien como el de alta velocidad; pero, sin embargo, exhibe características típicas del concreto lanzado; baja relación agua-cemento, buena compactación en el lugar de aplicación, alto contenido de cemento. En la práctica, el tipo de máquina que se usa depende del tipo de concreto lanzado que se requiere, pero cualquier máquina puede adaptarse para obtener un mínimo de resultados satisfactorios. Las propiedades del concreto lanzado pueden modificarse cambiando la salida ajustada a la boquilla. el tamaño de la manguera o el tamaño de la boquilla.

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2.1.2

USOS GENERALES.1/

El concreto lanzado ofrece ventajas sobre el concreto convencional en muchos tipos de trabajos de construcción y reparación. Un ingeniero calificado, con conocimientos y experiencia, debe decidir donde y como puede usarse el material.

El concreto lanzado es frecuentemente más económico que el concreto convencional, debido a que necesita menos trabajo de cimbra y requiere solamente una pequeña planta portátil para mezclado y colocación en las áreas más inaccesibles.

Una propiedad importante del concreto lanzado es su facilidad para formar una excelente adherencia con varios materiales. Tiene características impermeables aun en secciones delgadas, y se pueden Usar aditivos para asegurar su impermeabilidad. EI concreto lanzado puede ser usado en :

 Estructuras nuevas (especialmente secciones plegadas o curvas), Por ejemplo: techos, paredes, tanques presforzados, recipientes, albercas, túneles, alcantarillas de aguas negras y revestimiento de lumbreras o tiros.

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 Recubrimientos de mamposterías de ladrillo, concreto, piedra o acero para protección o presentación.  Recubrimiento de acero estructural para proporcionar resistencia al fuego y proteger su capacidad de resistencia.  Refuerzo de estructura de concreto, losas, muros de concreto y mampostería, bóvedas de ladrillo y mampostería.  Reparación de estructuras de concreto dañadas, tales como puentes, revestimientos de tanques, presas, túneles, torres de enfriamiento, chimeneas y estructuras marítimas. Reparaciones generales de concreto descascarado en edificios antiguos de concreto reforzado. Reparaciones de estructuras de concreto y mampostería dañadas por sismos o incendios.  Revestimientos refractarios de chimeneas, homos, cúpulas, etc.  Revestimientos resistentes a la abrasión en almacenes de carbón y agregados, tolvas, vertedores, varaderos.

2.1.3 PROPIEDADES1/

Adherencia. El concreto lanzado tiene excelentes propiedades de adherencia con materiales como el concreto, mampostería, madera y acero. Para que la adherencia entre el concreto lanzado y cualquiera de los materiales antes mencionados sea efectiva, la superficie sobre la que se lanzará el concreto

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debe estar limpia de polvo, material insano o de cualquier suciedad; así mismo húmeda para evitar que sea absorbida el agua de la mezcla de concreto, sobre todo en materiales porosos como la mampostería; además debe contarse con personal que tenga experiencia en el lanzado del concreto así como también con una buena supervisión. En la tabla 2.1 se muestran valores de esfuerzos de adherencia del concreto lanzado medidos en base a esfuerzos de compresión y cortante. Muestra

Esfuerzo de compresión Esfuerzo de adherencia de núcleos de concreto en cortante psi(MPa) lanzado psi(MPa) A. Concreto lanzado mezcla seca con concreto convencional viejo 1 5850 (40.3) 720 (5.0) 2 7140 (49.2) 598 (4.1) 3 5900(40.7) 422 (2.9) 4 5410 (37.3) 520 (3.6) 5 7060 (48.7) 874 (6.0) 6 4620 (31.9) 411 (2.8) 7 4580 (31.6) 508 (3.5) B. Concreto lanzado mezcla seca con concreto lanzado mezcla húmeda viejo 8 4780 (33.0) 560 (3.9) 9 4360 (30.1) 530 (3.7) 10 4660 (32.1) 500 (3.4) C. Concreto lanzado mezcla húmeda con concreto lanzado mezcla húmeda viejo 11 4810 (33.2) 131 (0.9) 12 ----------181 (1.3) 13 4420 (30.5) 243 (1.7) 14 ----------220 (1.5) 15 4860 (33.5) 336 (2.3)

Tabla 2.1 “Esfuerzo de adherencia del Concreto Lanzado”

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Es importante aclarar que la adherencia del concreto no es una propiedad que se manifieste con cualquier material; por ejemplo con el aluminio presenta el problema de una posible corrosión electrolítica, con el acero galvanizado no se adhiere por la capa de zinc que éste tiene y en general el concreto lanzado presenta deficientes propiedades de adherencia cuando es aplicado sobre materiales pulidos y densos.

Versatilidad: Con el concreto lanzado se pueden obtener gran variedad de formas ya que su método de aplicación facilita la obtención de formas caprichosas, convirtiéndose así en una gran ayuda desde el punto de vista arquitectónico; también puede ser utilizado para la construcción de elementos nuevos y en reparaciones.

Durabilidad: La

durabilidad

del

concreto

lanzado

está

asociada

al

comportamiento que tiene ante exposiciones que puedan despojarlo de su capacidad de servicio, como por ejemplo congelamiento y deshielo, en las cuales el concreto lanzado ha demostrado tener una gran resistencia, salvo en estructuras marítimas donde se han observado deterioramientos considerables, por lo cual se recomienda usar un tipo de protección adicional a través de aditivos especiales como emulsiones asfálticas. Además el concreto lanzado se ha comportado satisfactoriamente ante el ataque de sustancias químicas, abrasión, procesos de humedad y secado, altas temperaturas, etc.

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Impermeabilidad: El alto grado de compactación que se logra a través del método de colocación del concreto lanzado, permite lograr en las superficies construidas con este tipo de concreto una impermeabilidad aceptable, ya que las partículas que lo forman quedan extremadamente unidas impidiendo que los líquidos se filtren fácilmente.

Relación agua/ cemento: En la elaboración de las mezclas de concreto lanzado se ocupan relaciones agua/ cemento bajas, lo que permite obtener resistencias altas en los elementos construidos a base de este tipo de concreto. En el caso particular de el concreto lanzado de mezcla seca se han tenido relaciones agua/ cemento "in-situ" entre 0.30 y 0.5 por peso, mientras que en el de mezcla húmeda los valores de dicha relación varían entre 0.40 y 0.55.

Resistencia a la compresión: Los valores más reportados de resistencia a los 28 días, se encuentran en el rango de 3000 a 7000 psi (20 a 48 MPa), aunque, para el concreto lanzado del tipo mezcla seca en algunas pruebas se han desarrollado resistencias superiores a los 10,000 psi (69 MPa). Se recomienda, que resistencias superiores a los 5000 psi (34.5 MPa) se especifiquen sólo para trabajos de concreto lanzado que serán ejecutados y supervisados en forma cuidadosa.

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Otras propiedades: Se presentan en este apartado una serie de propiedades que son de importancia para una correcta elección del concreto lanzado como material de construcción.

La contracción por secado del concreto lanzado varía dependiendo de las proporciones de materiales usados en la mezcla, pero generalmente se encuentra dentro del rango de 0.06 y 0.10 por ciento.

El peso unitario de un buen concreto lanzado está usualmente entre 140 y 150 lb/pie3 (2230 a 2390 kg./m3 ). El modulo de elasticidad generalmente se encuentra entre 2.5 x 106 y 6 x 106 psi (17 x 103 a 41 x 103 MPa) .

2.1.4 MATERIALES.1/

Los materiales para la fabricación del concreto lanzado tienen que ser de buena calidad para que puedan producir un concreto con propiedades aceptables. Para ello los materiales no pueden estar dañados y deben almacenarse en forma adecuada, según aparece en la Sección 2.5 del ACI 301. Se presentan a continuación los materiales usados para el concreto lanzado con las respectivas normas que deben cumplir.

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CEMENTO El cemento Pórtland utilizado para el concreto lanzado debe cumplir los requisitos de calidad establecidos en las normas ASTM C-150 o C-595, puede usarse también cemento resistente a los sulfatos, de endurecimiento rápido u otro tipo de cemento según lo ameriten las circunstancias bajo las cuales estará trabajando el concreto.

AGREGADOS El agregado de peso normal para el concreto lanzado debe cumplir con los requerimientos de la norma ASTM C-33. Los agregados que se utilizan para el concreto lanzado resistente a altas temperaturas son diferentes a los utilizados normalmente; dentro de éstos se pueden mencionar los limos, arcillas expandidas, escorias, vermiculita, perlita, alúmina fundida y caolín.

La granulometría de los agregados debe ser conforme a lo especificado en la tabla 2.2, dentro de la cual la graduación se utiliza para concreto lanzado con agregado fino únicamente. Las graduaciones 2 y 3 se ocupan cuando el concreto lanzado posee también agregado grueso. En el caso especifico de la graduación 3, donde el agregado grueso contiene partículas de hasta 19 mm es recomendable pesar por separado el agregado fino para evitar problemas de segregación.

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Las partículas de agregado que sean mayores de 19 mm deberán ser rechazadas por tamizado para evitar obstrucciones en el equipo. Se pueden utilizar agregados que no cumplan con las graduaciones de la tabla 2.2 si en pruebas preliminares se determina que dan resultados satisfactorios. En caso de usar agregados de peso liviano, éstos deben cumplir con la norma ASTM C-330. Tabla 2.2 –Graduación de los agregados. Porcentaje que pasa (en peso) Medida del Tamiz 3/4 plg. (19 mm) 1/2 plg (12 mm) 3/8 plg (10 mm) No. 4 (4.75 mm) No. 8 (2.4 mm) No. 16 (1.2 mm) No. 30 (600 um) No. 50 (300 um) No. 100 (150 um)

Graduación 1

Graduación 2

Graduación 3

------------------100 95-100 80-100 50-85 25-60 10-30 2-10

---------100 90-100 70-85 50-70 35-55 20-35 8-20 2-10

100 80-95 70-90 50-70 35-55 20-40 10-30 5-17 2-10

AGUA El agua para el mezclado deberá estar limpia y libre de sustancias que puedan dañar el concreto lanzado o el acero. Se puede usar agua potable, pero si no se dispone de ésta es permitido el uso de agua no potable que produzca cubos de mortero con resistencia a los 7 y 28 días que sean iguales, o como mínimo, sean el 90% de la resistencia de especimenes similares hechos con agua potable.

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El agua para el curado debe estar libre de sustancias que puedan dañar el concreto y de sustancias que puedan ocasionar manchas cuando el concreto lanzado es ocupado en acabados arquitectónicos.

ADITIVOS Se pueden usar aditivos en el concreto lanzado para mejorar sus propiedades, para ciertas aplicaciones especiales y para condiciones especiales de colocación. Los aditivos que se usan en el concreto lanzado deben probarse antes de ser ocupados en un proyecto determinado, para asegurar que se obtengan los resultados esperados. A menos que se especifique lo contrario, los aditivos solubles deben disolverse en agua antes de ser introducidos en la mezcla. Los aditivos deben cumplir con los requerimientos de la norma ASTM adecuada para cada tipo de aditivo, o en última instancia deberán seguirse las indicaciones dadas por el fabricante.

Por lo general los aditivos para el

concreto lanzado se encuentran en alguna de las siguientes categorías.

ADITIVOS ACELERANTES Para un fraguado rápido u obtención de resistencia prematura, se pueden usar aditivos acelerantes como el cloruro de calcio u otro aditivo acelerante aprobado (aluminatos, silicatos). El cloruro de calcio debe cumplir

25

con la norma ASTM D-98 y no debe ser usado en cantidades mayores al 2% en peso del cemento.

ADITIVOS INCLUSORES DE AIRE Debido a que los aditivos inclusores de aire tienen muy poco tiempo para reaccionar en el concreto lanzado de mezcla seca, este tipo de aditivos se ocupa solamente en el concreto lanzado de mezcla húmeda para aumentar la resistencia a condiciones de intemperismo severo, para aumentar la trabajabilidad de la mezcla o para reponer las pérdidas de aire en la misma debido al paso de ésta a través del equipo. Los aditivos inclusores de aire deben cumplir los requisitos de la norma ASTM C-260.

ADITIVOS RETARDANTES Y REDUCTORES DE AGUA En clima caliente, si se requiere de un acabado, puede emplearse un retardante en la mezcla que evite la presencia de juntas frías y mejore las propiedades impermeables. Los aditivos retardantes de fraguado generalmente no se usan en trabajos de concreto lanzado pero en caso de usarse, deben cumplir con la norma ASTM C-494, tipo D.

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Los aditivos reductores de agua para el concreto lanzado de mezcla húmeda deben ser conforme a la norma ASTM C-494. Dichos aditivos normalmente no se usan en el concreto lanzado de mezcla seca.

ADITIVOS DE LATEX Esta clase de aditivos mejoran la resistencia a la flexión y a la tensión, dan mayor capacidad de unión, así como también reducen la absorción y penetración de cloruros.

ADITIVOS PUZOLANICOS Estos aditivos pueden incrementar la trabajabilidad o facilidad de bombeo de concreto lanzado de mezcla húmeda; proveen mayor resistencia al ataque de los sulfatos y a la reacción de agregados alcalinos. Los aditivos puzolánicos deben cumplir con la norma ASTM C-618.

FIBRAS DE ACERO Este tipo de refuerzo, a diferencia de los demás, no se coloca antes de proceder a lanzar la mezcla de concreto sino que se incluye, con una dosificación especifica, dentro de ésta antes de ser introducida en la máquina lanzadora. Las fibras de acero se usan en el concreto lanzado para reducir la

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propagación del agrietamiento, para incrementar la resistencia a la flexión, la ductilidad, la rigidez y la resistencia al impacto. La longitud de las fibras de acero varia entre 1/2 y 1 1/2 pulgada (12 a 40 mm) y se usan en cantidades menores al 2% en volumen de concreto lanzado. El refuerzo de fibras de acero presenta el inconveniente de que desgasta rápidamente las piezas de la máquina lanzadora.

2.1.5 EQUIPO1/

Distribución de la planta1

La función básica de una planta de concreto lanzado es suministrar los materiales, el aire y el agua a una boquilla en las proporciones correctas y una presión apropiada de trabajo.

Una distribución típica de lanzadora pequeña se mostró en la figura 2.1, e instalaciones de rendimiento más grandes en las figuras 2.3 y 2.4. En la figura 2.5 se ilustra una pequeña planta móvil. Las máquinas de producción verdaderamente grandes pueden fabricar 9 m3 de mezcla por hora, que parece ser el límite que un operador en la boquilla puede manejar correctamente; algunos equipos grandes pueden mantener ocupados a dos operadores de boquilla.

1


28

Figura 2.3 –Equipo típico avanzado para gran rendimiento, continuo.

Figura 2.4 –Distribución típica para rendimiento mediano.

Figura 2.5 –Equipo para concreto lanzado Mi-con, tipo TR-40C.

29

Los equipos mayores frecuentemente son atendidos por camiones mezcladores de concreto que llevan la mezcla seca a la obra y la alimentan por medio de un transportador de la unidad.

Suministro de aire Todo el proceso depende de un suministro adecuado de aire comprimido. No solamente debe suministrar el compresor un volumen suficiente de aire a la presión correcta, sino que esta presión no debe tener fluctuaciones. EI aire suministrado a la lanzadora debe estar seco y libre de aceite. La mayoría de las lanzadoras están equipadas con secadores; sin embargo, en condiciones muy húmedas, se requieren secadores de aire adicionales. EI aire húmedo puede ocasionar que el vapor de agua se condense dentro de la lanzadora, tapándola, al adherirse gradualmente capas de cemento.

Para una disposición normal de la Ianzadora se requiere una capacidad del compresor no menor de 7000 Its/min. Para el empleo del Concreto lanzado en estructuras, por ejemplo, para 250 mm en muros, se necesita un compresor con una capacidad de 10,000 a 17,000 Its/min. dependiendo del tipo de lanzadora. Los vendedores de equipo de concreto lanzado tienden a proporcionar los volúmenes libres mínimos de funcionamiento del compresor para sus máquinas, pero siempre es mejor tener algo de volumen extra a la mano.

30

La presión normal de funcionamiento (la verdadera presión de aire a la salida de la lanzadora) medida con un manómetro colocado cerca de la salida, es generalmente entre 240 y 280 kN/m2, mientras que la presión de alimentación es 550 a 700 kN/m2. Las presiones de funcionamiento están relacionadas con la longitud de la manguera y la altura de la boquilla arriba de la lanzadora. Deben incrementarse en aproximadamente 2.2 kN/m2 por metro de longitud de manguera y por 4.5 kN/m2 por metro de altura arriba de la lanzadora. La altura máxima a la cual puede entregarse con seguridad el concreto lanzado es unos 100 m arriba de la lanzadora.

En la tabla 2.3 se muestran las capacidades necesarias de compresor para diferentes diámetros de manguera, para aplicaciones con concreto lanzado de mezcla seca.

Para el proceso de mezcla húmeda, las lanzadoras de alimentación neumática requieren menos aire para una medida dada de manguera que en el equipo de mezcla seca. En el equipo de desplazamientos positivos se requiere un suministro de aire de por lo menos 105 cfm (3 m 3/min.) a 100 psi (700 kPa) al anillo de aire para una adecuada operación.

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Tabla 2.3 –Capacidad de compresor vrs. diferentes diámetros de manguera. Diámetros internos de las mangueras que transportan el material

CAPACIDAD DE COMPRESOR

Pulgadas

mm.

cfm a 100 psi

M3/min. a 700 Kpa

1 1¼ 1½ 2 2½

25 32 38 51 64

350 450 600 750 1000

10.0 12.5 17.0 21.0 28.0

Suministro de agua

1

En el caso del concreto lanzado de mezcla húmeda, el agua es suministrada a los materiales en el proceso de mezclado antes de introducirlos a la máquina lanzadora y en la cantidad especificada en la dosificación.

Cuando el concreto lanzado es del tipo de mezcla seca, el agua llega a una válvula instalada en la boquilla a través de una manguera ligera flexible de alta presión. Siempre que sea posible, esta línea se conectara directamente a la alimentación principal, siempre que esta alimentación tenga una presión no menor de 400 kN/m2.

1


32

La

presión

de

agua

en

la

boquilla

de

descarga

debe

ser

considerablemente mayor que la presión de aire, para asegurar que el agua se mezcle apropiadamente con los demás materiales. Si la presión de agua en la alimentación de agua potable es inadecuada, debe introducírsele presión adicional a través de una bomba, sin descuidar que la presión lograda sea uniforme.

Mangueras1 La adecuada selección de las mangueras que transportarán materiales, aire y agua es importante para lograr un funcionamiento óptimo, económico y seguro del equipo. La medida de la manguera y la presión bajo la cual operará deben ser analizadas y evaluadas para seleccionar apropiadamente el tipo de manguera que se utilizará en un determinado trabajo.

Las mangueras de aire se usan para suministrar el aire a la máquina lanzadora de concreto, a la boquilla en el proceso de mezcla húmeda, al tubo de chiflón y a otros equipos que requieran de aire para su funcionamiento. Las mangueras de aire deben ser suficientemente grandes de tal forma que aseguren un adecuado volumen de .aire para operar el equipo y diseñadas para resistir por lo menos el doble de la presión bajo la cual trabajarán; además

1


33

deben ser flexibles, livianas y de un material resistente al aceite, abrasión y a los dobleces. Las mangueras de agua son utilizadas para alimentar con agua la boquilla; estas mangueras deben ser de una medida y resistencia compatible con el rango requerido de flujo y presión. Se recomienda para todas las mangueras de agua un diámetro interno mínimo de 3/4 plg (19 mm).

En el caso de las mangueras que transportan materiales, tanto para el proceso de mezcla seca como mezcla húmeda, el diámetro interno debe ser, cuando menos, igual al triple del tamaño máximo del agregado de la mezcla, o al doble de la longitud de las fibras de acero, cuando éstas son incluidas en la mezcla como refuerzo. En general, la manguera de materiales debe ser liviana y flexible y estar compuesta por materiales que sean resistentes a la abrasión, a los aplastamientos y dobleces.

La lanzadora12 La lanzadora deberá escogerse de acuerdo con el tipo y cantidad de concreto lanzado que se necesite. Su rendimiento debe ser de manera que suministre a

la boquilla una corriente regular, uniforme, vigorosa y sin

pulsaciones. 1 2

/ Fuente: “ Concreto Lanzado”. Autor: T. F. Ryan/ Nueva Serie/ IMCYC/ 10 / Fuente: “ Guide to shotcrete”. ACI 506R-90.

34

Los agregados hasta de 20 y aún 25 mm usados para las secciones gruesas de lanzamiento, pueden acomodarse solamente en las maquinas grandes. Estas maquinas también pueden ser usadas como una alternativa de una bomba convencional de concreto, en cuyo caso se usa una boquilla en forma de zapato o de tolva receptora.

Boquilla El proceso de lanzar el concreto frecuentemente ha sido descrito como un arte. Ciertamente, un buen lanzador (el hombre que opera la boquilla proyectando el concreto en su lugar) es un operario que tiene una habilidad para "sentir" su material y así obtener los mejores resultados. Sin embargo, todos estos esfuerzos son inútiles si no esta respaldado por una maquinaria adecuadamente diseñada y de funcionamiento apropiado.

Las boquillas para concreto lanzado de mezcla húmeda son y funcionan en forma similar a las descritas para el proceso de mezcla seca, con la diferencia que en vez de tener un sistema inyector de agua poseen uno de aire que impulsa la mezcla húmeda hacia la superficie donde se está lanzando el concreto. El funcionamiento de la boquilla (fig. 2.6) en convertir la corriente entrante de material mezclado en seco, en mortero humedecido que transite a

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suficiente velocidad para ser dirigido con exactitud a un punto especifico, a cierta distancia en donde producirá un impacto sobre la superficie y se quedará ahí pegado. El mezclado intimo del agua y el material en la boquilla se conoce en el ramo del concreto lanzado como hidratación, en un sentido completamente diferente al que tiene la palabra en su significado común como una combinación química de cemento y agua.

Figura 2.6 –La boquilla tipo Boulder 500, boquilla típica de mezclado seco.

La punta de la boquilla esta generalmente hecha o recubierta de hule para lograr uniformidad en los resultados, facilidad de limpieza y prevención al desgaste. Un chorro de concreto lanzado desgastaría un espesor de 3 mm. De punta de boquilla de acero en un día mientras que una punta de hule durará por espacio de una semana a más.

36

Lanzadoras de mezcla seca El sistema original de lanzadoras de cemento se ha desarrollado, pero actualmente existen otros tipos que estan en uso; sus mecanismos son diferentes pero el principio básico es el mismo. El cual es: alimentar mezcla seca a una cámara en la cual el aire a alta presión la lanza a través de una manguera.

Por sencillez estos diversos tipos se han reducido a cuatro sistemas típicos. Existen otros equipos pero son principalmente invenciones de compañías que los usas exclusivamente para si mismas, siendo un ejemplo de estos la lanzadora alimentada por medio de tornillos.

1. Tipo de rueda de alimentación 2. Tipo de alimentación directa por gravedad 3. Tipo de tambor rotatorio 4. Tipo de rueda alimentadora adaptada”boulder”

Un tipo recién llegado a este campo es la lanzadora de aspas de la Caledonian Mining Company esta es una lanzadora de baja presión pero altamente

adaptable

especialmente

apropiado

para

la

producción

de

compuestos con fibra de acero, aunque no produce concreto lanzado a alta velocidad.

37

Tipo de rueda de alimentación (lanzadora de cemento). 2/ Esta es una maquina de doble cámara. Un ejemplo de ella se ilustra en la figura 2.7 y la secuencia de operación se explica en las figuras 2.8, 2.9 y 2.10 la cámara superior actúa como un cierre neumático para alimentar material a la cámara inferior en la cual se mantiene una presión elevada de aire. El proceso de transferir material de la cámara superior a la cámara inferior se conoce como conmutación y debe efectuarse en tal forma que no se presenten fluctuaciones de presión en el suministro. Una conmutación eficiente depende de la limpieza de la válvula de campana inferior y de la habilidad del operador que la atienda y alimente la lanzadora y opere las válvulas.

Figura 2.7 –Máquina sobre ruedas, alimentadora de la lanzadora de cemento.2/ 2

/ Fuente: “ Guide to shotcrete”. ACI 506R-90.

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Figura 2.8 –Secuencia básica de operaciones en una máquina sobre ruedas de alimentación de doble cámara2.

Figura 2.9 –Lanzadora sobre ruedas de alimentación, (la cámara inferior).

2


39

El material en la cámara inferior cae

alrededor de la rueda de

alimentación giratoria, la cual mueve porciones de material alrededor de sus rayos hasta que cada una de ella se encuentra frente a sus salidas. En este punto la porción de material esta dentro de la cavidad de la rueda y libre por dos partes como se indica en la figura 2.102; está abierta al flujo de aire que llega a través del aditamento de cuello de ganso a elevada presión y abierta también a la cálida. Entonces esta porción de material es soplada a la salida por medio de la corriente de aire y conducida por esta misma a la boquilla.

Figura 2.10 –Operación básica de la rueda de alimentación.

2


40

Tipo de alimentación directa La lanzadoras alimentadas en forma directa tienen una variación de diseño pero se fundan básicamente en los principios que se muestran en la figura 2.11 son maquinas de cámara doble y sencillas, el material en la cámara baja se mantienen en movimiento por las aspas de un agitador y cae hacia el estrechamiento del cono invertido como en un reloj de arena. En el estrechamiento esta un conducto por el cual penetra el aire a presión elevada sopla a través de la caída del material y lo empuja hacia la salida. Ambos tipos de maquina, tanto la de alimentación directa como la de alimentación de rueda tienen controles de operación similares aunque el tipo de alimentación de rueda puede ajustarse con mayor sensibilidad.

Figura 2.11 –Lanzadora alimentada por gravedad.

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Las precauciones básicas que deben observarse con ambos tipos de máquinas son las siguientes:

1. Todas las válvulas deberán estar bien engrasadas para impedir desgaste y asegurar un uso rápido y eficiente. No se tolerarán las válvulas desgastadas.

2. El sistema de lubricación del motor deberá revisarse diariamente, así como la cantidad de aceite y grasa recomendado por el fabricante para mantener el sistema en optimas condiciones.

3. Las válvulas de campana deberán limpiarse escrupulosamente tratándolas con herramientas de metal suave o cepillos de alambre.

4. Las juntas deberán revisarse periódicamente y cambiarse en caso que estén defectuosas.

5. En el caso del tipo de alimentación de rueda la rueda deberá mantenerse limpia en la misma forma que las válvulas de campana.

6. Las salida deberá mantenerse escrupulosamente limpia, pulida de ser posible.

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Tipo de Tambor Rotatorio Las máquinas de tambor rotatorio (figura 2.12) rompen los diseños tradicionales y ofrecen ciertas ventajas, aunque su costo de operación tiende a ser más elevado debido a la mayor cantidad de superficies de desgaste.

Figura 2.12–Maquina de tambor rotatorio Aliva.1/

La operación se describe en términos generales en la figura 2.13; el barril consta de un número de cámaras cilíndricas colocadas entre dos placas perfectamente planas y paralelas. AI girar el tambor, cada cámara, a su vez, se carga con material que cae desde arriba, es sellada al pasar por un área aislada y se descarga al ponerse bajo la presión de aire de arriba que forza al material hacia la salida, en donde otros suministros de aire soplan la mezcla dentro de la

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manguera. Después se limpia la cámara pasando por una salida de escape y regresa al área de carga para repetir el ciclo.

Figura 2.13 –Lanzadora de tambor giratorio (detalle del tambor).

La máquina de tambor giratorio es muy robusta y más portátil que los otros tipos. Esta se proyecta para obtener rendimientos mayores y no se recomienda para ser usada con materiales finos o para producir concreto lanzado a alta velocidad.

El problema principal es el mantener un sello adecuado entre el tambor y las plataformas fijas, superior e inferior. Esto se efectúa por medio del uso de

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placas de juntas gruesas de hule duro con respaldo de acero, que se desgastan conforme avanza el trabajo y tienen que reponerse a menudo.

La mayor ventaja de estas máquinas es que necesitan un mínimo de atención mientras trabajan; pueden ajustarse con una alimentación regulada y se deja que funcionen sin atención. Esta cualidad hace pensar en los sistemas de alimentación automática. En este sistema se pueden emplear agregados gruesos sin temor a daño por acuñamiento de ellos.

Las

precauciones

necesarias

son:

tener

válvulas

limpias,

bien

engrasadas; un correcto nivel de aceite del motor; las paredes de los cilindros escrupulosamente limpias; salidas pulidas. Es imprescindible la ausencia de muescas en las placas del tambor; y es deseable que no existan en las de las juntas2. Los orificios de escape deben mantenerse limpios y libres de acumulaciones durante el funcionamiento.

Sistema de alimentación de rueda adaptada al tipo Boulder "H". Esta máquina (figura 2.14) se diferencia básicamente de la lanzadora de alimentación de rueda normal, en que la rueda solamente necesita suministrar, parcialmente, la mezcla contenida en el alimentador del material a la boquilla.

2


45

Figura 2.14 –Maquina tipo Boulder “H”.

Lanzadoras de mezcla húmeda1 La figura 2.2 nos muestra una lanzadora típica de mezcla húmeda. Este es el único tipo de sistema de mezcla húmeda que ha producido hasta la fecha algo parecido al concreto lanzado; es un sistema de aire presurizado con alimentación de aire adicional a la línea de alimentación a la

salida de la

maquina2. La velocidad en la boquilla es comparable con la de los lanzadores de mezclas secas y es posible dispararla a los plafones con cuidado, pero la mezcla necesita "lubricación" para poderla mover por la manguera, teniendo el producto un revenimiento de 20 a 50 mm en contraste con la mezcla seca de

1 2


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concreto lanzado que tiene cero de revenimiento. Se produce rebote, y, en general, se aplican los conceptos básicos de las técnicas del mezclado seco.

Todos los otros tipos de sistemas de aspersión de concreto de mezcla húmeda son adaptaciones de desplazamiento positivo de maquinarias. Los resultados son deficientes y las máquinas rara vez pueden emplearse para una superficie vertical.

Los sistemas de mezcla húmeda no se usan generalmente con agregados ligeros, excepto en usos de pequeña escala, tales como aplanados de muros con material lanzado.

Bombeo Vale la pena recordar que el equipo de concreto lanzado puede usarse como una bomba de concreto capaz de proporcionar hasta 10 toneladas de mezcla por hora a lugares hasta 100 m arriba de la lanzadora. Se usan dispositivos especiales para disminuir la velocidad en la boquilla, para producir concreto que contenga agregados hasta de 20 mm a una velocidad normal para concreto bombeado.

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Figura 2.15 –Equipo de colocación.

Para colocaciones a largas distancias y a niveles elevados existe una ventaja adicional: la mezcla no tiene que ser "Lubricada" para introducirlo a la manguera. Por esto es posible usar una relación agua/ cemento baja, como en una bomba convencional.

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2.1.6 El personal La cuadrilla de lanzado1 Debido a que la calidad del concreto lanzado depende básicamente de los operadores, es necesario que estos se sujeten a un aprendizaje y reciban instrucciones precisas para operar las máquinas. EI sobrestante de una cuadrilla debe tener experiencia de cuando menos dos años como lanzador, y su lanzador deberá haber trabajado como aprendiz cuando menos por espacio de seis meses, con experiencia en trabajos de naturaleza semejante al trabajo que vaya a desarrollar.

La experiencia del lanzador deberá demostrarse probando su habilidad recubriendo tableros de prueba como parte del programa de prueba antes de darle el visto bueno para hacerse cargo de algún trabajo. La cuadrilla consiste en:  1 lanzador.  1 operador del chiflón (aprendiz de lanzador).  1 operador del lanzador.  1 operador de mezcladora.  1 sobrestante.  varios peones que ayuden al movimiento de la manguera, colocar andamios, mezclado, etc. 1


49

FUNCIONES DEL PERSONAL Lanzador1 1. Asegurarse

que

la

boquilla

este

en

perfectas

condiciones

de

funcionamiento, el forro fijo y sin desgaste, que los chorros de agua estén libres y no tengan obstrucciones, que las mangueras no tengan incrustaciones y estén colocadas correctamente y que sus conexiones estén hechas en forma adecuada.

2. Asegurarse que la superficie que va a recibir el concreto lanzado este limpia, libre de polvo, lechada, grasa etc., (con excepción de las cimbras que se hayan recubierto con aceite para moldes).

3. Asegurarse que se recibe el chorro de mezcla en un flujo regular a la presión correcta y uniforme requerida.

4. Regular el control del agua para asegurar una compactación adecuada del concreto lanzado, bajo porcentaje de rebote y ausencia de revenimiento.

5. Deberá mantener la boquilla en tal forma que el concreto lanzado se proyecte lo mas directamente que sea posible sobre las superficies, 1


50

según lo permitan las condiciones. Esto asegurara una compactación adecuada y un bajo porcentaje de rebote.

6. Dirigir el chorro del concreto lanzado hacia las esquinas en una secuencia sensible, para tener la seguridad de que se llenen los rincones con concreto sano y que todo el refuerzo este embebido en él sin formación de bolsas de arena.

7. Dirigir al operador de la lanzadora de acuerdo con sus necesidades y detener el trabajo cuando se presente alguna deficiencia en el abastecimiento.

8. Eliminar cualquier bolsa de arena que se forme y cualquier área que tenga corrimientos de concreto o depresiones.

9. Disparar el concreto con el espesor, alineamiento y superficie requeridos.

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Operador del "Chiflón"

1. Ayudar al lanzador con el tubo de "Chiflón" de aproximadamente 1.2 m de longitud y cuando menos de 20 mm de diámetro. equipado con una válvula para eliminar por medio de soplado los rebotes de la superficie del trabajo, que están atrás del refuerzo y en los rincones1.

2. Ayudar al lanzador en cualquier otra forma, por ejemplo, en el caso de que deban cambiarse las mangueras de lugar, eliminar las bolsas de arena, aplanar la superficie del concreto lanzado, eliminar el material del rebote, cuidar de que no se presenten problemas tales como fugas, bloqueos, movimiento de las reglas maestras, etc.. y actuar como mensajero y emisor de señales.

Operador de Lanzador.

1. Asegurarse que la lanzadora está en excelente condiciones de trabajo.

2. Regular el suministro de la mezcla de la lanzadora de acuerdo con las necesidades del boquillero en cuanto a presión y volumen.

1


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3. Asegurarse que el suministro de la mezcla no tenga pulsaciones o que en alguna forma deje de ser regular.

4. Asegurarse, revisando cuidadosamente todas las conexiones, que no se pierda aire en las mangueras o en la lanzadora.

5. Dirigir al operador de la mezcladora de acuerdo con sus necesidades y rechazar cualquier material que se haya dejado por más de dos horas sin utilizar o cualquier otra mezcla que considere no satisfactoria.

6. Sopletear todas las mangueras de material al detenerse el trabajo y vaciar el lanzador si la interrupción dura más de una hora.

Operador de la mezcladora1

1. Asegurarse que la mezcladora este limpia y en condición mecánica de primer orden, esta deberá limpiarse diariamente. 2. Mezclar el cemento y la arena en las proporciones previamente calculadas. 3. Mezclar por lo menos durante un minuto, ya sea que se use una mezcladora de tambor o de olla.

1


53

4. Rechazar cualquier cemento insano, que esté mal graduado, de mala calidad o arena con un contenido de humedad mayor del 10 por ciento.

5. Por medio de un cribado cuidadoso, tener la seguridad de que no existen agregados grandes, pedazos de costales de cemento, escamas de cemento o cualquier otro material que pudiera bloquear la manguera si se deja entrar a la lanzadora ya sea de la revolvedora o de los montones de material mezclado.

6. Asegurarse que el cemento este almacenado cerca y a la mano de la máquina. sobre una tarima que tenga cuando menos 150 mm arriba del nivel del piso y bajo techo.

7. Asegurarse que la arena se almacene bajo techo y bajo lonas. de tal manera que pueda drenarse libremente.

Sobrestante EI sobrestante o el maestro de la obra, tiene la responsabilidad de la terminación satisfactoria del trabajo y actuar como coordinador y director1.

1


54

Organización del trabajo Para la obtención de una buena organización en el concreto lanzado, se requiere una organización correcta del trabajo, siendo esto responsabilidad del sobrestante, quien debe programar el trabajo de acuerdo con las necesidades y asegurarse que todo el equipo trabaje sin dificultades, tomando las precauciones necesarias y previendo las eventualidades.

Es un caso frecuente que, debido al ruido del compresor, al retumbar de la boquilla, o simplemente a la distancia, es imposible comunicarse por medio de la voz; por lo que se hace necesario comunicarse mediante señales. En la fig. 2.16 se muestra un sistema de señales manuales: estas son señales del lanzador; el operador de lanzadora solamente necesita hacer señales al lanzador para prevenirlo cuando va a proporcionar la presión o cuando va a detenerse la lanzadora por cierto tiempo1.

Cuando la cuadrilla de lanzamiento no pueda ver al lanzador, deberá usarse un aparato de radio bi-direccional, silbidos o un individuo de señales. en cuyo caso deberá acordarse una clave: normalmente dos silbatazos cortos significan "BIEN" y un silbatazo largo significa "PARE". Rara vez se usan otras señales; un lanzador con experiencia puede darse cuenta de muchas cosas por el comportamiento o el "sonido" de la lanzadora.

1


55

Figura 2.16 –Señales del lanzador1.

1


56

Precauciones de seguridad.

Equipo protector12 EI lanzador necesita protegerse de los rebotes y de las nubes de polvo de cemento. Las piezas individuales de rebote pueden pegar al boquillero a velocidades de 150 km/h o más, por lo que es muy importante que el lanzador use anteojos de seguridad para proteger sus ojos.

El tipo de anteojos más popular son los de plástico que se amarran alrededor, desechables. Debido a que se recubren eventualmente con concreto lanzado o con lechada de cemento y es antieconómico limpiarlos. Resulta más conveniente considerar que se usarán cuando menos un par de anteojos al día, por lanzador.

Los anteojos de vidrio tienen una mayor duración si se limpian con frecuencia pero proporcionan una visión borrosa debido a que se opacan por medio de las partículas que se adhieren. Los anteojos de vidrio no son recomendables a menos que se compruebe que sus cristales son antichoque y que no se empañan en el interior.

1 2


57

En ambientes interiores y cerrados se requiere ventilación para la salud y comodidad del lanzador. Ocasionalmente es suficiente un pañuelo húmedo sobre la nariz y boca. pero tan pronto el polvo se convierte en un problema, deberán suministrarse respiradores, Los protectores de respiración contra atomizadores de pintura son adecuados, pero es necesario cambiar frecuentemente los filtros. Una solución mejor que se emplea con ventajas en cualquier trabajo desarrollado en un ambiente cerrado (túneles, chimeneas, homos) es llevar una línea ligera de aire a través de un equipo especial de cabeza (fig. 2.17a).

Se recomiendan guantes impermeables de ajuste flojo; también un casco protector bien ajustado, tanto para proteger la cabeza como para evitar que el cemento caiga al cabello12. EI mejor uniforme es un traje de calderero, que se ajuste firmemente al cuello y con pantalones de ajuste flojo que caigan sobre las botas de hule (fig. 2.17b).

1 2


58

Figura 2.17 –Vestimenta protectora.

59

Solamente el lanzador y el operador del chiflón necesitan equipo protector. Pero vale la pena recordar que los granos de arena y las partículas que se encuentran en cualquier corriente de aire son tan dañinas como aquellas que salen de la boquilla; por lo tanto, se recomienda que también el operador de lanzadora use un par de anteojos.

Viento Es imposible producir un buen concreto lanzado en lugares expuestos al viento o a corrientes fuertes de aire12. Si existe alguna posibilidad de que se presenten vientos, aunque sean moderados, deberán tomarse precauciones para proteger la boquilla, el chorro y la superficie que vaya a tratarse, para impedir que el cemento y los finos sean sacados por el aire fuerte del chorro. A la intemperie, a veces puede ser suficiente un codo de metal ligero colocado sobre la punta de la boquilla en su extremo.

Los vientos y las corrientes también originan fisuras por contracción debido al rápido enfriamiento del concreto fresco lanzado; a este respecto, los vientos son tan perjudiciales como los rayos solares directos.

1 2


60

Lluvia

EI concreto fresco lanzado en lugares expuestos debe protegerse contra la lluvia. Como el concreto lanzado tiene una relación agua-cemento baja, es muy absorbente del agua cuando esta fresco; por ello, cuando se precipite una fuerte lluvia sobre el concreto fresco lanzado, puede ocasionar deslizamientos o escurrimientos o, cuando menos, reducirá su esfuerzo final. Frecuentemente es necesario colocar pantallas y una protección eficiente para eliminar el viento y la lluvia en lugares expuestos.

Polvo

Puede crearse una gran cantidad1 de polvo con el proceso del concreto lanzado; por esta razón, no deberá dejarse descubierta ninguna maquinaria delicada en las cercanías, o bien deberá sacarse fuera del área de trabajo cualquier maquinaria que se localice cercana a la obra.

12

Deben tomarse

precauciones para eliminar el polvo y los pedazos volátiles de rebote. No deberá usarse el concreto lanzado sin la debida protección en lugares que tengan transito intenso.

1

/ Fuente: “ Concreto Lanzado”. Autor: T. F. Ryan/ Nueva Serie/ IMCYC/ 10 / Fuente: “ Concreto Lanzado”. Autor: T. F. Ryan/ Nueva Serie/ IMCYC/ 10 2 / Fuente: “ Guide to shotcrete”. ACI 506R-90. 1

61

2.2

TALUDES

2.2.1 GENERALIDADES

Se conoce con el nombre genérico de taludes cualesquier superficie inclinada respecto a la horizontal que hayan de adoptar permanentemente las masas de tierra. Cuando el talud se produce en forma natural, sin intervención humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, según sea la génesis de su formación; en el corte, se realiza una excavación en una formación terrea natural en tanto que los taludes artificiales son los lados inclinados de los terraplenes.

Definir criterios de estabilidad de taludes, entendiéndose por tales algo tan simple como él poder decir en un instante dado cual será la inclinación apropiada en un corte o en un terraplén, y teniendo en cuenta los criterios técnicos: casi siempre las más apropiada será la más escarpada que se sostenga el tiempo necesario sin caerse. Aquí radica la esencia del problema y la razón de su estudio, lo normal es que cualquier talud funcione satisfactoriamente desde todos los puntos de vista; por lo tanto los taludes son estructuras que en general se deben proyectar y construir con una motivación esencialmente económica.

62

2.2.2 INFLUENCIA DEL TIPO DE MATERIAL EN LOS TALUDES. 3

La naturaleza intrínseca del material mantiene una estrecha relación con el tipo de inestabilidad que puede producirse, condicionando y pudiendo estimarse de antemano la susceptibilidad de cada material, a que se desarrolle un movimiento determinado;

Los terrenos en los que se producen los

movimientos, pueden dividirse en tres grupos:



Macizos rocosos.



Suelos



Materiales de relleno

MEDIOS ROCOSOS La distinta naturaleza de las rocas que forman los macizos rocosos implica una problemática determinada en su comportamiento ante la estabilidad de los taludes. El comportamiento de un macizo rocoso generalmente depende de las características de las discontinuidades (estratificación, diaclasas, fallas, esquistosidad, líneas de debilidad, etc.) que presenta, así como de la litología de la roca matriz y su historia evolutiva. En las discontinuidades ha de considerarse el tipo

y origen, distribución espacial, tamaño y continuidad,

espacio, rigurosidad, naturaleza del relleno, presencia de agua.

3

/ Fuente: “ Manual de Ingeniería de Taludes”. Instituto Tecnológico Geominero de España.

63

De la roca matriz ha de conocerse su naturaleza, características resistentes, meteorización, alterabilidad, etc. Generalmente los diferentes tipos de rotura que se producen en los

medios rocosos siguen superficies

preexistentes, aunque cuando los macizos están fuertemente fracturados pueden desarrollarse nuevas superficies de corte, similares a las producidas en suelos.

SUELOS Las diferencias de comportamiento que presentan estos materiales frente a los rocosos, se deducen de su definición como: conjunto de partículas sólidas, sueltas o poco cementadas, más o menos consolidadas, de naturaleza mineral, fragmentos de rocas, materia orgánica, etc., con fluido intersticial rellenando huecos y que han podido subir transporte o desarrollarse (in situ)

El comportamiento de las masas de suelo se asemeja al de un medio continuo y homogéneo, las superficies de rotura se desarrollan en su interior, sin seguir una dirección preexistente; básicamente suelen diferenciarse estos materiales atendiendo a su génesis:

 Transportados: coluviones, aluviales, glacis, etc.  Desarrollados in situ: eluviales.

64

La dinámica de estos materiales depende de las propiedades y características de sus agregados, habrá que considerar:

 Tamaño, forma y grado de redondez de las partículas más gruesas.  Proporción del contenido en arenas y/o arcilla.  Contenido en agua del suelo y situación del nivel freático, etc.

RELLENOS Se agrupan bajo esta denominación todos aquellos depósitos artificiales, realizados por la demanda ciertas actividades, como construcción de obra civil (terraplenes, presas de tierra, vertederos, etc.) o bien como acumulación de materiales de desecho, sobrantes, estériles, etc. Las consideraciones técnicas del comportamiento de estos rellenos tienen una gran semejanza con los materiales tipo suelo.

Dicho comportamiento puede modificarse en determinados casos, cuando

las

características

de

los

materiales

en

o

difieran

considerablemente. Tal es el caso de los terraplenes a media ladera, en los que pueden producirse movimientos en el o de los materiales que constituyen el núcleo y cimiento del terraplén respectivamente.

65

También pueden existir movimientos condicionados por materiales de distintas características, en el caso de presas de tierra con núcleos inclinados, vertederos no controlados, etc.

2.2.3

TIPOS DE MOVIMIENTOS O FALLAS. 3

La inestabilidad de taludes se traduce en una serie de movimientos, que pueden ser clasificados sobre la base de distintos criterios. Por lo tanto se recogen los tipos de movimientos que se originan con mayor frecuencia, de acuerdo con los mecanismos que se producen en diferentes materiales y los intervalos de tiempo en que tienen lugar.

Cuando los movimientos producidos son complejos y combinación de varios tipos, pueden conjugarse los términos más sencillos para su completa definición.

La frase de reconocimiento y clasificación del tipo de movimiento

es de una gran importancia ya que puede condicionar el análisis y conclusiones de control y estabilización del mismo.

3


66

DESPRENDIMIENTOS Se define como desprendimiento, una masa separada de un talud (desmonte, acantilado, etc.) mediante una superficie de corte normalmente pequeña y cuyo recorrido se realiza en gran parte,

a través del aire

(ver fig. 2.18).

figura 2.18- Desprendimiento.

Frecuentemente estas inestabilidades afectan a bloques aislados, aunque también a masas rocosas, originando en este caso movimientos de terreno con resultados catastróficos.

Estos

fenómenos

geológicamente por débiles.

suelen

alternancias

producirse

en

zonas

constituidas

sedimentarias de capas resistentes y

Los mecanismos que pueden conducir a estas inestabilidades,

67

generalmente sucesivos y complementarios, son: meteorización o extrusión de capas blandas, concentración de presiones en el borde y rotura por flexotracción.

VUELCOS Estos movimientos implican una rotación de unidades con forma de columna o bloque sobre una base, bajo la acción de la gravedad y fuerzas ejercidas por unidades adyacentes o por inclusión de agua en las discontinuidades.

Este tipo de movimientos puede culminar en otros tipos,

desprendimientos,

deslizamientos,

geométricos

material

del

etc.

involucrado

dependiendo según

la

de

los

distribución

aspectos de

las

discontinuidades.

Los vuelcos se pueden considerar exclusivos de medios

rocosos,

condicionados por la disposición estructural de los estragos, hacia el interior del talud, y un sistema de discontinuidades bien desarrollado. Existen variedades de estos movimientos como:



VUELCO POR FLEXION. Tiene determinadas características que le confieren cierta singularidad

entre los vuelcos. Se desarrolla bajo un mecanismo compuesto por flexione seudo continuas del material, individualizado en columnas, debido a una serie

68

de movimientos acumulados a lo largo de las discontinuidades, así como se muestra en la figura 2.19

Cuando se desencadena el movimiento, por transmisión de la carga en el pie del talud, el mecanismo progresa hacia el interior del macizo rocoso, originando grietas de tracción con profundidad y anchura variables.

figura 2.19 - Vuelco por flexión3



VUELCOS DE BLOQUES. Es característico de aquellos macizos rocosos que contienen sistemas de

discontinuidades ortogonales, dando lugar a una geometría de columnas divididas en bloques, ver figura 2.20

3


69

El empuje sobre los bloques inferiores origina su desplazamiento una vez producido, el movimiento progresa hacia la parte superior del talud. Cuando las columnas menos esbeltas son desplazadas hacia fuera del talud por la carga que efectúan las ya giradas.

figura 2.20 – vuelco de bloques. 3

DESLIZAMIENTOS Son movimientos que se producen al superarse la resistencia al corte del material y tienen lugar a lo largo de una o varias superficies o a través de una franja relativamente estrecha del material; generalmente las superficies de deslizamientos son visibles o pueden deducirse razonablemente; la velocidad con que se desarrollan estos movimientos es variable, dependiendo de la clase de material involucrado en el mismo. 3


70

El movimiento puede ser progresivo, produciéndose inicialmente una rotura local, que puede no coincidir con la superficie de rotura general, causada por una propagación de la primera.

La masa desplazada puede deslizar a una distancia variable de la superficie original de rotura, solapándose con el terreno natural y marcando éste una superficie de separación bien determinada; sobre los flancos y superficie sobre la que se produce el movimiento se originan estrías indicativas de la dirección del movimiento. Existen varios tipos de deslizamientos entre los cuales tenemos:



DESLIZAMIENTOS ROTACIONALES3 Tiene lugar a lo largo de una superficie de deslizamiento interna, de forma

aproximadamente circular y cóncava; el movimiento tiene una naturaleza más o menos rotacional, alrededor de un eje dispuesto paralelamente al talud según se muestra en la figura 2.21

3


71

figura 2.21 – esquema de falla rotacional3.

La salida de las superficies circulares sobre las que se produce la rotura puede originarse en tres partes diferentes del talud, según las características resistentes del material, altura e inclinación del talud, etc.

Si la superficie de rotura corta el talud por encima de su pie, se denomina superficie de rotura de talud. Cuando la salida se produce por el pie del talud y queda por encima de la base de dicho talud, recibe el nombre de superficie de rotura de pie de talud.

3


72

Si la superficie de rotura pasa bajo el pie de talud con salida en la base del mismo y alejada del pie, se denomina superficie de rotura de base de talud. En la superficie del terreno suelen aparecer grietas concéntricas y cóncavas hacia la dirección del movimiento, con un escarpe en su parte alta, tanto más acusado cuando mayor desplazamiento sufra la masa deslizada (figura 2.22).

figura 2.22 - Deslizamiento rotacional en un suelo3

La velocidad de estos movimientos varia de lenta a moderada, teniendo gran influencia la inclinación de la superficie de rotura en el pie de deslizamiento, si el perfil de la superficie deslizada se inclina hacia el monte, se mejora el equilibrio en la masa inestable, decreciendo el momento inductor y pudiéndose llegar a detener el deslizamiento

3


73



DESLIZAMIENTOS TRASLACIONALES3 En este tipo de deslizamientos la masa de terreno de desplaza hacia

fuera y abajo, a lo largo de una superficie más o menos plana o suavemente ondulada,

incluyendo

pequeños

movimientos

de

rotacionales

(ver fig. 2.23 y 2.24)

figura 2.23 - Deslizamiento traslacional en un suelo

figura 2.24 - Deslizamiento traslacional en un macizo rocoso.

Comúnmente el movimiento de la masa deslizada hace que esta quede sobre la superficie original del terreno; los deslizamientos traslacionales están 3


74

controlados por discontinuidades (estratificación, esquistosidad, diaclasa, fallas, etc.), influyendo la variación de la resistencia al corte

entre estratos de

diferente naturaleza, diferente grado de meteorización, distintos tipos de relleno en discontinuidades, etc. (Generalmente se desarrollan en macizos rocosos, con discontinuidades bien marcadas).

El progreso de estos deslizamientos tiende a ser indefinido, siempre que la inclinación de la superficie de deslizamiento sea lo suficientemente grande, y la resistencia al corte inferior a las fuerzas desestabilizadoras.

Dentro de un deslizamiento traslacional pueden existir varias unidades seudo-independientes, denominándose entonces deslizamientos quebrado. Cuando la masa deslizada consta de una unidad no muy deformada o varias unidades estrechamente relacionadas, se denomina tipo bloque.

Existen deslizamientos traslacionales de gran variedad en su tamaño, formados por la intersección de dos discontinuidades o superficie de debilidad; si ambas superficies se inclinan en sentido diferente, se denomina cuñas directas. Cuando la inclinación es hacia el mismo sentido reciben el nombre de cuñas inversas.

El deslizamiento se produce a lo largo de la línea de

intersección de las superficies, cuando se inclina a favor del talud y con menor pendiente que este.

75

Cuando coinciden una serie de condiciones estructurales y geométricas determinadas, en un macizo rocoso, pueden aparecer deslizamientos peculiares denominados pandeos3. Este fenómeno aparece cuando la estratificación es subvertical y existe gran diferencia, entre al menos dos de las tres dimensiones que definen geométricamente la estructura. Si existe una serie de diaclasas seudo-ortogonales a la estratificación, pueden producirse pandeos por flexión de placas fracturadas (ver figura 2.25); Generalmente en los deslizamientos de tipo traslacional el movimiento se produce de forma rápida.

figura 2.25 - Pandeo por flexión de placas fracturadas

3


76

2.2.4 MORFOLOGÍA Y PARTES DE UN DESLIZAMIENTO. 3

Algunas de las clasificaciones de movimientos existentes se basan en la interrelación de términos descriptivos relacionados con el tamaño, forma

y

morfología de los deslizamiento. Por otra parte, se ha comprobado a través de diferentes y numerosos estudios que existe una estrecha relación entre la morfología de un determinado tipo de deslizamiento y su génesis.

En un deslizamiento se suelen distinguir varias partes, aunque no todas se desarrollan de igual forma en los diferentes tipos. Incluso existen ciertas peculiaridades morfológicas propias de cada tipología en la figura 21 se muestra un tipo de deslizamiento rotacional con las diferentes partes y su nomenclatura usual, los términos empleados son:

 Escarpe Principal: Superficie que se forma sobre el terreno no deslizado en la periferia del deslizamiento. Se desarrolla a causa del movimiento del material deslizado hacia abajo y adentro respecto del material intacto.  Escarpe Secundario: superficie escarpada que se forma dentro del material desplazado debido a movimientos diferenciales del mismo.  Cabeza: parte superior del material deslizado.

3


77

 Coronación: Lugar geométrico de los puntos más altos del o entre el material desplazado y el escarpe principal.  Pie de la superficie de rotura: intersección de la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno.  Borde del material desplazado: Límite del material desplazado más alejado del escarpe principal.  Punta: extremo del borde más distante de la coronación.  Pie: porción de material desplazado, que se apoya sobre el terreno original a partir del pie de la superficie de rotura.  Cuerpo Principal: porción del material desplazado apoyado sobre la superficie de rotura entre su pie y el escarpe principal.  Flancos: Laterales del deslizamiento (derecho e izquierdo).  Cabecera: Material prácticamente (in situ), adyacente a la parte superior del escarpe principal.  Superficie original del terreno: Talud existente antes de ocurrir el movimiento. Puede considerarse como tal la superficie de un antiguo deslizamiento estabilizado3.  Superficie de rotura: superficie a través de la cual tiene lugar el movimiento.  Superficie de separación: Superficie que limita el material desplazado del terreno original.

3


78

 Material desplazado: masa de material movida hacia fuera del talud, desde su posición original en el mismo. Puede encontrarse en un estado deformado.  Zona de deflación; área dentro de la cual, el material desplazado se encuentra por debajo de la superficie original del terreno.  Zona de acumulación: área en la que el material desplazado se dispone por encima de la superficie original del terreno.  P : Máxima profundidad del deslizamiento medida perpendicularmente al plano del talud3.  L : máxima longitud del deslizamiento medida en el plano del talud.  HD : altura del deslizamiento medida entre la cabecera y el pie, en una misma sección.  LD : distancia horizontal desde el pie a la cabecera, medida en una sección longitudinal del deslizamiento.

Los

diferentes

tipos

de

movimientos

presentan

ciertos

rasgos

morfológicos que ayudan a su identificación y que viene condicionados por la clase de material y disposición del mismo.



Los desprendimientos son frecuentes en materiales rocosos de distinta competencia sobre los que se da una erosión diferencial, quedando zonas

3


79

en voladizo susceptibles de caer. Forman depósitos, en los que el tamaño de sus componentes depende la trayectoria seguida en su caída.



Los vuelcos sobre medios rocosos con un desarrollo de discontinuidades bien marcado, suelen originar acumulaciones de bloques de forma columnar dejando un perfil aproximadamente dentado.



Los deslizamientos rotacionales suelen tener una morfología típica de cuchara o concha, no obstante si el deslizamiento es de gran extensión según el sentido longitudinal del talud, pueden asemejarse a una superficie cilíndrica de eje paralelo al talud.



En los deslizamientos de tipo traslacional en roca existen las denominadas cuñas cuyo rasgo morfológico más característico son los huecos de forma tetraédrica que dejan en el talud al deslizar.



También los fenómenos de pandeo se caracterizan por abondamientos de placas sobre el talud con derrubios de similar geometría.



Las coladas originadas en suelo presentan una cicatriz dentada o en forma de “V” que se adelgaza hacia la cabeza.

80

2.2.5 FACTORES CONDICONANTES Y DESENCADENANTES.3/

En el análisis de los movimientos es de primordial importancia el reconocimiento de los factores que condicionan la estabilidad de los taludes y aquellos otros que actúan como desencadenantes de los movimientos. La susceptibilidad de que se produzcan movimientos en los taludes esta condicionada por la estructura geológica, la litología, las condiciones hidrogeológicas y la morfología propia de un área determinada.

Una variación de algunos de los condicionantes mencionados, producida por causas naturales o debido a la actividad humana, puede traducirse en un incremento o disminución del esfuerzo de corte cuyo efecto inmediato desencadena la inestabilidad de una masa de terreno.

Se describen a

continuación algunos de los factores más importantes que influyen en la estabilidad de los taludes.

FACTORES NATURALES 3 Fundamentalmente constituyen factores condicionantes cuando se trata de agentes que integran la meteorización, siendo los agentes erosivos los que tienen una mayor incidencia como factores desencadenantes, así como los fenómenos de carácter tectónico que influyen en la corteza terrestre.

3


81

EL AGUA3. Constituye el agente natural de mayor incidencia como factor condicionante y desencadenante en la aparición de inestabilidades; dadas las diversas formas con que se presenta en la naturaleza, se describen los efectos que produce según su procedencia:

a.

RIOS Y OLEAJE. Las corrientes de agua con su poder erosivo y de transporte constituyen

un gran factor desencadenante; pueden actuar de forma continua con desigual importancia, según la intensidad de la corriente, produciendo socavaciones en el pie de los taludes, que disminuyen o eliminan su soporte en la base e incrementan el esfuerzo de corte en los materiales.

b.

AGUA SUBTERRÁNEAS. Se consideran como tales, las corrientes y niveles subterráneos y el agua

distribuida en el interior de la red de fracturación de un macizo rocoso o de forma intersticial en los suelos, que condicionan la estabilidad de los mismos. Ejercen una serie de disoluciones y otros cambios físico-químicos en el terreno, que disminuyen las características resistentes del mismo.

3


82

c.

LLUVIA. Constituye un factor desencadenante de inestabilidades, contribuyendo a

aumentar la acción de diversos factores condicionantes; meteorización, acción de las aguas subterráneas, etc. El impacto de las gotas de lluvia sobre los suelos produce salpicaduras que levantan y dejan caer las partículas, tendiendo a transportarlas hacia niveles inferiores de la vertiente.

SISMICIDAD Y VULCANISMO 3 Constituyen factores desencadenantes de grandes deslizamientos, pudiendo ocasionar daños graves. Cuando ocurre un sismo se generan una serie de vibraciones, que se propagan como ondas de diferente frecuencia; la aceleración, vertical y horizontal asociada a esas ondas, origina una fluctuación del estado de esfuerzos en el interior del terreno afectando al equilibrio de los taludes. Así se puede producir una perturbación del trabazón intergranular de los materiales, disminuyendo su cohesión. Esta

acción

sísmica

es

compleja

y

origina

unos

fenómenos

deformacionales que pueden ser de tipo sismo-tectónico o sismogravitacional. El primer tipo es manifestación de los movimientos que se producen en la corteza, a lo largo de fallas, plegamientos, etc., producidos durante terremotos de intensidad mayor de 6.5 (Escala de Mercalli).

3


83

Los fenómenos deformacionales de tipo sismo-gravitacional tienen una dinámica específica. Los materiales movilizados se extienden sobre áreas mucho mayores que los movimientos debidos a la gravedad, particularmente si ha habido vibraciones de larga duración. En las regiones sísmicamente activas, los terremotos son la causa predominantes de los movimientos de los taludes; los volcanes en actividad llevan asociados movimientos sísmicos de características específicas en cuanto a su intensidad, frecuencia, etc. originan modificaciones en las laderas; dichos fenómenos alteran el equilibrio de los taludes , produciendo generalmente fallas y colapsos.

ACTIVIDAD HUMANA El desarrollo de los países incluye un conjunto de actuaciones adecuadas a crear una infraestructura que permita el progreso de los mismos; destacan los sectores dirigidos a procurar los recursos naturales y aquellos que permitan los servicios necesarios para su transformación

y

distribución; la actividad humana que se deriva constituye una de las causas con mayor incidencia en los movimientos de taludes. Aunque estos generalmente tienen consecuencia de menor entidad que los producidos por causas naturales, a veces producen daños de mayor cuantía.

84

2.2.6 ESTABILIZACION DE TALUDES POR MEDIO DE ANCLAJES

Los anclajes son armaduras metálicas, alojadas en taladros perforados desde el talud y cementadas. Se emplea como medida estabilizadora de taludes tanto en roca como en terreno suelto. Son elementos que trabajan a tracción y que colaboraran a la estabilidad del talud de dos formas ver fig. 2.26

1.

Proporcionan una fuerza contraria

al movimiento de la masa

deslizante.

2.

Producen un incremento de las tensiones normales en la existente o potencial superficie de rotura, lo que provoca un aumento de la resistencia (   C'

al



deslizamiento

en

la

superficie

 ' tg ' )

figura 2.26 - Efecto estabilizador de un anclaje.

de

talud

85

La longitud de los anclajes suele oscilar entre 10 y 100 m y el diámetro de perforación entre 75 y 125 mm; y se pueden clasificar según diversos conceptos.



En función del tiempo de servicio se pueden distinguir los tipos siguientes :

Anclajes provisionales. Tienen carácter de medio auxiliar y proporcionan las condiciones de estabilidad al talud durante el tiempo necesario para disponer otros elementos resistentes que los sustituyan.

Anclajes Permanentes. Se instalan con carácter de medida definitiva. Se dimensionan con mayores coeficientes de seguridad y han de estar proyectados y ejecutados para hacer frente a los peligros de corrosión.



En función de su forma de trabajar se pueden clasificar en:

Anclajes Pasivos. No se pretensa la armadura después de su instalación. El anclaje entra en tracción al empezar a producirse el movimiento del terreno.

86

Anclajes Activos. Una vez instalado se pretensa la armadura hasta llegar a su carga isible, comprimiendo el terreno comprendido entre la zona de anclaje y la placa de apoyo de la cabeza.

Anclajes mixtos. La armadura se pretensa con una inferior a la isible, quedando una parte de su capacidad resistente en reserva para hacer frente a posibles movimientos aleatorios del terreno.

La carga isible de una armadura es igual al producto de la sección de acero por su limite elástico, multiplicado por un coeficiente de seguridad (0.6 para anclajes permanentes y 0.75 para anclajes provisionales). Los materiales empleados como armadura o miembro de tracción son los siguientes:  Alambres de acero de alta resistencia.  Cordones Constituidos por alambres de alta resistencia  Barras de acero especial.

Los alambres normalmente utilizados tienen un diámetro entre 5 y 8 mm. El acero tiene una resistencia atracción de 160 a 190 Kg./mm. 2 y un limite elástico convencional de 145 a 170 Kg./mm.2, la armadura de los anclajes se compone de una serie de alambres paralelos cuyo número suele oscilar entre seis y cincuenta y cuatro en total.

87

Alambres con diámetros (entre 2 y 4 mm ) sirven para la fabricación de cordones de alambres trenzados. Los más frecuentes son los cordones de 7 y 19 alambres. Los cordones se emplean aisladamente o en grupos de hasta 39 cordones. Las

barras

de

acero

especial

tienen

normalmente

diámetros

comprendidos entre 16 y 40 mm, con resistencia a tracción del orden de 60 a 85 Kg./mm.2 y límite elástico convencional entre 50 y 70 Kg./mm.2

En todos los

casos los aceros empleados han de ser dúctiles, con alargamientos de rotura superiores al 4%. Las barras de acero empleadas en los anclajes se denominan bulones o pernos de anclaje; el anclaje mediante cordones o grupos de cordones se denomina anclaje por cables.

La distribución entre bulones y cables por

consideraciones constructivas, los bulones no suelen usarse para anclajes de más de 15 m de longitud por lo que su uso esta limitado a anclajes superficiales. Se emplean generalmente en taludes de roca con objeto de minimizar los desprendimientos.

Los bulones suelen utilizarse como anclajes de baja

capacidad, tanto activos como pasivos; su capacidad o carga isible, suele oscilar entre 5 y 50 ton por bulón. Los anclajes por cable tienen una longitud mucho mayor, en ocasiones superior a los 100 m y una capacidad de carga también superior, generalmente

88

entre 20 y 200 ton/anclaje. Los anclajes por cable se emplean para estabilizar grandes masas deslizantes con superficies de rotura profundas.

LAS PARTES DE UN ANCLAJE

a)

ZONA DE ANCLAJE.

Existen diferentes maneras de constituir la Zona de anclaje, en la que la armadura queda fijada al terreno. El dispositivo más elemental y de más fácil instalación es el casquillo expansivo (Fig. 2.27), esta concebido para anclar en roca sana o bloques de hormigón dado su carácter puntual; se utiliza generalmente en bulones de poca capacidad resistente (menos de 20 ton por bulón.)

figura 2.27 – Perno de casquillo expansivo.

89

En la mayoría de los casos, la zona de anclajes se efectúa mediante inyecciones de lechada, generalmente a base de cemento con relaciones cemento/agua entre 1.5 y 2 también se emplean, en ocasiones, inyecciones de mortero de cemento. La inyección se realiza a través de tuberías de PVC y es frecuente inyectar a presión. Alcanzándose valores de hasta 30 kg/cm2 en este caso es necesario independizar la zona de anclaje de la zona libre y evitar que esta se cemente con la lechada4; puede ser útil emplear aditivos que aceleren el fraguado y disminuyan la retracción.

En él cada de bulones de roca es

frecuente la utilización de resinas para la formación de la zona de anclaje. La adherencia resina-roca es 2 o 3 veces la de la lechada de cemento siempre que se utilice en un medio seco. Se llama bulbo de anclaje al material (cemento, mortero o resina) que recubre a la armadura y que lo solidariza con el terreno que la rodea según la figura 2.28

figura 2.28 – Esquema de anclaje 4

/ Fuente: “Lechadas Cementantes e Inyección de Lechadas”. Autor: Steven H. Kosmatka.

90

Es importante obtener una buena materialización del bulbo de anclaje operación más delicada cuando se trata de terrenos sueltos. La resistencia de la zona de anclaje viene determinada, en primer lugar por la adherencia entre lechada y acero y en segundo lugar por la adherencia entre el bulbo de anclaje y el terreno que la rodea lo que determina la resistencia.

Cuando la zona de anclaje se sitúa en terreno suelto, se obtiene secciones mayores e irregulares bien por que el terreno sea permeable a la lechada, bien porque se compacte o bien porque el terreno rompa debido a la presión de inyección.

Por ello, la resistencia mediante al deslizamiento en la zona de anclaje se determina generalmente median (ensayos de adecuación) conocida dicha resistencia se calcula la longitud de anclaje necesaria para resistir la carga isible de la armadura, multiplicada por un coeficiente de seguridad (1.75 a 2 para anclajes provisionales y de 2.5 a 3 para los permanentes).

Los valores obtenidos son evidentemente muy variables, aunque es frecuente utilizar valores de la longitud de anclaje del orden de los 6 m.

91

TABLA 2.4 - Resistencia media al deslizamiento de bulbos inyectados.

Tipo de terreno

Resistencia media al deslizamiento (kg/cm2)

Rocas duras (granito, gneis, caliza)

10 a 25

Roca floja

3 a 10

Gravas y arena gruesas

7 a 10

Arena medias y finas

3a6

Arcillas con resistencia a compresión simple: >= 4 kg/cm2

>8

1 a 4 kg/cm2

4.0 a 8.0

0.5 a 1 kg/cm2

2.5 a 4.0

Salvo que se efectúen ensayos al respecto, no es aconsejable la realización de bulbos de anclaje en suelos arcillosos con índice de fluidez superior a 0.6 debido a los fenómenos de deformación viscosa que puede experimentar la zona de anclaje.

La transferencia de esfuerzos de la armadura al terreno por medio de la lechada de inyección puede realizarse directamente, o indirectamente a través de tuberías metálicas o de otros materiales, en los que va alojada la armadura.

92

b)

ZONA LIBRE. La zona libre, cuando el terreno de la perforación puede desprenderse,

queda independizado del mismo mediante camisas de PVC o metálicas. En cualquier caso debe protegerse de la corrosión mediante rellenos de productos protectores, si se emplea como es frecuente, mortero o lechada de cemento la inyección se ha de hacer después de la puesta en tensión de la armadura. Por razones constructivas, la zona libre debe tener una longitud mínima de 5 metros con objeto de controlar adecuadamente la puesta en tensión y aminorar la influencia de los movimientos de la cabeza.

c)

CABEZA Y PLACA DE APOYO El sistema de abroche de la armadura a la placa de apoyo puede estar

constituido por tuercas en el caso de barras roscadas o bien remachados o cono macho-hembra para alambres y cordones. El abroche puede ser común al conjunto de la armadura o independiente para uno o varios elementos. La placa de apoyo suele situarse, a su vez, sobre un bloque de hormigón armado que transmite los esfuerzos a la superficie del terreno.

La puesta en tensión de los cables se efectúa normalmente mediante gatos hidráulicos o, si la cabeza dispone de rosca (barra), mediante llave dinamométrica. En este último caso se conoce solo aproximadamente la tensión realmente dada al anclaje, existen sistemas en los que, además de tensar

93

simultáneamente todos los alambres, se puede comprobar la tensión y efectuar el retensado posterior sin dañar los alambres.

ANCLAJES ACTIVOS Y ANCLAJES PASIVOS Los anclajes activos ejercen una acción estabilizadora desde el mismo momento de su puesta en tensión; los anclajes pasivos entran en acción, oponiéndose al deslizamiento, cuando la masa deslizante ha comenzado a moverse5.

De aquí se deducen dos importantes ventajas de los anclajes activos sobre los pasivos. Los primeros permiten aprovechar la resistencia intacta del terreno, pues el movimiento de la masa produce una disminución de las propiedades resistentes. Por otra parte, dicho movimiento puede provocar la rotura del revestimiento protector contra la corrosión, precisamente en el momento en el que la resistencia del anclaje es más necesaria.

Los anclajes pasivos entran en tracción al oponerse a la expansión o dilatancia que se produce en las juntas de la roca cuando comienza o producirse un deslizamiento a lo largo de las mismas. El movimiento de la masa produce un aumento de volumen (dilatancia) que esta relacionado con la existencia de rugosidades en la misma, la efectividad de un anclaje pasivo esta

5

/ Fuente: “ Manual de Cimentaciones Profundas”. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos.

94

relacionada directamente con la magnitud de la dilatancia, la cual depende del tamaño y la dureza de las rugosidades. Por consiguiente en taludes en suelos o rocas blandas con juntas relativamente lisas los anclajes pasivos son menos efectivos.

La resistencia proporcionada por los anclajes activos esta mucho más definida, proporcionan una fuerza resistente casi constante y para un mismo peso de acero su acción de soporte es más segura y eficaz; los anclajes pasivos, por otra parte, tiene una instalación más simple, barata y rápida, por lo que se uso puede estar indicado en algunos casos.

PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN La vida útil de un anclaje esta imitada por los efectos de la corrosión, un anclaje sin ningún tipo de protección puede tener una duración de pocos meses; un anclaje sometido a tensiones relativamente altas puede producirse la denominada corrosión bajo tensión, que aparece incluso si el anclaje se encuentra en un ambiente neutro. El problema se manifiesta por la formación de zonas frágiles en el anclaje a lo que sigue una rotura repentina.

En este tipo de corrosión el aumento de sección de acero no constituye un remedio eficaz, la única medida efectiva es recubrir el anclaje en toda su longitud:

95

En la zona de anclaje, el mortero o lechada de cemento es muy útil para evitar la corrosión, necesitándose un recubrimiento mínimo de 2 cm.

Si el

anclaje es permanente, es frecuente adoptar dos protecciones independientes: resina epoxica más inyección de cemento o grasa en tubo de acero más inyección de cemento, alojándose la armadura dentro de dicho tubo.

La zona libre se puede proteger rellenando el espacio entre la armadura y el límite de la perforación con la lechada de cemento, siempre después de la puesta en tensión de la armadura. Otro método, más caro, es revestir individualmente las barras o cordones con tubos de polietileno rellenos de grasa. Lo cual esta especialmente indicado si son previsibles movimientos posteriores a la puesta en tensión, pues podría producirse la rotura del revestimiento de lechada.

2.2.7 EQUIPO5

Los métodos de perforación que se utilizan incluyen mecanismos de rotación, percusión o percusión-rotación, y a veces métodos vibratorios

de

perforación. Rara vez se usan brocas de corona de diamante para los barrenos de anclaje por sus altos costos y por la posible reducción de adherencia debido a lo liso del barreno perforado, idealmente, el método de perforación debe

5


96

alterar lo mínimo posible en suelo circundante. También se debe tener mucho cuidado con la estabilidad de los barrenos para asegurar que la perforación o el lavado no alojen el suelo. Después de que lo barrenos se han perforado, se deben

probar en canto a su impermeabilidad midiendo la velocidad de la

perdida o ganancia de agua en el barreno perforado. Esto será útil al analizar la magnitud de la posible perdida de mortero o lechas 4. Si la perdida de agua es mayor a tres litros por minuto por atmósfera medida durante 10 minutos, se debe realizar una aplicación de mortero o lechada previa.

PERFORADORAS. Son máquinas para hacer barrenos en el suelo, por rotación o por percusión; en el caso de las rotatorias, la torsión se transmite por medio de una barra en cuyo extremo inferior se coloca una herramienta de avance tal como una broca, un brote cortador, una hélice. La barra se hace girar con algún mecanismo, o bien se levanta y se dejar caer sobre el fondo de la perforación, lo cual da lugar a que las perforadoras sean rotatorias o de percusión, respectivamente.



Perforadoras rotatorias5. Para

la

construcción

de

cimentaciones profundas,

se

emplean

generalmente dos tipos de perforaciones con sistema rotatorio: 4 5

/ Fuente: “Lechadas Cementantes e Inyección de Lechadas”. Autor: Steven H. Kosmatka. / Fuente: “ Manual de Cimentaciones Profundas”. Sociedad Mexicana de Mecánica de Suelos.

97

Con barrenos de perforación; ya sea montadas sobre orugas, grúas o camiones. En este caso, el barreno puede ser de una sola pieza o bien telescopico de varias secciones, con el cual se extrae de manera intermitente el suelo perforado (figura 2.29)

figura 2.29 - Perforadora rotatoria.

La selección de la perforadora3 más adecuada para un proyecto dado, dependerá de las características que presenten los materiales del lugar, así como del diámetro y profundidad4 de las perforaciones por realizar, el uso de ademes metálicos o lodos bentoniticos, entre otros.

3 4

/ Fuente: “ Manual de Ingeniería de Taludes”. Instituto Tecnológico Geominero de España. / Fuente: “Lechadas Cementantes e Inyección de Lechadas”. Autor: Steven H. Kosmatka.

98



Perforadoras por percusión Las perforadoras por percusión, a través de un sistema, que puede ser

mecánico neumático o hidráulico5 transmiten una serie rítmica de impactos al material por perforar, por medio de un elemento de corte o ataque, llamado martillo de fondo. Su aplicación principal es en rocas, ya que en suelos se reduce su eficiencia.

2.3

REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

2.3.1 GENERALIDADES

Toda construcción tiene una vida útil. Con base en el estudio y análisis de una estructura determinada, puede determinarse que sus condiciones actuales no son satisfactorias para el uso que se le está dando; puede tener problemas estructurales, estéticos o una combinación de ambos. Mediante la reparación, se pretende alargar o adecuar su vida útil.

Las causas del deterioro pueden ser muchas y muy variadas: mal diseño, cambio de uso de la estructura, malos materiales, malas prácticas constructivas, exposición a medios agresivos, exceso de cargas, accidentes, etcétera.

5


99

Es necesario determinar las causas del deterioro antes de iniciar cualquier reparación, y evaluar si lo que ocasionó el daño sigue afectando a la estructura o ya no.

Después, se deben elegir los materiales adecuados a

sí como los

métodos y sistemas apropiados para la reparación, preparar la superficie de aplicación adecuadamente y ejecutar los trabajos para poner nuevamente en servicio la estructura.

2.3.2 IDENTIFICACION Y EVALUACION PRELIMINAR DE DAÑOS.

17

El primer paso para la posible reparación de una estructura es el reconocimiento de daños existentes en ella. La información que con esto se pueda reunir servirá para desarrollar las actividades siguientes:

i.

Evaluación preliminar de la estructura, que permita definir si se requiere su demolición inmediata o si procede su reparación.

ii. 1/

Determinar la estrategia y los detalles de rehabilitación temporal.

Fuente: “Reparación de Daños por Sismo en Estructuras de Concreto, Mampostería, Muros, Taludes y Cimentaciones”. Expositores: Dr. Ing. Héctor David Hernández, Ing. M.I. Mario Ángel Guzmán Urbina, Ing. M.S. Enrique Melara. 7 / Fuente: “ Manual para Reparación, Refuerzo y Protección de Estructuras de concreto”. Autor: Dr. Ing. Paulo R. do Lago Helene..

100

En está primera etapa se deberá definir si se justifica la reparación o si por el peligro de un derrumbe inmediato que pueda afectar las construcciones o vías de circulación vecinas es necesaria la demolición

INSPECCION PRELIMINAR Esta consiste en una revisión ocular de toda la estructura para lograr la identificación de los daños existentes, así como para poder comprender el sistema estructural y su comportamiento ante un sismo. Esta actividad deberá ser coordinada por un especialista en estructuras.

Durante la inspección deberán tomarse las medidas de seguridad elementales, procurando evitar las zonas de colapso inminente.

Para la correcta evaluación de daños y sus causas es necesario identificar el sistema estructural utilizado el edificio en estudio: Marcos rígidos con o sin contravientos, sistemas de pisos de vigas y losas o de losas planas sin vigas, macizas o aligeradas; muros de concreto reforzado, muros de mampostería con o sin contravientos; elementos precolados; o alguna combinación de los sistemas anteriores.

101

Es importante tomar nota del sistema de cimentación empleado: zapatas aisladas o corridas; sistemas reticulares; pilotes de fricción o de apoyo directo, o alguna combinación de estos sistemas. Para la realización de esta inspección preliminar es necesario el siguiente equipo mínimo requerido:

 Casco.  Tabla de apoyo y formas de inspección.  Cinta métrica.  Plomada o nivel.  Martillo y cincel o desarmador.  Linterna.  Grietó metro.  Cámara fotográfica y binoculares.

DAÑOS ESTRUCTURALES MÁS COMUNES. 17 Los daños se han clasificado por el tipo de elemento estructural, indicándose también la causa principal de los mismos según la tabla 2.5

1/


102

ELEMENTO ESTRUCUTRAL

Columnas.

TIPO DE DAÑO17

CAUSA

Grietas diagonales.

Cortante o torsión

Grietas verticales.

Flexo compresión

Desprendimiento del recubrimiento

Flexo compresión

Aplastamiento del concreto y pandeo Flexo compresión de barras.

Vigas.

Grietas diagonales.

Cortante o torsión

Rotura de estribos.

Cortante o torsión

Grietas verticales.

Flexión

Rotura del refuerzo.

Flexión

Aplastamiento del concreto.

Flexión

Grietas diagonales.

Cortante.

Unión vigas-columna. Falla por adherencia del refuerzo de Flexión vigas. Sistema de piso.

Muros de Concreto.

Grieta alrededor de columnas en losas o placas planas. Grietas Longitudinales.

Flexión

Grietas diagonales.

Cortante

Grietas horizontales.

Flexo compresión

Aplastamiento del concreto y pandeo Flexo compresión de barras. Grietas diagonales.

Muros de Mampostería.

Penetración.

Cortante

Grietas verticales en las esquinas y Flexión y volteo. centro. Grietas (placa perimetral apoyada).

Flexión

TABLA 2.5. Resumen de Daños Estructurales más comunes.

1/


103

2.3.3 REHABILITACION TEMPORAL17

El propósito de la rehabilitación temporal es proporcionar resistencia provisional a aquellos elementos y conexiones de los cuales depende la seguridad del sistema estructural total. Además, la protección temporal deberá incluir medidas que garanticen la seguridad de las personas en las zonas adyacentes al edificio dañado y de los trabajadores que realicen las labores de rehabilitación.

2.3.4 MATERIALES PARA REPARACION, REFUERZO Y PROTECCION

La reparación de estructuras de concreto y mampostería necesita materiales adecuados para el resane de grietas y sustitución de morteros y concretos dañados, que sean capaces de alcanzar rápidamente su resistencia y mantener su adherencia indefinidamente. CONCRETO:

El

concreto

de

cemento

Pórtland

es

el

material

tradicionalmente usado en reparaciones y refuerzos. En la gran mayoría de los casos requiere una dosificación que mejore algunas de sus características naturales.

1/


104

El principal obstáculo que enfrenta el uso del concreto colado in-situ en reparaciones son la contracción y la falta de adherencia que producen la pérdida de o con el concreto viejo.

Existen en el mercado micro concretos y morteros industrializados, incluidos en este grupo el concreto lanzado, tanto vía seca como vía húmeda. Normalmente usan agregados gruesos de tamaño máximo característico igual a 9 mm, lo que en realidad los clasificaría como micro concretos o morteros lanzados.

MORTEROS POLIMÉRICOS:

Son morteros a base de cemento Pórtland

modificados con polímeros, que usan agregados con granulometría adecuada, generalmente continua atendiendo a las curvas de Bolomey, o discontinua, en el caso de alta resistencia a la abrasión, formulados especialmente con aditivos y adiciones que les confieren propiedades especiales.

INYECCIÓN DE LECHADA DE BASE DE CEMENTO:

La lechada es un

material fluido y autonivelable en estado recién mezclado, destinado a rellenar cavidades y consecuentemente tornarse adherente, resistente y sin contracción en el estado endurecido. Esta constituida a base de cemento Pórtland común u ordinario.

105

MORTEROS Y LECHADAS ORGÁNICOS:

Son

morteros

y

lechadas

formulados con resinas orgánicas donde la unión y la resistencia del conjunto es dada por la reacción de polimerización y endurecimiento de los componentes de las resinas, en ausencia del agua.

PINTURAS ORGÁNICAS:

Las Pinturas son dispersiones de pigmentos

en aglutinantes, cuando son aplicadas en capas finas sobre una superficie, sufren un proceso de secado o curado y endurecimiento formando una película sólida, adherente al sustrato e impermeable.

SELLADORES:

Son materiales usados en las juntas de dilatación e las

estructuras de concreto, con el objetivo de impedir el paso de líquidos, gases, vapor o partículas sólidas para el interior de la estructuras.

PRODUCTOS PARA ANCLAJE Y REMEDIAR BARRAS DE ACERO: Son

productos

para

anclaje,

en

general

de

base

polimérica,

predominantemente poliéster bicomponente, o de base cemento, ambos de pegado rápido y ligeramente expansivos. Están disponibles para mezclar “in situ”, en la obra, o en forma de cartuchos con material ya dosificado.

106

2.3.5 RESTAURACION Y REFUERZO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES7

La necesidad de reparar o reforzar una determinada estructura, restaurando su seguridad y aumentando su durabilidad (vida útil), se ha convertido en una actividad cada vez más común por una serie de razones: estructuras cada vez más esbeltas, solicitaciones más intensas, ambientales más agresivos, mayor conciencia y conocimiento por parte de los responsables del mantenimiento de las estructuras, recuperación o aumento del valor del inmueble, dificultades para demoler y reconstruir, cambios en el uso de la obra y otros. En el proyecto de reparación se podrá optar por intentar restaurar la resistencia original de los elementos estructurales, o bien por reforzarlos después de su restauración.

RESTAURACION

 Inyección de Grietas. La inyección de resinas o lechadas en la grietas es un procedimiento adecuado para la restauración de elementos de concreto o mampostería con daños no muy severos. Ya que con este procedimiento se puede llagar a

7

/ Fuente: “ Manual para Reparación, Refuerzo y Protección de Estructuras de concreto”. Autor: Dr. Ing. Paulo R. do Lago Helene..

107

recuperar la resistencia original, pero solamente del 70% al 80% de la rigidez, debido a la imposibilidad de inyectar la totalidad de las grietas.

En elementos de concreto se recurre a la inyección de las grietas cuando no se ha producido el aplastamiento del concreto 17. Engrieras de 0.5 mm de ancho se emplea la inyección de resinas. Para grietas de 0.5 a 5 mm de ancho es necesario mezclar las resinas con algún agregado.

Para efectuar la inyección se deberá proceder a limpiar de polvo las grietas con chorro de aire y sellar superficialmente con cinta adhesiva, con la finalidad de dejar ahogadas las boquillas metálica de 1.0 cm de diámetro espaciadas de 20 a 50 cm. El equipo de inyección, puede ser tan simple como una pistola de calafateo, o tan complejo como un sistema que efectué la dosificación automática en el momento de la inyección.

En muros de mampostería con grietas entre 0.5 y 3 mm de ancho se puede recurrir a la inyección de resinas, aunque resulte mas practico el uso de lechadas de mortero cemento-arena.

1/


108

 Sustitución de materiales. Esta técnica de restauración se recomienda cuando se tienen daños severos;

consiste en la reconstrucción del elemento, reemplazando los

materiales dañados por otros en buen estado. La preparación de las superficies de unión entre los materiales nuevos y viejos requiere de una limpieza previa mediante chorro de arena o en su defecto cepillo de alambre y chorro de aire, a continuación de la cual, será necesaria la saturación con agua o la aplicación de lechada o de algún adhesivo a base de resinas.

REFUERZO DE COLUMNAS Y VIGAS



Encamisado con concreto reforzado para columnas. Este procedimiento de refuerzo de columnas consiste en envolverlas con

barras y estribos adicionales o malla electro-soldada y añadir un nuevo recubrimiento de concreto lanzado o colado in-situ. Si sólo se encamisa la columna en el entrepiso (Fig.2.30) se obtiene un incremento en su resistencia ante carga axial y fuerza cortante, así como un comportamiento más dúctil, pero no se altera la resistencia a flexión original.

109

Fig. 2.30

Encamisado de columnas con concreto reforzado17.

 Encamisado con concreto reforzado para vigas. De manera similar a lo descrito para columnas, también se pueden reforzar las vigas con este encamisado.

Si sólo se requiere reforzar la

resistencia a flexión, se puede recurrir al encamisado de la cara inferior, usando conectores soldados para unir el nuevo refuerzo al viejo, así como también estribos adicionales que también serán soldados a los originales. Cuando se requiera reforzar tanto para flexión como para cortante, el encamisado se puede efectuar en 3 caras (Fig. 2.31) o en todo su rededor.

1/


110

La perforación de la losa es necesaria tanto para pasar los estribos como para facilitar el colado.

Fig. 2.31 Encamisado por flexión y cortante de vigas de concreto reforzado17.



Encamisados metálicos.

El encamisado metálico puede hacerse mediante un esqueleto de perfiles unidos entre sí con soleras o varillas soldadas, o bien, con el recubrimiento total de la columna a base de placas. El recubrimiento final con concreto reforzado con malla electro-soldada, otorga cierta protección contra la corrosión y el fuego y constituye un buen acabado.

Para el refuerzo de vigas por flexión o por

cortante, se puede hacer uso de placas metálicas adheridas con resinas epóxicas y conectores mecánicos a las caras del elemento.

1/


111

2.3.6 EL CONCRETO LANZADO COMO SISTEMA DE REPARACION8  Autopistas: En Los Ángeles California, se vio después del sismo que muchas columnas de las autopistas no tenían el refuerzo adecuado, por lo que se procedió a colocar un armado de acero de refuerzo e incrementar su espesor mediante la colocación de concreto lanzado.  Puentes: El puente histórico en Allentown, Pensilvania, EUA. Un puente construido en 1920 en Massachusetts, EUA. El Golden Gate en San Francisco, California, EUA.  Presas: Presa La Gudiña, en Colombia. Presa Urdiceto en los Pirineos, España. Presa Freagolgia en Italia.  Túneles, drenajes y tuberías:

Túneles ferroviarios en Suiza: la mayor

parte de los túneles ferroviarios de Suiza datan de principios de siglo, por lo que fue necesario reconstruirlos y adecuarlos a las necesidades actuales.  Chimeneas: Concreto refractario en chimeneas de la industria cementera y metalúrgica.

8

/ Fuente: “www.imcyc.com”

112

 Muelles: Refuerzo de los pilares de madera en Newport Beach, California, con un recubrimiento de 3 pulgadas de espesor.  Edificios históricos: Iglesia de Nuestra Señora de las Nieves en Belleville, Illinois, EUA. REFORZAMIENTO Y REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE ACERO7 Si una estructura de acero se ha vuelto defectuosa por corrosión o desgaste, debe determinarse primero que cantidad de acero se ha perdido por la erosión y entonces determinar qué tanto refuerzo se necesita y dónde deberá colocarse (Figura 2.32).

Fig. 2.32 – Moldeado de concreto lanzado. 7

/ Fuente: “ Manual para Reparación, Refuerzo y Protección de Estructuras de concreto”. Autor: Dr. Ing. Paulo R. do Lago Helene..

113

COLUMNAS17 Cuando un poste de acero se corroe, generalmente es suficiente encajar el poste con el concreto lanzado reforzado con malla para restaurar el área de compresión de la sección. El concreto lanzado que cubrirá puede ser completo o de contorno (ver figura 2.33).

TENSORES Cuando un tensor de acero se corroe, el área de la sección necesaria de acero se añade al tensor en forma de varilla. Se coloca tan cerca de la línea de centro de tensión como sea posible y se extiende en todo lo largo del tensor. El refuerzo adicional puede soldarse con puntos de soldadura o amarrada con alambre al tensor; en estas condiciones se recubre con concreto lanzado para proporcionar adherencia.

VIGAS Cuando una viga se corroe, deberán tomarse medidas separadas de la erosión en los patines y así como el alma. Esto es especialmente importante en la parte de los apoyos o en cualquier área corroída que reciben grandes esfuerzos como en los puntos de aplicación de carga. El refuerzo deberá

1/


114

diseñarse no solo para compensar la pérdida de área debida a la corrosión, sino para compensar el peso del recubrimiento.

Si la viga debe ser reforzada más allá de su valor original, el área de compresión del patín superior deberá equilibrar cualquier tensión adicional del acero a que se sujete el patín inferior, con el objeto de mantener el eje neutro en su posición. Si el acero que va a recubrirse con concreto lanzado esta muy corroído, deberá limpiarse perfectamente por medio de martillo y cepillo de alambre.

No es necesario que se empareje la superficie si al eliminar todo el oxido suelto, se presenta granulada, o bien con puntos sobresalientes brillantes como acero (ver figura 2.34) 17.

1/


115

REFORZAMIENTO Y REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO

Fig. 2.33 Revestimiento de columna con concreto lanzado1.

Fig. 2.34 Revestimiento de viga con concreto lanzado. 1/

Fuente: “Reparación de Daños por Sismo en Estructuras de Concreto, Mampostería, Muros, Taludes y Cimentaciones”. Expositores: Dr. Ing. Héctor David Hernández, Ing. M.I. Mario Ángel Guzmán Urbina, Ing. M.S. Enrique Melara.

116

Cuando una estructura de concreto reforzado se ha deteriorado por corrosión de su acero de refuerzo, es necesario eliminar todo el concreto que se muestre señales de descascaramiento a lo largo de la línea del refuerzo; las grietas finas, una línea de decoloración, un sonido hueco se oye al golpear son indicaciones suficientes de descascaramiento inminente.

El acero expuesto deberá examinarse con cuidado; si esta poco dañado, será suficiente colocar una capa de concreto lanzado reforzado sobre el área para restaurar la estructura17.

Si la corrosión del acero es grave, deberá

colocarse acero adicional en la zona dañada, proporcionando las longitudes normales de traslape en cada lado de la parte dañada. Si el daño es grave, la estructura deberá apuntalarse adecuadamente.

Cuando la corrosión ha sido severa solamente en un tramo corto, deben examinarse todas las razones posibles acerca de la severidad del ataque. Puede ser necesario proporcionar una cubierta adicional o usar cementos especiales.

Para reforzar estructura de concreto, se aplican los mismos

principios que para las estructuras de acero; concreto lanzado adicional para la compresión, acero recubierto con concreto lanzado para la tensión.

1/


117

Cuando se repare concreto en estructuras de panal, este deberá eliminarse por completo, picando el concreto hasta llegar a un material perfectamente sano antes de repara el área con concreto lanzado.

REPARACIÓN DEL CONCRETO DAÑADO POR EL FUEGO El concreto lanzado es un material ideal para la reparación de estructuras de concreto dañadas por el fuego.17

El daño superficial al concreto se

manifiesta arriba de 300 ºC por una coloración rosada, fácilmente reconocible si se esta familiarizado por ello; arriba de esta temperatura, el concreto se agrieta y se descascara hasta que finalmente se calcina; a temperaturas superiores a 450 ºC, el acero de refuerzo comienza a perder resistencia.

Suponiendo8 que se pueda verificar todavía que el concreto este en posibilidades de trabajar (por ejemplo en compresión), y no haya sufrido daño de importancia, la reparación consiste simplemente en romper todas las zonas quemadas y picarlo hasta que se encuentre el material sano ó sea a unos 12 mm de la capa de coloración, antes de hacer la unión con concreto lanzado para restaurar la forma del miembro y el recubrimiento del acero.

1/

Fuente: “Reparación de Daños por Sismo en Estructuras de Concreto, Mampostería, Muros, Taludes y Cimentaciones”. Expositores: Dr. Ing. Héctor David Hernández, Ing. M.I. Mario Ángel Guzmán Urbina, Ing. M.S. Enrique Melara. 7 / Fuente: “ Manual para Reparación, Refuerzo y Protección de Estructuras de concreto”. Autor: Dr. Ing. Paulo R. do Lago Helene.. 8 / Fuente: “www.imcyc.com”

118

CAPITULO III PRUEBAS DE LABORATORIO Y DISEÑO DE MEZCLA

119

CAPITULO III PRUEBAS DE LABORATORIO

3.1

INTRODUCCIÓN

En este capitulo se detallará el desarrollo de las pruebas realizadas a algunos de los componentes del concreto, especialmente a los materiales pétreos, ya que son tomados de canteras y bancos de materiales que se utilizan actualmente para la elaboración de concretos normales que garantizan su buena calidad para ser utilizados en este tipo de concreto; considerando que los componentes pétreos constituyen aproximadamente el 75 % del volumen total del concreto. Para lo cual se muestran los resultados en forma de gráficos o tablas.

Con el propósito de garantizar la calidad del concreto lanzado, se realiza la investigación de la calidad e los agregados, dosificación, comportamiento del concreto fresco y endurecido y la resistencia del concreto lanzado, se realizaron las pruebas de laboratorio siguientes‫׃‬



Análisis Granulométrico del agregado grueso y fino (ASTM C-136)



Impurezas orgánicas del agregado fino (ASTM C-40)



Gravedad específica y absorción (ASTM C-128)



Determinación del peso volumétrico (ASTM C-29)

120



Contenido de humedad de las arenas (ASTM C-566)



Sanidad de los agregados (ASTM C- 88)



Resistencia al desgaste del agregado grueso. Ensaye de máquina de Los Ángeles (ASTM C-131).



Prueba de revenimiento (ASTM C-143)



Método de hechura y curado de especimenes de prueba en laboratorio (ASTM C-192)



Método de ensayo estándar para resistencia a la compresión a la compresión de cilindros de concreto (ASTM C-39)



Método de ensayo estándar a la Flexión de viguetas de concreto ( ASTM C-78)



Método de ensayo estándar para obtención y ensayo de núcleos taladrados de concreto (ASTM C-42)

3.2 3.2.1

PRUEBAS A LOS COMPONENTES. CEMENTO. En la elaboración del concreto se utilizará cemento fabricado en el país,

cemento Pórtland Modificado Tipo I (PM); el cual se encuentra regulado por la Norma ASTM C-595, traducida recientemente y adoptada en El Salvador oficialmente a través del CONACYT. El fabricante (CESSA) garantiza que el producto supera lo establecido

por las normas antes mencionadas (ASTM

121

C-595). Razón por la cual no se le realizaron pruebas por presentarse garantías de fabrica, tomándose la gravedad específica que el fabricante proporciona, la cual es de 3.1, siendo esta la necesaria para el diseño de mezclas.

El cemento utilizado posee las propiedades ya conocidas del cemento Pórtland TIPO I, tales como: Aminorar riesgos de fisuración, calor de hidratación, mayor durabilidad ante aguas agresivas, sulfatos, etc., aumenta la impermeabilidad y la elasticidad del cemento a largo plazo, esto es si se compara con el cemento Pórtland Tipo I ASTM C-150.

3.2.2

AGREGADO FINO

El agregado fino utilizado proviene de la cantera ubicada en Aguilares, Dpto. de

San Salvador. Banco utilizado por la empresa “CONCRETERA

SALVADOREÑA S.A. de C.V”

La arena que se utilizará en las pruebas de materiales y en las dosificación se extrajo en la época de verano, por lo que algunos resultados puedan variar con respecto a la época lluviosa; además se considera que este banco no se encuentra contaminada, por lo tanto se puede confiar con el agregado fino que se extrae de éste, lo que se verificará más adelante cuando se realicen las pruebas de impurezas orgánicas.

122

Para las pruebas de laboratorio de agregado fino, se tomaron muestras representativas, se cuartearon las muestras en el cuarteador mecánico según ASTM C-702. Las pruebas realizadas al agregado fino, proporcionaran buenos parámetros para la obtención de la mezcla de concreto, estas son: Análisis Granulométrico (ASTM C-136), Impurezas Orgánicas (ASTM C-128), Sanidad de agregado fino (ASTM C -88), Gravedad especifica y absorción de los agregados finos (ASTM C–128) y Contenido de Humedad (ASTM C–566); en resumen estas son las necesarias.

3.2.2.1 ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO (ASTM C – 136)

Este método cubre la determinación de la distribución de los tamaños de partículas de agregados gruesos y finos utilizando el método mecánico por cribado. Para separar por tamaños se utilizan las mallas ó tamices de diferentes aberturas las cuales proporcionan el tamaño máximo del agregado en cada una de ellas; en la práctica los pesos de cada tamaño se expresan como porcentajes retenidos en cada malla con respecto al total de la muestra. Estos porcentajes se calculan tanto parciales como acumulados, en cada malla, ya que con estos últimos se procede a trazar la grafica de valores del material. Los límites que da la Norma ASTM C-33 con respecto al tamaño de las mallas se indican en la tabla 3.1

123

PORCENTAJES

MALLAS

PASANDO

RETENIDO

3/8" (9.52 mm)

100

0

Nº 4 (4.75 mm)

95-100

0-5

Nº 8 (2.36 mm)

80-100

0-20

Nº 16 (1.18 mm)

50-85

15-50

Nº 30 (0.6 mm)

25-60

40-75

Nº 50 (0.3 mm)

10-30

70-90

Nº 100 (0.15 mm)

2-10

90-98

TABLA 3.1 LÍMITES DEL AGREGADO FINO.

Cuando una granulometría no es aceptable se puede mejorar los resultados por dos métodos: el primero consiste en la corrección mediante la selección de material al cribarlo por determinadas mallas, este procedimiento resulta costoso y poco práctico.

El segundo método consiste en estabilizar la deficiente granulometría empleando otro material con el cual se hace una mezcla en proporciones adecuadas (tanteos) hasta corregir la deficiencia. En nuestro caso es mantener las condiciones iniciales de los componentes del concreto, por lo que se mantendrá las condiciones iniciales de la granulometría realizada sea este resultado

aceptable

o

no,

dándose

únicamente

pertinentes respecto a los agregados a utilizar.

las

recomendaciones

124

a)

GRAFICA E INDICADORES.

La información obtenida del análisis granulométrico se presenta en forma gráfica de una curva, donde el porcentaje que pasa es graficado en las ordenadas y el diámetro de las partículas en las abscisas. A partir de la curva anterior se pueden obtener diámetros característicos tales como: D 10, D30, D60.

El D se refiere al tamaño de grano, o diámetro aparente de la partícula y el subíndice (10, 30, 60) denota el porcentaje del material fino;

un indicador

de la variación del tamaño de los granos presentes en la muestra es el coeficiente de uniformidad (Cu), definido como:

Cu



D60 D10

Ecuación 3.1

Un valor grande de Cu indica que los diámetros D60 y D10 difieren en tamaño apreciable. También existe otro parámetro y es el coeficiente de curvatura (C c), el cual es una medida de la forma de la curva entre D60 y D10 y se define como:

Cc 

D30 2 D10 x D60

Ecuación 3.2

125

b)

MÓDULO DE FINURA

El módulo de finura, es otra medida del grosor o tamaño del agregado fino, el cual se puede definir como un índice de su valor lubricante de la mezcla; este índice define la proporción de finos y gruesos que se tienen de las partículas que la constituyen.

El cálculo del módulo de finura (MF) de una arena se obtiene sumando los porcentajes retenidos acumulados por las mallas Nº 4, 8, 16, 30, 50 y 100; dividiendo la sumatoria entre cien. Los valores límites son presentados en la tabla 3.2 que se muestra a continuación.

ARENA

M.F.

MUY FINA

< 2.0

FINA

2.0-2.3

MEDIO FINA

2.3-2.6

MEDIA

2.6-2.9

MEDIO GRUESA

2.9-3.2

GRUESA

3.2-3.5

MUY GRUESA

> 3.5

Tabla 3.2 Clasificación de las arenas por módulo de finura.

126

El Módulo de Finura en la arena está comprendido entre 2.3 a 3.2, además no debe tener más del 45% retenido entre 2 mallas consecutivas.

MATERIALES Y EQUIPO 

Balanza con capacidad de 1 Kg. y 0.1 g. de precisión.



Juego de mallas Nº 4, 8, 16, 30, 50 y 100, tapa y fondo.



Charolas.



500 grs. de arena cuarteada.



Brocha de 4” y 1”.



Agitador mecánico de mallas (rop-tap).

PROCEDIMIENTO 1. Se coloca una muestra de aproximadamente unos 10 kgs. de arena en una charola y se deja por un espacio de 24 horas al aire libre o hasta que el agregado pierda humedad. 2. Se cuartea la muestra hasta obtener un peso aproximado de 500 g. Según la norma ASTM C-702 de arena seca. 3. Se ensamblan las malla según el siguiente orden, malla Nº 4, 8, 16, 30, 50, 100 y fondo. 4. Los 500 g de muestra se colocan en el juego de mallas previamente ensamblados, luego se coloca la tapadera y se agitan por espacio de 10 a 15 minutos, en el agitador mecánico de malla.

127

5. Después del tiempo de agitado, se deja reposar un tiempo prudencial, para permitir que los finos se asienten. 6. Colocar las porciones retenidas de cada malla en charolas y pesar dichas cantidades retenidas, se verifica que los tamices se encuentren limpios. 7. Registrar los datos en la tabla de resultados. 8. Calcular el porcentaje de error de la prueba y verificar que no sea mayor del 0.5%. 9. Efectuar los cálculos. 10. Hacer el grafico % pasa Log. D 11. Hacer análisis de resultados.

CÁLCULOS



Porcentaje de error:

% ERROR 

WO  WF  x 100 % WF

 0.5 % Ecuación 3.3

128

Donde: Wo: Peso inicial de la muestra WF: Peso final de la muestra

% Re tenido Particial





Peso retenido en cada malla  x 100 % Ec 3.4 WO

%Retenido Acumulado = %Retenido acumulado de malla anterior + %Retenido parcial dicha malla.



% Acumulado que pasa: Para malla No. X = 100 % - % Retenido acumulado de malla No. X.



(Ecuación 3.5)

(Ecuación 3.6)

Hacer gráfica en papel semi-logarítmico: malla vrs. % Acumulado que pasa malla.



El Cálculo de CU y CC se hace a partir de la curva granulométrica.

129

IMPORTANCIA DEL ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO

El análisis granulométrico es de gran importancia, ya que por medio de él se obtiene la distribución por tamaño de las partículas de un agregado, especificación ASTM C-33; además se obtiene la graduación y el módulo de finura de un determinado tipo de agregado fino.

El procedimiento del análisis granulométrico descrito anteriormente esta regido por la Norma ASTM C-136, el módulo de finura por la ASTM C-125 y los límites de graduación por la ASTM

C-33. Esta última define los requisitos de

graduación y calidad de los agregados finos y gruesos (excepto agregados ligeros o agregados pesados), empleados en la fabricación del concreto. Cabe mencionar que la composición granulométrica del agregado fino suele identificarse por su módulo de finura.

Para el análisis granulométrico se realizó una prueba con las arena del banco de Aguilares, las cuales cumplen con las especificaciones establecidas en la Norma ASTM C-33, estas son mostradas en las tablas 3.3, 3.4 y 3.5 con sus respectivos gráficos.

130

Los resultados de esta prueba se darán en el Capitulo IV de “Análisis de Resultados”, por lo que solo nos limitaremos a mostrar los resultados obtenidos en el trabajo realizado a los componentes del concreto.

FOTO Nº 3.1 Agregado Fino.

FOTO Nº 3.2 Cuarteo de Agregado Fino.

131

P. BRUTO: MALLA (Pulg.)

2889.00(Grs.)

TARA:

1889.00(Grs.) P. NETO:

PESO RET. RETENIDO RET. PARC. (Grs.) PARCIAL(%) APROX. (%)

3/8 Nº 4 Nº 8 Nº 16 Nº 30 Nº 50 Nº 100 FONDO SUMAS

0.00 4.40 29.30 74.60 125.30 156.10 90.30 36.00 516.00

0.85% 5.68% 14.46% 24.28% 30.25% 17.50% 6.98% 100.00%

RETENIDO ACUM. (%)

1% 6% 14% 24% 30% 18% 7% 100.00%

1% 7% 21% 45% 75% 93% 100%

1000.00(Grs.) % QUE PASA

NORMA % PASA

100% 99% 93% 79% 55% 25% 7%

100.00% 95% - 100% 80% - 100% 50% - 85% 25% - 60% 10% - 30% 2% -10% MF: 2.42

DISTRIBUCION GRANOLUMETRICA 110 100

Límite Inferior Límite Superior Granulo metria

90

% QUE PASA

80 70 60 50 40 30 20 10 0 1

0.1

0.01

0.001

ABERTURA DE MALLA

Tabla 3.3 Granulometría de agregado fino (prueba 1)

132

P. BRUTO: MALLA (Pulg.)

2889.00 (Grs.)

TARA:

1889.00 (Grs.) P. NETO:

PESO RET. RETENIDO RET. PARC. (Grs.) PARCIAL(%) APROX. (%)


0.00 1.90 21.60 53.50 112.40 171.50 101.20 41.90 504.00

0.38% 4.29% 10.62% 22.30% 34.03% 20.08% 8.31% 100.00%

RETENIDO ACUM. (%)

0% 4% 11% 23% 34% 20% 8% 100.00%

0% 4% 15% 38% 72% 92% 100%

1000.00(Grs.) % QUE PASA

NORMA % PASA

100% 100% 96% 85% 62% 28% 8%

100.00% 95% - 100% 80% - 100% 50% - 85% 25% - 60% 10% - 30% 2% -10% MF: 2.21

% QUE PASA

DISTRIBUCION GRANOLUMETRICA 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

Límite Inferior Límite Superior Granulo metria

1

0.1

0.01

0.001

ABERTURA DE MALLA


133

P. BRUTO: 2889.00 (Grs.)

MALLA

PESO RET.

(Pulg.)

(Grs.)


0.00 2.20 20.30 57.40 114.60 167.70 101.30 42.00 505.50

TARA:

RETENIDO

(Grs.) P. NETO:

1889.00

RET. PARC. RETENIDO

PARCIAL(%) APROX. (%) ACUM. (%)

0.44% 4.02% 11.36% 22.67% 33.18% 20.04% 8.31% 100.00%

0% 4% 12% 23% 33% 20% 8% 100.00%

0% 4% 16% 39% 72% 92% 100%

1000.00(Grs.)

% QUE

NORMA

PASA

% PASA

100% 100% 96% 84% 61% 28% 8%

100.00% 95% - 100% 80% - 100% 50% - 85% 25% - 60% 10% - 30% 2% -10% MF: 2.23

DISTRIBUCION GRANOLUMETRICA

110 100 Límite Inferior Límite Superior Granulo metria

90

% QUE PASA

80 70 60 50 40 30 20 10 0 1

0.1

0.01

0.001

ABERTURA DE MALLA


134

3.2.2.2 PRUEBA DE IMPUREZAS ÓRGANICAS PARA AGREGAD FINO (ASTM C-40)

Esta prueba sirve para determinar en forma aproximada la presencia de compuestos orgánicos perjudiciales en agregados finos que serán usados en morteros o concretos; esta se realizada en forma preliminar para la aceptación del agregado fino; por lo que debe realizarse antes que cualquier otra prueba.

La prueba en si no necesita de valores numéricos, la determinación de precisión y error no es necesaria, ya que como se menciono, es una forma aproximada para determinar la presencia de compuestos orgánicos en el agregado fino. Para la determinación de impurezas orgánicas se realizaron 2 pruebas.

MATERIAL Y EQUIPO 

Botellas transparentes (2)



Hidróxido de Sodio (Na OH)



Agua



Cartilla de Colores de Impurezas Orgánicas.

135

PROCEDIMIENTO Se coloca una muestra de arena de 130 ml en una botella transparente en una solución al 3% de Hidróxido de Sodio en agua ( N a OH) durante 24 horas según lo específica la norma. Después de 24 horas, se compara el color de la solución de las muestras con la “Tabla de Colores” de referencia. Luego de la comparación se concluye el grado de impurezas o contaminantes que posee el agregado fino, así como su adecuado uso o no como componente del concreto.

3.2.2.3 GRAVEDA ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN (ASTM C-127 y ASTM C-128)

Se conoce por peso específico relativo, llamado comúnmente gravedad especifica, a la relación del peso en aire de una unidad de volumen de un material al peso de un volumen igual de agua en un mismo estado de temperatura.

Según la condición en que se encuentre el material, así se

determinan distintos tipos de peso específico:

a)

Peso especifico relativo en masa. Es la relación del peso en aire de una unidad de volumen de agregado

(incluyendo los huecos dentro de las partículas permeables e impermeables, pero no incluyendo los vacíos entre las partículas) al peso de aire en un

136

volumen igual de agua destilada libre de gas en un mismo estado de temperatura. Es utilizado para cálculos cuando el agregado se encuentra seco o se asume que lo esta.

b)

Peso específico relativo en masa, en base a la condición de superficie seca saturada. Es la relación del peso en aire de una unidad de volumen de agregado,

incluyendo el peso de agua que llena los huecos (condición que se consigue sumergiendo el agregado en agua durante aproximadamente 24 hrs. No incluyendo los huecos entre partículas). Al peso en aire de un volumen igual de agua destilada libre de gas en un mismo estado de temperatura.

El peso especifico determinado en base a la superficie seca saturada (SSS), es utilizado si el agregado está mojado (el material debe haber estado sumergido durante aproximadamente 24 hrs.). Esto implica que la absorción ha sido satisfecha.

c) Peso específico relativo aparente. Es la relación del peso en aire de una cantidad de material de una porción impermeable de agregado al peso de un volumen igual de agua destilada libre de gas en un mismo estado de temperatura.

137

El peso específico aparente atañe a la densidad relativa del material sólido, haciendo de caso que las partículas constituyentes no incluyen espacios porosos, dentro de sí misma ni entre ellas, a los que el agua es accesible. Ese valor no es muy usado en la tecnología de los agregados para el concreto.

Se define “ABSORCIÓN” como el incremento en el peso del agregado debido al agua en los poros del material (no incluyendo el agua adherida en la superficie externa de las partículas), expresada como un porcentaje del peso seco. El agregado es considerado “seco” cuando ha sido mantenido a una temperatura de 110 ± 5 º C durante tiempo suficiente para eliminar toda el agua no combinada (generalmente de 18 a 24 hrs.) o presente un peso constante.

Para calcular la absorción es necesario que el agregado se encuentre en o con el agua por tiempo suficiente como para satisfacer en su mayoría el potencial absorbente. La absorción estándar en el laboratorio es aquella que se obtiene después de sumergir los agregados secos por espacio de 24 hrs. Para agregados de peso normal.

138


Arena sumergida en agua por espacio de 24 hrs.



Balanza de 1 Kg. de capacidad ± 0.1 g de precisión.



Matraz calibrado para gravedad especifica.



Termómetro.



Un piso metálico.



Charolas.



Horno.



Cucharas de albañil.



Placas de material no absorbente.



Una probeta.



Un embudo



Agua destilada.

PROCEDIMIENTO DE LA PRUEBA DE ABSORCIÓN.

1. se obtiene una muestra de arena, se introduce en agua para su saturación por un periodo de 24 horas. 2. Decantar el exceso de agua, extender la muestra sobre una superficie plana, no absorbente y exponerla a temperatura ambiente, remover frecuentemente para asegurar que el secado sea homogéneo. 3. para determinar que el material se encuentre en estado

“saturado

superficialmente seco” (SSS), se realiza la prueba del cono truncado, esta se efectúa de forma continua para encontrar el estado SSS.

139

4. después de determinar el estado saturado superficialmente seco se pesa la muestra, luego se deja en el horno por un tiempo de 18 a 24 horas a una temperatura de

110 ± 5 ° C.

5. se saca del horno, se deja enfriar hasta que el material se encuentra a temperatura ambiente, posteriormente se pesa y se determina el contenido de humedad.

% Abs



W

a ( sss)

 Was 

Was

x 100 % Ec.

3.7

Donde: % Abs: Porcentaje de Absorción. Wa (sss): Peso de arena en condición SSS (grs.). Was: Peso de arena seca (grs.)

PROCEDIMIENTO PARA GRAVEDAD ESPECÍFICA 1)

Pesar el matraz calibrado más agua parcialmente lleno (W map).

2)

Pesar el matraz más arena seca más agua parcialmente lleno (W maap).

3)

Se llena el matraz con agua hasta el cuello, posteriormente se hace el baño de maría, hasta desairar totalmente la muestra.

140

4)

Dejar enfriar hasta obtener temperatura ambiente; posteriormente se hace llegar al nivel de aforo.

5)

Se pesa (W maac), luego se toma la temperatura, con esta se encuentra el peso (W mac) según carta de calibración.



Wa

GS



Wmaap

Wmac



Wmap

Ec.

Wa x 100 % Ec.  Wa  Wmaac

3.8

3.9

Donde: GS: Gravedad Específica. Wa: Peso de Arena (grs.) wmap : Peso matraz más agua parcial(grs.) wmaap : Peso matraz más agua más arena parcial(grs.) wmac : Peso matraz más agua completa (tabla de calibración) (grs.) Wmaac: Peso matraz más arena más agua completa (grs.)

141

FOTO Nº 3.3 Equipo para Gravedad Específica de la arena.

FOTO Nº 3.4 Equipo para Absorción de arena.

142

CÁLCULOS Datos para la absorción

Descripción

Prueba N° 1

Prueba N° 2

Wa(sss) en grs.

85.04

98.22

Was

82.04

95.02

TABLA No. 3.6 Datos para la absorción de agregado fino.

% ABS 1



% ABS 2



% ABS



85.04

 82.04 x 100 % 85.04

98.22

 95.02 x 100 % 98.22

3.6  3.4 2



3.5 %





3.6 %

3.4 %

143

Gravedad Específica Descripción

Prueba Nº 1

Prueba Nº 2

Prueba Nº 3

Wmap

361,20

456,80

437,60

Wmaap

487,50

590,20

544,10

Wmac

631,20

674,10

672,85

Wmaac

707,40

755,60

738,40

Temperatura (ºC)

29,00

31,00

38,00

TABLA 3.7 Datos para la Gravedad Especifica de agregado fino.

Wa1



487.5  361.2  126.3

Wa 2



590.2  456.8  133.4

Wa 2



544.1  437.6  106.5

GS 1



126.3 631.2  126.3  707.4



2.52

GS 2



133.4  674.1  133.4  755.6

2.57

GS 3



GS



106.5 672.85  106.5  738.4



2.60

2.52  2.57  2.60  2.56 3

NOTA: todos los datos están destarados.

144

3.2.2.4

DETERMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO (ASTM C-29)

Se denomina peso volumétrico a la relación que existe entre el peso del material y el volumen ocupado por el mismo, la cual viene dada generalmente en kg/m3. Cabe mencionar que el volumen involucrado en esta relación está constituido tanto por el que ocupa el material como los vacíos, pudiendo estar ocupados estos por agua y/o aire. Él término anterior es aplicable a cementos, agregados (finos y gruesos), morteros y al concreto. El valor del término peso volumétrico no es considerado como una medida de calidad del material que se ensaya, pero se ve involucrado en muchos otros cálculos como por ejemplo, en el diseño de las proporciones para el concreto, en la conversión de cantidades en peso a cantidades de volumen. Es obvio que el peso volumétrico depende de que tan densamente se comprima el agregado y que para un material con una densidad determinada el peso volumétrico, dependa de la forma, tamaño y distribución de las partículas. En parte esta aseveración se puede explicar de la siguiente manera: las partículas más grandes de un agregado se pueden compactar hasta cierto limite, pero las más pequeñas pueden llenar los huecos existentes entre partículas de mayor tamaño, dependiendo de la forma, tamaño y distribución de las partículas, estas se acomodaran dé tal manera que el peso volumétrico variara en función de lo parámetros anteriores. De ahí que de acuerdo al

145

sistema de acomodamiento que haya tenido el material antes de la prueba (compactado o no), el peso volumétrico puede ser:

a) Peso Volumétrico Suelto (PVS). Llamado así, cuando el material al iniciar la prueba no se compacta al acomodarlo. Este peso es usado para la dosificación del concreto, o sea para él cálculo de agregados necesarios para la elaboración del concreto.

b) Peso Volumétrico Varillado (PV V). Se llama así, cuando al iniciar la prueba el material se compacta al acomodarlo. Es usado en materiales apilados y que se encuentren sujetos a acomodamientos o asentamientos sobre ellos o por el transcurso del tiempo. Según la norma ASTM C-29 los materiales utilizados en él cálculo de los pesos volumétricos sueltos y varillados, tienen que ser secados a la intemperie.


Arena secada a la intemperie.



Recipientes cilíndricos de acero de 0.0028 m3



Bascula de 100 Kg. De capacidad ± 0.1 Kg. De precisión.



2 Cucharones.



2 palas.

146



Varilla de 16 mm (5/8”) con punta de bala y de 60 cm de longitud.



Rasero.



Charolas.



Cinta métrica.

PROCEDIMIENTO a) Determinación del peso volumétrico suelto. 1. Determinar el volumen del recipiente. 2. Llenar la medida desde una altura aproximada de 50 mm del borde de este, dejando caer el agregado fino libre hasta que se forme un cono cuyos taludes lleguen al borde de la medida. 3. Recorrer con el rasero los bordes de la medida de tal manera de dejar una superficie plana, tratando de evitar los movimientos bruscos y las vibraciones. 4. Pesar la medida con su contenido de arena y anotar su peso (Wmms)

b) Determinación del peso volumétrico varillado. 1. Llenar la medida en tres capas iguales aproximadamente. Cada capa será compactada o varillado con 25 golpes consecutivos, con una varilla de Ø 5/8”, tratando de distribuirlos sobre toda la superficie de la muestra. Evitar penetrar la varilla un espesor mayor que el que sé esta trabajando.

147

2. Recorrer los bordes con el rasero tantas veces como sea necesario, de tal manera que se obtenga una superficie plana. De deberá evitar los movimientos bruscos y las vibraciones. 3. Pesar la medida con su contenido y anotar su peso ( Wmmv )

CÁLCULOS Los cálculos se realizaran en base a las siguientes ecuaciones, están son aplicables tanto a gravas como arenas.

1.

Peso volumétrico suelto (PVS)

PVS

2.



Wmms

 Wm  Ec. 3.10 V

Peso volumétrico varillado(PVV)

PVV



Wmmv

 Wm  Ec. 3.11 V

Donde: Wm:

Peso de molde (Kg.)

Wmms: Peso de molde más el material suelto, (Kg.) Wmmv: Peso de la medida más el material varillado, en Kg. V

: Volumen del molde en m 3

148

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" PESO VOLUMÉTRICO SUELTO Y VARILLADO DE AGREGADO FINO. Prueba Nº 1

Fecha : 12 DE ABRIL DEL 2003 Para usarse en: Revestimiento de Taludes. VOLUMEN DEL MOLDE (Wmo) = 0.0028 M3 PESO DEL MOLDE (Wmo)= 5.34 KG.

PESOS VOLUMÉTRICO SUELTO (KG/M3) PRUEBA

1

2

3

4

W (arena + molde) W (molde) W(arena) V(molde)

9.32 5.34 3.98 0.0028

9.37 5.34 4.03 0.0028

9.32 5.34 3.98 0.0028

9.30 5.34 3.96 0.0028

PVS

1421

1439

1421

1414

PROMEDIO.

1424.00

PESOS VOLUMÉTRICO VARILLADO (KG/M3) PRUEBA

1

2

3

4

W (arena + molde) W (molde) W(arena) V(molde)

9.61 5.34 4.27 0.0028

9.62 5.34 4.28 0.0028

9.60 5.34 4.26 0.0028

9.63 5.34 4.29 0.0028

PVS

1525

1529

1521

1532

PROMEDIO.

1527.00

Donde: V: Volumen. W: Pesos.

Tabla 3.8 Peso Volumétrico suelto y varillado de la arena

149

3.2.2.5

CONTENIDO DE HUMEDAD DE ARENAS (ASTM C-566)

La determinación del contenido de humedad es un ensayo rutinario de laboratorio y representa la cantidad de agua existente en una cantidad dada de un agregado en relación a su peso seco, esto se puede expresar de la siguiente forma.

W% 

WW WS

X 100

Ec. 3.12

Donde: Ww: Peso del agua presente en el agregado. Ws: Peso seco de la muestra. W (%): Contenido de Humedad en porcentajes.

El contenido de humedad de un agregado, es usado tanto para la dosificación del concreto, como en un suelo, para determinar otras propiedades como la plasticidad, el estado de compactación, etc.

Para la determinación del concreto de humedad sea lo más confiable posible se recomienda usar las siguientes cantidades mínimas de muestra húmeda (ver tabla 3.9)

150

Tamaño máximo de la Peso mínimo recomendado de muestra la muestra (grs)

0.42 mm

10 a 50

4.75 mm

100

12.5 mm

300

50 mm

1000

TABLA No. 3.9 Peso mínimo recomendado para determinación de contenido de humedad.

Este contenido de humedad es utilizado para las correcciones de mezclas, por lo tanto debe realizarse con frecuencia, si es posible a diario, ya que el contenido de humedad es muy variable.

En el presente estudio se obtuvieron varios valores de contenido de humedad. Un modelo de cálculo es el que se presenta a continuación en la tabla 3.10

151

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES"

TABLA N° 3.10 PRUEBA PARA CONTENIDO DE HUMEDAD ASTM C-566

MUESTRA: Arena Banco de Aguilares. PROCEDENCIA: Concretera Salvadoreña S.A. de C.V. FECHA DE PRUEBA: 12 Abril del 2003.

Peso Húmedo + Tara grs.

Peso Seco + Tara grs.

Tara grs.

Humedad %

272.5

263.9

158

8.12

243.8

235.4

132.2

8.14

261.6

252.4

140.1

8.19

% HUMEDAD PROMEDIO.

8.15

152

3.2.2.6

SANIDAD DE AGREGADOS MEDIANTE EL USO DE SULFATO DE SODIO. (ASTM C-88)

ALCANCE Este método comprende el ensayo de agregados para la determinación de la Sanidad, cuando estos estarán sometidos a la acción del intemperismo en concreto hidráulico u otras aplicaciones. DOCUMENTOS AFINES: Estandares ASTM; (D-75 muestreo

de

agregados;

C-33 Especificaciones de agregado para concreto).

RESUMEN DEL MÉTODO Una muestra de agregados con granulometría y peso conocido, se somete a cinco (5) ciclos repetitivos de inmersión-secado, (solución saturada de sulfato de sodio y de secado al horno por 24 h). La sal precipitada en los poros permeables es deshidratada total o parcialmente por el periodo de secado. La fuerza de expansión interna, se origina en la rehidratación de la sal, producida por la re-inmersión de la muestra de agregados, en la solución de sulfato de sodio, de esta forma se logra simular la expansión del agua durante su congelamiento.

153

SIGNIFICADO Y USO Este ensayo permite obtener la información necesaria para evaluar la Sanidad de agregados cuando otro tipo de información pertinente no esta disponible en los registros de el material expuesto a las condiciones actuales de intemperismo. Por lo tanto este método de ensayo provee un procedimiento para obtener una estimación preliminar de la Sanidad de agregados para ser usado en concreto hidráulico. El valor obtenido puede ser comparado con las especificaciones para agregados en Concreto Hidráulico, ASTM C-33, las cuales se utilizan para indicar la conveniencia en el uso de tales agregados. La precisión de este método es pobre y puede no resultar conveniente para emitir un juicio de rechazo completo de los mismo, hasta no contar con información proveniente de ensayar los mismos agregados bajo otros métodos de ensayo afines a los propósitos de utilización de estos.

Los valores para el porcentaje de pérdida permisibles mediante este método de ensayo son usualmente diferentes para agregado fino y agregado grueso, más aun cuando los resultados provienen del uso de sales diferentes, por lo que se deberá ser cuidadoso al fijar los límites propios en cada especificación a utilizar.

El ensayo es usualmente más severo cuando se usa

sulfato de magnesio en lugar de sulfato de sodio, es decir que el límite de pérdida permisible al ensayar con sulfato de magnesio es usualmente mayor que cuando se ensaya con sulfato de sodio.

154

EQUIPO Y HERRAMIENTAS Mallas Para agregado fino

:

Para agregado grueso : 3/8", y 5/16",

Nos. 100, 50, 30, 16, 8 y 4 2 ½", 2", 1 ½", 1 ¼", 1", ¾", 5/8"

1/2”,

Recipientes para saturación de la muestra y para preparación de solución. Pueden utilizarse recipientes plásticos con capacidad de 3 lt c/u, los cuales deben permitir drenar la solución sin que se produzcan pérdidas de agregados. Serán necesarios 7 de estos recipientes. Para la elaboración de la solución de sulfato de sodio se necesita un recipiente de vidrio con capacidad para 5 a 6 lt. Debe contener tapadera no metálica.

Se deben adaptar cedazos

de alambre de abertura adecuada a los recipientes plásticos mencionados, para evitar la perdida de agregados durante el vaciado de la solución al final de cada ciclo de inmersión. Balanzas Una balanza de 2610 g de capacidad con 0.1 g de aprox. y una de 20 Kg. de capacidad con 1.0 g de aprox. Horno eléctrico con capacidad para 110 ± 5º C. Misceláneo Espátula con hoja de 6", charolas, guantes de hule, bandejas de aluminio, mascarilla.

155

PROCEDIMIENTO (SOLUCIÓN DE SULFATO DE SODIO REQUERIDA) Se prepara la solución de sulfato de sodio (Na2SO4), para la inmersión de la muestra de agregados, 48 h antes de su utilización, periodos durante el cual debe mantenerse a una temperatura de 22 ºC.

La preparación de la solución para la inmersión de la muestra de ensayo debe ser suficiente para lograr los cinco (5) ciclos de inmersión requeridos durante el ensayo. La temperatura del agua para la preparación de esta solución debe ser entre 25 a 30º . Para su preparación se añade suficiente sulfato de sodio hasta lograr la saturación de la misma, esto se producirá cuando se presenten cristales de la sal (sulfato de sodio) agregada en exceso. Durante la adición de la sal, deberá existir un agitado vigoroso y a intervalos continuos.

Normalmente 215 g de sulfato de sodio por litro de agua son suficientes para lograr la saturación de la solución. Para reducir la evaporación y prevenir la contaminación, se debe guardar la solución con una cubierta cerrada antes de su utilización y por el periodo ya mencionado. Inmediatamente antes de usarse, esta debe agitarse vigorosamente. La solución usada deberá tener una Gravedad Especifica no menos de 1.151 y no mayor de 1.174.

156

PREPARACIÓN DE LAS MUESTRAS Las muestras de ensayo deberán estar limpias (lavada por la malla No. 100), seca a peso constante, ser representativa y cumplir con los requisitos granulométricos antes planteados. Además se debe conocer previamente la granulometría natural del material a ensayar según ASTM C 136. El agregado fino para el ensayo, deberá ser tamizado a través de la malla 3/8", la muestra así tamizada deberá ser de un tamaño suficiente para obtener no menos cien gramos (100 g) de cada uno de los siguientes tamaños: MATERIAL A PONER PASA LA MALLA

SE RETIENE EN LA MALLA EN SOLUCION (grs.)

3/8”

No. 4

100.0

No. 4

No. 8

100.0

No. 8

No. 16

100.0

No. 16

No. 30

100.0

No. 30

No. 50

100.0

TABLA No. 3.11 Peso de la muestra para saturación de acuerdo al tamaño del agregado retenido en cada malla. Nota: si en la granulometría original del agregado fino, hay algún porcentaje de retenido parcial menor del 5% no se ensayara y se le considerara una pérdida por intemperismo.

157

Muestra de agregado grueso La muestra de agregado grueso no deberá contener material mas fino que la malla No. 4, debiendo estar formada por los siguientes tamaños:

Tamaño del agregado entre

Peso, grs.

a.

3/8 " a

No. 4

300 ± 5

b.

¾"

a

3/8"

1000 ± 10

Consistente en: ½" a

3/8"

330 ± 5

a

½"

670 ± 10

1½" a

¾"

1500 ± 50

Consistente en: 1" a

¾"

500 ± 30

1 ½" a

1"

1000 ± 50

2 ½" a

1 ½"

5000 ± 300

Consistente en: 2" a

1 ½"

2000 ± 200

2"

3000 ± 300

¾" c.

d.

2 ½" a

Cuando el agregado a ensayar contiene apreciable cantidad de finos y gruesos, en cuya granulometría se reporta más del 0% en peso de material retenido en la malla 3/8” y más del 10% de material que pasa la malla No. 4, se deberán ensayar separadamente las fracciones sobre y bajo la malla No. 4, según los procedimientos respectivos para gruesos y finos.

158

Nota: si en la granulometría original del agregado grueso, hay algún porcentaje de retenido parcial menor del 5% no se ensayara y se le considerara una pérdida por intemperismo.

Almacenamiento de la muestra de ensayo dentro de la solución Se introduce la muestra de ensayo en la solución preparada de sulfato de sodio o de magnesio durante un periodo de tiempo no menor de 16 h, y no mayor de 18h. La muestra debe permanecer cubierta totalmente por la solución, se cubre el recipiente para reducir la evaporación y prevenir que la solución se contamine con sustancias extrañas. La temperatura de la inmersión deberá ser de 21 ± 1 º C.

Secado de la muestra después de la inmersión Después del periodo de la

inmersión, se remueve la muestra de

agregados de la solución, permitiéndole que drene durante 15 ± 5 min. con el propósito de introducirla a secado dentro del horno en las condiciones descritas adelante. La temperatura del horno deberá ser de 110 ± 5 º C. La muestra deberá secarse hasta obtener peso constante, para lo cual saben chequearse los pesos cada 2 o 4 h. Se acepta como peso constante, cuando la diferencia entre dos pesadas sucesivas es menor del 0.1% del peso seco de la muestra total de agregados. Al final del periodo de secado, se enfría la muestra

a

159

temperatura ambiente, para luego introducirla en otra porción

nueva de

solución. NOTA:

El proceso antes descrito se repite hasta cumplir cinco ( 5 ) ciclos completos de inmersión- secado.

Examen cuantitativo Una vez terminados los 5 ciclos de saturación- secado y con la muestra a temperatura ambiente, se procede a lavarla hasta dejarla libre de solución de sulfato de sodio. El lavado debe efectuarse con agua circulante continuo a una temperatura de 43 ± 6 º C con las muestras en sus recipientes. Esto puede lograrse colocando cada recipiente dentro de un tanque de lavado, y haciendo que el agua con la temperatura indicada, llene este y luego se derrame sobre el mismo. Después que el sulfato de sodio a sido removido, se seca cada fracción de la muestra de ensayo hasta peso constante, dentro de un horno a una temperatura de 110 ± 5 ºC, se tamiza cada porción del agregado fino sobre la misma malla sobre la cual esta fue retenida antes de iniciar el ensayo y el agregado grueso sobre las mallas indicadas abajo, según el tamaño apropiado de las partículas. Para agregado fino, el método y duración del tamizado podrá ser el mismo que se usa durante la preparación de la muestra de ensayo, es decir 15 min. Para agregado grueso, el tamizado deberá ser manual, con agitación suficiente para asegurar que todos los tamaños han tenido la

160

oportunidad de estar en o con la malla en donde se encuentran. No se debe manipular de forma brusca para romper las partículas u obligarlas a que pasen cualquiera de las mallas.

Tamaño del agregado

Malla para determinar la pérdida.

2 1/2" a

1 1/2"

1 ¼"

1 1/2" a

3/4"

5/8"

3/4"

a

3/4"

5/16"

3/8"

a

No. 4

No. 5 (4.0 mm).

Se pesa el material retenido

sobre cada malla y se registra cada

cantidad. La pérdida producida en cada malla (porcentaje que pasó cada malla después del ensayo), se expresa como un porcentaje de la gradación original en cada malla del material ensayado. La pérdida total se expresa como la suma total de las pérdidas parciales producidas en cada una de las mallas utilizadas.

Examen Cualitativo Para realizar el examen cuantitativo de la muestra gruesa (mayor de la malla ¾”), ensayada se separan las partículas de cada muestra de ensayo en grupos de acuerdo a la acción producida por el ensayo y se registra el numero de partículas que muestran señales de degradación en cada porción obtenida.

161

CÁLCULOS Este ensayo contiene los cálculos relativos a la granulometría de un material, es decir el cálculo de los Porcentajes Retenidos Parciales, Porcentajes Acumulados Parciales y los Porcentajes que pasan cada malla.

Los cálculos relativos al porcentaje de pérdida para cada malla utilizada se realizan a través de la siguiente Ecuación 3.13

%

Pérdida



% Re tenido original x

Granulometría de la Muestra Tamaño de la Malla Original (% R.P.)

Perdida Peso original por malla

Ec. 3.13

Peso de las Fracciones antes de la Prueba (grs)

Porcentaje que pasa las mallas designadas, después de la prueba.

Porcentaje que pérdida en cinco ciclos.

Nº 30 a Nº 50

30

100

2.25

30x(2.25/100)= 0.68

Nº 16 a Nº 30

24

100

3.2

24x(3.2/100) = 0.77

Nº 8 a Nº 16

14

100

2.67

14x(2.67/100) = 0.37

Nº 4 a Nº 8

6

100

1.21

6x(1.21/100) = 0.07

3/8" a Nº 4

1

***

3.4

1x(3.4x1) = 0.03

TOTAL

100

Tabla 3.12

1.92

Datos para la prueba de Sanidad de Agregado Fino

162

Tabla 3.13

Datos para la prueba de Sanidad de Agregado Grueso

Granulometría de la Muestra Tamaño de la Malla Original (% R.P.)

Peso de las Fracciones antes de la Prueba (grs)

Porcentaje que pasa las mallas designadas, después de la prueba.

Porcentaje que pérdida en cinco ciclos.

Nº 30 a Nº 50

0

***

***

0

Nº 16 a Nº 30

0

***

***

0

Nº 8 a Nº 16

0

***

***

0

Nº 4 a Nº 8

4

***

***

0

3/8" a Nº 4

96

302.0

10.30

96x(10.3/302) = 3.3

TOTAL

100

3.3

INFORME Además de la información general relativa a la identificación de la muestra ensayada el informe debe incluir lo siguiente:



La granulometría original del material ensayado.



El peso de cada fracción de cada muestra antes del ensayo



El porcentaje pasante del material en cada malla fina, después del ensayo expresado como un porcentaje pasante original de cada fracción.



El promedio calculado de pérdida de cada fracción, basado sobre la gradación original de la muestra de ensayo.

163



En caso de materiales con cantidades apreciables de gruesos y finos, se deberá reportar por separado los resultados de perdida obtenido del ensayo de cada una de las fracciones que separa la malla No. 4



El valor porcentual que representa la Sanidad del material pétreo ensayado.

3.2.3 AGREGADO GRUESO El agregado grueso utilizado proviene de la “CANTERA S.A. de C.V.” ubicada en San Diego, Dpto. de

Libertad. Banco utilizado por la empresa

“CONCRETERA SALVADOREÑA S.A. de C.V.”;

Con el objeto de obtener

resultados confiables que indiquen un adecuado uso de los agregados en el concreto, se mantendrán las granulometrías iniciales que presentan cada uno de los agregados a utilizar, para el caso del agregado grueso, el tamaño máximo nominal obtenido es de 9.52 mm (3/8”).

FOTO Nº 3.5 Agregado Grueso

164

3.2.3.1

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO (ASTM C-136)

Para el análisis granulométrico del agregado Grueso se realizo una prueba según la norma ASTM C-136 Los resultados se muestran en la tabla 3.15, 3.16 y 3.17. Los limites establecidos de la Norma ASTM C-33 fueron determinados en base al tamaño máximo del agregado (TMA ≤ 9.52 mm); las tablas muestran las graficas que como puede observarse el agregado grueso no cumple con las especificaciones ASTM C-33, ya que contiene pocas partículas gruesas en el que las condiciones se mantuvieron como originalmente se presentaron las muestras granulométricas obtenidas. Las mezclas de concreto se harán con los agregados inalterados en su granulometría, para conseguir así un resultado acorde a la situación original de los componentes del concreto.

Los requisitos mínimos para una granulometría con tamaño de agregado máximo nominal de 3/8 de pulgada son los que se muestran a continuación. CANTIDADES MENORES QUE PASAN CADA MALLA DE LABORATORIO Tamaño Nomial

12.5 mm (1/2")

9.5 mm (3/8")

9.5-4.75

100

85-100

4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm (Nº4) ( Nº8) ( Nº16) 10-30

0-10

0-5

TABLA No. 3.14 Requisitos mínimos para tamaños máximo nominal.

165

P. BRUTO:

518.80

MALLA (Pulg.)

PESO RET. (Grs.)


0.00 496.80 21.80 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00 518.80

(Grs.)

TARA:

RETENIDO PARCIAL(%)

95.76% 4.20% 0.04% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00%

(Grs.) P. NETO:

518.80

RETENIDO ACUM. (%)

% QUE PASA

NORMA % PASA

100% 4% 0% 0% 0% 0% 0%

100.00% 95% - 100% 80% - 100% 50% - 85% 25% - 60% 10% - 30% 2% -10%

RET. PARC. APROX. (%)

96% 4% 0% 0% 0% 0% 0% 100.00%

96% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

(Grs.)

DISTRIBUCION GRANOLUMETRICA 110 100 90

Límite Inferior

% QUE PASA

80

Límite Superior

70

Granulo metria

60 50 40 30 20 10 0 1

0.1

0.01

ABERTURA DE MALLA

Tabla 3.15 Granulométrica de agregado grueso (prueba 1)

166

P. BRUTO:

519.20

MALLA

PESO RET.

(Pulg.)

(Grs.)


0.00 497.80 20.20 1.10 0.10 0.00 0.00 0.00 519.20

(Grs.)

TARA:

(Grs.) P. NETO:

519.20

RET. PARC.

RETENIDO

% QUE

NORMA

PARCIAL(%) APROX. (%)

ACUM. (%)

PASA

% PASA

100% 4% 0% 0% 0% 0% 0%

100.00% 95% - 100% 80% - 100% 50% - 85% 25% - 60% 10% - 30% 2% -10%

RETENIDO

95.88% 3.89% 0.21% 0.02% 0.00% 0.00% 0.00% 100.00%

96% 4% 0% 0% 0% 0% 0% 100.00%

96% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

(Grs.)

DISTRIBUCION GRANOLUMETRICA 110

% QUE PASA

100 90

Límite Inferior

80

Límite Superior Granulo metria

70 60 50 40 30 20 10 0 1

0.1

0.01

ABERTURA DE MALLA


167

P. BRUTO:

513.50

(Grs.) TARA:

(Grs.) P. NETO: 513.50

(Grs.)

MALLA

PESO RET.

RETENIDO

RET. PARC.

RETENIDO

% QUE

NORMA

(Pulg.)

(Grs.)

PARCIAL(%)

APROX. (%)

ACUM. (%)

PASA

% PASA

3/8 Nº 4 Nº 8 Nº 16 Nº 30 Nº 50 Nº 100 FONDO

0.00 497.20 16.10 0.20 0.00 0.00 0.00 0.00

96.83% 3.14% 0.04% 0.00% 0.00% 0.00% 0.00%

97% 3% 0% 0% 0% 0% 0%

97% 100% 100% 100% 100% 100% 100%

100% 3% 0% 0% 0% 0% 0%

100.00% 95% - 100% 80% - 100% 50% - 85% 25% - 60% 10% - 30% 2% -10%

SUMAS

513.50

100.00%

100.00%

DISTRIBUCION GRANOLUMETRICA 110 100 Límite Inferior

90

% QUE PASA

80

Límite Superior

70

Granulo metria

60 50 40 30 20 10 0 1

0.1

0.01

ABERTURA DE MALLA


168

3.2.3.2 GRAVEDAD ESPECÍFICA Y ABSORCIÓN (ASTM C-127 Y C-128)

Los conceptos teóricos de esta práctica son los mismos que los de la prueba de gravedad específica y absorción de los agregados gruesos.


Grava sumergida por 24 horas.



Balanza de 5 kg de capacidad ± 0.5 g de precisión.



Dispositivo contenedor de muestra (cesta de alambre No. 6)



Tanque de agua o pila



Horno



Malla No. 4



Franela o cualquier tela absorbente.

PROCEDIMIENTO

I

Preparación de la Muestra 1.) Sacudir vigorosamente la muestra de agregado a través de la Malla No. 4, conservar lo que quede en ella y rechazar lo que pase esta tratando de obtener una muestra de 2.0 Kg

169

II

Ensayo de la Muestra 1.) Rodar la grava en una tela grande absorbente hasta que todas las capas visibles de agua hayan sido removidas. Secar las partículas grandes por separado. Pesar 1 Kg. de las muestras en condición saturada con superficie seca, este peso es W 1. 2.) Pesar el contenedor donde se colocara la muestra y anotar este valor como W c. 3.) Colocar inmediatamente la muestra en el contenedor (canasta) y determinar su peso en agua. El contenedor debe estar sumergido a una profundidad conveniente de manera que la muestra esta totalmente cubierta por agua luego se pesa. Antes de pesar sacudir el contenedor con el objeto de remover todo el aire atrapado. Este peso es W s. 4.) Secar

la muestra

de prueba en el horno a una temperatura de 110 ±

5 ºC, enfriar al aire y pesar W o

CÁLCULOS Los cálculos se realizaran en base a las siguientes ecuaciones: a) Peso especifico relativo aparente (PERap) PER AP 

W0 Ec. 3.14 W0  Ws

b) Porcentaje de absorción, (ABS %).

170

ABS (%) 

W1  W0 X 100 Ec. 3.15 W0

Donde: Wo: Peso en aire del espécimen secado, (g). W1: peso en aire de la muestra saturada superficialmente seca, (g). Ws: peso en agua de la muestra saturada superficialmente seca, (g).

Datos para la Gravedad Especifica y Absorción Descripción

Prueba N° 1

Prueba N° 2

Wo

1012.0

1025.0

W1

1033.2

1046.7

Ws

622.7

658.9

PERap

2.6

2.8

% ABS.

2.09

2.11

TABLA No. 3.18 Gravedad Especifica y Absorción de la grava El Peso especifico relativo aparente promedio es de 2.7 y la Absorción promedio es de 2.10, respectivamente.

171

3.2.3.3

DETEMINACIÓN DEL PESO VOLUMÉTRICO (ASTM C-29)

El procedimiento es el mismo que para el peso volumétrico de los agregados finos excepto por unas ligeras variantes que a continuación se detallan: MATERIAL Y EQUIPO 

Grava secada a la intemperie.



Recipientes cilíndricos de acero de 2.8 cm3



Bascula de 100 Kg. De capacidad ± 0.1 Kg. de precisión.



2 cucharones y 2 palas.



Varilla de 16 mm (5/8”) con punta de casquete esférico y de 60 cm.



Rasero, Charolas, Cinta métrica.

PROCEDIMIENTO Los dos pasos siguientes son comunes en el ensayo tanto para la grava como para la arena.

a) Determinación del peso volumétrico suelto. 1.) Llenar la medida desde una altura aproximada de 50 mm del borde de este, dejando caer el agregado libre hasta que se forme un cono cuyos taludes lleguen al borde de la medida.

172

2.) Recorrer con el rasero los bordes de la medida de tal manera de dejar una superficie plana, tratando de evitar los movimientos bruscos y las vibraciones. 3.) Pesar la medida con su contenido de arena y anotar su peso (Wmmv)

CÁLCULOS Los cálculos se realizaran en base a las siguientes ecuaciones, estas son aplicables tanto a gravas como a arenas. 1. Peso volumétrico suelto (PVS)

PVS



Wmms

 Wm  Ec. 3.16 V

2. Peso volumétrico varillado (PVV)

PVV



Wmmv

 Wm  V

Ec. 3.17

Donde: Wm:

Peso de molde (Kg.)

Wmms: Peso de molde más el material suelto, (kg.) Wmmv : Peso de la medida más el material varillado, en kg. V

: Volumen de la media en m

3

173

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" TABLA N° 3.19 PESO VOLUMÉTRICO SUELTO Y VARILLADO DE AGREGADO GRUESO. Fecha : 12 DE ABRIL DEL 2003 Para usarse en: Revestimiento de Taludes. VOLUMEN DEL MOLDE (Wmo)= 0.0028 M3 PESO DEL MOLDE (Wmo)= 5.34 KG.

PRUEBA

PESOS VOLUMÉTRICO SUELTO (KG/M3) 1

2

3

4

W (grava + molde) W (molde) W(grava) V(molde)

9.05 5.34 3.71 0.0028

8.99 5.34 3.65 0.0028

8.95 5.34 3.61 0.0028

8.88 5.34 3.54 0.0028

PVS

1325

1304

1289

1264

PROMEDIO.

1296.00

PRUEBA

PESOS VOLUMÉTRICO VARILLADO (KG/M3) 1

2

3

4

W (grava + molde) W (molde) W(grava) V(molde)

9.36 5.34 4.02 0.0028

9.36 5.34 4.02 0.0028

9.35 5.34 4.01 0.0028

9.34 5.34 4.00 0.0028

PVS

1436

1436

1432

1429

PROMEDIO. donde: V: Volumen. W: Pesos.

1433.00

174

3.2.3.4

RESISTENCIA

AL

DESGASTE

DEL

AGREGADO

GRUESO

UTILIZANDO LA MÁQUINA DE LOS ANGELES (ASTM C-131)

El ensayo de los Ángeles ha sido usado extensamente como un indicador de la calidad relativa. Los resultados no permiten automáticamente una comparación válida para ser hecha entre fuentes distintas o diferentes en origen, composición o estructura. Los límites de la especificación basada en este ensayo pueden ser asignados con extremo cuidado en consideraciones del tipo de agregado disponible y la historia de su desempeño en usos específicos. Esta es la prueba más común de resistencia al desgaste y al impacto, según la ASTM C-131; debido a que el tamaño máximo es de 9.52 mm (3/8”) y esta tiene aplicación para agregados gruesos menores de

1 ½”, la

granulometría resulto ser tipo “D”. Los resultados son mostrados en la Tabla 3.20, 3.21, 3.22, los cuales reflejan una buena resistencia al desgaste.

FOTO Nº 3.6 Máquina de los Ángeles

175

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" TABLA N° 3.20 ENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTE CON LA PRUEBA DE LOS ANGELES (ASTM C - 131) MATERIAL : GRAVA N° 0 PROCEDENCIA : CANTERA S.A. de C.V. FECHA : 05/MAYO/2003 VELOCIDAD DE LA MÁQUINA: 33 Rev/min. N° DE REVOLUCIONES : 500 N° DE ESFERAS : 6 PESO DE ESFERAS : 4584 + 25 grs.

GRANULOMETRÍA TIPO "D" RETENIDO EN MALLA

1/4" = 2500 + 10 N° 4 = 2500 + 10

Peso total de la muestra (Pi) Peso final de la muestra (Pf) retenido en la malla N° 12 % de desgaste = ((Pi - Pf)/Pi) x 100 % de desgaste según norma

PESO DE LA MUESTRA (grs.) 2500 2500 5000 4205 15.9 50

176

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MATERIAL : GRAVA N° 0 PROCEDENCIA : CANTERA S.A de C.V. FECHA : 16/JULIO/2003 VELOCIDAD DE LA MÁQUINA: 33 Rev/min. N° DE REVOLUCIONES : 500 N° DE ESFERAS : 6 PESO DE ESFERAS : 4584 + 25 grs.


1/4" = 2500 + 10 N°4 = 2500 + 10


PESO DE LA MUESTRA (grs.) 2509.8 2508.6 5018.4 3911.6 22.1 50

177

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" TABLA N° 3.22 ENSAYO DE RESISTENCIA AL DESGASTE CON LA PRUEBA DE LOS ANGELES (ASTM C - 131)

MATERIAL : GRAVA N° 0 PROCEDENCIA : CANTERA S.A de C.V. FECHA : 16/JULIO/2003 VELOCIDAD DE LA MÁQUINA: 33 Rev/min. N° DE REVOLUCIONES : 500 N° DE ESFERAS : 6 PESO DE ESFERAS : 4584 + 25 grs.


1/4" = 2500 + 10 N°4 = 2500 + 10


PESO DE LA MUESTRA (grs.) 2508.2 2506.8 5015 3893 22.4 50

178

3.3

DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO LANZADO2

3.3.1 GENERALIDADES

El concreto lanzado al igual que el concreto convencional necesita de una práctica adecuada para su dosificación, que satisfaga los requisitos de comportamiento bajo las condiciones particulares de uso.

El objeto de diseñar una mezcla de concreto consiste en determinar la combinación más práctica y económica de los materiales con los que se dispone.

Necesita también de un estricto control de calidad para asegurar que cumplirá la función para la que fue diseñada. Una de las formas de controlar la calidad del concreto lanzado es hacer pruebas que constaten su capacidad de servicio.

Debido a las dificultades que se presentan para realizar en este trabajo un estudio práctico sobre el diseño de mezclas de concreto lanzado, este diseño se enfoca en forma teórica, tomando como base lo especificado en el ACI 506R-95. 2

Fuente: “Diseño de Mezclas y métodos de Colocación de Concreto Lanzado”. Autor: Rodolfo Isaac Torres, Milton Arriaga Guerra y José Castillo Ramos.

179

También el objetivo de las pruebas de laboratorio desarrolladas en este capitulo (Absorción, gravedad especifica, resistencia a la compresión, etc.), es la obtención de parámetros de comparación entre el concreto lanzado y un mortero, que permitan deducir las ventajas de la forma de aplicación del concreto lanzado.

Además, a partir de la resistencia a la compresión 2, obtenida al probar el concreto lanzado, se determina la dosificación de un concreto convencional de similar resistencia que sirve posteriormente para una comparación de costos entre los dos concretos.

Antes de comenzar se necesita aclarar que: Una de las principales características de un concreto es su resistencia a la compresión, prueba que en el país generalmente se realiza en cilindros (ASTM C-39). Debido al tipo de colocación del concreto lanzado y consecuentemente al rebote que origina, los cilindros no resultan ser muestras adecuadas para las pruebas, siendo necesario recurrir a otras formas de obtención de muestras. Una alternativa para este fin es la extracción de núcleos de la estructura, procedimiento que puede ser indeseable por el daño que se le puede causar a la misma.

2

Fuente: “Diseño de Mezclas y métodos de Colocación de Concreto Lanzado”. Autor: Rodolfo Isaac Torres, Milton Arriaga Guerra y José Castillo Ramos.

180

3.3.2 DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO LANZADO

Las bases para el diseño de mezclas aún no están muy claras y parecen ser puramente empíricas en la actualidad, por lo que hasta que se disponga de más datos se podrá proporcionar información más amplia al respecto.

Por otra parte muchos de los principios del concreto convencional para diseñar mezclas son aplicados al concreto lanzado; sin embargo, deben reconocerse las diferencias antes de dosificar las mezclas.

El concreto lanzado “in situ” tiene mayor contenido de cemento que la mezcla de diseño, debido al rebote, ya que este elimina en gran medida el agregado grueso, resultando un agregado más fino. Este efecto, además del hecho de que el contenido de cemento de las mezclas de concreto lanzado es usualmente más alto que el concreto convencional, incrementa la posibilidad de los problemas de contracción y el desarrollo de superficies agrietadas.

181

PROCESO DE MEZCLA HUMEDA2 El proporcionamiento puede hacerse básicamente de acuerdo al ACI 211.1.

Como la mayor parte de las propiedades que se busca obtener

en el concreto endurecido, depende fundamentalmente de la calidad de la pasta de cemento y los pasos para proporcionar una mezcla de concreto es como sigue.

Resistencia La resistencia a la compresión especificada a los 28 días f`c, para una clase de concreto, es la resistencia que se espera sea igualada o sobrepasada por el promedio de cualquier conjunto de tres ensayes de la resistencia consecutivos, sin que ningún ensaye individual quede debajo de más de 35 Kg/cm2 de la resistencia especificada. Resistencia a la compresión specificada, fć, Kg/cm2

Resistencia a la compresión requerida promedio, fć, g/cm2

Menos de 210

fć + 70

210 a 350

fć + 85

Mayor de 350

fć + 100

TABLA Nº 3.23 Resistencia a la compresión promedio requerida cuando no se dispone de datos para establecer una desviación estándar. 2

Fuente: “Diseño y control de Mezclas de Concreto”. Autor: Steve H. Kostka, William Panarese

182

Relación agua-cemento. La relación agua-cemento es sencillamente el peso del agua, dividido entre el peso del cemento. La relación agua-cemento que se elija para el diseño de la mezcla, debe ser el menor valor requerido para cubrir las condiciones de exposición de diseño.

Las siguientes tablas sirven de guía para escoger la relación aguacemento para diversas condiciones de exposición y con respecto a la resistencia promedio requerida para mezcla de prueba.

GRAFICO Nº 3.1 Curvas típicas de resistencia de mezclas de prueba o de datos de campo.

183

Relación agua-cemento en peso.

Resistencia a la compresión a los 28 días, Kg/cm2.

Concreto sin aire incluido.

Concreto con aire incluido.

420 350 280

0.41 0.48 0.57

* 0.40 0.48

210 140

0.68 0.82

0.59 0.74

TABLA Nº 3.24 Correspondencia típica entre la relación agua-cemento y la resistencia a la compresión del concreto.

Relación agua-cemento en peso.

Resistencia a la compresión a los 28 días, Kg/cm2.

Concreto sin aire incluido.

Concreto con aire incluido.

175 210 245 280 315 350

0.67 0.58 0.51 0.44 0.38 *

0.54 0.46 0.40 0.35 * *

TABLA Nº 3.25 Relaciones agua-cemento máximas permisibles para el concreto cuando no se dispone de datos de resistencia de experiencias en campo ni de mezclas de prueba.

184

Agregados. Existen dos características en los agregados que tienen una importante influencia sobre el proporcionamiento de las mezclas de concreto, porque afectan la trabajabilidad del concreto fresco: a) La granulometría b) La naturaleza de las partículas (forma, porosidad, textura superficial). También el máximo tamaño del agregado grueso no debe exceder de tres cuartos de la distancia libre entre las varillas de refuerzo. Por otro lado la granulometría más deseada para agregado fino dependerá del tipo de obra, de la riqueza de la mezcla y del tamaño del agregado grueso. El volumen del agregado grueso puede determinarse a partir de la siguiente tabla. Volumen de agregado grueso Tamaño máximo varillado en seco por volumen unitario de agregado de concreto para distintos módulos de finura de agregado fino. mm (pulg.) 2.40 2.60 2.80 3.00 9.5 (3/8) 0.50 0.48 0.46 0.44 12.7 (1/2) 0.59 0.57 0.55 0.53 19.0 (3/4) 0.66 0.64 0.62 0.60 25.4 (1) 0.71 0.69 0.67 0.65 38.1 (1 ½) 0.75 0.73 0.71 0.69 50.8 (2) 0.78 0.76 0.74 0.72 76.2 (3) 0.82 0.80 0.78 0.76 152.4 (6) 0.87 0.85 0.83 0.81

TABLA Nº 3.26 Volumen de agregado grueso por unidad de volumen de concreto.

185

Revenimiento. El concreto debe ser fabricado para tener siempre una trabajabilidad, consistencia y plasticidad adecuadas a las condiciones de trabajo. La trabajabilidad es una medida de lo fácil o difícil que resulta colocar, consolidar y darle acabado al concreto. La consistencia es la facultad del concreto fresco para fluir la que es medida por medio de la prueba de revenimiento. La tabla N° 3.27 muestra los tipos recomendados de revenimientos.

REVENIMIENTO, CMS. CONSTRUCCION DE CONCRETO. MAXIMO.

MINIMO.

7.5

2.5

7.5

2.5

Vigas y muros reforzados.

10.0

2.5

Columnas de Edificios.

10.0

2.5

Pavimentos y Losas

7.5

2.5

Concreto masivo.

5.0

2.5

Zapatas y muros de cimentación reforzados. Muros de subestructuras, cajones y zapatas sin refuerzo.

TABLA Nº 3.27 Revenimientos recomendados para diversos tipos de construcción.

186

Contenido de agua. El contenido de agua del concreto puede ser alterado por un gran número de factores: tamaño y forma del agregado, revenimiento, relación aguacemento, contenido de aire, contenido de cemento, aditivos y condiciones ambientales. Los contenidos aproximados de agua usados para las proporciones, son para agregado angular. También para algunos concretos estas estimaciones se pueden reducir aproximadamente de 12 Kg. En gravas con partículas trituradas hasta 27 Kg. Para gravas redondeadas.

Agua, Kg. por metro cúbico de concreto para los tamaños máximos de agregado Revenimiento, cms. 9.5 mm (3/8")

12.7 mm (1/2")

19.0 38.1 76.2 mm 25.4 mm (1 50.8 mm (3/4") mm (1") 1/2") mm (2") (3")

152.4 mm (6")

Concreto sin aire incluido. 2.5 a 5

208

199

187

178

163

154

130

113

7.5 a 10

228

217

202

193

178

169

145

125

15 a 18

243

228

214

202

187

178

160

*

Cantidad aproximada de aire atrapado en concreto sin aire incluido, porciento.

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

0.5

0.3

0.2

TABLA Nº 3.28 Requisitos aproximados para el contenido de agua de mezclado y para el contenido de aire deseado para distintos revenimientos y tamaños máximos de agregado.

187

Contenido de cemento. El contenido de cemento se determina usualmente a partir de la relación agua-cemento y del contenido de agua elegidos, aunque frecuentemente se incluye en las especificaciones un contenido mínimo de cemento además de una relación agua-cemento máxima. Los requisitos mínimos de cemento sirven para asegurar una durabilidad y acabado satisfactorio, una mayor resistencia al desgaste y una apariencia apropiada.

Tamaño máximo de agregado.

Cemento Kg/m3

mm.

(pulg.)

Cúbico.

38.1

( 1 1/2 )

279

25.4

(1)

309

19.0

( 3/4 )

320

12.7

( 1/2 )

350

9.5

( 3/8 )

362

TABLA Nº 3.29 Requisitos mínimos de cemento para concreto de peso normal, empleado en obras.

188

EJEMPLO DE DISEÑO DE MEZCLAS. Diseñar un Concreto Lanzado de mezcla húmeda para estabilizar un talud de espesor de 10 cm. con refuerzo de malla 6x6 2/2, en La Residencia Vides, Ubicada en Quintas de Santa Elena, Departamento de La Libertad para que cumpla con los siguientes requisitos:

 Resistencia a la compresión a los 28 días 210 Kg./cm2 (3000 PSI).  Tamaño Máximo del agregado

: 3/8 pulg. (9.52 mm.)

 Módulo de Finura del agregado Fino

: 2.3

 Absorción del agregado Fino.

: 3.5

 Humedad del agregad Fino

: 8.15

 Peso del agregado grueso compactado varillado y seco: 1433 Kg.  Absorción del agregado grueso

: 2.5 %

 Humedad del agregado grueso

: 0.5 %

 Cemento Tipo I.

Desarrollo:  Resistencia. Como no se disponen datos estadísticos, fćr de la tabla 3.23 resulta ser fć + 85. Por lo tanto fćr = 210+85= 295 Kg/cm2.  Relación agua-cemento. Según la gráfica 3.1 la relación agua/cemento (a/c), es de 0.52  Revenimiento. Para este ejemplo se escoge un revenimiento de 10 cms.

189

 Tamaño máximo del agregado es de 9.52 mm  Con este revenimiento de 10 cms y un tamaño máximo de 9.52 mm, la cantidad aproximada de agua de mezcla (W agua), es 228 Kg/m3, valor obtenido de la tabla 3.28

Sin embargo, la grava tiene partículas trituradas y debe reducirse el contenido de agua dado en la tabla 3.23 en aproximadamente 21 Kg., lo que resulta 207 Kg/cm3. Conociendo la cantidad de agua de mezclado y la relación agua/cemento, el contenido de cemento se calcula de la siguiente manera:



Wcemen to



Wcemen to

Wcemento

Wa g u a (a / c)

207 0.52

 398 Kg / m 3

 Contenido de agregado grueso. La cantidad de agregado grueso de tamaño máximo de 9.52 mm (3/8”), se puede estimar de la tabla 3.26. El volumen de agregado grueso recomendado cuando se utiliza arena con módulo de finura de 2.30 es de 0.50 m3. Como el peso del agregado varillado y seco es de 1433 Kg/m3.

190



Wagreg. grueso Wagreg. grueso



0.51433

717 Kg / m3

Haciendo correcciones para concreto bombeado, reduciendo en un 10% el contenido de agregado grueso, se obtiene:

Wagreg. grueso  717  0.9  645 Kg / m3

 Contenido de agregado fino. A este nivel ya se conocen las cantidades de todos los ingredientes del concreto a excepción del agregado fino.

Agua



Cemento

207  0.207 m 3 1000

Agr .grueso

Vol .total

398  0.126 m 3 3150







Vol . agr. fino

645  0 .498 m 3 1296

0.831 m3 

1  0.831  0.168 m3

191

El peso del agregado fino es:

Wagr. fino

 1424  0.168  239 Kg

Ajustes en el agua por humedad se tiene:

Las pruebas para este ejercicio indican que el contenido de humedad del agregado grueso es de 2% y que el contenido de humedad del agregado fino es de 8.15%.

Con los contenidos de humedad de los agregados previamente indicados, las proporciones de agregados para la mezcla de prueba cambian a:

Agregado grueso: 645x1.02 = 658 Kg. Agregado Fino: 239 x 1.082 = 258 Kg.

Cantidad de agua superficial que aporta el agregado grueso, % = 2-0.5 = 1.5 %. Cantidad de agua superficial que aporta el agregado fino, %

= 207- 645(0.015)-239(0.053) = 185 Kg.

= 6-0.7 = 5.3 %

192

Por lo tanto, las cantidades de materiales para 1 m 3 son:

Cemento

= 398 Kg. (9.4 bolsas)

Agregado Fino

= 258 Kg.

Agregado Grueso = 658 Kg.

3.4

Agua

= 185 Kg.

Total

= 1499 Kg.

PRUEBAS AL CONCRETO FRESCO Y ENDURECIDO.

En base a los resultados obtenidos en las pruebas de laboratorio que se realizaron a los componentes del concreto y cuyos datos han sido presentados anteriormente, se estableció las proporciones mediante un diseño de mezclas.

El método de diseño utilizado fue el “Método de Proporcionamiento por Peso” (AC-214)

En cuanto al concreto fresco se le hizo la prueba de revenimiento, y al concreto endurecido se le efectuó prueba de resistencia a la compresión y flexión.

193

CONCRETO FRESCO.

Un concreto de calidad uniforme y satisfactoria requiere que los materiales se mezclen hasta que tenga una apariencia uniforme; por lo tanto la trabajabilidad de una mezcla de concreto puede definirse como la facilidad que presenta esta para ser mezclada, transportada y colocada aproximadamente en su posición final con una mínima perdida de homogeneidad, es decir sin que se de segregación.

La trabajabilidad depende de la proporciones y de las características físicas de los materiales, y también del equipo utilizado durante el mezclado, transporte y colocación de la mezcla. Aun así la trabajabilidad es un término relativo, por que un concreto se podrá considerar trabajable bajo ciertas condiciones y no trabajable por otras.

Por ejemplo un concreto puede ser trabajable para la hechura de un pavimento, pero difícil de colocar en un muro delgado con refuerzo complicado. Por lo mismo la trabajabilidad puede definirse como una propiedad física del concreto fresco, sin hacerse referencia a las circunstancias especificas de un tipo de construcción.

194

Un componente muy importante de la trabajabilidad es la consistencia o fluidez de la mezcla de concreto.

La consistencia de una mezcla de concreto

es un término general que se refiere al carácter de la mezcla con respecto a su grado de fluidez y abarca todos los grados de fluidez desde la más seca hasta la más fluida de todas las mezclas posibles; la consistencia se puede medir por medio de la Prueba de Revenimiento (ASTM C-143) o por la Prueba de la Esfera de Kelly (ASTM C-360). En este trabajo se realizo la Prueba de Revenimiento por ser la de más fácil aplicación en el campo.

Existen diversos métodos para medir la manejabilidad y la consistencia, pero ninguno da una indicación precisa en relación con la puesta en obra, principalmente si se considera el acabado y la segregación; la determinación de la manejabilidad óptima para un trabajo determinado depende de cierto criterio experimental.

3.4.1 FABRICACIÓN DE ESPECÍMENES

Los especimenes se fabrican según Norma ASTM C-192 “NORMA PRACTICA PARA LA FABRICACIÓN Y CURADO EN EL LABORATORIO DE ESPECIMENES DE PRUEBA DE CONCRETO”.

195


Mezcla de concreto fresco.



Moldes cilíndricos de 150 mm de diámetro x 300 mm de altura, con sus respectivas bases dotadas de abrazaderas.



Moldes de acero de 150 mm x 150 mm x 600 mm, (colado de vigas).



Varilla compactadora de 5/8” de diámetro con punta redondeada.



Regla metálica o enrasador.



Cucharón, Brochas, Guantes de hule.

PROCEDIMIENTO



Se engraso los moldes y verifico que estuvieran bien armados, y que las abrazaderas estuvieran enroscadas perfectamente. Para engrasar los moldes se utilizo aceite quemado y brocha.



Se coloco los moldes en una superficie plana y firme, preferiblemente en el lugar donde quedaran hasta que se desmolden.



Se llenaron los cilindros en 3 capas con un mismo volumen de concreto y las vigas en 1 capa por ser compactada con vibrador (hacerlo en 2 capas si se hace con varilla). Después de cada capa se procedió a compactar el concreto utilizando un vibrador eléctrico, introduciéndolo de 4 a 5 veces con una duración de inmersión de 3 a 4 segundos en cada etapa.

196



Para la última capa, se lleno con concreto en exceso y luego se procedió a vibrar, luego se golpeo el molde con el mazo para evitar que quede demasiado aire atrapado en el concreto.



Se enraso la parte superior del molde con la varilla enrasadora y se aliso la superficie con la cuchara de albañil húmeda.

Se procede a identificar cada cilindro y viga con los datos siguientes:

a. Fecha de fabricación, b. Tipo de concreto, c. Resistencia a la compresión, para la cual fue diseñada, d. Número de cilindro o viga, e. Prueba a la que será sometido.

Se protege la superficie de los moldes con placas de acero previamente engrasado para evitar la perdida temprana de humedad del concreto a compresión y se dejo inmóvil por 24 horas aproximadamente, para luego ser desmoldados y ser colocados en el cuarto húmedo, en la pila de curado.

197

3.4.2

CONCRETO ENDURECIDO.

Las características tanto físicas como químicas mostradas por el concreto endurecido son el resultado de un acucioso control de calidad iniciado desde las pruebas a los componentes según las normas correspondientes hasta

la ruptura de los especimenes.

Además se fabrico la cantidad de

especimenes necesaria a fin de poder realizar un análisis estadístico a la ruptura del concreto a los 28 días, para todas las mezclas y así poder conocer valores promedios, desviación estándar y coeficiente de variación.

Cabe mencionar que los especimenes de concreto endurecido fueron sometidos a ciertos controles en las etapas de curado, cabeceado y ruptura de probetas, cuyas formas y procedimientos se detallan a continuación.

3.4.3 CURADO DE LOS ESPECÍMENES.

El curado de los especimenes se realizo de acuerdo a las especificaciones de la Norma ASTM C-192, Describiéndose el proceso como sigue: I. Antes de efectuar el desmoldado, los especimenes cilíndricos y vigas fueron curados de la forma siguiente:

198

Colocando placas de acero, previamente aceitadas, así se evita la perdida temprana de humedad por evaporación, esto a fin de obtener una temperatura entre 16 y 27 º C, para que puedan desarrollar una resistencia adecuada para su transporte.

II. Al finalizar el periodo de 20 ± 2 horas, previa fabricación los cilindros y vigas,

fueron

retirados

cuidadosamente

los

moldes,

luego

los

especimenes fueron sumergidos en la pila de curado a una temperatura de 23 ± 1.7 º C hasta realizar el ensayo a las edades de 7,14 y 28 días respectivamente( ver foto N° 3.7 y N°3.8).

FOTO Nº 3.7 Espécimen en Prueba de Resistencia a la Compresión

199

FOTO Nº 3.8 Resistencia a la Compresión.

3.4.4

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (ASTM C-39).

Las pruebas de resistencia de concreto endurecido (fotos N°3.7 y N°3.8) se pueden ejecutar a especimenes curados moldeados de muestras de concreto fresco (normas ASTM C-31 o C-92) y especimenes extraídos provenientes de de concreto endurecido bajo la norma ASTM C-42. Para todos los métodos las muestras cilíndricas deberán tener un diámetro de por lo menos tres veces el tamaño máximo del agregado grueso del concreto y una longitud lo más cercana posible a dos veces el diámetro. Para este caso se muestrearon 30 especimenes, ensayados a los 7, 14, y 28 días en grupos de 10 cilindros por edad respectivamente los cuales se muestran en las tablas N° 3.30, 3.31, 3.32 respectivamente.

200

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" PRUEBA DE COMPRESIÓN DE CILINDROS TESTIGOS SOLICITA: PROYECTO:

Reporte Nº:

1

Hoja Nº:

1

Laboratorista: FECHA DE SOLICITUD: FECHA DE RECEPCION: FECHA DE ENSAYO:

15 DE JULIO DEL 2003

Elaboro:

15 DE JULIO DEL 2003 22 DE JULIO DEL 2003

Probeta Nº

Fecha de Colado

Rev. Cms.

Diámetro cms.

Altura cms.

Área cm2

Peso Kgs

Peso Volumetrico Kg/cm3

Carga Kg

Esfuerzo Kg/cm2

1

15/07/2003

15,00

15,20

30,50

181,46

12,240

0,06745

60000

330,65

2

15/07/2003

15,00

15,30

30,30

183,85

12,180

0,06625

57000

310,03

3

15/07/2003

15,00

15,20

30,50

181,46

12,270

0,06762

58000

319,63

4

15/07/2003

15,00

15,20

30,50

181,46

12,250

0,06751

57500

316,88

5

15/07/2003

15,00

15,10

30,40

179,08

12,190

0,06807

58900

328,91

6

15/07/2003

15,00

15,20

30,30

181,46

12,200

0,06723

57000

314,12

7

15/07/2003

15,00

15,30

30,50

183,85

12,260

0,06668

58200

316,56

8

15/07/2003

15,00

15,30

30,50

183,85

12,240

0,06657

59000

320,91

9

15/07/2003

15,00

15,20

30,30

181,46

12,180

0,06712

57500

316,88

10

15/07/2003

15,00

15,10

30,50

179,08

12,270

0,06852

58000

323,88

319,84

Kg/cm2

Estructura Colada: Esfuerzo Promedio: OBSERVACIONES:

7 DIAS

TABLA Nº 3.30

201

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" PRUEBA DE COMPRESIÓN DE CILINDROS TESTIGOS SOLICITA:

Reporte Nº:

2

PROYECTO:

Hoja Nº:

2



Elaboro:

15 DE JULIO DEL 2003 29 DE JULIO DEL 2003

Probeta Nº

Fecha de Colado

Rev. cms.

Diámetro cms.

Altura cm.

Área cm2

Peso Kgs


Carga Kg

Esfuerzo Kg/cm2

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003 15/05/2003

15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00

15,10 15,20 15,20 15,30 15,10 15,20 15,20 15,30 15,30 15,20

30,80 30,30 30,60 30,60 30,60 30,60 30,60 30,60 30,60 30,60

179,08 181,46 181,46 183,85 179,08 181,46 181,46 183,85 183,85 181,46

12,350 12,345 12,315 12,260 12,210 12,300 12,360 12,305 12,325 12,335

0,06896 0,06803 0,06787 0,06668 0,06818 0,06778 0,06811 0,06693 0,06704 0,06798

62000 66000 64000 67000 67000 62000 65500 64500 67000 63000

346,22 363,72 352,70 364,42 374,14 341,68 360,96 350,82 364,42 347,19


356,63 Kg/cm2 14 DIAS

TABLA Nº 3.31

202

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" PRUEBA DE COMPRESIÓN DE CILINDROS TESTIGOS SOLICITA:

Reporte Nº:

3

PROYECTO:

Hoja Nº:

3



Elaboro:

15 DE JULIO DEL 2003 12 DE AGOSTO DEL 2003

Probeta Nº

Fecha de Colado

Rev. cms.

Diámetro cms.

Altura cm.

Área cm2

Peso Kgs


Carga Kg

Esfuerzo Kg/cm2

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003 16/04/2003

15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00 15,00

15,2 15,3 15,2 15,3 15,2 15,2 15,1 15,2 15,2 15,3

30,60 30,50 30,50 30,50 30,50 30,50 30,50 30,50 30,50 30,50

181,46 183,85 181,46 183,85 181,46 181,46 179,08 181,46 181,46 183,85

12,240 12,315 12,270 12,280 12,365 12,310 12,390 12,410 12,395 12,300

0,06745 0,06698 0,06762 0,06679 0,06814 0,06784 0,06919 0,06839 0,06831 0,0669

80000 79500 78750 80100 78900 79300 79450 80050 79650 79800

440,87 432,41 433,98 435,67 434,81 437,01 443,66 441,15 438,94 434,04

437,25

Kg/cm2


28 DIAS

TABLA Nº 3.32

203

3.4.5

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN (ASTM C-78)

Las muestras se obtuvieron de vigas de 15x15x60 cms y fueron curadas en agua completamente hasta ser ensayadas a sus diferentes edades 7,14 y 28 días, respectivamente. En este caso la prueba es con carga al tercio medio del claro de la viga, produciendo un corte aproximadamente a 45º según Norma. El número de especimenes que se ensayaron 5 vigas por edad, cuyos resultados se muestran en las siguientes tablas 3.33, 3.34 y 3.35 UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACIÓN: "APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" TABLA Nº 3.33 PRUEBA DE FLEXIÓN DE VIGAS. PROYECTO:

15 DE JULIO DEL 2003 15 DE JULIO DEL 2003 22 DE JULIO DEL 2003

FECHA DE SOLICITUD: FECHA DE ELABORACION: FECHA DE ENSAYO:

Viga Nº

Carga Kg

Claro L cm.

Ancho (b) cm.

Peralte (d) cm.

MR Kg./cm2

1

3575.00

45,00

15,20

15,20

45,81

2

3510.00

45,00

15,10

15,00

46,48

3

3490.00

45,00

15,30

14,90

46,21

4

3470.00

45,00

15,20

14,80

46,87

5

3535.00

45,00

15,00

15,00

47,16

Estructura Colada:

Muro de retención.

MR=(PxL) /(bxd^2) MR Promedio: OBSERVACIONES:

46,51

Kg/cm2

7 DIAS

TABLA Nº 3.33

204


TABLA Nº 3.33 PRUEBA DE FLEXIÓN DE VIGAS. SOLICITA: PROYECTO:

FECHA DE SOLICITUD:


FECHA DE RECEPCIÓN:


FECHA DE ENSAYO:


Carga Kg

Long. Claro Cms.

Ancho (b) cms.

Peralte (d) cms.

Módulo de Ruptura Kg/cm2

6

4055,00

45,00

15,30

15,30

50,95

7

3980,00

45,00

15,20

15,20

51,03

8

3740.00

45,00

15,10

15,10

48,87

9

3680.00

45,00

14,80

15,00

49,74

10

4010.00

45,00

15,40

15,40

49,40

50,00

Kg/cm2

Viga

Nº

Estructura Colada:


14 DIAS

TABLA Nº 3.34

205


TABLA Nº 3.35 PRUEBA DE FLEXIÓN DE VIGAS. SOLICITA: PROYECTO:

FECHA DE SOLICITUD:


FECHA DE RECEPCION:


FECHA DE ENSAYO:

12 DE AGOSTO DEL 2003

Carga Kg

Long. Claro Cms.

Ancho (b) cms.

Peralte (d) cms.

Módulo de Ruptura Kg/cm2

11

4520,00

45,00

15,2

15,3

57,16

12

4480,00

45,00

15,2

15,2

57,41

13

4320,00

45,00

15,2

14,9

57,61

14

4610,00

45,00

15,3

15,3

57,92

15

4440,00

45,00

15,1

15,2

57,27

57,47

Kg/cm2

Viga

Nº

Estructura Colada:


28 DIAS

TABLA Nº 3.35

206

3.4.6

EXTRACCIÓN DE NÚCLEOS DE CONCRETO (ASTM C-42)

Este ensayo consisten en la extracción de núcleos de concreto por medio de una máquina extractora de núcleo con punta de diamante; mediante este proceso se obtuvieron tres especimenes por tablero, obteniendo un total de nueve especimenes, estos se ensayaron a la compresión a los 28 días, según la norma ASTM C-39, estos se muestran en la tabla N° 3.36; cabe mencionar que esta es una prueba de campo que consiste en la colocación de concreto lanzado en los tableros de prueba, los cuales tienen dimensiones de 76 x 76 x 10 cm. UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TRABAJO DE GRADUACION: "APLICACIÓNES DEL CONCRETO LANZADO EN LA ESTABILIZACION DE TALUDES ANCLADOS Y REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES" PRUEBA DE COMPRESION DE NUCLEOS DE CONCRETO. PROYECTO:

Hoja Nº:

25-Nov-03 27-Nov-03

FECHA DE EXTRACCION FECHA DE ENSAYO: Probeta Nº

Fecha de Colado

Rev. cm.

Diámetro cm.

Altura cm.

Área cm2

Peso Kg.

Peso Volumétrico Kg./cm3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

25/11/03 25/11/03 25/11/03 25/11/03 25/11/03 25/11/03 25/11/03 25/11/03 25/11/03

10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

4.33 4.31 4.31 4.31 4.3 4.31 4.31 4.31 4.31

30.5 30.3 30.5 30.5 30.4 30.3 30.5 30.5 30.3

14.73 14.59 14.59 14.59 14.52 14.59 14.59 14.59 14.59

0.240 0.243 0.241 0.239 0.248 0.244 0.241 0.241 0.242

0.0163 0.0167 0.0165 0.0164 0.0171 0.0167 0.0165 0.0165 0.0166

289

Kg./cm2

OBSERVACIONES:

28 Días

Estructura Colada: Esfuerzo Promedio:

TABLA Nº 3.36

Carga Esfuerzo Kg. Kg./cm2

3200 4900 3400 4400 5300 3150 4950 4500 4250

217 336 233 302 365 216 339 308 291

207

CAPITULO IV ANALISIS DE RESULTADOS

208

CAPITULO IV ANALISIS DE RESULTADOS.

4.1 GENERALIDADES

Los aspectos a tratar en este apartado, son los que están relacionados con el análisis comparativo de los resultados de la prueba de compresión y flexión, de la mezcla que se ha realizado, así como un análisis de los diversos componentes del concreto fresco y endurecido.

4.2 COMPONENTES

El análisis de los componentes del concreto lanzado se basa en las diferentes pruebas de laboratorio realizadas a estos para el diseño de mezclas, Este estudio se detalla a continuación:

4.2.1 CEMENTO

El tipo de cemento utilizado Tipo I PM (ASTM C-595), es adecuado para la realización de todo tipo de concreto que no necesite de características especiales como resistencia al ataque de sulfatos, resistencia al calor de

209

hidratación y otros que sean requeridos al momento de ejecutar alguna obra de concreto de características especiales.

Una característica especial de los cementos de este tipo es la presencia de aditivo puzolánico, lo que hace de manera especial

incrementar la

resistencia del concreto por sobre los otros tipos de cemento, aunque es de aclarar que no por este hecho el cemento Tipo I PM se convierte en un cemento óptimo para la realización de concretos de alta resistencia, sino que lo que hace es incrementar de manera considerable la resistencia del concreto, debido a la presencia de puzolana en cantidades no mayores del 15%.

4.2.2 AGREGADOS FINOS La arena para el trabajo de investigación es proveniente del banco de Aguilares Departamento de San Salvador, la cual se encontró libre de impurezas orgánicas, ya que al compararla con la Carta de Colores de Gardner, el resultado obtenido fue de un color más claro que el color de la referencia N ° 1.

El análisis granulométrico de la arena genero una curva que satisface los límites especificados por la norma ASTM C-33 (ver tablas 3.3, 3.4 y 3.5 con sus respectivas graficas). Por otra parte el resultado obtenido al realizar el ensayo del Módulo de Finura dio como resultado un valor promedio del 2.3, lo que la clasifica como una Arena Fina que para el concreto lanzado es recomendable, porque

210

evita el rebote de este sobre la superficie, pero según la norma ASTM C-33 recomienda que : “ se podrá utilizar la arena cuyo módulo de finura no sea menor a 2.30 ni mayor a 3.10”; por lo que cumple con lo establecido por la norma, para el Concreto de Comportamiento Normal.

En la tabla 4.1 se presenta un resumen de los valores obtenidos para todas las pruebas realizadas al agregado fino, tales como: Módulo de finura, Absorción, Gravedad Específica e Impurezas orgánicas que son los que se utilizaron en la práctica de Diseño y Dosificación de Mezclas de Concreto.

ENSAYE MÓDULO DE FINURA

ABSORCIÓN (%)

GRAVEDAD ESPECÍFICA

CONTENIDO DE IMPURESAS ORGÁNICAS

1ra. Prueba

2.42

3.4

2.52

ACEPTABLE

2da. Prueba

2.21

3.6

2.57

ACEPTABLE

3ra. Prueba

2.23

*

*

ACEPTABLE

PROMEDIO

2.30

3.5

2.54

ACEPTABLE

ARENA

TABLA 4.1 RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS EN PRUEBAS AL AGREGADO FINO NOTA: La gravedad específica se realizo por el método del Peso especifico relativo en masa., los datos que se obtuvieron dio como resultado promedio 2.54.

211

De igual manera en la absorción, las especificaciones de los agregados no acostumbrar fijar límites de aceptación, debido a que esto depende de muchos factores como son la porosidad, la distribución granulométrica, el contenido de finos, el tamaño máximo, la forma y la textura superficial de las partículas (generalmente para los agregados gruesos), etc. Además como información se tiene que los agregados son de buena calidad si la absorción no excede del 3% en el agregado grueso y del 5% en el agregado fino, por lo que comparando con el resultado obtenido de absorción promedio fue de 3.5, se deduce que es un material de porosidad aceptable debido a que su absorción se encuentra dentro del rango deseable, estos valores se justifican en un estudio realizado por la ASTM y los que se muestran en la Tabla 4.2

Agregado Empleado

Peso Específico

(tipo de roca)

(sat. Y sup. Seco )

Contracción por secado ABSOCION del concreto, a un año (%)

(millonésimas).

Arenisca

2.470

5.0

1160

Pizarra

2.75

1.2

680

Granito

2.67

0.5

470

Caliza

2.74

0.2

410

Cuarzo

2.65

0.3

320

Tabla 4.2 Contracción por secado del concreto, empleando agregados con diversa absorción.

212

4.2.3 AGREGADO GRUESO

El agregado grueso utilizado en las mezclas se tamizo de tal manera que su tamaño máximo fue de 9.52 mm o 3/8” (se utilizo la que paso por esta malla). Como ya anteriormente se detallo, el agregado proviene de la “CANTERA S.A. de C.V.” ubicada en San Diego, Dpto. de Libertad. Este se apega a uno de los alcances de este trabajo de investigación, como es el de la utilización de agregados nacionales en estado natural, sin alterar su granulometría para obtener así resultados confiables que se apegue a la realidad en lo que respecta a la utilización de concretos elaborados en el país.

La curva granulométrica de estos agregados no cumple con lo exigido por la Norma ASTM C-33, debido a que la curva de estos está por debajo del límite inferior por los exigidos por dicha Norma (Ver Tabla 3.15, 3.16 y 3.17).

Para su utilización el agregado se tomo del banco en donde fue depositado, tomándosele previamente la humedad ya que el restante de datos (P.V.S, P.V.V,

absorción, gravedad específica y otros), se obtuvieron con

anterioridad estos datos se podrán observar más adelante.

213

Las

relaciones

agua/cemento

(A/C)

se

mantuvieron

conforme

a

las

recomendaciones dadas por el Comité ACI –211.1-87, así para concretos de resistencia igual a 210 kg/cm2, la relación A/C fue de 0.52

Por otro lado tenemos que los valores de Peso Volumétrico aceptables para un concreto de comportamiento normal (CCN), tienen un valor que varia desde aproximadamente 1,200 a 1,760 kg/m 3 y el contenido de vacíos en los agregados gruesos varían de 30 a 45%; comparando estos valores con los obtenidos en laboratorio (Norma ASTM C-29) se puede observar que se encuentran dentro de los rangos permisibles, lo que indica que este agregado es aceptable para el tipo de concreto que se diseño.

La Resistencia al desgaste presento valores que andan entre los límites sugeridos por la Norma ASTM C-131, es del 10% al 45% de desgaste para el agregado de tamaño máximo nominal de 3/8”, lo cual comparado con los valores 15.9, 22.1 y 22.4% respectivamente que se obtuvieron indican que el agregado que se utilizará en la hechura del concreto presenta buenas condiciones.

El valor de absorción promedio de 2.10, es menor que el de 3% de referencia, del cual se hace mención en el Manual de Tecnología del Concreto, además haciendo una comparación con los valores límites de gravedad

214

Especifica promedio de 2.4 a 2.9 que da como parámetro la PCA en su Diseño y Control de Mezclas de Concreto, con el promedio obtenido de 2.7 es un material también aceptable para el tipo de concreto que se hizo.

Es de aclarar

que los valores límites dados por estas dos instituciones, tanto para la absorción como para la gravedad especifica, no son indicativos de la calidad del agregado, sino solo parámetros que dan un indicio de que tan aceptables son los valores obtenidos; pero esto no hace que garanticen un buen resultado.

4.3

4.3.1



ANALISIS AL CONCRETO EN ESTADO FRESCO Y ENDURECIDO

MANEJO Y COLOCACIÓN DEL CONCRETO

El concreto se fabrico en la Concretera de gasolina con capacidad de 1 bolsa, los componentes fueron pesados en la balanza de 20 Kg.



La compactación del concreto se realizo según la Norma ASTM C-192, usando vibrador con el objetivo de lograr una mezcla más homogénea, y mejorar así su comportamiento.



La colocación se realizo mezclando previamente el concreto antes de ser depositado en los moldes, para evitar la segregación y el sangrado de la mezcla.

215

4.3.2 CONTROL DE CALIDAD El control de calidad de los materiales, de la elaboración de la mezcla y de los ensayos realizados es de suma importancia para obtener los resultados confiables. Algunos de estos aspectos son los que se mencionan a continuación: 

Para el diseño de la mezcla, previamente se tomaron los contenidos de humedad de los agregados, esto con el objeto de no introducir variación en el agua previamente diseñada.



El revenimiento se tomo a cada una de las mezclas previas a la mezcla testigo mediante el Cono de Abrams (ASTM C-143 ).



La consolidación del concreto se logro mediante el Vibrador Mecánico, el cual logro que las partículas de agregado se acomodaran mejor a la pasta (cemento y agua).

4.3.3 CONCRETO ENDURECIDO 

Luego de desmoldados los especimenes se colocaron en la pila de curado del cuarto húmedo a una temperatura de 23 ± 1.7 ºC, para que desarrollaran la resistencia en condiciones controladas.



El cabeceo de especimenes a compresión se realizo solo mediante la colocación de almohadillas de Neopreno (ASTM C-123), El cual da una seguridad al operario, así como a las instalaciones del laboratorio, buena higiene y ocupan un espacio reducido.

216

4.3.4 RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN (ASTM C-39)

La tabla 4.3 muestra los resultados de la resistencia a compresión promedio alcanzadas a 7, 14 y 28 días según las tablas 3.30, 3.31, 3.32; según los resultados a 7 días supera en 110 kg/cm 2 la resistencia esperada a los 28 días; esto es debido a que el concreto lanzado contiene mayor porcentaje de cemento que el concreto tradicional, con el fin de compensar la pérdida de resistencia del concreto durante el proceso de colocación.

Los cálculos se realizaron haciendo uso de la fórmula siguiente:

Fc 

P A

Según

la

ASTM C  39

Donde: Fc :

Esfuerzo a compresión en Kg. /cm2

P:

Carga Máxima aplicada en Kg.

A:

Área en cm2

217

4.3.5 RESISTENCIA A LA FLEXIÓN (ASTM C-78)

La tabla 4.4 muestra los resultados de la resistencia a flexión promedio alcanzadas a 7, 14 y 28 días según las tablas 3.33, 3.34, 3.35; según los resultados a 7 días supera en 11.5 kg/cm 2 el modulo de ruptura de diseño a los 28 días; esto es debido a que el concreto lanzado contiene mayor porcentaje de cemento que el concreto tradicional, con el fin de compensar la pérdida de resistencia del concreto durante el proceso de colocación.


Mr 

PxL bxd2

ségun la norma ASTM C  78

Donde: Mr = Modulo de Ruptura en Kg./cm2 P = Carga Máxima aplicada en Kg. L = Longitud de viga en cm. b y d = Secciones transversales de la viga en cm.

218

TABLA N ° 4.3

RESISTENCIA A LA COMPRESION.

Resistencia

210

Kg / cm²

Tipo

Agregado Fino

Colocación

Agregado Grueso

Fecha

Edad (días)

fć (kg / cm²)

% f'c

% f'cr

15/07/2003

0

0

0

0

22/07/2003

7

319.84

152.3%

80.0%

29/07/2003

14

356.63

174.1%

89.2%

12/08/2003

28

437.25

208.2%

100.0%

219

TABLA N ° 4,4

RESISTENCIA A LA FLEXIÓN.

Resistencia

35

Kg / cm²

Tipo

Agregado Fino

Colocación

Agregado Grueso

Fecha

Edad (días)

Mr (kg / cm²)

% Mr

% M'cr

15/07/2003

0

0

0

0

22/07/2003

7

46.51

132.9%

80.2%

29/07/2003

14

50.00

142.9%

86.2%

12/08/2003

28

57.47

165.7%

100.0%

220

4.3.6 RESISTENCIA A LA COMPRESION DE NUCLEOS DE CONCRETO (ASTM C-42)

Los resultados de las pruebas de los núcleos indican que la resistencia promedio a la compresión del concreto lanzado es del orden de 289 kg/cm2, valor que es superior a la resistencia especificada en el proyecto (fć = 210 kg/cm2 ); ningún resultado dio valores menores al 75% de fć. La resistencia a la compresión del concreto es satisfactoria y cumple con los criterios de aceptación, de la Sección 5.6.4.4 del ACI 318-95.


Fc 

P A

Según

la

ASTM C  39

Donde: Fc :

Esfuerzo a compresión en Kg. /cm2

P:

Carga Máxima aplicada en Kg.

A:

Área en cm2

221

CAPITULO V ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS.

222

CAPITULO V ESTABILIZACIÓN DE TALUDES ANCLADOS.

5.1

Generalidades.

Se llama anclaje a una armadura metálica, más o menos rígida, que se aloja en una perforación practicada en el terreno y es solidaria a este en un extremo por medio de inyecciones, fijándose a la estructura en el extremo opuesto. Los anclajes permiten asociar el peso de las tierras que los rodean al equilibrio de la estructura estudiada.

5.2

Sistemas de Anclajes Utilizados en El País.

5.2.1 Manta-Ray1

El ancla Manta Ray está diseñada y fabricada en seis tamaños, eliminándose la necesidad de tener grandes volúmenes de anclas en stock. Esta ancla puede ser equipada con grilletes enroscados para recubrir barras de tiro de 5/8”, 3/4” y 1” de diámetro;  El ancla está formada con una estrella de penetración, un par de aletas, un grillete enroscado, un alojamiento para recibir la barra de hincado en el extremo opuesto de la estrella de penetración según la figura 5.1

1

Fuente: K CONSULTORES, S.A. DE C.V.

223

 Se enrosca la barra de tiro en el grillete antes de empezar la operación de hincar el ancla.  El ancla Manta Ray1 está diseñada para ser hincada en la tierra por un martillo hidráulico. Un martillo de 90 lbs. de peso (41 Kg.) es recomendado.  La instalación completa consiste en un ancla Manta Ray, una barra de tiro roscada, una o dos extensiones, sus acoples apropiados y un guardacabos para cables simples, dobles o triples.  Después de que el ancla ha sido hincada a la profundidad necesaria, el instalador utiliza el aparato traccionador hidráulico. Al halar la barra de tiro esta hace que el ancla rote 90 grados, sin provocar ninguna perturbación en el suelo. Luego se lee en el manómetro del traccionador hidráulico la prueba de carga sobre el ancla a la capacidad de tiro deseada.  El traccionador de tiro elimina las suposiciones, porque pone una carga real sobre el ancla y confirma la capacidad real de tiro isible del suelo. En la mayoría de las instalaciones, la capacidad de tiro será lograda. Si por el contrario no se logra la capacidad necesaria el instalador sabrá que el suelo no tiene el agarre necesario con una sola ancla. En tal caso se deben instalar dos o múltiples anclas ó se debe instalar el ancla a más profundidad. Otra vez las suposiciones son eliminadas con el sistema de ancla Manta Ray.

1


224

FOTO N° 5.1 ANCLA Y EQUIPO MANTA RAY.

Figura 5.1 Tipos de Anclas Manta Ray1.

1


225

5.2.2 Drilló fast®2

Es un sistema de micropilotes y anclajes activos prefabricados, los cuales constan de un tubo metálico perforado y placas sucesivas de anclaje.

Estos son instalados en el terreno mediante el uso de un motor rotatorio hidráulico asistido por una bomba portátil o un mini cargador para luego ser inyectados con lechada o mortero de gran resistencia a alta presión; con lo que se consigue consolidar y mejorar las propiedades de resistencia del suelo existente alrededor del anclaje o micropilote, ver figura 5.2, 5.3, 5.4 Y 5.5.

La técnica del micro pilotaje es utilizada en múltiples aplicaciones, tales como:



Recalce de edificios



Refuerzo de cimentaciones para ampliación de edificios.



Sostenimiento de cimentaciones existentes para excavación de sótanos.



Paraguas de micropilotes para emboquilles de túneles.



Anclajes para muros de retención y Soil Nailing.

2

FUENTE: VENTAJAS CONSTRUCTIVAS, S.A. DE C.V.

226

figura 5.2 Detalle de micropilote DRILLÓ FAST2.

2


227

Figura 5.3 Detalle de la sección del micropilote y detalle típico de anclaje de cabezal

228

Figura 5.4 Distribución de anclajes tipo DRILLÓ FAST2

2


229

FIGURA 5.5 Detalle de cabeza de ancaje, relleno de concreto y mortero vaina.2

2


230

5.3

Diseño de anclajes./1

A continuación se presenta el diseño de los anclajes para la estabilización de los taludes, del proyecto de la RESIDENCIA VIDES.

DATOS GENERALES. H = 4.0 m. (altura del muro) ω = 0.0°

(ángulo formado por el respaldo del muro y la vertical.)

β = 0.0°

(ángulo de inclinación de superficie de relleno.)

Φ = 30.0° (ángulo de fricción interna del suelo.) δ = 0.0°

(ángulo de fricción entre suelo y muro.)

ρ = 1.70 ton/m3 ( densidad del suelo.)

CÁLCULO DE PRESIONES PARA ESTABILIZAR EL ÁREA DE FALLA:

Pa 

ka 

1 ka  H 2

cos 2      cos  cos    1   2

sin     sin       cos     cos     

2

231

como: ω =0.0°,

β =0.0°,

Φ =30.0°,

δ

=0.0°

se

tiene

la

siguiente ecuación:

ka 

ka 

cos 2 

1 



sin 2 

cos 2 30

1 

2



2



sin 30



2



0.33

SUSTITUYENDO LOS VALORES EN LA ECUACIÓN DE PA.

Pa 

1 x 0.33 x 1.7 x 4 2

 1.12

ton m2

ENCONTRANDO EL ÁREA PARA UN ANCLA SE TIENE:

NOTA: Se usará el ancla tipo “MR-2” Con tensión de 15 kips. Equivalente a 6.82 ton, ver tabla N ° 5.2

Tanclaje Aancla   Pa

6.82ton ton 1.12 2 m



m2 6.09 ancla

232

EL ESPACIAMIENTO DE LAS ANCLAS TANTO HORIZONTAL COMO VERTICAL SE ENCUENTRA A CONTINUACIÓN:

Como se tiene una altura de 4.0 m se recomienda utilizar una separación vertical( Sv ) de 1.5 m.

6.09m 2 1.5m

Aancla Sh   Sv



4.06m

Mediante la siguiente ecuación se determina la ubicación vertical con respecto al pie del talud:

n 

hi 

H  Sv

4 1.5

H ni  nfilas



2.7 

H 2 x nfilas

para la primera fila:

h1 

4 x1  3

4  0.67m. 2x3

3 filas

233

para la segunda fila:

h2 

4 x2  3

4  2.0m. 2x3

para la tercera fila:

h3 

4 x3  3

4  3.33m. 2x3

ENCONTRANDO LA LONGITUD DE LAS ANCLAS SEGÚN ALTURA DE FILAS:

Dfalla  hi x tan 

Dfalla1  0.67 x tan 30

Dfalla 2  2.0 x tan 30

Dfalla 3  3.33x tan 30



0.38m

 1.15m

 1.92m

234

LONGITUD DE ANCLAJE:

Para encontrar la longitud de las anclas se toma en consideración el ángulo de fricción interna del suelo y la separación vertical de estas

FIGURA: 5.6 Diagrama de distribución de fuerzas.

235

LONGITUD MÍNIMA DE LAS ANCLAS SEGÚN UBICACIÓN:

L min imai  Dfalla i  2m

L min ima1  0.38  2  2.38  3.00 m L min ima2  1.15  2  3.15  4.50 m L min ima3  1.92  2  3.92  4.50 m NOTA: Los valores anteriormente obtenidos de las longitudes mínimas, se aproximan a valores comerciales debido a que las piezas en el mercado internacional se consiguen en longitudes de 1.50 m

FIGURA 5.7: Diagrama de presiones de Williams Peck, generadas por el suelo.

236

REVISIÓN DE LA ESTABILIDAD GLOBAL DEL MURO:

ESTABILIDAD AL DESLIZAMIENTO: La capacidad por deslizamiento esta dada por la fricción que se genera en la superficie de o del bloque de tierra. estabilizado al nivel del pie del muro.

El empuje total "Fa" debe ser contrarrestado por la fricción "fs", por lo tanto para este caso tenemos: b = 3.15 m. (Longitud promedio de anclajes) H = 4.0 m. (altura del muro) ρ = 1.70 ton./m3 ( densidad del suelo.) Pa = 1.2 ton./m2

Peso del bloque de tierra

W  H b 

 4.0 m  3.15 m  1.70

Ton m3

 21.4

Empuje total en el bloque

Fa  Pa  H

 1.20

Ton Ton  4.0 m  4.80 3 m m

Ton m

237

Empuje total en el bloque mas sismo

Fas  1.20  Fa  1.20  4.80

Ton Ton  5.76 m m

Fricción resistente al empuje:

fs  W  tan( )  21.4

Ton Ton  tan(30.0)  12.36 m m

FACTOR DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO

Si

fs Fas

 1.50 entonces

fs 12.36  Fas 5.76

la condición

 2.1 " ACEPTABLE "

es " ACEPTABLE "

238

Estabilidad al Volteo: La capacidad del muro para resistir el volteo generado por el empuje total "Fa" esta dada por le momento resistente, generado por la acción de "W" por el brazo desde su línea de acción hasta el punto de volteo "o" siendo este 1/2b. entonces tenemos:

Momento de Volteo Bloque de tierra “Mv”

1 Mv  Fas  H 2

 5.76

Ton 1   4.0 m  11.52 Ton m 2

Momento Resistente del Bloque de tierra “Mr”

1 Ton 1 Mr  W  b  21.4   3.15 m  33.70 Ton 2 m 2

FACTOR DE SEGURIDAD AL VOLTEO

Si

Mr Mv

 1.50 entonces

Mr 33.70  Mv 11.52

la condición

 2.90 " ACEPTABLE "

es " ACEPTABLE "

239

Figura 5.8 Distribución de Anclajes en Muro.

A continuación se presenta la tabla N° 5.1 presentando el resumen de anclas obtenidas del diseño anteriormente descrito.1

ANCLAJES

MR-2

ALL TREAD

COUPLER

TUERCAS

ARANDELAS

3,00 mt

15,00

15,00

-

15,00

15,00

4.50 mt

29,00

43,50

29,00

29,00

29,00

6,00 mt

8,00

16,00

8,00

8,00

8,00

TOTALES

52,00

74,50

37,00

52,00

52,00

Tabla N° 5.1 Resumen de anclas y piezas a utilizar según diseño anterior

1

FUENTE: C.P.K. CONSULTORES S.A. DE C.V-

240

TIPOS DE ANCLAJES MANTA RAY.

Anclajes Básicos

Profundidad de instalación Pies

m.

Fuerza Ultima

Peso del ancla

Área de influencia

Kips

KN

Lbs

Kg.

Pulg.

cm.

Manta Ray MK – B

14 a 30 4 a 10

40

178

80

36

368

2374

Manta Ray MR – SR

7 a 30 2 a 10

40

178

21

9.5

142

916

Manta Ray MR – 1

7 a 30 2 a 10

40

178

12

5.4

71

458

Manta Ray MR – 2

7 a 30 2 a 10

40

178

10

4.5

41

265

Manta Ray MR – 3

7 a 20 2 a 6

20

89

6

2.7

34

219

Manta Ray MR – 4

7 a 20 2 a 6

16

71

4

1.8

17

110

Manta Ray MR – 88

3 a 10 1 a 3

10

45

2

1

10

65

Tabla N° 5.2 Tipos de anclas

5.4

Diseño de pantalla

5.4.1 Acero de Refuerzo en Muro. El diseño del acero es por temperatura y para Losas ACI 318-95, recomienda ρ= 0.002; por lo que se analizará un área de 1 m 2

Asmín   x b x d Asmín  0.002 x 100 x 5  1 cm 2 Donde: ρ : % de refuerzo. b: Ancho de análisis 100 cms. d: Recubrimiento 5 cms.

241

ESPECIFICACIONES DEL ARMADO POR TEMPERATURA PARA DIFIRENTES ESPESORES DE CONCRTO SEGÚN ACI318 – 95 Espesor de concreto

Especificaciones de la malla para Fy = 5000 2 kg/cm

Ast sección especificada 2 cm /m

Ast Mínimo cm2/m

5 y 6 cm

6x6 - 6 / 6

1.23

0.91

8 y 9 cm

6x6 - 4 / 4

1.69

1.52

12 cm

6x6 - 3 / 3

1.97

1.82

6x6

6/6

Dimensión en pulgadas de la cuadrícula

Calibre del acero

Calibre

Diámetro de acero mm.

6

4.88

4

5.72

3

6.19

Tabla N° 5.3 Espesores de concreto y el acero mínimo requerido.

5.5

5.5.1

Procesos constructivo para estabilización de taludes

Manta-Ray./1

Una vez realizada la visita de campo y analizado el Estudios de Suelos, se procede al diseño del muro, tomando en consideración la altura del talud, y las características del suelo, una vez realizado el diseño se procede a la ejecución, mostrando el proceso constructivo siguiente:

242

1.

Perfilado de terreno, que consiste en venir bajando verticalmente de la parte alta 1.5 m. hacia abajo en todo lo largo del frente del muro a elaborar, siempre y cuando su horizontalidad lo permita.(ver foto N° 5.2)

FOTO N° 5.2 2.

Trazo de los puntos de anclajes de acuerdo a diseño, respetando la separación vertical y horizontal entre cada ancla (ver foto N° 5.3)

FOTO N° 5.3

243

3.

La perforación se puede hacer manual o mecánicamente (barreno hidráulico) dejando por lo menos 3’, de la profundidad de anclaje sin perforar; con el objeto de percutar con un martillo hidráulico para que el ancla pueda desarrollar su rotación al halarlos(ver foto N° 5.4).

FOTO N° 5.4

4.

Percusión de anclas hasta llegar a la profundidad diseñada.

FOTO N° 5.5

244

5.

Colocación de malla que consiste en un tejido de acero a cada 25 cms. ambos sentidos por lo que se colocará una Electro-malla 6”x6” 10/10, anclada al talud y separada de la superficie  5 cm (ver foto N° 5.6).

FOTO N° 5.6 6.

Seguidamente se procede al trazo y colocación de los drenajes ó barbacanas en toda la cara del talud (ver foto N° 5.7)

FOTO N° 5.7

245

7.

Se delimita la línea de construcción del muro como sigue: Se colocan riostras horizontales y verticales las cuales pueden ser de madera o varillas de acero de diámetro considerable para evitar el des-alineamiento horizontal y vertical (ver foto N° 5.8)

FOTO N° 5.8 8.

Se humedece la superficie, luego se procede a lanzar la primera capa de concreto fć = 210 Kg./cm.² de manera que cubra la electro-malla, dejando transcurrir un período de 8 horas ((ver foto N° 5.9)

FOTO N° 5.9

FOTO N° 5.9

246

9.

Colocación de placa en cabeza de ancla de lámina de acero de

1/4” x

25 x 25 cm perforada al centro (ver foto N° 5.10).

FOTO N° 5.10 10.

Al colocar las placas se pos-tensa cada una de estas aplicando presión equivalente a 15 Kips con gato hidráulico, con el fin de distribuir presiones (ver foto N° 5.11).

FOTO N° 5.11

247

11.

Una vez pos-tensado se procede a roscar puntos para fijar presiones (ver foto N° 5.12).

FOTO N° 5.12 12.

Se procede a lanzar la segunda capa de concreto hasta llegar al espesor requerido de 10 cm cubriendo así todas las placas (ver foto N° 5.13)

FOTO N° 5.13

248

13.

Se revisa el alineamiento vertical y horizontal de la superficie, luego se procede a dar el acabado final del muro1 (ver fotos 5.14 y 5.15)

FOTO N° 5.14

FOTO N° 5.15

1

FUENTE: K CONSULTORES, S.A. DE C.V.

249

5.5.2

Drill Fast.2

Una vez hecha la visita al lugar y estudiado el análisis de Estudios de Suelos, se procede al diseño pertinente del sistema de muro. El cual describimos a continuación:

1. Se recibe el perfilado de terreno, que consiste en venir bajando verticalmente de la parte alta 1.5 mts. hacia abajo en todo lo largo del frente del muro a elaborar, siempre y cuando su horizontalidad lo permita (ver foto N° 5.16).

250

2.

Trazo de los puntos de anclajes de acuerdo a diseño, respetando la separación vertical y horizontal entre cada ancla (ver foto N° 5.17).

FOTO N° 5.17 3.

Perforación de anclas mediante un equipo perforador neumático de roto percusión con martillo de cabeza, o con motor rotativo hidráulico asistido por un mini cargador utilizando un barreno continuo (ver foto N° 5.18 y N° 5.19).

FOTO N° 5.18

251

FOTO N° 5.19

4.

Fabricación y preparación de los micropilotes el consiste en preparar un tubo de hierro Ø 2 ½” perforando el tubo a cada metro en cuatro agujeros a 0º, 90º, 270º y 360º; e incorporando hierro helicoidal al contorno del tubo para lograr mejor adherencia (ver foto N° 5.20).

FOTO N° 5.20

252

5.

Una vez introducido el tubo, se procede a la inyección de la lechada o mortero realizada por circulación inversa. El mortero se coloca mediante el uso de un tubo TREMI por el interior de la armadura y la perforación, desplazando en su camino a los detritus de perforación y conformando la vaina (ver foto N° 5.21 y figura 5.9).

FOTO N° 5.21 instalación de micro pilote ya inyectado

253

figura N° 5.9 Inyección con lechada de la vaina.

6.

Colocación de malla que consiste en un tejido de hierro liso de 1/4” a cada 25 cms. ambos sentidos o electro-malla 6”x6” 10/10 equivalente, anclada al perfilado separada de la superficie  5 cm. El acero es por temperatura y para Losas ACI 318-95, recomienda ρ= 0.002 (ver foto N° 5.22).

FOTO N° 5.22

254

7.

Colocación de placa en cabeza de ancla de lámina de acero, de 1/4” x 25 x 25 cm perforada al centro (ver foto N° 5.23).

FOTO N° 5.23 8.

Lanzamos la primera capa de concreto lanzado F’c =210 Kg./cm.² de manera que cubra la malla, dejando que fragüe 8 horas. Justamente antes de esta actividad se procede a humedecer la superficie a colar para mejorar la adherencia entre el concreto y superficie, para evitar los esfuerzos de contracción en el concreto (ver foto N° 5.24).

255

9.

Una vez terminada esta última actividad

se procede a lanzar la

segunda capa de concreto hasta llegar al espesor requerido de 10 cm cubriendo así el plaqueado2 (ver foto N° 5.25).

FOTO N° 5.25 10. Se chequean plomos cuando se requiera y se finaliza con los trabajos de albañilería , dando el acabados final del muro (ver foto N° 5.26).

2

FUENTE: VENTAJAS CONSTRUCTIVAS S.A. DE C.V.

256

5.6

EVALUACIÓN DE COSTOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE MUROS APLICADO A UN EJEMPLO ESPECÍFICO (MANTA-RAY).

Este apartado tiene como objeto determinar, por medio de un ejemplo real ó una aplicación práctica, el costo por metro cuadrado de muro construido a través de anclas y revestido con concreto lanzado.

Los datos que se utilizan para evaluar el costo del muro y los rendimientos de mano de obra y equipo corresponden a la empresa y para el proyecto en particular, por lo que tendrán que analizarse para cada empresa, proyecto y periodo especifico. Además se hace una descripción de los materiales, mano de obra y equipos utilizados en la construcción de muros tipo Manta Ray.

MATERIALES

Materiales importados: Estos materiales son importados del extranjero (EE.UU.), los cuales están constituidos por: Las anclas (MR-SR, MR-1, MR-2, MR-3, MR-4 y MR-88), Barra de tiro roscada 10 pies de Longitud, Tuercas, Arandelas y Acoples.

257

Materiales Nacionales. Estos materiales se encuentran en el mercado nacional los cuales son:  Concreto tipo Gunita ó Concreto Lanzado.  Cemento Pórtland.  Arena.  Hierros y/o Electro-mallas.  Maderas.

MANO DE OBRA UTILIZADA EN EL PROYECTO: Tabla N° 5.4 RENDIMIENTOS DE MANO DE OBRA. ACTIVIDAD

UNIDADES CANTIDAD PROMEDIO.

TRAZO. 1 Maestro y 3 Auxiliares.

M²/DÍA

395.06

PERFORACIÓN DE ANCLAS. 3 Auxiliares.

ML/DÍA

30.75

PERCUSIÓN DE ANCLAS. 3 Auxiliares.

ML/DÍA

34.12

POST-TENSADO DE ANCLAS. 3 Auxiliares.

ML/DÍA

39.75

COLOCACIÓN DE MALLA. 4 Auxiliares.

M²/DÍA

92.40

PERFORACIÓN DE BARBACANAS. 3 Auxiliares.

UNID/DIA

30.00

COLOCACIÓN DE PLACAS. 3 Auxiliares.

UNID/DIA

20.00

CUADRILLA DE COLADO. 1 Operador de bomba, 1 Operador de compresor y 8 Auxiliares.

m³/DÍA

15.00

258

EQUIPO. Básicamente estos están divididos en dos grupos de Equipos:

a) Equipos para Anclar.  Gato hidráulico.  Equipo de percusión

b) Equipos para Concreto Lanzado. Estos equipos son los utilizados para la perfecta colocación del concreto Lanzado:  Bomba de Concreto.  rios shotcrete.  Compresor 185 CFM.

EJEMPLO DE CONSTRUCCIÓN DE MURO MANTA RAY

Se desea construir un Muro Tipo Manta Ray revestido con Concreto Lanzado de mezcla húmeda para estabilizar un talud de aproximadamente 225.75 m2 y altura variable, espesor de 10 cms con refuerzo de malla 6x6 10/10, en La Residencia Vides, Ubicada en Quintas de Santa Elena, Departamento de La Libertad.

259

c) Materiales Importados: básicamente el cálculo de estos es obtenido del diseño tal como se muestra en la tabla N ° 5.1

ALL ANCLAJES

MR-2

COUPLER

TUERCAS

ARANDELAS

TREAD 3,00 m.

15,00

15,00

-

15,00

15,00

4.50 m.

29,00

43,50

29,00

29,00

29,00

6,00 m.

8,00

16,00

8,00

8,00

8,00

TOTALES

52,00

74,50

37,00

52,00

52,00

d) Materiales Nacionales.  Concreto Lanzado o tipo gunita. El concreto lanzado que se utilizará para la construcción de este muro es de resistencia 210 Kg/cm2 concreteras

del

país

a

un

Distribuido por las empresas costo

por

metro

cúbico

de

aproximadamente $80.00 y su cálculo es como sigue:

Vol .  Area muro x Espesor muro x Desp.(25%) Vol .  225.75 x 0.10 x 1.25  28.22 m3 A esto hay que aumentarle 0.75 m 3 por tolva de bomba impulsora y tubería, por lo tanto el volumen total es:

Vol .  29 m3

260

 Cemento Pórtland Tipo I. El cemento Pórtland se utiliza para hacer un “grout” (cemento y arena); pobre para recubrir el ancla del suelo. Se estima que se utilizan

0.30 bolsas / m 2, más un 5% de

desperdicio. Para el proyecto se necesitan:

0.30

bolsas x 225.75 m2 x 1.05  71 bolsas 2 m

 Arena. La arena se utiliza para hacer un “grout” (cemento y arena); pobre para recubrir el ancla del suelo. Se estima que se utilizan 0.02 m3/m2 más un 5% de desperdicio. Para el proyecto se necesitan:

0.02

m3 x 225.75 m 2 x 1.05  4.7  5 m3 2 m

 Hierros y/o Electro-mallas. Malla 6”x6” 10/10; con las siguientes características: Largo 6.00 mts, Ancho 2.35 m., área bruta 14.10 m 2; 11.68 m2.

área neta por temperatura

261

Para el proyecto se necesitan:

225.75 m 2  19.33  20 piezas 2 11.68 m pieza Hierro Ø ½”; G60º; se estima que se utilizan0.025 qq./ancla, más un 5% de desperdicio.

0.025

qq x 52 ancla x 1.05  1.36  2 qq ancla

 Maderas. Cuartón de 4 vrs. Se utiliza para delimitar el muro; del plano se obtiene que son 52.30 m.

52.30 ml  15.66  16 unidades 3.34 ml unid  Barbacanas. Se utilizan tubos de PVC Ø 2 ½”; de 0.80 m. de longitud Se estima que se utilizan 0.33

0.33

unid . m2

unid . ml x 225.75 m 2  74.50 unidx 0.80  59.6 ml 2 m unid

56.6 ml x

tubo  9.93  10 tubos 6 ml

262

MANO DE OBRA

TABLA 5.5 RESUMEN DE LOS SALARIOS CARGO

SALARIO DIA

PRESTACIONES

SALARIO REAL

MAESTRO DE OBRA

$17,14

1,41

$24,17

OBRERO

$8,86

1,41

$12,49

AUXILIAR

$7,22

1,5

$10,83

1) TRAZO 1 Maestro de Obra y 3 Auxiliares realizan

395.06

m2 dia

225.75 m 2  0.60  1 dia 2 395.06 m dia

Esta actividad cuesta diariamente:

Maestro de Obra  3 Auxiliar  $24.17  3 x $10.83  $ 56.66 día

2) PERFORACIÓN. 3 Auxiliares realizan 30.75

ml dia

263

Para nuestro caso y obtenido del plano de diseño.

1 Fila  15 unidades x 1.50 mts  22.50 ml 2 Fila  14 unidades x 3.00 mts  42.50 ml 3 Fila  13 unidades x 3.00 mts  39.00 ml

4 Fila  7 unidades x 4.50 mts  31.50 ml Total  135.00 ml

135 ml  4.39  4 dias 30.75 ml dia Esta actividad cuesta diariamente:

3 Auxiliar  3x$10.83  $32.49

dia

3) PERCUSIÓN DE ANCLAS.

3 Auxiliares

realizan

16.12

ml dia

264


1 Fila  15 unidades x 1.50 mts  22.50 ml 2 Fila  14 unidades x 1.50 mts  21.00 ml 3 Fila  13 unidades x 1.50 mts  19.50 ml

4 Fila  7 unidades x 1.50 mts  10.50 ml Total  73.50 ml

73.5 ml  4.55  5 dias 16.12 ml dia


3 Auxiliar  3x$10.83  $32.49

dia

4) POST-TENSADO.

3 Auxiliares

realizan

9

unid dia


52 unid  5.78  6 dias 9 unid dia

265


3 Auxiliar  3x$10.83  $32.49

dia

5) COLOCACIÓN DE MALLA.

4 Auxiliares

realizan

92.40

m2 día


225.75 m 2  2.44  2 dias 2 m 92.40 dia Esta actividad diariamente cuesta:

4 Auxiliar  4 x$10.83  $43.32

dia

 Perforación de Barbacanas.

4 Auxiliares

realizan

30

unid día

75 unid  2.5  3 dias 30 unid dia

266

6) COLOCACIÓN DE PLACAS.

3 Auxiliares

realizan

20

unid dia


52 unid  2.6  3 dias 20 unid dia Esta actividad cuesta diariamente:

3 Auxiliar  3x$10.83  $32.49

dia

7) CUADRILLA DE COLADO.

Una Cuadrilla de concreto lanzado

realizan

30

m3 dia

29 m3  0.97  1 dia 3 30 m dia Nota: Está actividad se realiza en dos etapas (primera y segunda capa) por lo que el período de ejecución es de 2 días.

267


2 Obreros  10 Auxiliares  2 x$12.49  10 x$10.83  $120.79

dia

EQUIPO. El equipo a utilizar para este proyecto será suministrado por empresas nacionales dedicadas a la renta de esta maquinaria; las cotizaciones suministradas por estas empresas a la fecha de elaborar este proyecto a parece en la tabla N° 5.6

TABLA 5.6 EQUIPOS EQUIPO

RENTA DIARIA

PLANTA HIDRÁULICA 18 HP.

$45,71

MARTILLO HIDRÁULICO.

$22,86

GATO HIDRÁULICO.

$22,86

MANERAL HIDRÁULICO.

$22,86

BOMBA DE CONCRETO.

$114,29

RIOS DE CONCRETO LANZADO (MANGUERAS, REDUCTORES, ETC.)

$57,14

COMPRESOR 185 CFM.

$114,29

ANDAMIOS.

$6,07

268

TABLA 5.7 PROYECTO: MURO MANTA RAY RESIDENCIA VIDES ITEM 1.00

2.00

DESCRIPCIÓN.

4.00

UNIDAD

P.U. ($)

SUBTOTAL

MATERIALES EXTRANJEROS. ANCLAJE MR-2 BARRA DE TIRO ROSCADA (ALL TREAD 10')

52.00

U

$34.65

$1,801.80

75.00

U

$15.83

$1,187.25

TUERCA

52.00

U

$2.85

$148.20

ARANDELAS

52.00

U

$0.60

$31.20

ACOPLES (COUPLER)

37.00

U

$9.50

$351.50

MATERIALES NACIONALES. PLACAS DE ANCLAJES 25x25 CMS, e=1/4";LÁMINA DE HIERRO NEGRO.

52.00

U

$5.14

$267.28

ELECTROMALLA 6"X6" 10/10

20.00

PIEZA.

$9.00

$180.00

2.00

QQ.

$20.40

$40.80

CONCRETO LANZADO (GUNITA)

29.00

M3

$80.00

$2,320.00

CUARTON 4 VRS.

16.00

U

$2.88

$46.08

CEMENTO PORTLAND TIPO I

71.00

BOLSA.

$4.34

$308.14

TUBO PVC Ø 2 1/2"

HIERRO #4

3.00

CANTIDAD

10.00

U

$18.88

$188.80

ARENA DE RIO.

5.00

M3

$7.43

$37.15

COMBUSTIBLE

6.00

GLN

$1.94

$11.64

MANO DE OBRA.. TRAZO.

1.00

DÍA

$56.66

$56.66

PERFORACIÓN

4.00

DÍA

$32.49

$129.96

PERCUCIÓN DE ANCLAS.

5.00

DÍA

$32.49

$162.45

POST-TENSADO.

6.00

DÍA

$32.49

$194.94

COLOCACIÓN DE MALLA Y BARBACANAS. COLOCACIÓN DE PLACAS

5.00

DÍA

$43.32

$216.60

3.00

DÍA

$32.49

$97.47

CUADRILLA DE COLADO.

2.00

DÍA

$120.79

$241.58

CURADO.

1.00

DÍA

$32.49

$32.49

EQUIPOS. PLANTA HIDRÁULICA 18 HP.

15.00

DÍA

$45.71

$685.65

MARTILLO HIDRÁULICO

4.00

DÍA

$22.86

$91.44

GATO HIDRÁULICO.( ANCHOR LOCKER) MANERAL HIDRÁULICO.

5.00

DÍA

$22.86

$114.30

5.00

DÍA

$22.86

$114.30

BOMBA DE CONCRETO

2.00

DÍA

$114.29

$228.58

RIOS SHOTCRETE ( MANGUERA, REDUCTORES) COMPRESOR 185 CFM-125 PSI.

2.00

DÍA

$57.14

$114.28

2.00

DÍA

$114.29

$228.58

23.00

MES

$6.07

ANDAMIOS. TOTAL AREA DE CONSTRUCCIÓN

$139.61 $ 9,768.73

225.75 m 2

COSTO M2

$ 43.27 / m 2

269

5.7

ANÁLISIS COMPARATIVO COSTO-TIEMPO EN LA APLICACIÓN DE CONCRETO LANZADO Y CONCRETO DE COMPORTAMIENTO NORMAL.

En este apartado se realizara una comparación costo-tiempo de dos proyectos reales elaboradas a base de concreto hidráulico, en la cual se muestren las dos opciones: concreto lanzado y concreto convencional; presentándose ambos con las mismas condiciones y características del lugar, para lo cual se iguala la resistencia a la compresión, tomándose como unidad de comparación 1 m2. para este caso se tomara el precio índice por metro cuadrado de muro manta-ray el cual es de $ 43.27 para el área metropolitana obteniéndose este dato del ejemplo anterior. Los datos utilizados en el análisis, materiales, Mano de Obra y Equipos son aquellos que corresponden exclusivamente a la actividad de la construcción de muro.

Para realizar la comparación de costo-tiempo se ilustrara por medio de un ejemplo de un muro construido en el área metropolitana, presentaran los costos índices para cada tipo de continuación.

en la que

muro, describiéndose a

270

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El proyecto en la cual se basa el ejemplo ilustrativo es la Obra de Protección para Estabilización de la Torre No. 2 de CEL, ubicada en el municipio de Santo Tomas-autopista Comalapa al sur del departamento de San Salvador. La obra de protección para la estabilización de la torre N° 2 de CEL, consiste en la construcción de un muro concreto reforzado con una longitud promedio de 33.35 metros y una altura promedio de 3 metros.

Este proyecto se construyó con el proceso constructivo tradicional, el cual consiste en colocación de concreto convencional, realizando cortes y rellenos para la construcción de este, para ello se realizo el análisis respectivo dando un costo de $ 87.42 / m2, y con un período de ejecución de 45 días calendario.

Si el proyecto antes descrito se hubiera ejecutado a base de concreto lanzado con la aplicación de anclas(manta-ray), este presentaría un costo de $ 46.45 / m2, con un periodo de ejecución de 30 días calendario, lo que para este proyecto en particular presenta una perdida de $ 40.97 / m 2, además se prolonga un periodo de 15 días calendario, lo que incurrió en gastos adicionales(ver cuadro de presupuesto y programa de obra).

271

Proyecto : Muro de Concreto Reforzado CEL Concreto Convencional N°

1 2 3 4

Concreto Lanzado

Descripción

Movilización y Traslado Trazo y Nivelación Construcción de Muro. Corte de Material

Cantidad

Unid.

1

SG

$ 114.28

$

114.28

$114.28

$

114.28

1

SG

$ 39.68

$

39.68

$ 39.68

$

39.68

100

M

$ 79.85

$

7,985.00

$ 43.27

$

4,327.00

$

2.06

$

164.80

$

-

$

-

$

-

$

-

$164.01

$

164.01

$

4,644.97

80

2 3

M

3

P.U.($)

Sub total

5

Desalojo de Material

80

M

$

3.43

$

274.40

6

Limpieza general

1

SG

$ 164.01

$

164.01

$

8,742.17

Total

Área de construcción

100 m2

Costo m2

$ 87.42 / m2

P. U.($)

Sub total

$ 46.45 / m2

Tabla 5.8 Comparación económica de la aplicación de concreto lanzado y concreto convencional

272

CAPITULO VI REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

273

CAPITULO VI REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

6.1

GENERALIDADES.

Toda construcción tiene una vida útil. Con base en el estudio y análisis de una estructura determinada, puede determinarse que sus condiciones actuales no son satisfactorias para el uso que se le está dando; puede tener problemas estructurales, estéticos o una combinación de ambos. Mediante la reparación, se pretende alargar o adecuar su vida útil; las causas del deterioro pueden ser muchas y muy variadas: mal diseño, cambio de uso de la estructura, malos materiales, malas prácticas constructivas, exposición a medios agresivos, exceso de cargas, etc.

274

6.2

DAÑOS ESTRUCTURALES MÁS COMUNES.

Columnas Los daños más comunes en este tipo de elementos son los siguientes:

 Grietas diagonales: estas son causadas por cortante o torsión.  Grietas verticales: estas son causadas por Flexo compresión.  Desprendimiento de recubrimiento: estas son causadas por Flexo compresión.  Aplastamiento del concreto: estas son causadas por Flexo compresión.  Pandeo de barras: estas son causadas por Flexo compresión.

Vigas Los daños más comunes en este tipo de elementos son los siguientes:

 Grietas diagonales: estas son causadas por Cortante o torsión  Grietas verticales: estas son causadas por Cortante o torsión  Aplastamiento del concreto: estas son causadas por Flexión  Pandeo de barras: estas son causadas por Flexión  Rotura del refuerzo: estas son causadas por Flexión

275

Losas Los daños más comunes en este tipo de elementos son los siguientes:

 Grieta alrededor de columnas en losas o placas planas: estas son causadas por Penetración.  Grietas Longitudinales: estas son causadas por Flexión

Muros de retención Los daños más comunes en este tipo de elementos son los siguientes:

 Grietas diagonales.: estas son causadas por cortante.  Grietas horizontales.: estas son causadas por Flexo compresión  Aplastamiento del concreto: estas son causadas por Flexo compresión  pandeo de barras: estas son causadas por Flexo compresión  Grietas verticales en las esquinas y centro: estas son causadas por Flexión y volteo.

6.3

REVESTIMIENTO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES.

El primer paso para la posible reparación de una estructura es el reconocimiento de daños existentes en ella.

276

Columnas

Encamisado con concreto reforzado para columnas, este procedimiento consiste:

1.

Retirar el recubrimiento de mortero de la columna, hacer una limpieza previa.

2.

Luego se procede a la escarificación del concreto dañado (ver foto N°6.1).

FOTO N° 6.1 3.

Una vez escarificado se procede a la perforación del núcleo de la columna, por medio de taladros con alta capacidad, teniendo en cuenta la profundidad del anclaje de los pines y el diámetro de estos, esta perforación debe ser mayor que el diámetro de los pines, con la finalidad de que exista holgura suficiente para colocar el epoxico.

277

4.

Luego se procede a la instalación de los pines, los cuales deben ser de acero corrugado según especificaciones del proyecto pueden ser : N ° 3, 4, 5, 6, y este acero puede ser grado 40 ó grado 60; estos pines son anclados por medio de epoxico, posteriormente se deja un período de secado, según especificaciones de material adherente.

5.

Una vez anclado los pines se procede a colocarle el acero vertical y estribos adicionales o malla electro-soldada (ver foto N ° 6.2).

FOTO N° 6.2

278

6.

Posteriormente se humedece el elemento, para la colocación del concreto lanzado; es recomendable encamisar columna en el entrepiso, ya que se obtiene un incremento en su resistencia ante carga axial y fuerza cortante (ver fotos N° 6.3 y 6.4).

FOTO N° 6.3

FOTO N° 6.4

279

7.

Finalmente se procede a realizar el acabado del elemento, el cual consiste en el repello y afinado para dejar una superficie terminada (ver foto N° 6.5).

FOTO N° 6.5

280

CAPITULO VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

281

CAPITULO VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES.

1.

En el estudio desarrollado se utilizó cemento tipo I (Pórtland Modificado), con alto contenido de puzolana, el cual incremento la resistencia tanto a compresión como a flexión del concreto lanzado. Además por su alto porcentaje de cemento disminuye el rebote de éste al momento de ser colocado.

2.

La granulometría de la arena, utilizada en el diseño de concreto lanzado, procedente de Aguilares Departamento de San Salvador, cumple con los requisitos establecidos por la ASTM C-33, por lo que puede usarse en la fabricación de este tipo de concreto siempre y cuando sean de la misma procedencia.

3.

El agregado grueso utilizado en el diseño de concreto lanzado que procede de CANTERA S.A. DE C.V. ubicada en San Diego Departamento la Libertad, no cumple con los requerimientos de la norma ASTM C-33, ya que se sale del rango inferior por ser un agregado muy fino, sin embargo éste no se alteró manteniendo las condiciones iniciales.

282

4.

La prueba de sanidad realizada a los agregados usando sulfato de sodio (So4Na2) cumple con los límites establecidos por la norma ASTM C-33, por lo que es satisfactorio para la aplicación de concreto lanzado debido a que estará sometido a intemperismo en relación a los taludes.

5.

Los resultados obtenidos en los ensayos de compresión para la mezcla de concreto testigo, presentó resultados que excedieron fć = 210 kg/cm2, por lo que los resultados fueron satisfactorios para la aplicación del concreto lanzado por la vía húmeda.

6.

La resistencia a la flexión obtenida para la mezcla de concreto testigo, es mayor que el Módulo de ruptura de Diseño (35 kg/cm2 ); esto es porque el contenido de cemento en la mezcla para el concreto lanzado es mayor que cualquier concreto tradicional.

7.

Los resultados obtenidos en los ensayos de compresión de los núcleos de concreto, presento resistencias a la compresión superiores a la resistencia especificada del proyecto “Paso a Desnivel entre la Alameda Juan Pablo II con el Boulevard Constitución”, la cual es fć = 210 kg/cm 2, además de cumplir con los criterios de aceptación, de la Sección 5.6.4.4 del ACI 318-95.

283

8.

El uso de anclajes para estabilizar taludes es uno de los métodos más prácticos y de mayor rendimiento, el cual cumple con los factores de seguridad al deslizamiento y al volteo, además este adquieren mayores resistencias con la aplicación de morteros, con lo que se consigue consolidar y mejorar las propiedades de resistencia del suelo existente alrededor del anclaje.

9.

El concreto lanzado ha mejorado las técnicas tradicionales para la colocación en estructuras de difícil , además

de ser una

alternativa nueva en nuestro medio, este proceso a generado mayores rendimientos, reducción de costos y tiempo.

10.

Por experiencia se sabe que la reparación de una estructura es un proceso complicado que genera mayores gastos que la construcción de una estructura nueva, por lo que el proceso de reparación de elementos con la aplicación de concreto lanzado ha venido a mejorar los rendimientos y costos, además de la rehabilitación casi inmediata de las edificaciones, previo análisis estructural de los elementos para llevar a cabo dicha reparación.

284

RECOMENDACIONES.

1.

Para la elaboración de las mezclas de concreto lanzado por el método de la vía húmeda, es recomienda utilizar relaciones agua/cemento (0.4 ≤ a/c ≤ 0.55), lo que permite obtener resistencias altas en los elementos, además de reducir en gran medida el efecto rebote.

2.

El tamaño máximo nominal del agregado grueso no debe ser mayor de Ø 3/8“, para evitar el rebote del concreto y la obstrucción de las manguera que se utilizan en el proceso de colocación del concreto lanzado por el método de la vía húmeda.

3.

El revenimiento del concreto lanzado para que presente menores pérdidas por desperdicio debe oscilar entre 3 a 3 ½”(7.5 cm a 9.0 cm).

4.

En el revestimiento de Elementos Estructurales con concreto lanzado (vía húmeda) de elementos estructurales, se recomienda que el diseño de dichas reparaciones sea analizada por un ingeniero especialista en estructuras.

5.

Se recomienda picar las superficies lisas y humedecerlas antes de colocar el concreto lanzado, con la finalidad de generar mayor adherencia entre concreto viejo y nuevo.

285

6.

Se recomienda utilizar aditivos puzolánicos ya que estos incrementan la trabajabilidad y facilitan el bombeo del concreto lanzado de mezcla húmeda.

7.

Para evitar las contracciones por secado del concreto lanzado en la estabilización de taludes, se recomienda utilizar aditivo curador a base de agua o parafina (antisol), que al aplicarlo sobre el concreto forman una película plástica impermeable, ya que el curado con agua potable resulta incomodo por las pendientes de los taludes.

8.

Se debe hacer una limpieza y revisión previa del equipo a utilizar en la aplicación del concreto lanzado en el proyecto, para evitar atrasos en el proceso de colocación.

9.

Para lograr una buena aplicación del concreto lanzado por vía húmeda se recomienda utilizar presiones de aire entre 240 y 280 KN / m 2, y presiones de alimentación de 550 a 700 KN/m 2. además se debe tener en

consideración

no exceda 100 mts.

la

altura

máxima,

de

la

manguera

que

286

10.

Según ACI 506R-90 “Guía de concreto lanzado”, recomienda utilizar compresores para diámetro interno de mangueras de 1” a 2 ½”, con capacidad de 350 a 1000 pie3/min.

11.

En el diseño de anclajes para la estabilización de taludes se recomienda la revisión por deslizamiento y volteo, incluyendo el factor de sismo, la cual debe cumplir con fs/Fas ≥ 1.5 y Mr/Mv ≥ 1.5 respectivamente.

12.

Se recomienda utilizar

una zaranda de 2”x2” entre la descarga de

concreto y la tolva de depósito de concreto lanzado de mezcla húmeda.

13.

Se deja abierto a posteriores investigaciones el tema “Diseño de Mezcla y Control de Calidad de Concretos Lanzado”, utilizando los diferentes cementos y agregados de las principales canteras del país.

287

BIBLIOGRAFÍA

1.

T. F. Ryan. Concreto lanzado, nueva serie; Instituto Mexicano del Cemento y Del Concreto.

2.

Reported By ACI Committee 506, “Guide to Shotcrete”

3.

Steven H. Kosmatka y William Panarese, “Diseño y control de mezclas de concreto”.

4.

Jorge Eduardo Castillo López y Carlos Efraín Jovel Guzmán, “Análisis de Estabilidad de Taludes de la Colonia Santísima Trinidad, Municipio de Ayutuxtepeque” , Marzo de 2002.

5.

Edgar Alfredo Gavidia Paredes y Crisanto Javier Portillo Barahona, “Efecto del Porcentaje de aire y la temperatura en La Resistencia del Concreto”, Abril de 1997.

6.

Dr, Ing. Héctor David Hernández, Ing. M.I. Mario Ángel Urbina y Ing. M.S. Enrique Melara, “Reparación de daños por sismo en estructuras de concreto, mampostería, muros, taludes y cimentaciones”.

288

7.

Ana Bielza Feliú, “Manual de técnicas de mejoras del terreno.”

8.

Sociedad

mexicana

de

mecánica

de

suelos;

A.C.

“Manual

de

Cimentaciones Profundas”.

9.

Ing. José Tulio Pineda Martínez, Propuesta de Manual para la Asignatura Laboratorio de Pavimentos en la Escuela de Ingeniería Civil, Trabajo de Graduación, Universidad de El Salvador (UES), Marzo 1997.

ANEXOS

Aplicaciones De Concreto Lanzado En Estabilización De Taludes Anclados Y Revestimiento De Elementos Estructurales.pdf 4cx68

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