Propiedades del hormigón armado: fraguado, consistencia, vigas de cimentación y dominios de rotura

Resumen

El documento recoge conceptos básicos sobre el hormigón (Hº): fraguado, fluencia lenta, retracción, granulometría y consistencias. Después aborda estados límite de servicio, dominios de rotura (D3 dúctil y D4 frágil), los tipos de vigas de cimentación y los efectos de la traslacionalidad estructural. Es un repaso útil para revisar el diseño de secciones de hormigón armado.

Puntos clave

El fraguado es la reacción exotérmica entre el hormigón y el agua, y se mide con el ensayo de Vicat.
La fluencia lenta se debe a una carga mantenida durante largo tiempo; la retracción se produce al endurecer y no depende de cargas.
La granulometría de los áridos debe ser variada para obtener un hormigón más compacto.
Una consistencia blanda facilita la colocación pero reduce la resistencia; una consistencia seca ofrece más resistencia pero dificulta la puesta en obra.
El Dominio 3 (rotura dúctil) es preferible al Dominio 4 (rotura frágil) y puede asegurarse aumentando la altura h o colocando armadura de compresión.
Las vigas de atado unen cimentaciones superficiales y evitan asientos diferenciales elevados.
Si la estructura es traslacional, aumentan el momento flector y el cortante, y crece el riesgo de pandeo en pilares.

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Propiedades y Comportamiento del Hormigón (Hº)

1. Fraguado

Inicio de la reacción exotérmica que se produce entre el hormigón (Hº) y el agua. Se mide mediante el ensayo de Vicat.

2. Fluencia Lenta y Retracción

Fluencia Lenta: Se produce por la persistencia de una carga actuando durante un largo tiempo.
Retracción: Se produce en el proceso de endurecimiento del hormigón (Hº) y no depende de cargas aplicadas.

3. Granulometría

La granulometría de los áridos no debe ser uniforme; debe tener muchos tamaños distintos a fin de lograr un hormigón (Hº) más compacto.

4. Consistencias del Hormigón

La elección de la consistencia es crucial para la resistencia y la colocación:

Hormigón Fresco: La consistencia blanda/fluida favorece la colocación, pero resulta en un hormigón de menor resistencia.
Hormigón Adherido: La consistencia seca/plástica ofrece mejor resistencia, pero complica su colocación.
Uso en Obra: Se utiliza consistencia plástica, a menudo con plastificantes y el uso de vibradores.

Estados Límite y Diseño de Secciones

5. Complejidad del ELS Deformación (Estado Límite de Servicio)

La valoración del estado no es constante (CTE) como en el acero. La I (Inercia) es un índice debido a que se trata de una sección compuesta de acero y cemento.

7. Estrategias para el Dominio D3 (Rotura Dúctil)

Para asegurar el comportamiento en el Dominio 3 (D3), se puede redimensionar la sección (mejor aumentar la altura h que la base b) o colocar armaduras de compresión. El D3 es preferible porque la rotura es dúctil. En el Dominio 4 (D4), la rotura es frágil.

10. Interpretación de Diagramas de Interacción (Dominios)

El estado actual es D3:

Si se aumenta la armadura de tracción, el punto se desplazará hacia la izquierda, pudiendo llegar al D4.
Si se aumenta la armadura de compresión, se desplaza hacia el D2.
La tensión s (acero) se desplaza a la derecha hasta $\epsilon_s = 10$ y $\epsilon_c$ (hormigón) hacia la izquierda.

Elementos Estructurales y Cimentaciones

6. Tipos de Vigas de Cimentación

Viga de Atado: Unen las cimentaciones superficiales y evitan asientos diferenciales elevados.
Viga Centradora: Se usa para centrar y uniformizar el diagrama de tensiones debajo de una zapata excéntrica.
Viga Corrida: Se coloca debajo de un muro o placa con pilares cercanos.
Viga de Ataque: Diseñada para evitar asentamientos diferenciales en una zapata.

9. Vigas T y Doble T

La resistencia a tracción es necesaria para conocer el principio de la fisuración. Las vigas T se convierten en doble T cuando existen momentos (Mtos) en zonas superiores en vigas continuas, lo que requiere una correcta colocación de la armadura.

8. Efectos de la Traslacionalidad Estructural

Si la estructura es traslacional, se observan los siguientes efectos:

Aumentan los valores de momento flector (Mf) y cortante (V).
En pilares, aumenta la posibilidad de pandeo.
Complica el ELS Deformación.
En zapatas, aumenta el momento (Mto) y el pico de tensiones.

Si la estructura tiene pilares articulados, tendrá mayor traslación que si son empotrados.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el fraguado del hormigón?

Es el inicio de la reacción exotérmica que se produce entre el hormigón y el agua. Se mide mediante el ensayo de Vicat.

¿Qué diferencia hay entre fluencia lenta y retracción?

La fluencia lenta se produce por la persistencia de una carga actuando durante un largo tiempo. La retracción se produce en el endurecimiento del hormigón y no depende de cargas aplicadas.

¿Por qué es preferible el Dominio 3 al Dominio 4?

En el Dominio 3 la rotura es dúctil, mientras que en el Dominio 4 la rotura es frágil. Por ello el D3 es preferible para asegurar el comportamiento de la sección.