Material de construcción formado por la mezcla de arena, grava, gravilla, cemento y agua.
En condiciones normales el hormigón se fortalece con el paso del tiempo. La reacción química entre el cemento y el agua que produce el endurecimiento de la pasta y la compactación de los materiales que se introducen en ella requiere tiempo. Esta reacción es rápida al principio pero después es mucho más lenta. Si hay humedad, el hormigón sigue endureciéndose durante años. Por ejemplo, la resistencia del hormigón vertido es de 70 kg./cm2 al día siguiente, 316 kg./cm2 una semana después, 421 kg./cm2 al mes siguiente y 597 kg./cm2 pasados cinco años.
TABLA PARA LA CONFECCIÓN DE HORMIGONES.
DOSIFICACIÓN DE CEMENTO PROPORCIÓN EN VOLUMEN
POR METRO CÚBICO CEMENTO, ARENA, GRAVA
DE 100 kg. 1 6 12
DE 150 kg. 1 4 8
DE 200 kg. 1 3 6
DE 250 kg. 1 2½ 5
DE 300 kg. 1 2 4
DE 350 kg. 1 2 3
DE 400 kg. 1 1½ 3
KILOS DE CEMENTO
POR METRO CÚBICO EMPLEO PREFERENTE
DE HORMIGÓN
100 kg. Relleno, limpieza, asiento de
tuberías etc.
150 kg. Zanjas de cimentación
200 kg. Pozos de cimentación, soleras
250 kg. Soleras, muros
300 kg. Zapatas, hormigón armado, muros
350 kg. Hormigón armado, pilares, vigas
400 kg. Forjados
TIPOS DE HORMIGÓN.
En masa1 sin armadura 2.200 kg./m³
Armado2 con armadura 2.500 kg./m³
Prefabricado3 con armadura 2.700 kg./m³
Ciclópeo4
Asfáltico5 2.100 kg./m³
Pretensado6 con armadura 2.700 kg./m³
Celular7 entre 300 y 700 kg./m³
De cascote de ladrillo 1.900 kg./m³
De escoria8 1.600 kg./m³
1.-Hormigón en masa. El que carece de armadura.
2.-Hormigón armado. El reforzado interiormente con una armadura de hierro.
3.-Hormigón prefabricado. El fabricado en un taller.
4.-Ciclópeo. Dícese de ciertas construcciones antiquísimas, hechas con piedras de grandes dimensiones en hiladas regulares. Se llamó así porque, según creencia de los griegos, era obra de cíclopes*.
*Cíclope. Gigante de la mitología griega con un solo ojo.
5.-Hormigón asfáltico. Mezcla de aglomerante asfáltico con áridos de diferentes tamaños, utilizado como material de pavimentación de carreteras.
6.-Hormigón pretensado. Hormigón en el que se han eliminado los esfuerzos de tracción, mediante la introducción de tensiones artificiales de compresión a base de barras, cables o alambres introducidos durante la construcción.
7.-Hormigón celular. Hormigón aerocluso*.
*Hormigón aerocluso. Hormigón con un contenido del 2 al 6% de aire, en forma de pequeñas burbujas que quedan aprisionadas y distribuidas por toda la masa.
8.-Hormigón de escorias. El formado por una parte de cemento y cuatro partes de escorias de coque*, cuya masa una vez fraguada admite la clavazón.
*Coque. Combustible sólido, ligero y poroso que resulta de calcinar ciertas clases de carbón mineral.
HORMIGÓN EN MASA.
Argamasa de hormigón normal, sin armadura. El hormigón en masa se moldea en el mismo lugar en que ha de ser utilizado, como en grandes presas de gravedad,(son aquellas en que la estabilidad contra el vuelco y la resistencia al deslizamiento sobre la base depende de su propio peso)
cimientos, muros de contención y otras construcciones similares. No necesita armadura cuando su esfuerzo esté sometido solamente a compresión.
Su dosificación será regida por las necesidades de la fábrica a realizar y no menor de cien kilos de cemento por cada metro cúbico de árido.
HORMIGÓN ARMADO.
El principal inconveniente del hormigón es que apenas resiste esfuerzos de tracción1. Con el fin de solventar este inconveniente apareció el hormigón armado. Su fundamento consiste en reunir en una misma pieza la fábrica de hormigón y varillas o barras de hierro convenientemente dispuestas para que absorban los esfuerzos de tracción1. El factor más importante que hace que el hierro y el hormigón puedan utilizarse conjuntamente es la casi coincidencia de sus coeficientes de dilatación. Al endurecerse, el hormigón aprieta fuertemente las varillas de hierro, quedando adherido a ellas por rozamiento. Esta adherencia se favorece cuando la superficie de las varillas es corrugada. Las varillas que se usan son de diferentes diámetros, variando éste y el número de barras según el esfuerzo que se debe resistir. Las varillas se sitúan en los lugares de la estructura que por cálculo se prevé que van a estar sujetas a esfuerzos de tracción.
Se atribuye la invención del hormigón armado al jardinero parisiense F. Joseph Monier en el año 1849.
1.-Tracción. Acción y efecto de tirar de alguna cosa para moverla o arrastrarla.
Una de las primeras aplicaciones prácticas de las que se tiene noticia tuvo lugar en Londres en 1.832, Sir Marc Isambard Brunel construyó un arco de ladrillo y cemento reforzado con flejes de acero y madera en un túnel bajo el Támesis. Monier obtuvo en 1.867 una patente para reforzar el hormigón con mallas de alambre.
En Europa el empleo del hormigón armado experimentó en seguida un gran desarrollo en la construcción de vigas, arcos y paredes, aun antes de que recibiese la menor atención en América.
El hormigón armado presenta frente a los demás materiales de construcción la ventaja de su adaptación a las más diversas formas. Por ello puede emplearse en la mayoría de obras, compitiendo con el acero en cuestión de economía.
Las armaduras en el hormigón armado pueden ser de dos tipos fundamentales: armaduras principales y armaduras transversales. Las armaduras principales absorben los esfuerzos de tracción, o bien colaboran a resistir los esfuerzos de compresión. Las armaduras transversales tienen por objeto absorber los esfuerzos cortantes, además de proporcionar la conveniente solidez entre las armaduras principales.
HORMIGÓN PREFABRICADO.
Es el preparado en fábrica, a diferencia del hormigón preparado al pie de la obra. Se basa en el moldeo previo de piezas de hormigón que luego serán utilizadas como unidades de construcción. Sus aplicaciones son muy variadas: mampostería1 para la construcción de edificios, vigas y planchas de pavimentaciones, planchas para
1.-Mampostería. Fábrica de mampuestos*, aparejada de forma irregular.
*Mampuesto. Piedra de cantera, no muy grande, de conformación irregular y sin labrar o labrada muy ligeramente, que se utiliza en las obras de mampostería.
puentes, pilares de soporte, tanques sépticos1, tubos de alcantarillado, drenaje2, desagüe, placas de recubrimiento de fachadas, postes de alumbrado etc. El hormigón prefabricado necesita anclajes en obra para asegurar la trabazón de los distintos elementos de la misma.
HORMIGÓN CICLÓPEO.
El fabricado con piedras gruesas, su uso es bastante limitado. Ya se desarrolló en la Edad del Bronce en el Mediterráneo hacia el 1.800 a.C. y su cohesión era a base de arcilla, como lo demuestran los distintos restos que todavía existen, como las murallas ciclópeas de Tarragona.
HORMIGÓN ASFÁLTICO.
El utilizado en las carreteras a base de piedra procedente de machaqueo de varios tamaños y como aglomerante alquitrán.
1.-Séptico. Que produce putrefacción o es causado por ella.
1.-Fosa-séptica. Depósito subterráneo compuesto por varias compartimentaciones, en donde las aguas residuales sufren un proceso de decantación*, separando los residuos sólidos de las aguas, que van a parar, posteriormente, a un pozo negro** o al alcantarillado.
*Decantar. Inclinar suavemente una vasija sobre otra para que caiga el líquido contenido en la primera, sin que salga el poso.***
**Pozo-negro. Depósito enterrado, que sirve para recoger las aguas residuales evacuadas de una o varias edificaciones. No tiene salida, por lo que debe ser vaciado de forma periódica.
***Poso. Sedimento del líquido contenido en una vasija.
2.-Drenaje. Conjunto de drenes* dispuestos para dar salida a las aguas muertas o para evacuar la excesiva humedad de un terreno.
*Dren. Conducto de arcilla o cemento cuya parte inferior es maciza e impermeable, mientras que la superior presenta la superficie taladrada por múltales y pequeños orificios, que se utiliza para el avenamiento** de una obra o terreno.
**Avenar. Dar salida y corriente a las aguas muertas o a la excesiva humedad de los terrenos, por medio de zanjas o cañerías.
Drenaje ciego. Drenaje de grava que se vierte de manera directa al exterior. Está constituido por una zanja rellena de grava de mediano tamaño.
Drenar. Dar salida a las aguas mediante el oportuno drenaje.
HORMIGÓN PRETENSADO.
Es aquel en el cual se embeben cables de acero de alta resistencia y se tensan, con lo que se efectúa una compresión suplementaria del hormigón, que incrementa notablemente su resistencia a la tracción. Los cables de acero deben ser de gran resistencia y capaces de trabajar a grandes tensiones (5.000 - 7.000 kg./cm²) sin sufrir alargamientos excesivos. El hormigón debe tener la mínima retracción, para lo cual se utiliza un exceso de grava en el árido. Dado que las tensiones de trabajo son mayores que en el hormigón armado, se usa cemento P-450 en vez de el cemento P-350 que significa resistencia 350Kg./cm2 (Esta denominación ha cambiado por las siglas CEM ||/B-L 32’5 N que significan-CEM cemento, || tipo, B-L aditivos, 32’5 N resistencia
a compresión N/mm2 N=NEWTON) El hormigón pretensado se emplea principalmente para la fabricación de viguetas. Para las vigas de gran longitud el pretensado es el método más ventajoso. Con estos métodos se consigue una mayor durabilidad, por la ausencia de grietas, que supone una buena protección del acero contra la corrosión1. Se producen economías en el hormigón en el orden del 15% - 30% con relación al hormigón armado, y un ahorro de acero del 60% - 80%. Las deformaciones en las estructuras de hormigón pretensado son particularmente pequeñas, alcanzando sólo la cuarta parte de las flechas del hormigón armado ordinario. El hormigón pretensado tiene una gran capacidad para recuperarse totalmente después de un exceso de carga. La resistencia a la fatiga es bastante mayor que la de estructuras de otros materiales, incluso que las estructuras de acero.
HORMIGÓN CELULAR.
Consiste en obtener una masa con numerosos huecos o poros producidos por un agente generador de gas, antes de su fraguado, con lo que queda encerrado en su interior un gran volumen de aire que reduce su peso y le da un poder aislante.
1.-Corrosión. Quím. Proceso paulatino que cambia la composición química de un cuerpo metálico por acción de un agente externo, destruyéndolo aunque manteniendo lo esencial de su forma.
Los aireante más empleados son; polvo de aluminio, polvo de carburo1 de calcio2, mezcla de peróxido3 de oxigeno y cloruro4 de calcio.
Su mayor aplicación es para confección de bloques, paneles para tabiques, pendientes de azoteas etc. siendo de destacar su poder aislante y su poco peso. (su densidad es inferior a la del agua)
PLASTIFICANTES
Las sustancias plastificantes tienen por objeto aumentar la manejabilidad del hormigón, lo que permite reducir el agua de amasado, con el consiguiente aumento de su resistencia; como plastificantes se usan la cal grasa5, puzolanas6 en polvo, cenizas volantes7, bentonita8 etc. Los plastificantes retrasan ligeramente el fraguado y endurecimiento, por lo que su uso puede ser contraindicado en tiempo de frío.
ÁRIDOS EN HORMIGONES.
Los áridos para la confección del hormigón no deben ser activos frente al cemento (no tener ningún elemento que sea perjudicial para el hormigón) ni descomponerse por los agentes exteriores a que han de estar sometidos en la obra. No conviene
1.-Carburo. Quím. Combinación del carbono con un radical simple.
2.-Calcio. Quím. Metal blanco, muy alterable al aire y al agua, que, combinado con el oxígeno, forma la cal.
3.-Peróxido. Quím. En la serie de los óxidos, el que tiene la mayor cantidad posible de oxígeno
4.-Cloruro de cal. Quím. Sal cálcica del ácido clorhídrico. Es un polvo blanco que se usa como decolorante, desinfectante y desodorizante.
5.-Cal grasa. Cal común.
6.-Puzolana. Producto de origen volcánico, procedente de Pozzuoli, Nápoles.
7.-Ceniza volante. La de extraordinaria finura que resulta de los procesos de combustión de las centrales térmicas*, y que se utiliza como material de adición en morteros y hormigones.
8.-Bentonita. Arcilla de gran poder de absorción con múltiples usos industriales.
emplear áridos que procedan de rocas calizas blandas, feldespato1, yeso, pirita2, rocas friables3 ni porosas. Asimismo los áridos deben estar exentos de sustancias perjudiciales, como arcillas, hojarascas, limos y materias orgánicas.
En hormigones que se vayan a colocar mediante picado con barra, las consistencias más adecuadas son las blandas. En hormigones vibrados pueden emplearse consistencias seca o plástica. En los hormigones armados se evitará la consistencia fluida.
Para una buena dosificación es importante una correcta distribución de áridos de distintos tamaños. Por ello el árido empleado procede generalmente de la mezcla de dos o más áridos, a fin de que la curva granulométrica3 (gráfico que representa la distribución en porcentaje del tamaño del árido) se ajuste al máximo posible a las teóricas de Füller o Bolomey. (Estudiosos de los hormigones) Cuando los áridos son de machaqueo se aumentará un poco la cantidad de arena. Por el contrario, en los hormigones vibrados puede disminuirse algo el árido fino.
CONSISTENCIA DE HORMIGONES.
Los diversos grados de consistencia del hormigón quedan definidos por la prueba del cono de Abrams (investigador norteamericano) (Fig. 27), de plancha metálica y forma troncocónica, y con dos asas para su sujeción. Se llena con el hormigón cuya consistencia se quiera definir hasta un tercio de la altura del cono y se apisona con 25 golpes, y así se hace con los otros dos tercios. Se levanta el cono y se invierte, y el hormigón cae. Según sea la altura que alcanza el hormigón
1.-Feldespato. Nombre común de diversas especies minerales, de color blanco, amarillento rojizo.
2.-Pirita. Mineral brillante, de color amarillo de oro. Es un sulfuro de hierro. Contiene entre otros elementos, azufre, arsénico, cobre etc.
3.-Friable. Que se desmenuza fácilmente.
3.-Granulometría. Tamaño de las piedras, granos, arenas, etc., que constituyen un árido o polvo.
vertido queda definida su consistencia. En hormigones bien dosificados el consumo de agua es del orden de 155, 170, 185 y 200 litros/m³, respectivamente, para las consistencias, seca, plástica, blanda y fluida. El hormigón seco es sólo recomendable para piezas fabricadas en taller; exige un enérgico vibrado. El hormigón plástico es el normal para obras de hormigón armado, puede vibrarse y se obtienen resistencias de 300 kg./cm². El hormigón blando es útil para los casos en que sea difícil el recubrimiento de las armaduras. El hormigón fluido debe limitarse para elementos a los que se exige poca resistencia.
La cantidad de cemento por metro cúbico para una resistencia de 125 kg./cm² es del orden de 250 kilos y 400 kilos para el de 175 kg./cm².
La consistencia, compactación y asiento medida en el cono de Abrams, para un hormigón es:
CONSISTENCIA COMPACTACIÓN ASIENTO
Plástica Vibrado 3 a 5 cm.
Fluida Barra 10 a 15 cm.
No debe hormigonarse ninguna obra cuando se prevea que la temperatura en las 48 horas siguientes pueda ser inferior a 0ºC.
La resistencia a la compresión oscila entre los 120 y 400 kg./cm² a los 28 días, aumentando constantemente a lo largo del tiempo.
El hormigón soporta fácilmente las más duras condiciones ambientales. Las partes sometidas a mayor esfuerzo deben estar constituidas por un hormigón de excelente calidad, precedido de un cuidadoso cálculo, pues las estructuras mal calculadas pueden deteriorarse en muy poco tiempo. Uno de los agentes más peligrosos es el frío, que llega a cuartear el hormigón, por la congelación del agua que queda siempre aprisionada en su estructura.
PILARES DE HORMIGÓN ARMADO.
Los pilares son los elementos de apoyo de las vigas o techos sobre los cimientos, o sea, son el enlace entre la estructura superior y la inferior o base.
Como el cimiento se considera una base inmóvil resulta que los pilares están haciendo un esfuerzo de compresión y cuando están muy fatigados incluso pueden llegar a flectar (Relativo a la flexión o torsión: esfuerzo, doblarse, arquearse), aunque solo en casos muy desfavorables pues ello indicaría que el pilar está sobrecargado y por lo tanto mal calculado.
La idea de la resistencia de un pilar la podemos tener pensando en que cada centímetro cuadrado de hormigón resista unos 40 kg. y cada centímetro cuadrado de la sección del hierro de las barras verticales, resiste 15 veces más que el hormigón o sea 600 kg./cm² siempre y cuando la
altura del pilar no sea más de 15 veces el lado menor de la base.
Ejemplo: ¿Que resistencia tiene un pilar de 30 x 30 con 6 Ø 10 mm. siendo su altura 2'7 m.?
Sección de hormigón 900 cm²
Sección de hierro 4'71 cm²
Resistencia
hormigón: 900 cm² x 40 Kg/cm2 = 36.000 kg.
Resistencia hierro: 4'71 cm2 x 600 = 2.826 kg.
————————
Total 38.826 kg.
En los pilares de hormigón, cuando son cuadrados el mínimo de barras longitudinales será de cuatro, que irán dispuestas una en cada
esquina del estribo. Los estribos son las varillas de menor sección y se colocan en sentido transversal, éstas son las encargadas de mantener a las longitudinales en su sitio además de absorber los esfuerzos cortantes. (Fig. 28)
La separación de los estribos, cuando el plano no lo indica es doce veces el grueso del conjunto de todas las barras longitudinales de que disponga el pilar, pero siempre inferior al lado más pequeño. El tamaño del estribo será siempre cinco centímetros menos que el del pilar acabado. La longitud de la varilla para la confección del estribo tendrá diez centímetros más de lo que midan sus cuatro caras, para el solape.
Ejemplo:
Un pilar cuadrado de 30 cm. x 30 cm. terminado, los estribos serán de 25 cm. x 25 cm., los 2'5 cm. restantes alrededor del pilar es el recubrimiento de hormigón para que los hierros no den al exterior. La separación entre estribos en este caso sería menor de 25 centímetros. La medida de la varilla para la confección del estribo en este caso sería de:
25 cm. Por las 4 caras del pilar = 100 cm.
10 cm. Para el solapo = 10 cm.
———————
TOTAL 110 cm
(Las varillas para los estribos hay que cortarlas a 110 cm.)
Al calcular el largo de las barras longitudinales se tendrá en cuenta:
1º Altura de planta.
2º Grueso de forjado.
3º Solape del próximo pilar, éste será 40 veces el diámetro del hierro empleado.
Ejemplo:
Hierro de Ø 12 mm. por 40 vece = 480 mm. de solape, o sea 50 centímetros.
Cuando se nos presenta el problema de no tener en obra el diámetro que indica el plano, con la autorización del director de obra, se puede sustituir por otro, siempre que se ponga la misma o más sección de hierro:
Ejemplo:
Sección del hierro = B x r2
Sección Ø 12 = 3.1416 x 62
Sección Ø 10 = 3.1416 x 52
Ejercicio:
Estamos colocando en los pilares 4 redondos de diámetro 12 mm., se nos acaba el hierro de 12 mm. pero tenemos en la obra hierro de 10 mm.
¿Cuántas varillas de 10 mm. hay que colocarles para que tenga la misma o más sección que las de 12 mm.?
4 redondos x Sección Ø 12 = 453 mm2
6 redondos x Sección Ø 10 = 471 mm2
Al replantear un pilar se hará siempre con los ejes de simetría, con el fin de que al ir disminuyendo la sección en las plantas superiores, los pilares queden centrados.
En temperaturas inferiores a 5ºC. se desencofrará a los tres días, para el cemento común y dos días para el supercemento, pero en tiempo bueno el desencofrado se puede hacer a las 24 horas.
Por su sección los pilares pueden ser:
-Cuadrados Los más usados.
-Rectangulares Casos especiales.
-Poligonales Decorativos.
VIGAS.
Son elementos estructurales que salvan vanos, soportan el forjado del piso y dan continuidad estructural en todo lo que permite la distribución del espacio.
CARGADEROS.
También se denominan dinteles. Sirven para salvar huecos y dan continuidad a la fábrica. Normalmente, la parte superior trabaja a compresión y la inferior a tracción.
PÉRGOLA.
Armazón para sostener una planta de las que se emparran y dan sombra, en un jardín o paseo.
Consta de una viga horizontal apoyada sobre pilares, en la cual se colocan unas viguetas perpendiculares a ésta, con las cabezas aplantilladas y casi siempre en forma de cuello de paloma, haciéndole adornos.
Este tipo de armazón se suele hacer bien en madera, hormigón prefabricado y perfiles de acero. (fig. 29)
