El hormigón armado es uno de los pilares fundamentales en la construcción moderna. Su empleo en edificios residenciales, comerciales, industriales y de gran altura se debe a la combinación entre la resistencia a compresión del hormigón y la resistencia a tracción del acero.
El hormigón se obtiene endureciendo una mezcla de cemento, arena, grava y agua en cantidades bien proporcionadas. Asimismo, se añade partículas o fragmentos de un agregado (áridos, como grava, gravilla y arena) agua (hidratación) y aditivos específicos.
Las estructuras de hormigón armado son duraderas si se diseñan y colocan correctamente. El material no se ve afectado por el clima como la lluvia y la nieve, y puede durar muchos años. Además, las estructuras de hormigón reducen los costos operativos relacionados con el consumo de energía operativa gracias a su durabilidad, resiliencia y bajo mantenimiento.
Composición y función del hormigón armado
Los componentes del hormigón están ampliamente disponibles en todo el mundo y, del mismo modo, el coste de producción es muy bajo. Asimismo, debido a la naturaleza duradera del hormigón armado, su coste de mantenimiento también es asequible.
La principal característica estructural del hormigón o concreto es resistir muy bien los esfuerzos de compresión. El acero utilizado en el refuerzo del hormigón actúa como una especie de «esqueleto» que refuerza las zonas que experimentan tensiones, mientras que el hormigón resiste las fuerzas de compresión que ocurren durante un sismo.
El refuerzo de acero imparte ductilidad a las estructuras de hormigón armado. La ductilidad permite indicar signos de deterioro, como agrietamiento y deflexión si una parte del hormigón reforzado experimenta una sobrecarga.
El hormigón armado tiene muy buena resistencia tanto a la tracción como a la compresión. Al combinar la resistencia a compresión del hormigón con la resistencia a tracción del acero, puede soportar cargas sustanciales mientras logra una relación resistencia-peso ideal.
Propiedades principales del hormigón
Las propiedades del concreto son sus características o cualidades básicas. Las cuatro propiedades principales del concreto son: TRABAJABILIDAD, COHESIVIDAD, RESISTENCIA Y DURABILIDAD.
Las características del concreto pueden variar en un grado considerable, mediante el control de sus ingredientes. Es una propiedad importante para muchas aplicaciones del concreto. Es una propiedad del concreto que, casi siempre, es motivo de preocupación.
Trabajabilidad y cohesividad
El hormigón se puede colocar en varias configuraciones de encofrado y se adapta muy bien a la forma, la superficie, la textura y el tamaño deseado en el sitio de construcción. Esto se debe a que el hormigón fresco es fluido y está en estado líquido.
En este caso se especifica la dosis de cemento que debe tener el hormigón, más el tamaño máximo del árido y el asentamiento de cono requerido.
Para hormigonado de elementos de cuantías de armaduras normales (losas, muros, vigas de viviendas y similares, utilizando capachos) se recomienda utilizar asentamientos de cono de 6 u 8 cm.
Resistencia a compresión
Por lo general se determina por la resistencia final de una probeta en compresión. resistencia en un período largo, la resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común de esta propiedad.
Para determinar la resistencia se preparan ensayos mecánicos (ensayos de rotura) sobre probetas de hormigón. Es usual, además, disponer barras de acero reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares.
En general, el hormigón se clasifica en grados que están en función de la resistencia a compresión. Para hormigones estructurales, acorde a ACI 318, el nivel de fracción defectuosa es de 10 %.
Durabilidad
La durabilidad es una de las características esenciales de un edificio de hormigón armado. Debido a la baja permeabilidad, el hormigón armado puede resistir químicos disueltos en agua como sulfatos, cloruros y dióxido de carbono, que pueden causar corrosión en el concreto, sin un deterioro grave.
El hormigón reforzado es altamente duradero, resistente al agrietamiento, a la intemperie y a las tensiones ambientales, lo que contribuye a prácticas de construcción sostenibles. Además, su resistencia natural a la humedad permite que las estructuras permanezcan intactas y funcionales con el tiempo.
Requisitos básicos de especificación técnica
El documento, titulado «Guía para las especificaciones técnicas del hormigón», forma parte de la serie de guías Eurocódigos, elaborada por el Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana de España.
Su propósito es proporcionar un marco de referencia que facilite la aplicación de los Eurocódigos en el diseño y ejecución de obras de construcción, prestando especial atención al hormigón.
La guía se enmarca en un contexto normativo que ha experimentado una notable transformación desde la implementación de los Eurocódigos en la década de 1980. Se destaca la importancia de estas normativas para armonizar los criterios de diseño y ejecución en el ámbito de la construcción en Europa.
Uno de los aspectos más relevantes es la definición de los requisitos básicos para especificar el hormigón, que incluyen la clase de resistencia a compresión, la clase de exposición y el tamaño máximo del árido.
| Parámetro | Función en la especificación |
|---|---|
| Clase de resistencia a compresión | Define las propiedades mecánicas necesarias |
| Clase de exposición | Relaciona el hormigón con las condiciones ambientales previstas |
| Tamaño máximo del árido | Se define en función del elemento a hormigonar |
| Asentamiento de cono | Para losas, muros y vigas de viviendas se recomienda utilizar 6 u 8 cm |
| Edad de referencia | La resistencia a la compresión a los 28 días es la medida más común |
Estos requisitos son esenciales para garantizar que el hormigón utilizado en las obras cumpla con las propiedades mecánicas y de durabilidad necesarias para su correcto funcionamiento en las condiciones ambientales previstas.
En relación al tamaño máximo nominal, éste se define en función del elemento a hormigonar.
En general, el hormigón se clasifica en grados que están en función de la resistencia a compresión. se agrega una letra que diferencia el método que se va a utilizar para su colocación en obra.
Clasificación según el uso estructural
La guía establece que es conveniente incluir una distinción en función del uso previsto del hormigón, diferenciando entre hormigón en masa, hormigón armado, hormigón pretensado y hormigón no estructural.
- Hormigón en masa: se utiliza sin armadura estructural principal.
- Hormigón armado: incorpora barras de acero para mejorar su comportamiento frente a la tracción y las tensiones.
- Hormigón pretensado: utiliza armaduras sometidas previamente a tensión.
- Hormigón no estructural: se emplea en aplicaciones que no desempeñan la función resistente principal del edificio.
Todo edificio se compone de vigas, columnas, paredes, pisos y techos. El hormigón armado es ideal para la construcción de pisos, losas de techo, columnas y vigas en estructuras residenciales y comerciales.
Elementos estructurales del edificio
Cimentaciones
De hecho, el hormigón armado se utiliza en la construcción de casi todos los tipos de cimentaciones.
La elección de la cimentación depende de las cargas del edificio, las características del terreno, las condiciones ambientales previstas y la configuración estructural. La especificación debe mantener la correspondencia entre la resistencia del hormigón, la exposición y las necesidades de durabilidad.
Columnas y pilares
Es usual disponer barras de acero reforzando zonas o elementos fundamentalmente comprimidos, como es el caso de los pilares.
En los edificios de gran altura, el hormigón armado proporciona el soporte esencial que mantiene estables estas estructuras. Al combinar la resistencia a compresión del hormigón con la resistencia a tracción del acero, puede soportar cargas sustanciales.
Vigas y losas
El hormigón armado es ideal para la construcción de pisos, losas de techo, columnas y vigas en estructuras residenciales y comerciales.
Los suelos de rejilla de hormigón armado que comprenden vigas y losas se utilizan para cubrir grandes áreas.
Muros estructurales
Las paredes de hormigón armado pueden aportar resistencia y rigidez al edificio, especialmente frente a acciones laterales. Además, los muros de hormigón armado especialmente diseñados y los pórticos resistentes a momento proporcionan rigidez y resistencia esenciales para soportar fuerzas laterales.
Especificaciones adicionales del hormigón
La guía también proporciona un análisis detallado de los requisitos adicionales que pueden incluirse en la especificación del hormigón, como el tipo de cemento, la temperatura del hormigón fresco y las características exigidas para resistir daños por ciclos de hielo-deshielo.
El tiempo de endurecimiento es progresivo, dependiendo de la temperatura, humedad y otros parámetros.
El clima influye significativamente en el proceso de curado del hormigón armado. Las variaciones de temperatura y humedad pueden cambiar las velocidades de hidratación, lo que a su vez afecta a la resistencia del hormigón.
Por ejemplo, las altas temperaturas pueden hacer que la superficie se seque demasiado rápido, provocando grietas, mientras que una humedad excesiva puede ralentizar el proceso de curado.
Control de calidad y conformidad
La guía también aborda la equivalencia entre las especificaciones del hormigón según los Eurocódigos y el Código Estructural, y proporciona un marco claro para interpretar y aplicar ambas normativas.
Este enfoque permite a los profesionales del sector entender cómo se relacionan los requisitos de cada norma y cómo se pueden aplicar en la práctica.
Además, se incluyen recomendaciones sobre el control de calidad y la ejecución del hormigón, haciendo hincapié en la importancia de establecer niveles de control adecuados durante la producción y colocación del material.
La guía sugiere que el control de conformidad de la resistencia del hormigón se realice mediante métodos estadísticos, lo que permite evaluar con mayor precisión la calidad del material utilizado en las obras.
Para aplicar correctamente las especificaciones técnicas del hormigón, se recomienda que los estudiantes y los profesionales del sector se familiaricen con los Eurocódigos, el Código Estructural y la guía en cuestión.
Asimismo, se sugiere establecer protocolos claros para el control de calidad del hormigón que incluyan la realización de ensayos de resistencia y durabilidad en diferentes etapas del proceso de producción y colocación.
¿Cómo puede garantizarse la seguridad de la estructura? Probar la calidad del hormigón es esencial.
Colocación, encofrado y programación de obra
El hormigón fresco es fluido y está en estado líquido, por lo que se puede colocar en varias configuraciones de encofrado y adaptar a la forma, la superficie, la textura y el tamaño deseado en el sitio de construcción.
La coordinación adecuada de las entregas de materiales y el momento de las puestas de hormigón es esencial para garantizar un flujo de trabajo fluido y evitar juntas frías.
La ejecución correcta incluye la preparación del encofrado, la colocación de las armaduras, el vertido del hormigón, su compactación y el curado en condiciones compatibles con la resistencia y la durabilidad especificadas.
Es fundamental fomentar la colaboración entre todos los actores involucrados en el proceso constructivo, desde los diseñadores hasta los ejecutores, para garantizar que todos comprendan y apliquen adecuadamente las especificaciones técnicas del hormigón.
Resistencia al fuego y seguridad
La naturaleza del hormigón no permite que se incendie ni se queme. Puede soportar el calor de 2 a 6 horas, lo que otorga tiempo suficiente para las operaciones de rescate en caso de incendio.
Los edificios de hormigón armado son más resistentes al fuego que otros materiales de construcción de uso común como el acero y la madera.
A medida que los edificios de gran altura se vuelven más altos y complejos, comprender la resistencia al fuego y las características de seguridad es crucial.
Su resistencia al fuego y su capacidad para gestionar las vibraciones mejoran la seguridad y el confort de los ocupantes, lo que convierte al hormigón armado en una opción fiable para edificios altos.
Comportamiento sísmico
Los terremotos generan fuerzas dinámicas que provocan movimientos horizontales y verticales en las estructuras.
Además, tiene una alta ductilidad y capacidad de disipar la energía sísmica, gracias a la interacción entre el hormigón y el acero.
Los eventos sísmicos plantean riesgos importantes para los edificios de gran altura, por lo que el uso de hormigón armado es crucial para mejorar la disipación de energía y la resistencia sísmica.
Los muros de cortante de hormigón armado especialmente diseñados y los pórticos resistentes a momento proporcionan rigidez y resistencia esenciales para soportar fuerzas laterales.
Las técnicas de diseño innovadoras han permitido crear edificios altos que son visualmente atractivos y resistentes a la actividad sísmica.
Selección de armaduras
Es importante centrarse en seleccionar el grado y el tamaño adecuados de las barras de refuerzo, ya que estos factores influyen significativamente en el rendimiento.
Para proyectos residenciales y edificios generales, grados como Grade 40 y Grade 60 suelen ser adecuados.
El tamaño de las barras de refuerzo es igualmente importante; los tamaños comprendidos entre #8 y #18 proporcionan la resistencia necesaria para aplicaciones exigentes.
Edificios de gran altura
El hormigón armado desempeña un papel crucial en la construcción de gran altura gracias a su impresionante resistencia a compresión y tracción, durabilidad y flexibilidad de diseño.
Permite soportar cargas pesadas, resistir tensiones ambientales y mejorar la resistencia al fuego y a la humedad.
En la construcción de gran altura, los beneficios estructurales del hormigón armado son cruciales para la resistencia y la longevidad de los rascacielos.
Esta flexibilidad garantiza el cumplimiento de las normas de seguridad y rendimiento. El hormigón armado es altamente duradero, resistente al agrietamiento, a la intemperie y a las tensiones ambientales, lo que contribuye a prácticas de construcción sostenibles.
Al optar por hormigón de alta resistencia, se pueden optimizar los materiales, lo que reduce la cantidad de hormigón necesaria para los elementos estructurales.
Esto no solo reduce las emisiones de carbono, sino que también prolonga la vida útil del edificio y disminuye los costes de mantenimiento.
Además, el hormigón de alta resistencia es conocido por su mayor impermeabilidad, lo que contribuye aún más a la durabilidad de las estructuras.
Ventajas frente a otros materiales
El hormigón armado tiene ventajas diferenciadas en el diseño de edificios altos, ya que ofrece mayor resistencia y versatilidad que la mampostería tradicional, que presenta limitaciones frente a la tracción y en la flexibilidad de diseño.
Por ejemplo, el hormigón armado permite construir estructuras más altas con espacios abiertos más grandes, lo que lo hace ideal para los rascacielos modernos.
Es un material rentable, duradero, ignífugo y confiable, lo que lo hace idóneo para su aplicación en edificios.
Aplicaciones en otras estructuras
Gracias a sus cualidades técnicas, el hormigón reforzado tiene muchas aplicaciones en construcción.
Puentes
La tendencia actual es adoptar hormigón armado para puentes pequeños, medianos y grandes, lo que resulta en estructuras estéticamente superiores y económicas en comparación con los puentes de acero.
En la construcción de puentes, el hormigón reforzado ofrece una combinación de fuerza y flexibilidad que es ideal para soportar cargas dinámicas como el tráfico vehicular.
Carreteras
El hormigón armado se utiliza en la construcción de carreteras que están diseñadas para transportar tráfico pesado.
Plantas industriales
El hormigón armado se emplea en plantas industriales y fábricas debido a su resistencia a la compresión y capacidad para soportar grandes pesos, como maquinaria pesada.
Elementos prefabricados
El hormigón prefabricado es la línea de desarrollo del hormigón armado cuya aplicación ha aumentado considerablemente en los últimos años.
El hormigón prefabricado se utiliza para construir diferentes tipos de estructuras y varios elementos estructurales y porciones de estructuras.
Estructuras de contención
El uso típico de hormigón armado en estructuras de contención incluye estribos para puentes y muros de contención para terraplenes de tierra.
Corrosión, inspección y mantenimiento
La corrosión representa un riesgo significativo para la durabilidad de las estructuras de hormigón armado de gran altura.
Las inspecciones periódicas y las reparaciones rápidas son esenciales para la longevidad de las estructuras de hormigón armado de gran altura.
La baja permeabilidad del hormigón armado ayuda a resistir sulfatos, cloruros y dióxido de carbono disueltos en agua, aunque la especificación, la ejecución y el mantenimiento deben responder a las condiciones ambientales previstas.
Eficiencia energética y sostenibilidad
En los últimos años, la eficiencia energética ha sido un tema central en la construcción sostenible.
Existe una tendencia hacia prácticas sostenibles, incluido el uso de hormigón bajo en carbono y soluciones de energía renovable destinadas a mejorar la eficiencia energética.
El uso de hormigón armado en la construcción tiene impactos ambientales importantes, incluidas las emisiones de carbono y el agotamiento de los recursos.
La realización de un análisis del ciclo de vida puede ayudar a identificar alternativas sostenibles, reducir la huella ecológica y mejorar la eficiencia de los proyectos.
El uso de hormigón de alta resistencia permite optimizar los materiales y reducir la cantidad de hormigón necesaria para los elementos estructurales, aunque las decisiones deben evaluarse junto con los requisitos de resistencia, durabilidad y ejecución.
Innovación tecnológica
A medida que aumenta la demanda de edificios de gran altura, las innovaciones en la tecnología del hormigón armado están transformando la industria.
Sensores integrados
Mediante la incorporación de sensores del Internet de las cosas, se puede controlar la integridad estructural en tiempo real.
Automatización robótica
El uso de maquinaria automatizada mejora la seguridad y la eficiencia durante la colocación del hormigón.
Hormigón de alta resistencia
El hormigón avanzado de alta resistencia permite reducir el uso de materiales y aumentar la fiabilidad estructural, promoviendo la sostenibilidad mediante un uso más eficiente de las materias primas.
TIPS DE MOLDAJE: ESCUELA DE LA CONSTRUCCION
Ejemplos de soluciones estructurales
Burj Khalifa: Con su núcleo de hormigón armado, este rascacielos ofrece una resistencia excepcional.
Transamerica Pyramid: Este edificio emplea tecnología de aislamiento de base, que lo separa del movimiento del terreno.
Control de ejecución y coordinación profesional
La guía de especificaciones técnicas del hormigón proporciona un marco detallado y estructurado que facilita la aplicación de normativas europeas en el ámbito de la construcción en España.
Su contenido técnico y práctico resulta muy útil para el alumnado y los profesionales del sector, ya que facilita la comprensión de los requisitos necesarios para garantizar la calidad y durabilidad del hormigón en las obras.
Para aplicar correctamente las especificaciones técnicas del hormigón, se recomienda que los estudiantes y los profesionales del sector se familiaricen con los Eurocódigos, el Código Estructural y la guía en cuestión.
Es fundamental fomentar la colaboración entre todos los actores involucrados en el proceso constructivo, desde los diseñadores hasta los ejecutores, para garantizar que todos comprendan y apliquen adecuadamente las especificaciones técnicas del hormigón.
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