PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE
HORMIGÓN
G. Winter / A. H. Nilson
Barcelona · Bogotá · Buenos Aires · México
Título de la obra original:
Design of Concrete Structures
Edición original en lengua inglesa publicada por McGraw-Hill Book Company, New York, USA
Copyright © McGraw-Hill Book Company, Inc.
Versión española por
Sebastián Ruscalleda Gallart Dr. Ingeniero Industrial Propiedad de:
EDITORIAL REVERTÉ, S. A.
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Edición en español:
© Editorial Reverté, S. A., 1986 Edición en papel
ISBN: 978-84-291-9265-0 ISBN: 978-84-291-2076-9 Edición ebook (PDF)
# 642
lndice analítico
Prólogo
l. Honnigón y armaduras
Introducción: Hormigón, hormigón armado, hormigón pretensado, l.
Cemento, 6.- Aridos, 7.- Dosificación y mezclado del hormigón, 9. - Transporte en obra, colocación, compactación, curado, 12. - Ensa
yos, control de calidad, inspección, 14. - Resistencia y deformación del hormigón en compresión, 17. - Resistencia a tracción, 23. - Re
sistencia bajo la acción de tensiones compuestas, 24. - Cambios de volumen: retracción, temperatura, 28. - Hormigón ligero, 30. - Ar
maduras, 31.
2. Mecánica y comportamiento del honnigón armado
Fundamentos, 41. - Compresión axial, 43. - Tracción axial, 50. - Flexión, 52. - Esfuerzo cortante y tracción diagonal, 70. - Adherencia y anclaje, 88. - Torsión y torsión más esfuerzo cortante, 95. - De
formaciones para cargas de servicio, 108. - Compresión y flexión, 113.
Hormigón pretensado, 123. - Seguridad en la estructura, 134.
V
1
41
VI lNDICE ANALlTICO 3. Vigas
Bases de cálculo, 141. - Resumen histórico, 142. - Normas de seguri
dad del Código ACI, 144. - Proyecto de elementos sometidos a fle
xión, 146. - Cálculo del esfuerzo cortante y de la tracción diago
nal, 168. - Adherencia, anclaje y longitud de desarrollo, 183. - Elec
ción de las barras y separación de las mismas, 187. - Corte de las barras y puntos de levantamiento, 189. - Proyecto completo, ejem
plo, 196. - Empalme de las barras en los elementos sometidos a flexión, 201. - Control de la fisuración, 202. - Control de la flecha, 206.
Cálculo en torsión, 212. - Cálculo basado en tensiones admisi
bles, 220.
4. Losas
Tipos de losas, 231. - Losas unidireccionales. Cálculo en flexión, 233.
Armadura para esfuerzos térmicos y de retracción, 236. - Ejemplo:
Proyecto de losa unidireccional, 237.- Placas bidireccionales. Compor
tamiento de las placas bidireccionales, 241. - Determinación de mo
mentos en las placas bidireccionales según el Código ACI, 248. - Arma
dura a flexión, 259. - Cálculo del esfuerzo cortante, 262. - Huecos en las placas, 271. - Limitaciones de espesor, 272. - Ejemplo: Cálculo de una placa bidireccional, 273. - Losas apoyadas sobre el terreno. - Consideraciones generales, 280. - Cargas concentradas sobre las lo
sas, 282. - Cargas distribuidas sobre superficies fínitas, 285. - Pa
vimentos armados continuamente, 286. - Cálculo de losas por la teoría de las líneas de rotura. - Consideraciones generales, 287. - Situación de las líneas de rotura, 290. - Método de estudio por consideraciones de equilibrio, 291. - Estudio por el método de los trabajos virtua
les, 294. - Líneas de fluencia bifurcadas, 298. - Limitaciones de la teoría de líneas de rotura, 299.
5. Elementos sometidos a compresión:
141
231
Compresión axial más flexión 301
Elementos sometidos a compresión, pilares, 301. - Pilares armados provistos de estribos o zunchados, 302. - Composición y flexión. Me
didas de seguridad, 308. - Soportes rectangulares, 309. - Pilares rec
tangulares sometidos a flexión doble, 321. - Soportes circulares con zuncho helicoidal, 325. - Cálculo clásico a partir de las tensiones ad
misibles y de la carga de servicio, 327. - Soportes esbeltos. Generali
dades, 328.- Efectos de la esbeltez, 329.- Pilares esbeltos de hormigón armado - Código ACI, 341.
6. Cimentaciones 351
Tipos y finalidad de las infraestructuras, 351. - Tipos de cimentacio- nes de reparto, 352. - Factores que influyen en el dimensionamiento de las zapatas de hormigón, 353. -Cargas, presión y dimensiones de la zapata, 354. - Zapatas de cimentación de hormigón armado para los muros, 357. - Zapatas aisladas. Generalidades, 359. - Cálculo de zapatas individuales, 360. - 'Zapatas combinadas, 370. - Zapatas compuestas de dos pilares, 372. - Zapatas continuas, reticulares y pla- cas de cimentación para pilares, 380. - Pilotajes, 383. - Cálculo de las zapatas a través de las cargas de servicio, 386.
7. Vigas continuas y entramados reticulares
Continuidad de las estructuras de hormigón armado, 389. - Colo
cación de las cargas, 391. - Cálculo de pórticos parciales, 393. -
Métodos de cálculo, 395. - Idealización de la estructura, 404. - Ante
proyecto, 411. - Redistribución anelástica de momentos, 412.
8. Edificios de honnigón armado
Introducción, 427. - Cargas en las plantas y en la cubierta, 430. -
Cargas horizontales, 433. - Forjados y cubiertas de hormigón arma
do. Tipos de forjados, 434. - Placas macizas nervadas, 436. - Forjados de placas de hormigón con revestimiento de chapa delgada de acero, 439. - Forjados aligerados armados en una sola dirección, 440.
Forjados prefabricados de hormigón, 442. - Placas macizas armadas en dos direcciones, 443. - Placas planas con ábacos o capiteles, 433. - Forjados planos, 444. - Forjados reticulares aligerados, 447. - Solados de las plantas, 448. - Cubiertas de hormigón, 448. - Muros de cerra
miento y muros cortinas, 449. - Muros de cargo, 450. - Muros de só
tanos, 451. - Tabiques, 452. - Escaleras. Tipos de escaleras de hormi
gón, 452. - Normas de las ordenanzas de edificación, 453. - Detalles constructivos, 454. - Cálculo de un forjado nervado. - Datos y pres
cripciones, 454. - Cálculo de las losas, 456. -Dimensionamiento de los nervios, 457. - Dimensionamiento de las vigas, 460. - Proyecto de un forjado aligerado mediante el empleo de encofrados metálicos en artesa. - Cargas permanentes, 466. - Datos para el dimensionamien
to, 467. - Dimensiones de las viguetas, 468. - Dimensiones de las vi
gas, 471.
9. Construcción con elementos prefabricados de honnlgón
Generalidades, 481. - Tipos de elementos y conjuntos prefabrica
dos, 482. - Uniones, 490.
10. Arcos
Introducción, 503. - Arcos, 504. - Estudio de los arcos simétricos biarticulados, 508. - Estudio de los arcos simétricos empotrados, 514.
Cálculo de las integrales, 523. - Anteproyecto de un arco, 524. - Arti
culaciones empleadas en las estructuras de hormigón armado, 530. -
Dimensionamiento de un arco biarticulado atirantado para una cubier
ta, 533. - Membranas o láminas, 544. - Membranas cilíndricas, 546.
Láminas plegadas, 554. - Paraboloides hiperbólicos, 564. - Cúpu
las esféricas, 570. - Conclusión, 574.
11. Honnlgón pretensado
Generalidades, 577. - Bases de Cálculo, 579. -Obtención del esfuerzo de pretensado, 580. - Aceros para pretensado, 583. - Hormigón para construcción de estructuras pretensadas, 584. - Pérdida de preten
sado, 586. - Ecuaciones generales para las tensiones de flexión, 590. - 389
427
481
503
577
VIII lNDICE ANALlTICO
Cálculo a flexión para la carga de servicio, 595. - Pretensado parcial o pretensado total, 606. - Elección de la forma de la sección, 609. - Trazado de los cables, 611. - Carga de rotura en flexión, 614. Es
fuerzo cortante y tracción diagonal, 620. - Adherencia, 628. - Di
mensionamiento del bloque extremo, 629. - Flecha, 633.
12. Puentes de honnigón armado
Tjpos de puentes, 639. - Sobrecargas: Cargas de camiones, 643. -
Aplicaciones de las cargas, 646. - Impacto, 647. - Distribución de las cargas, 648. - Distribución de las cargas de las ruedas en las losas de hormigón, 648. - Distribución de las cargas de las ruedas entre lar
gueros y vigas transversales del forjado, 651. - Estribos, 652. - De
talles constructivos complementarios, 655. - Dimensionamiento de un puente losa. Datos y especificaciones, 658. - Proyecto de un puente con vigas en T. Datos y especificaciones, 661. - Proyecto de la losa, 661.
Vigas intermedias, 662. - Vigas exteriores, 667. - Otros detalles cons
tructivos. Nervios transversales, 669. - Puentes compuestos. Descrip
ción general, 670. - Dimensionamiento de secciones compuestas, 672. - Conectores, 673. - Dimensionamiento de un puente mixto. Datos y es
pecificaciones, 676. - Dimensionamiento de la losa, 677. - Vigas inte
riores, 677. - Vigas exteriores, 682. - Detalles diversos, 682.
Apéndice, Tablas y diagramas índice alfabético
639
685 715
Prólogo
Esta edición presenta la misma doble orientación introducida en su inmediata predecesora: exponer los fundamentos conocidos del compor
tamiento de los materiales y la mecánica y prestaciones básicas de las es
tructuras de hormigón armado y pretensado; y al mismo tiempo, presentar las últimas novedades en técnicas y procedimientos de diseño, como prepa
ración o ayuda en la práctica profesional.
En la act.ualidad está ampliamente reconocido que la sola formación en técnicas especializadas o en procedimientos de diseño tabulados no son la base adecuada para una práctica profesional afortunada. Estas técnicas y pro
cedimientos experimentan frecuentes y amplios cambios. Para mantenerse al día en esa rápida evolución, el ingeniero necesita un profundo co
nocimiento de las prestaciones básicas del hormigón y del acero como ma
teriales estructurales, y del comportamiento elástico e inelástico de las estructuras y elementos de hormigón armado. Por otra parte, el objetivo final del ingeniero proyectista es diseñar estructuras seguras, económicas y eficientes. Por lo tanto, con los conocimientos fundamentales como base, lo esencial es estar familiarizado con los últimos procedimientos y técnicas de diseño. Esta edición, como las anteriores, sirve para ambos propósitos.
La disposición general de la séptima edición se ha mantenido, con dos excepciones. Por un lado, se ha incluido un nuevo capítulo independiente sobre construcción con elementos prefabricados. Está generalmente acep
tado que la construcción in situ ya no puede satisfacer debidamente la gran IX
X PRóLO GO
demanda de nuevos edificios, por dos razones: desproporcionado incremento de los costos y aumento de las dificultades de obtención de mano de obra local. Es por esto que los llamados edificios modulares están adquiriendo creciente importancia. La base de tal construcción es la prefabricación, es decir, la elevada producción de componentes prefabricados en factorías o lu
gares adecuados. Esto reduce los costes, minimiza la construcción in situ, y acorta el tiempo de construcción. Por estas razones, durante los últimos años la construcción de hormigón prefabricado se ha desarrollado a un ritmo siem
pre creciente. El nuevo capítulo sobre este método, a pesar de su necesaria brevedad, servirá como una primera introducción a este campo y, a través de sus extensas referencias, guiará al lector hacia un más profundo co
nocimiento del tema.
El otro cambio de disposición es la supresión del capítulo de los muros de contención. Los problemas específicos de los muros de contención afectan más al campo de la mecánica de los suelos que al del hormigón armado. Se ha considerado más importante ampliar el estudio de las zapatas y otras fun
daciones.
Además de estos importantes cambios, material nuevo y puesto al día se ha agregado a todo el libro. Mencionaremos sólo los más importantes: El hor
migón ligero ha recibido un más amplio y nuevo tratamiento, en consonan
cia con su creciente importancia práctica; se ha incluido material comple
tamente nuevo relativo al cálculo a la torsión y el cálculo de las placas armadas en dos direcciones; debido a la gran importancia que ha adquirido la determinación de las sobrecargas máximas cuando se utilizan los moder
nos materiales de alta resistencia, el espacio dedicado al control de flechas y de fisuras se ha ampliado y puesto al día; igualmente se ha ampliado y puesto al día el tratamiento de las columnas esbeltas y de hormigón pre
tensado. La mayoría de estos cambios, así como otros menores, han sido provocados por la publicación de la edición 1971 del «ACI Building Code Requirements For Reinforced Concrete» (en adelante citado como el Códi
go)!. Todos los procedimientos de diseño, ejemplos y problemas del libro han sido adaptados a la nueva edición del Código.
Entre el material nuevo o mejorado, no directamente relacionado con el Código, debe incluirse un importante estudio sobre seguridad estructural, el ampliado tratamiento de las láminas cilíndricas y de las placas plegadas, y el cálculo aproximado de vigas y entramados indeterminados, a expensas de haber eliminado los métodos clásicos de cálculo indeterminado que pue
den ser estudiados en buen número de otros libros. Finalmente, un conjun-
1 Esta norma <<ACI standard 318-71» puede ser obtenida en el American Concrete Institute, P. O. Box 4754, Red-Ford Station, Detroit, Michigan 48219. Para más detalles sobre el Instituto y sus códigos ver la nota al pie de página del apartado 3.2.
to de nuevas normas de diseño harán más práctico el volumen, no sólo para el estu.diante sino también para el ingeniero proyectista.
Los dos primeros capítulos presentan las estructuralmente relevantes propiedades y modos de comportamiento del acero y del hormigón y la me
cánica, y prestaciones básicas de los elementos de hormigón armado y pre
tensado. Estos dos capítulos se han escrito sin ninguna referencia a códigos ni especificaciones. La mecánica y comportamiento a la compresión, a la tracción, a la flexión, a la compresión excéntrica, a la cortadura, a la tor
sión, a la adherencia y al arriostratamiento, son desarrollados sistemática
mente para todos los niveles de carga, desde las pequeñas cargas hasta la rotura.
Los siguientes cuatro capítulos (vigas, losas, columnas y cimentaciones) presentan los métodos de cálculo de estos elementos básicos del hormigón armado en estrecha conformidad con la edición 1971 del Código. Los méto
dos de cálculo son ampliamente ilustrados con ejenzplos detallados. En mu
chos casos, estos ejemplos y un amplio número de problemas para el estu
diante son diseñados, no solamente para ilustrar los métodos específicos de cálculo, sino para desarrollar más generales puntos de interés (por ejemplo, el uso comparativo de materiales de alta y baja resistencia). Apar
te los métodos prácticos de cálculo, estos cuatro capítulos contienen tam
bién un considerable volumen de información fundamental no incluida en los dos primeros. Por ejemplo, nuevos métodos de cálculo para zapatas continuas, emparrillados, y placas de fundación han sido introducidos en el capítulo de cimentaciones.
Los últimos seis capítulos, como en ediciones anteriores, cubren los prin
cipales aspectos del cálculo de varios tipos de estructuras. En el capítulo sobre los entramados y vigas continuas, destaca un amplio tratamiento de la redistribución de los momentos inelásticos y del cálculo aproximado a emplear en las primeras etapas del cálculo, a expensas de omitir los lnéto
dos habituales de cálculo indeterminado. El capítulo sobre edificios de hor
migón armado, aunque algo reducido para eliminar repeticiones, contiene ejemplos completos de cálculo de varios tipos de entramado. Cmno en edi·
ciones anteriores, un capítulo sobre arcos, láminas cilíndricas, placas plega
das, paraboloides hiperbólicos y cúpulas esféricas representa una primera introducción a esos tipos de estructuras, puesta al día y ligeramente amplia
da. Como ya lo hemos mencionado, el nuevo capítulo sobre construcción prefabricada refleja las importantes nuevas tendencias hacia los edificios modulares. El capítulo sobre hormigón pretensado ha sido puesto al día en relación con el Código, pero también ampliado y enriquecido c011 métodos de cálculo parcialmente originales. Finalmente, el último capítulo sobre puentes ha sido puesto al día a la vista de la última edición de las especifi
caciones de la AAHSO.
XH P RóL O G O
Estas características, más un Apéndice puesto al día, que contien� una serie de nuevos datos, tablas y gráficos de ayuda para el cálculo, continuarán haciendo de este libro un utensilio estimable de oficina para el ingeniero en ejercicio.
Para el profesor puede ser importante que el texto se haya diseñado de forma que se adapta a distintos tipos de curso. Si limitaciones de tiempo solamente permiten una introducción al horm.igón armado, los capítulos 1 y 2 más partes seleccionadas de los capítulos 3 y 5 pueden servir a ese pro
pósito. Si el programa permite más tiempo del curso dedicado al hormi
gón, los capítulos 1 al 5 y parte del 6 proveerán suficiente material. En cualquiera de los dos casos, el tiempo probablemente no permitirá ninguna clase para los capítulos 8 y 9 sobre edificios y sobre construcción prefabri
cada. Sugerimos, sin embargo, que partes del capítulo 8 y todo el breve capítulo 9 pueden ser asignados como lecturas obligatorias o recomenda
das. Estas lecturas darán al estudiante alguna información relativa al dise
ño, de tipo descriptivo, sobre cómo las estructuras son realmente montadas, complenzentando el tema del cálculo en los otros capítulos. Además, según la experiencia de los autores, tales lecturas complementarias independien
tes tienden a aumentar la motivación del estudiante. Finalmente, para una serie de dos cursos, o para un curso de pregraduados y otro de postgradua
dos, este libro completo puede proporcionar una sólida base para la prácti
ca del diseño profesional.
Los autores desean agradecer a su colega, eí Profesor R. G. Sexsmith, por haber aportado el material sobre seguridad estructural del capítulo 2.
También desean agradecer a la Universidad de Cornell por los trabajos de secretaría y otras colaboraciones recibidas, y a los Sres. John T. DeWolf y Riadh Al-Mahaidi, estudiantes graduados, por el cálculo de muchos ejem
plos.
George Winter Arthur H. Nilson
Capítulo 1
Hormigón y armaduras
1.1 Introducción: Hormigón, hormigón armado, hormigón pretensado. El hormigón es un material con aspecto de piedra obtenido permitiendo que una mezcla cuidadosamente proporcionada de cemento, arena y grava u otros áridos y agua se endurezca dentro de moldes de la forma y dimensiones de la estructura deseada. El material se compone fundamentalmente de áridos finos y gruesos. El cemento y el agua reaccionan químicamente uniendo las par
tículas de los áridos en una masa sólida. Es necesario un exceso de agua sobre la precisa para esta reacción química, para dar a la mezcla la manejabi
lidad que le hace posible rellenar los moldes y rodear el acero de las armaduras antes de endurecerse. Pueden obtenerse hormigones con un amplio campo de propiedades resistentes mediante una adecuada modificación de las propor
ciones de los materiales constituyentes. Los cementos especiales (como los de elevada resistencia inicial), los áridos especiales (como los diversos tipos de áridos ligeros o muy pesados) y los métodos especiales de curado (como el curado al vapor), permiten hacer variar las propiedades del producto ob
tenido dentro de límites aún más amplios.
1
2 ESTR UCTURAS DE HORMIGÓN
Estas propiedades dependen, en medida muy importante, de las propor
ciones de la mezcla, de la perfección con que los diversos constituyentes de ésta se mezclan entre sí y de las condiciones de humedad y temperatura en que se mantiene la mezcla desde el momento en que se coloca en los moldes hasta que se ha endurecido por completo. El proceso de regulación de estas condiciones se llama curado. Para evitar la producción accidental de hormigón de condiciones poco satisfactorias, es necesario un alto grado de cuidadoso control y supervisión en todo el proceso de fabricación, desde la dosificación por peso de los componentes individuales y el mezclado y colocación, hasta el final del curado.
Los factores que hacen del hormigón un material de construcción universal son tan importantes que este material ha sido utilizado, en formas más pri
mitivas que las actuales, durante miles de años, a partir probablemente de la antigüedad egipcia. Uno de estos factores es la facilidad con que puede hacérsele rellenar encofrados o moldes de casi cualquier forma mientras aún tiene una consistencia plástica. También son ventajas evidentes su elevada resistencia al fuego y a los elementos. La mayor parte de los materiales que lo constituyen, con la posible excepción del cemento, se encuentran usualmente a muy bajo costo en el emplazamiento de la obra o a distancias muy cortas de él. Su resistencia a compresión, como la de la piedra natural, es elevada, lo que le hace adecuado para elementos sometidos fundamentalmente a compre
sión, como columnas y arcos. Por otro lado, también igual que la piedra na
tural, es un material relativamente frágil, cuya resistencia a tracción es pequeña comparada con su resistencia a compresión. Esto hace imposible su uso eco
nómico en elementos estructurales que están sometidos a tracción por com
pleto (como los tirantes) o en parte de sus secciones transversales (como vigas u otros elementos sometidos a flexión).
Para soslayar esta limitación, en la segunda mitad del siglo XIX se en
contró posible utilizar el acero, con su elevada resistencia a tracción, para armar el hormigón principalmente en aquellos lugares en que su pequeña re
sistencia a tracción podría limitar la capacidad portante del elemento. La ar
madura, compuesta usualmente de varillas redondas de acero con las defor
maciones superficiales adecuadas para facilitar su adherencia, se coloca en los encofrados antes que el hormigón. Cuando está totalmente rodeada por la masa endurecida de hormigón,- se convierte en parte constituyente del elemento constructivo. La combinación resultante de ambos materiales, conocida como hormigón armado, combina muchas de las ventajas de los dos materiales : el costo relativamente bajo, la excelente resistencia a los elementos y al fuego, la buena resistencia a compresión y la excelente adaptabilidad del hormigón a formas diversas y la elevada resistencia a tracción y mucho mayor ductilidad y tenacidad del acero. Esta combinación es la que permite la gama casi ilimi
tada de empleos y posibilidades del hormigón armado en la construcción de edificios, puentes, presas, tanques, depósitos y una multitud de otras es-
Y tructuras.
En época más reciente ha sido posible producir a costo relativamente mo
derado aceros cuya resistencia a tracción es del orden de cuatro veces y más que el acero de armadura normal. También es posible producir hormigón cuya resistencia a compresión sea dos o tres veces mayor que la de los hormigones ordinarios. Existen límites para las resistencias de los materiales constituyen
tes, más allá de los cuales no pueden combinarse de forma eficaz en un ele
mento único. Ciertamente, la resistencia de tal elemento aumentaría grosso modo en proporción a la de los materiales que lo constituyen. Sin embargo, los grandes alargamientos que resultarían de estas grandes tensiones, parti
cularmente en el acero, darían lugar a grandes deformaciones y flechas de estos elementos bajo la carga. Igual o mayor importancia presenta el defecto de que los grandes alargamientos de este acero de alta resistencia para armaduras, producirían grandes grietas en el hormigón circundante, de pequeña resisten
cia a tracción, que no solamente serían antiestéticas, sino que expondrían a la armadura de acero a la corrosión por la humedad y otras acciones químicas.
Esto limita la tensión de fluencia admisible en el acero de armaduras a unos 6300 Kg/cm2, o sea. aproximadamente el doble de la de los aceros de arma
duras convencionales.
Sin embargo, se ha encontrado un modo adecuado para usar juntamente aceros y hormigones de muy elevada resistencia, que se conoce como hormigón pretensado. El acero, generalmente en forma de alambres o hilos, pero a veces en forma de barras, se deja embebido en el hormigón bajo una elevada tensión que es equilibrada por las tensiones de compresión que se producen en el hormigón circundante después del endurecimiento. Como consecuencia de esta precompresión, el hormigón de un elemento sometido a flexión se agrietará por el lado de tracción con cargas mucho mayores que si no estuviera sometido a estos esfuerzos previos, lo que reduce radicalmente las deformaciones y las grietas de tracción bajo las cargas de servicio en estas estructuras, permitiendo por lo tanto que se usen eficazmente estos materiales de alta resistencia. El hormigón pretensado está particularmente indicado para la prefabricación en masa, aunque se está utilizando también sin prefabricación. Su introducción ha ampliado de forma muy apreciable el campo de usos estructurales de la com
binación de estos dos materiales.
La figura 1.1 muestra esquemas simplificados de algunas de las principales formas estructurales del hormigón armado ; en este volumen se discuten, más adelante, los métodos adecuados de proyecto para muchas de ellas. En a) se muestra un forjado con vigas como los que se utilizan en muchos edificios de varios pisos y en b) una losa nervada que permite ahorrar hormigón y re
utilizar encofrados normalizados de metal. La losa fungiforme de e), que se caracteriza por la ausencia de vigas y viguetas, se utiliza frecuentemente para edificios con cargas muy pesadas, como qlmacenes. La estructura rígida de d) puede utilizarse para cubrir grandes _ espacios para auditorios, gimnasios
4 ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
o edificios industriales. Las figuras 1.1 e) y f) muestran una cubierta laminar cilíndrica y un tejado en lámina plegada respectivamente, formas que, como las otras cubiertas laminares de h), l) y m), se han desarrollado en los últimos años y permiten el empleo de capas de hormigón extremadamente delgadas,
(b)
(a)
(el (d)
(e) (f)
Fig. 1.1 Principales tipos estructurales en hormigón armado: a) Forjado de vigas y vi
guetas; b) forjado nervado unidireccional; e) forjado de placa plana; d) edificio de estructura rígida; e) techo de membrana cilíndrica; f) techo de placa plegada;
g) puente de arco de varios tramos.
Y
frecuentemente más esbeltas que un cascarón de huevo. En g) y j) se indican dos de los muchos tipos de puentes, siendo el primero un puente de arcos múl
tiples para grandes longitudes y el segundo un puente de tramo recto caracte
rístico de los pasos superiores de carretera. El tanque o depósito de i) combina una lámina cilíndrica y otra esférica, estando la primera frecuentemente pre
tensada. Muestra representativa del extenso uso del hormigón armado en obras de cimentación es el muro d(t contención con contrafuertes de k).
Las formas de la figura 1.1 no cubren todas las posibilidades estructurales del hormigón, siendo meramente ejemplos de formas adecuadas para las propie
dades y posibilidades de este tipo de estructuras. Ilustran la adaptabilidad del
(!z) (i)
(j)
(k)
( l) (m)
Fig. 1.1 (Continuación) Principales tipos estructurales en hormigón armado : h) techo en forma de membrana; i) depósito; j) puente hiperestático; k) muro contra
fuerte de contención; 1) membrana paraboloide-hiperbólica; m) cúpula en mem
brana esférica apoyada puntualmente.
6 ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
material a una gran variedad de estructuras y componentes estructurales mono
dimensionales (viguetas, vigas, columnas), bidimensionales (losas, arcos, es
tructuras reticuladas) y tridimensionales (láminas). Esta variabilidad permite adaptar la forma de la estructura a su función de forma económica y ofrece al arquitecto una amplia gama de posibilidades para conseguir soluciones estruc
turales estéticamente satisfactorias.
1.2 Cemento. Son materiales aglomerantes los que tienen las propieda
des de adherencia y cohesión necesarias para unir áridos inertes entre sí for
mando una masa sólida de resistencia y durabilidad adecuadas. Este tipo de material, tecnológicamente importante, comprende no solamente los cementos propiamente dichos, sino también las cales, los asfaltos y alquitranes que se utilizan en la construcción de carreteras y otros materiales. Para fabricar hor
migón para estructuras se utilizan exclusivamente los llamados cementos hi
dráulicos. Es necesario emplear agua para el proceso químico (hidratación) en el que el polvo de cemento fragua y endurece formando una masa sólida. De los diversos cementos hidráulicos que se han desarrollado es, con mucho, el más común el cemento portland, que se fabricó por primera vez en Inglaterra en 1 824.
El cemento Portland es un material pulverulento muy fino, de color gri
sáceo, que se compone principalmente de silicatos de calcio y aluminio. Las materias primas normales a partir de las que se fabrica son las calizas que pro
porcionan el CaO, y arcillas o pizarras que proporcionan el Si02 y Al203• Estos materiales se muelen, mezclan, funden hasta formar clinker en un horno, en
frían y muelen hasta la finura adecuada. El material se transporta a granel o en bolsas que contienen 50 Kg de cemento. Los hormigones fabricados con cemento Portland necesitan, generalmente, unas dos semanas para alcanzar una resistencia suficiente para que puedan desmontarse los encofrados de vigas y losas, sometiéndolas a cargas razonables. Su resistencia alcanza el valor de proyecto después de veintiocho días y continúa aumentando después a velo
cidad decreciente. Para aumentar la velocidad de la construcción, cuando es preciso, se han desarrollado los cementos de alta resistencia inicial o super
cementos; son más costosos que los cementos Portland ordinarios, pero al
canzan en solamente de uno a tres días la resistencia que un cemento Portland tendría después de veintiocho días. ·Tienen la misma composición básica que los cementos Portland, pero están dosificados más cuidadosamente y molidos hasta una finura mayor, tanto antes como después del proceso de cocido.
Cuando el cemento se mezcla con agua para formar una pasta blanda, se endurece gradualmente hasta que se convierte en sólido. Este proceso se co
noce como fraguado y endurecimiento; se dice que el cemento ha fraguado cuando ha alcanzado una rigidez suficiente para soportar una presión arbitra
riamente definida, después de lo cual continúa endureciendo durante un largo tiempo con aumento de su resistencia. El agua contenida en la pasta disuelve
Y
el material de la superficie de los granos de cemento formando un gel que aumenta gradualmente de volumen y rigidez, lo que conduce a un aumento rápido de la rigidez de la pasta de dos a cuatro horas después de la adición del agua al cemento. La hidratación continúa, profundizando en los granos de cemento a velocidad decreciente con aumento continuo de la rigidez y dureza de la masa. En el hormigón ordinario el cemento, probablemente, nunca se hidrata por completo. La estructura de gel de la pasta endurecida parece ser la principal razón de los cambios de volumen que se producen en el hormigón por las variaciones de la humedad, como la retracción del hormigón al secarse.
Para la completa hidratación de una cantidad dada de cemento es necesaria químicamente, según H. Rüsch, una cantidad de agua igual aproximadamente al 25 por ciento de la de cemento en peso. Sin embargo, es necesario de un 10 a un 15 por ciento adicional para conseguir la movilidad del agua en la pasta de cemento durante el proceso de hidratación de forma que pueda alcanzar a las partículas de cemento, lo que conduce a un valor total mínimo de la relación agua-cemento de 0,35 a 0,40 en peso. Esto corresponde de 1 7,5 a 20 li
tros de agua por saco de cemento, que es la forma más usual de expresar la relación agua-cemento. Las relaciones agua-cemento ·-de los hormigones son, en general, considerablemente mayores que este mínimo para conseguir la necesaria manejabilidad de la mezcla. Cualquier exceso de agua sobre el 25 por ciento respecto al peso de cemento consumido en reacción química, produce poros en la pasta, haciendo disminuir la resistencia de la pasta endurecida en proporción inversa a la fracción del volumen total ocupada por estos poros.
Expresándolo de otra forma, ya que solamente los sólidos, y no los huecoc:;, resisten las tensiones, la resistencia aumenta de forma directamente propor
cional a la fracción del. volumen total ocupada por los sólidos, motivo por el que la resistencia de la pasta de cemento depende fundamentalmente del aumento de la relación agua-cemento, decreciendo con ella.
Los procesos químicos fundamentales del fraguado y endurecimiento liberan calor, conocido como calor de hidratación. En las grandes masas de hormigón, como las presas, este calor se disipa muy lentamente, dando lugar durante la hidratación a una elevación de temperatura y a una expansión térmica del hormigón, con los consiguientes enfriamiento y contracción posteriores. Para evitar Jos importantes agrietamientos y pérdidas de resistencia que pueden
resultar de este proceso deben tomarse medidas especiales de control.
1.3 Aridos. En los hormigones estructurales ordinarios, los áridos ocu
pan del 70 al 75 por ciento del volumen de la masa endurecida. El resto se compone de pasta de cemento endurecida, agua sin combinar (esto es, agua no utilizada en la hidratación del cemento) y burbujas de aire. Evidentemente, los dos últimos elementos no contribuyen a la resistencia del hormigón. En general, cuanto mejor pueden compactarse los áridos, mejores son las resis
tencias mecánicas, resistencia a los elementos y economía del hormigón, razón
8 ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
por la que tiene considerable importancia la granulometría de las partículas de los áridos que debe permitir obtener una masa muy bien compactada. Tam
bién es importante que los áridos tengan buena resistencia, durabilidad y re
sistencia a los elementos, que su superficie esté libre de impurezas, como barro, limo y materia orgánica, que puedan debilitar el enlace con la pasta de ce
mento, y que no se produzcan reacciones químicas desfavorables entre ellos y el cemento.
Los áridos naturales se clasifican generalmente en finos y gruesos. Los áridos finos o arenas son todos los materiales que pasan por un tamiz nú
mero 4, es decir, un tamiz con cuatro hilos por pulgada lineal (25,4 mm). Los materiales de mayor tamaño se clasifican como áridos gruesos o gravas.
Cuando se desea una granulometría favorable, los áridos se separan por tami
zado en dos o tres tamaños de arenas y varios tamaños de áridos gruesos. que pueden combinarse según curvas granulométricas, dando lugar a unos áridos de granulo.metría muy cerrada. El tamaño máximo de los áridos gruesos en el hormigón armado se fija por la exigencia de que pueda entrar fácilmente en los encofrados ·y entre las barras de la armadura, lo que exige que sus di
mensiones no superen 1/5 de la menor dimensión de los encofrados ni 'el tercio de la altura de las losas, ni tampoco los 2/3 (para las columnas) a los 3/4 (en los otros elementos) de la distancia mínima entre las armaduras. Puede en
contrarse una información completa y autorizada sobre las propiedades de los áridos, su influencia en las propiedades del hormigón y su determinación, y sobre su elección, preparación y manejo, en el informe del Comité 621 del ACI (ref. 1.1)1•
El peso específico del hormigón normal, esto es, del compuesto con áridos de piedra natural, varía de aproximadamente 2 250 a 2 450 Kg/ m3, pudiendo tomarse generalmente el valor 2 3 50 Kg/m3• Para finalidades especiales se uti
lizan, cada vez más, hormigones ligeros en unas ocasiones y hormigones muy pesados en otras.
En la actualidad se dispone de varios tipos de áridos ligeros. Para hormigo
nes aislantes son adecuados algunos áridos no elaborados, tales como piedra pómez o cenizas, pero para hormigón estructural ligero se utilizan áridos ela
borados debido a su mejor control; entre ellos se encuentran las pizarras ex
pandidas, arcillas, esquistos, escorias o polvillo de cenizas nodulizado. Estos hormigones son de peso ligero debido a la estructura celular porosa de los áridos, que se consigue por formaciones de gas o de vapor al procesar los áridos en hornos giratorios a elevadas temperaturas (generalmente superiores a l l00° C).
Las exigencias que deben cumplir los áridos ligeros para que resulten satisfac
torios pueden encontrarse en la norma ASTM C330, Specifications for Light
weight Aggregates for Structural Concrete (Normas a cumplir por los áridos ligeros para hormigón estructural).
1 Las referencias se indican al final del capítulo.
Y
Pueden distinguirse tres clases de hormigones ligeros (ref. 1.2) : hormi
gones de baja densidad, que se utilizan principalmente para aislamiento y cuyo peso específico raramente es superior a 800 Kgjm3 ; hormigones de resis
tencia moderada, cuyos pesos específicos oscilan entre 950 y l 3 50 Kg/m3 y con resistencias a compresión comprendidas entre 70 y 175 Kg/cm2 y que se utilizan principalmente como material de "relleno", por ejemplQ sob.re suelos formados por chapas de acero delgadas ; y hormigones estructurales cuyos pe
sos específicos oscilan entre 1 450 y 1 950 Kg/m3 y con resistencias a compre
sión iguales a las de los hormigones normales. En el apartado 1. 1 1 podrá en- . contrarse una discusión sobre las semejanzas y diferencias en las características estructurales de los hormigones ligeros con respecto a los normales.
El hormigón pesado es necesario frecuentemente para la protección contra la radiación gamma y X en reactores nucleares e instalaciones similares, en estructuras de protección, y para finalídad especiales, como contrapesos de puentes levadizos. En estos hormigones se utilizan áridos pesados, que se com
ponen de minerales pesados de hierro o barita (sulfato de bario) machacados en tamaños adecuados. También se utiliza el acero en forma de chatarra, re
cortes o limaduras (como finos). Los pesos unitarios de los hormigones muy pesados con áridos de roca natural pesada varían de aproximadamente 3 200 a 3 700 Kg/m3 ; si se añaden a los áridos naturales de alta densidad desechos de hierro, se consiguen pesos hasta de 4 300 Kg/m3• El peso puede llegar a ser de 5 3 00 Kg/m3 si se utilizan los áridos naturales pesados solamente para los finos, empleando chatarra como áridos gruesos.
1.4 Dosificación y mezclado del hormigón. Los diversos componentes de la mezcla se dosifican de tal forma que el hormigón resultante tenga una re
sistencia adecuada, una manejabilidad que haga posible su colocación, y el menor costo posible. El último requisito exige el empleo de la cantidad mí
nima de cemento (el más costoso de los componentes) que permita obtener propiedades adecuadas. Cuanto mejor es la grimulometría de los áridos, esto es, cuanto menor es el volumen de los huecos, menos pasta de cemento es necesaria para rellenarlos. Además del agua necesaria para la hidratación (véase el apart. 1.2), es necesaria agua para humedecer la superficie de los áridos.
A medida que se añade agua, .crece la plasticidad y fluidez de la mezcla (esto es, la manejabilidad mejora), pero la resistencia disminuye como consecuencia del mayor volumen de huecos creados por el agua libre. Para reducir el agua libre conservando la manejabilidad, debe añadirse cemento, por lo que, en cuanto se refiere a la pasta de cemento, la relación agua-cemento es el prin
cipal factor que controla la resistencia del hormigón. Para una relación agua
cemento dada, se selecciona la mínima cantidad de cemento, en kilos por m3 de hormigón, que proporcione la manejabilidad deseada.
La figura 1.2, adaptada de la referencia 1.4, muestra la decisiva influencia de la relación agua-cemento en la resistencia a compresión del hormigón. Su
1 0
1
ESTR UCTURAS DE HORMIGÓN
Relación agua-cemento, en peso 560 0,4 0,5 0,6 0,7 490
420
� 3 Ol 50 r---'1./
�
o 4�--�5----�6---7�--�8 Relación ag ua-cemento (galones por saco)
Fig. 1.2 Efecto de la relación agua-cemento sobre la resistencia a compresión y so
bre la resistencia a flexión a los 28 días (adaptado de la ref. 1.4).
influencia en la resistencia a tracción, medida por la resistencia nominal a fle
xión o módulo de rotura, es pronunciada, pero mucho menor que su efecto en la resistencia a compresión. Esto parece deberse a que la resistencia a tracción depende del porcentaje de huecos y, muy acentuadamente, de la fuerza del en
lace entre los áridos gruesos y el mortero de cemento (esto es, la pasta de cemento más los áridos finos). Según ensayos realizados en la Universidad de Cornell, esta adhesividad es afectada relativamente poco por la relación agua-cemento.
Durante largo tiempo ha sido usual definir las dosificaciones de un hormigón por la relación en volumen o en peso de cemento a arena y a grava, por ejem
plo l : 2: 4. Este método define solamente los componentes sólidos y, a menos que se indique separadamente la relación agua-cemento, es insuficiente para de
finir las propiedades del hormigón resultante, tanto fresco como endurecido.
Para una definición completa de las dosificaciones es actualmente usual espe
cificar el peso de agua, arena y áridos gruesos utilizado por cada saco de ce
mento. Así, puede definirse una mezcla como compuesta (por cada saco de -so kilogramos de cemento)· por 24 kilogramos de agua, 170 de arena y 265
Y
de áridos gruesos. Otro método utilizado a menudo para definir las amasadas es especificar el peso total de cada componente necesario para obtener un metro cúbico de hormigón fresco (por ejemplo, 3 1 0 Kg de cemento, 180 Kg de agua, 760 Kg de arena seca y 1160 Kg de árido grueso).
Se utilizan diversos métodos para obtener mezclas de las propiedades deseadas a partir de los cementos y áridos de que se dispone. Uno de ellos es el llamado mezcla de ensayo. Después de obtener una relación agua-ce
mento de información como la contenida en la figura 1.2, se producen varias pequeñas amasadas de ensayo con cantidades variables de áridos para obtener la consistencia deseada y otras propiedades con la mínima cantidad de pasta. La consistencia del hormigón se mide generalmente mediante el ensayo de asenta
miento. Para realizar este ensayo, se llena con hormigón fresco un molde de metal, en forma de cono truncado de 30 cm de altura, de una forma especificada.
Inmediatamente después de llenar el molde, se eleva éste y se mide el asenta
miento del hormigón como la diferencia en altura entre el molde y la pila de hormigón. El asentamiento es una buena medida del contenido total de agu�
de la mezcla y debe mantenerse tan bajo como sea compatible con la trabajabili
dad. Los asentamientos para los hormigones utilizados en construcción de edifi
cios varían generalmente de 5 a 15 cm. El llamado método de dosificación ACI utiliza el ensayo de asentamiento juntamente con una serie de tablas que permiten seleccionar las proporciones que darán lugar a las propiedades deseadas para una amplia variedad de condiciones (tipos de estructuras, dimensiones de sus partes, grados de exposición a los elementos atmosféricos, etc.). (Ref. 1.4.) Es
tas dosificaciones previamente escogidas se comprueban y ajustan por medio de amasadas de ensayo hasta producir hormigón de la calidad deseada. La resistencia del hormigón de una dosificación dada varía inevitablemente de una amasada a otra, por lo que es necesario elegir una dosificación tal que resulte en una resistencia media suficientemente superior a la resistencia de proyectos especificada, de manera que incluso las eventuales amasadas menos resistentes sean de una calidad adecuada (para detalles, ver el apartado 1.6).
Una discusión exhaustiva de la dosificación del hormigón se halla fuera de las pretensiones de esta obra, por lo que el lector deberá referirse, si lo desea, para una discusión más completa de este punto, a las referencias 1.3 a 1.5, todas para hormigones normales y ligeros.
En los hormigones, además de estos componentes principales, se utilizan fre
cuentemente para finalidades especiales diversos aditivos. Sirven para mejorar la manejabilidad, para acelerar o retardar el fraguado y endurecimiento, para ayudar al curado, para mejorar la durabilidad, para colorear el hormigón o para impartirle otras propiedades. Mientras los efectos beneficiosos de algunos aditivos están bien comprobados, deben considerarse con precaución las afirma
ciones que se hacen respecto a otros. Los aditivos más importantes y más am-
1 2 ESTR UCTURAS DE HORMIGÓN
pliamente utilizados actualmente son los aireantes, que producen la inclusión de aire en la mezcla en forma de burbujas pequeñas y bien dispersas. Estas burbu
jas mejoran la manejabilidad y durabilidad, principalmente en cuanto a resis
tencia a las heladas, y reducen la segregación durante la colocación. Hacen dis
minuir la densidad como consecuencia del incremento del porcentaje de huecos, y por tanto hacen disminuir la resistencia ; sin embargo, esta disminución de resistencia puede ser parcialmente compensada por la reducción en la propor
ción de agua de mezclado sin pérdida de manejabilidad. El principal empleo de los hormigones aireados es la construcción de pavimentos, pero también se usan en estructuras, especialmente estructuras al aire libre.
En todas las obras, salvo en las muy pequeñas, la dosificación se lleva a cabo en plantas dosificadoras especiales. Tolvas separadas contienen el cemento y las diversas fracciones de los áridos. Las proporciones de estos elementos se con
trolan por peso mediante balanzas de esfera manejadas manualmente o auto
máticamente, unidas a las tolvas. El agua de amasado se dosifica mediante tan
ques volumétricos o mediante contadores.
La principal finalidad del mezclado es producir una mezcla íntima del ce
mento, agua, áridos finos y gruesos y posibles aditivos, de consistencia uniforme en todas las amasadas. Esto se logra en mezcladores de tambor giratorio. El tiempo mínimo de mezclado es un minuto para hormigoneras de capacidad no superior a 750 litros, con 15 segundos adicionales por cada 375 litros más. El mezclado puede prolongarse durante un tiempo considerable sin efectos perju
diciales, lo que es particularmente importante en el hormigón preparado.
En grandes obras, particularmente en campo abierto, donde se dispone de mucho espacio, se instalan y se hacen funcionar en el tajo plantas mezcladoras móviles. Por otro lado, en construcción en ambientes urbanos congestionados, en obras más pequeñas y, frecuentemente, en construcción de carreteras, se utiliza el hormigón preparado que se dosifica en una planta estacionaria, transpor
tándose después al tajo en camiones, de cualquiera de las tres formas siguientes : l) Mezclado completamente en la planta estacionaria y transportado en un ca
mión agitador ; 2) mezclado en el camino, esto es, dosificado en la planta pero mezclado en un camión hormigonera, o 3) mezclado parcialmente en la planta terminándose el mezclado en un camión hormigonera. El hormigón debe des
cargarse del mezclador al agitador como máximo hora y media después de la adición del agua a la amasada.
1.5 Transporte en obra, colocación, compactación, curado. El transporte en obra de la mayor parte del hormigón utilizado en estructuras desde el mez
clador o camión al encofrado se realiza mediante carretillas que se desplazan sobre pasarelas horizontales o bombeándolo a través de tuberías de acero. El principal peligro existente durante este transporte es el de la segregación. Los
HORMIGÓN Y ARMADURAS
componentes individuales del hormigón tienden a separarse como consecuencia de su diversidad. En el hormigón excesivamente rico en agua, inmóvil en re
cipientes o encofrados, los componentes más pesados de la grava tienden a se
dimentarse y los materiales más ligeros, particularmente el agua, a subir. El movimiento lateral, como por ejemplo la fluencia dentro de los encofrados, tien
de a separar la grava gruesa de los componentes finos de la mezcla. El peligro de segregación ha hecho que se abandonen algunos medios de transporte ante
riormente muy utilizados, como las canaletas o las cintas transportadoras, en favor de métodos que reducen al mínimo esta tendencia.
La colocación es el proceso de hacer pasar el hormigón fresco desde el sistema de transporte a su emplazamiento final en los encofrados. Antes de colocar el hormigón deben eliminarse de las armaduras el óxido suelto, debe limpiarse los encofrados, y las superficies endurecidas de capas previamente colocadas de hormigón deben limpiarse y tratarse adecuadamente. La coloca
ción y compactación tienen gran importancia por su efecto en la calidad final del hormigón. Una colocación adecuada debe evitar la segregación, el desplaza
miento de los encofrados, o de la armadura dentro de ellos, y el mal enlace en
tre capas sucesivas de hormigón. Inmediatamente después de la colocación, debe compactarse el hormigón mediante herramientas de mano o vibradores. la compactación evita el agrietamiento, asegura un estrecho contacto con enco
frados y armaduras y sirve como un remedio parcial a una posible segregación previa. La compactación puede realizarse mediante apisonado a mano con cierto número de herramientas especiales, pero actualmente es más cómodo y da me
jores resultado el empleo de vibradores mecánicos de alta frecuencia. Estos pue
den ser de tipo interno, sumergidos en el hormigón, o de tipo externo, unidos a los encofrados, siendo preferibles los primeros que, sin embargo, deben ser suplementados por los últimos cuando los encofrados estrechos u otros obs
táculos hacen imposible la inmersión (ref. 1 .7).
El hormigón fresco aumenta en resistencia más rápidamente durante los primeros pocos días y semanas. El proyecto estructural se basa generalmente en la resistencia a los 28 días, aproximadamente el 70 por ciento de la cual se al
canza al final de la primera semana después de la colocación. La resistencia fi.
nal del hormigón depende en gran manera de las condiciones de humedad y tem
peratura durante este período inicial conociéndose la conservación de condicio
nes adecuadas durante este tiempo como curado. El 30 por ciento de la resis
tencia, o más, puede perderse por un secado prematuro del hormigón, pudiendo perderse proporciones similares de la resistencia si se permite que la tempera
tura del hormigón baje a 5 oc o menos durante los primeros pocos días, a me
nos que se mantenga el hormigón continuamente húmedo durante un largo tiem
po después del descenso de temperatura. La congelación del hormigón fresco puede reducir su resistencia hasta en el 50 por ciento.
14 ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
Para evitar estos peligros, el hormigón debe protegerse de las pérdidas de humedad al menos durante siete días y, en trabajos más delicados, hasta 14 días.
Cuando se utilizan cementos de alta resistencia inicial, los períodos de curado pueden reducirse a la mitad. El curado puede lograrse manteniendo las super
ficies visibles continuamente mojadas por riego, formación de estanques, cu
briéndolas con sacos húmedos o medios semejantes. Entre los métodos recien
tes figura cla utilización de compuestos de sellado que, cuando se utilizan ade
cuadamente, forman membranas retardadoras de la evaporación, o bien me
diante papeles impermeables. Además del aumento de resistencia, el curado adecuado ofrece un mejor control de la retracción. Para proteger el hormigón contra las bajas temperaturas en tiempo frío se calienta el agua de mezclado y ocasionalmente los áridos, se utiliza un aislamiento térmico cuando es posible, y se emplean aditivos especiales, particularmente cloruro de calcio. Cuando las temperaturas del aire son muy bajas puede ser necesario aplicar calor exterior además del aislamiento.
1.6 Ensayos, control de calidad, inspección. La calidad de los materiales pro
ducidos en fábricas, como el acero laminado o de armaduras, está garantizada por el fabricante, que debe realizar un control sistemático de calidad especificado usualmente mediante las adecuadas normas ASTM (American Society for Tes
ting and Materials). El hormigón, en cambio, se produce en la obra o cerca de ella, y su calidad final es aféctada por cierto número de factores que hemos discutido ya brevemente, por lo que debe aplicarse un control sistemático de calidad en la obra.
La principal medida de la calidad estructural del hormigón es su resistencia a compresión. Los ensayos correspondientes se realizan en probetas cilíndricas de altura igual al doble de su diámetro, usualmente de 6 por 1 2 pulgadas ( 1 5 X 30 cm ) . Durante las operaciones de colocación se llenan de hormi
gón moldes impermeables de esta forma, como se especifica en la norma ASTM C 1 72 «Métodos para toma de muestras de hormigón fresCOll y ASTM C31 «Mé
todo para la fabricación y curado de probetas de hormigón en obrall. Los cilin
dros se dejan curar en ambiente húmedo a 21 ± 3 oc, generalmente durante 28 días, y se ensayan después en el laboratorio a una velocidad de carga deter
minada. La resistencia a compresión obtenida de tales ensayos se conoce como resistencia cilíndrica f'c y es la principal propiedad especificada a fines de proyecto.
Para lograr la seguridad de la estructura es necesario un control continuo que asegure que la resistencia del hormigón suministrado concuerda satisfactoria
mente con el valor exigido por el proyectista. Las Building Code Requeriments for Reinforced Concrete del American Concrete Institute, ACI 318-71 (Nor
mas de Construcción para Hormigón Armado del Instituto Americano del Hormigón ACI 318-71, a las que en adelante nos referiremos como Normas ACI),