PORTE AUTORIZADO 001 TARIFA POSTAL REDUCIDA ADPOSTAL No. 670 VENCE DIC.2004 - ISSN 0120 - 8489
Centro de Espectáculos La Macarena Número 73
COLOMBIA $9.000 EN OTROS PAÍSES US$ 7.00
Biblioteca Auditorio Universidad Jorge Tadeo Lozano
Intercambio Vial Los Fundadores
CONTENIDO NOVIEMBRE - ENERO 2005 No. 73
Tarifa postal reducida 670 - ISSN 0120-8489
10 Reunión del Concreto - RC 2004 Encuentro FIHP 2004
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PARA DESTACAR
64 LIBROS Y EVENTOS 20 PUENTE ATIRANTADO SOBRE EL RÍO GUAMÁ El Coloso de la Amazonía
28 PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURA DE CONCRETO REFORZADO Parte I Ing. Carlos A. Arcila López
70 MAQUINARIA Y PRODUCTOS 72 SOFÍA en la obra NOTA ACLARATORIA Noticreto aclara que el Ing. David Augusto Rodríguez Silva, forma parte de los profesionales que durante el 200 completaron el diplomado “PATOLOGÍA DE ESTRUCTURAS EN CONCRETO REFORZADO”, programa de educación del Instituto del Concreto - ASOCRETO
Puente de Hispanoamérica. Valladolid, España Una muestra de Arquitectura Estructural
36 PREMIOS EXCELENCIA EN CONCRETO 2004 VIDA Y OBRA 2004
44 NUEVAS TENDENCIAS EN LA ESPECIFICACIÓN Y DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO Ing. Diego Sánchez de Guzmán
56 LA ARQUITECTURA ESTRUCTURAL PhD. Ing. Juan José Arenas de Pablo Conozca el artículo completo en: www.asocreto.org.co
66 EL CONCRETO EN LOS GRANDES CONECTORES URBANOS Estaciones de Metrocable
Publicación de la Asociación Colombiana de Productores de Concreto con carácter técnico e informativo para el sector de la construción. Resolución Ministerio de Gobierno 00590 del 3 de marzo de 1987. Tarifa postal reducida 670 de la Administración Postal Nacional, Adpostal. Porte pagado No. 76. - ISSN 0120-8489. Suscripciones disponibles a través de solicitud directa a Asocreto con un costo de: dos años (8 revistas) $55.000, un año (4 revistas) $35.000 en Colombia y fuera del país con un valor de US$75 pagaderos mediante cheque o cualquier tarjeta de crédito nacional. Universidades, por intermedio de Facultades de Arquitectura o Ingeniería y bibliotecas técnicas adscritas a entidades interesadas en el sector de la construcción, podrán solicitar una suscripción gratuita en cada caso a Asocreto. La información, conceptos u opiniones expresados en esta publicación, tanto en los artículos como en las pautas publicitarias, y el uso que se haga de ellos, no representan responsabilidad alguna para Asocreto o Noticreto, ni para el autor o su empresa. La información y conceptos deben ser utilizados por las personas interesadas bajo su criterio y responsabilidad. Sin embargo, se entiende que cualquier divergencia con lo publicado constituye un interés para Asocreto, por lo cual se agradecerá el envío de las correspondientes sugerencias. Se autoriza la reproducción total o parcial de los artículos de la revista, únicamente con previa autorización escrita de la Asociación Colombiana de Productores de Concreto - ASOCRETO, citando fuentes, edición y fecha de publicación. La Asociación Colombiana de Productores de Concreto está formada por: Armenia: Holcim Premezclados S.A., Concretos de Occidente • Barranquilla: Agrecón - Agregados y Concretos S.A., Cemex Concretos de Colombia S.A., Holcim Premezclados S.A. • Bogotá: Holcim Premezclados S.A., Metroconcreto, Cemex Concretos de Colombia S.A. • Bucaramanga: Concretos Premezclados S.A., Cemex Concretos de Colombia S.A., Metroconcreto • Buenaventura: Holcim Premezclados S.A. • Cali: Concretos de Occidente Ltda., Holcim Premezclados S.A., Cemex Concretos de Colombia S.A. • Cartagena: Agrecón - Agregados y Concretos S.A., Holcim Premezclados S.A. • Cúcuta: Cemex Concretos de Colombia S.A. • Ibagué: Cemex Concretos de Colombia S.A. • Manizales: Concretos de Occidente • Medellín: Metroconcreto S.A., Concretos Premezclados, Cemex Concretos de Colombia S.A. • Montería: Agrecón - Agregados y Concretos S.A.• Neiva: Cemex Concretos de Colombia S.A. • Nobsa: Holcim Premezclados S.A. • Pereira: Concretos de Occidente, Holcim Premezclados S.A., Cemex Concretos de Colombia S.A. • Popayán: Concretos de Occidente • Tunja: Holcim Premezclados S.A. • Santa Marta: Agrecón - Agregados y Concretos S.A. • Sincelejo: Agrecón - Agregados y Concretos S.A. • Sumapaz: Cemex Concretos de Colombia S.A. • Tuluá: Holcim Premezclados S.A. • Valledupar: Agrecón - Agregados y Concretos S.A. • Villavicencio: Cemex Concretos de Colombia S.A., Metroconcreto
Portada: Centro de Convenciones Gonzálo Jiménez de Quesada • Centro de Espectáculos La Macarena - Biblioteca UJTL • Intercambio vial Los Fundadores.
Nelson Parra Parra José Miguel Paz Viveros Marie-Claire Paredes M. Andres Santacruz Mera
ante el 2004 ción del
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CARTAGENA
FUE EN SEPTIEMBRE UNA CIUDAD MUY
«CONCRETA»
El Encuentro Iberoamericano de Hormigón Premezclado - FIHP 2004 y la Reunión del Concreto RC2004 hicieron de Cartagena de Indias una ciudad donde sólo se oyó hablar de concreto. Fueron cinco días para la ingeniería y la arquitectura, los negocios, las amistades y la colombianidad.
Sesión de Apertura RC 2004. Centro de Convenciones de Cartagena
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unca antes Cartagena había tenido por sus empedradas y hermosas calles a las máximas figuras mundiales del concreto. Primero fue el Encuentro Iberoamericano de Hormigón Premezclado y luego la X versión de la Reunión del Concreto. Ambos acontecimientos convirtieron al «Corralito de piedra» en una ciudad donde sólo se habló de concreto durante una semana. En el Encuentro FIHP 2004, un centenar de delegados que llegaron desde 20 países se dieron cita entre el 13 y 15 de septiembre para conocer el avance de la industria del concreto, sus perspectivas y el desarrollo tecnológico. Durante la inauguración del evento, los conferencistas y asistentes recibieron de manos del Alcalde encargado, doctor Hernando Sierra Porto, un pergamino que los declaró huéspedes ilustres de La Ciudad Heróica. Los participantes asistieron a excelentes conferencias preparadas especialmente para el Encuentro, el cual fue organizado por la Federación Iberoamericana del Hormigón Premezclado - FIHP, entidad que reúne a las asociaciones de productores de hormigón (concreto) de los países de la zona. Los conferencistas internacionales presentaron, entre otros temas, el mercadeo de la industria europea del hormigón, la maduración del concreto, el hormigonado en climas cálidos, pavimentos, avances en el bombeo del concreto y logística de distribución, todos de gran interés para el medio. Durante la Asamblea de la Federación, realizada al comenzar la jornada, se eligió como Presidente al ingeniero colombiano Nelson Parra Parra, actual Presidente de Asocreto. Se aprovechó el evento para hacer el lanzamiento del Congreso Iberoamericano del Hormigón en Sevilla, España para el año 2007.
RC2004: CONSTRUIR PAÍS Llegar sin interrupciones a la décima versión de un evento como la Reunión del Concreto es motivo de celebración, y por eso la RC2004 fue una ocasión incomparable. Los dos mil asistentes al evento encontraron un espacio lleno de historia, capacitación, integración y colombianidad, entre el 15 y 17 de septiembre. Construir lo nuestro fue el eslogan para este año, recordando a los asistentes la importancia de trabajar por lo propio y de aprovechar el Máximo Encuentro de la Construcción como el mejor escenario para construir amistades, negocios, oportunidades y conocimiento en beneficio de nuestro país. La presentación de Los Niños de Baranoa en la sesión de apertura, que tuvo lugar en el salón Getsemaní del Centro de Convenciones, hizo que los ingenieros, arquitectos, estudiantes y empresarios asistentes sintieran a flor de piel el sentimiento patrio y se
A pesar de la apretada agenda, en el Encuentro FIHP 2004 hubo tiempo para la integración y el fortalecimiento de lazos internacionales, conociendo Cartagena
La Alcaldía de Cartagena declaró como huéspedes ilustres a los asistentes al Encuentro FIHP 2004. El Presidente de ABESC - Brasil, Ing. Wagner Lopes, en compañía del Alcalde encargado Dr. Hernando Sierra Porto
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vieran motivados a trabajar por el presente y el futuro de Colombia. Y a continuación, el reconocido conferencista Pedro Medina entregó a los asistentes un mensaje positivo para creer en lo nuestro.
- Diego Sánchez de Guzmán (Colombia), quien trató sobre las nuevas tendencias en la especificación y diseño de mezclas de concreto.
CONSTRUIR CONOCIMIENTO Conferencias de vanguardia
Pasada la inauguración, los asistentes contaron con un abanico de temáticas para escoger, entre un total de 59 conferencias organizadas en 11bloques temáticos que facilitaron la elección a la hora de la capacitación. Esto dio como resultado un balance positivo del Programa Académico. Grandes obras, estructuras, materiales, construcción, arquitectura, gerencia, vivienda, patología, pavimentos, sísmica y prefabricación fueron los temas abordados desde la visión nacional y extranjera, lo cual permitió la apertura hacia las tendencias mundiales. Los conferencistas, que pertenecen a diferentes especialidades, llegaron desde países como Japón y Noruega, pasando por Brasil, Estados Unidos, Panamá, Francia, México, España, Italia, Bélgica, Argentina, El Salvador, Venezuela y Colombia. Entre los conferencistas más destacados y que despertaron el máximo interés, se cuentan: - José Agustín Arias (Panamá) y su exposición sobre los 90 años del concreto en una obra gigantesca, el Canal de Panamá. - Juan José Atenas de Pablo (España), quien habló sobre los puentes móviles y la aquitectura estructural. - Eric Palos (España), cuya conferencia versó sobre el postensado en proyectos de transporte, infraestructura y edificaciones. - Udom Hungspruke (Estados Unidos), con una conferencia acerca del edificio más alto del mundo, el Taipei 101. - María Dolores Gómez Pulido (España) y su charla sobre los avances en las tecnologías de diseños y construcción de puentes. - Bernard Tarralle (Francia) quien expuso sobre el Big Dig, la súper autopista de túneles que está en construcción bajo la ciudad de Boston.
Ing. Juan José Arenas de Pablo
Ing. Udom Hungspruke
Ing. Bernard Tarralle
Ing. Diego Sánchez de Guzmán
Así mismo, hubo especial interés por la sesión de trabajo sobre concreto autocompactante abierta al público, durante el segundo día de la RC2004, que congregó a delegados de más de 20 países y en la cual, el ingeniero Martin Vachon, presidente del Subcomité C09.47, y el ingeniero James Olshefsky, director de Servicios de Normalización y del Comité C09 de Concreto y Cemento de ASTM Internacional, presentaron experiencias en el uso del concreto, trataron temas relacionados con el estado de la normalización internacional del mismo y, como si fuera poco, capacitaron a los asistentes en el uso de herramientas electrónicas y participación en la entidad.
Bloque de investigación Una de las novedades en la RC2004 fue la apertura de un espacio para presentar las investigaciones que se están realizando en el país en torno a la tecnología del concreto. Gracias a ello, docentes y estudiantes de pre y posgrado tuvieron la oportunidad de compartir con los profesionales del sector de la construcción los avances conseguidos para la ingeniería y arquitectura nacionales.
Demostraciones en vivo Un interesante despliegue tecnológico y humano ofrecieron las CONSTRUdemos presentadas durante la RC2004. Como es ya tradición, los asistentes pudieron
RC 2004
ver de cerca la tecnología de la construcción en vivo. En esta oportunidad el fuerte se concentró en demostraciones de equipos y maquinarias, llevadas a cabo en dos sesiones. En la primera de ellas se desarrolló el tema de pavimentos y pisos industriales en concreto, para los cuales se vio en acción el empleo de equipos para construcción de pavimentos y herramientas para dar acabado a los pisos industriales, como los vistosos helicópteros. La segunda sesión fue una multidemostración de la maquinaria más representativa empleada en la construcción, tal como equipos de compactación, allanamiento, equipos para el corte de juntas en pavimentos, compresores para demolición de Concreto y técnicas para el sellado de juntas.
Por primera vez se aprovechó la frescura de las noches cartageneras para que los asistentes observaran en vivo las innovaciones del sector de la construcción
A través de una difícil travesía con epóxicos, los equipos participantes compitieron por una divertida recompensa.
Y en la última CONSTRUdemo los asistentes se divirtieron participando en un concurso con pruebas en pegado rígido del concreto, utilizando adhesivos y masillas para sellos de pavimentos, desarrollados por la firma patrocinadora del subsector de aditivos.
CONSTRUIR NEGOCIOS
Una EXPORC muy productiva
La expectativa frente a los negocios y contactos comerciales que genera la Reunión del Concreto para el sector de la construcción es cada vez mayor. Este año 81 stands de 57 empresas, de las cuales 20 asistían por primera vez, evidenciaron ese interés y permitieron ofrecer mayor variedad de productos. Las empresas asistentes pertenecían a los sectores de: seguridad industrial, sistemas, automotriz, inmobiliaria, tuberías, agregados, universidades, eléctrico, acero, hidráulico y telecomunicaciones. También se multiplicó el número de empresas de origen extranjero, que esta vez llegaron de España, México, Suiza, Italia y Estados Unidos.
Todas las CONSTRUdemos tuvieron un ingrediente común: la presencia de Sofía, la tradicional anfitriona de la Reunión del Concreto, quien personificaba la amabilidad y el deseo del equipo de ASOCRETO por hacer de este encuentro lo mejor. N O V I E M B R E
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Como novedad, la EXPORC 2044 no estuvo concentrada en un solo espacio; en esta oportunidad se determinaron cinco áreas en el Centro de Convenciones, que permitieron a los asistentes encontrar a su paso las múltiples muestras empresariales. Los expositores manifestaron haber encontrado en la RC2004 grandes posibilidades comerciales, e incluso el cierre de negocios que en buena parte se obtuvieron por los propios gerentes que atendieron personalmente a los posibles compradores, tomando plena conciencia de la importancia del evento. Gracias a los comentarios positivos de la jornada comercial, varias empresas decidieron separar desde ahora su stand para la RC2006. Claro que ya hay una empresa que va con derecho propio a participar, al haber sido escogida por los mismos expositores como “El mejor stand RC2004”: la firma Murcia Murcia, dedicada a la comercialización de agregados autocompactantes. ¡Felicitaciones!
El stand de ASOCRETO fue uno de los más visitados. Sus principales atractivos fueron la posibilidad de ganar suscripciones a Noticreto y las estupendas publicaciones que la Asociación ofrece. El concurso permitió que los futuros profesionales pusieran a prueba sus conocimientos y su agilidad mental frente al exigente público asistente, versado en materia de construcción y concreto. La competencia se realizó entre cuatro grupos de cuatro integrantes cada uno, escogidos al azar del público luego de entregar sus respectivos Crucicretos, crucigramas con acertijos sobre el concreto.
CONSTRUIR AMISTADES Exitoso concurso
Henry Durán Sanabria fue el ganador de la segunda versión de los TETRAcretos, el espacio dedicado a los estudiantes de todo el país dentro de la RC2004, quienes asistieron con interés y todo el entusiasmo juvenil al concurso animado por el presentador de televisión César Escola.
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Diferentes aspectos de la muestra comercial 2004, al interior y afuera del Centro de Convenciones.
Y este año, para aliviar el calor por el sol y construir amistades en la Plaza de Banderas, se puso al servicio un refrescante Bar Tropical, para los asistentes.
Dos estudiantes de Medellín y dos de Bogotá fueron los finalistas en los TETRAcretos. El TETRAcreto ganador obtuvo un viaje con todos los gastos y los otros tres universitarios recibieron espectaculares premios en efectivo y paseos a hermosos sitios de turísticos de la ciudad amurallada.
La tribuna contó con integración y alegría, gracias a la energía de los estudiantes.
Magia cartagenera No hubo mejor escenario que la embrujadora Cartagena para llevar a cabo las diversas actividades de integración de la RC2004, llenas de sorpresas. Lugares cargados de historia N O V I E M B R E
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Noche de Bienvenida en el Baluarte de San Iganacio.
como el Baluarte de San Ignacio, el Club Naval y el Cerro de la Popa recibieron a asistentes y conferencistas quienes se sumergieron en la Colombia tradicional, folclórica y llena de color. Otro tanto hubo para quienes viajaron como acompañantes, quienes aprovecharon el programa especial dispuesto para ellos y ellas, asistiendo a tardes de recreación, inolvidables almuerzos y paseos. Uno de las actividades más vistosas y de mayor integración fue la Fiesta de Clausura, pues fue el momento oportuno para pensar en esparcimiento, y en las antiguas y nuevas amistades que dejaría el evento. En todas las mesas hubo hermosos globos que formaban el tricolor colombiano, además de exquisita comida internacional y dos estupendas orquestas que hicieron el mejor ambiente. Como es ya tradición, se realizó el sorteo de un magnífico vehículo en medio del entusiasmo y alegría de todos los asistentes que aspiraban a tan afortunado premio. Este año un Ford Fiesta 0 kilómetros. Y para cerrar, un espectáculo de fuegos pirotécnicos al amanecer despidió a la RC2004.
El paseo en el tradicional Galeón fue una gran atracción para los acompañantes.
La fiesta de clausura estuvo llena de sorpresas y alegría.
El afortunado ganador fue el ingeniero Wilson Reyes de Barranquilla.
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construir lo nuestro Así terminó la mejor Reunión del Concreto, uniéndose al esfuerzo del sector de la construcción colombiana y ofreciendo escenarios y oportunidades que llenaron las expectativas de asistentes y conferencistas. Muchos de ellos ya han manifestado su decisión de volver al Máximo Encuentro de la Construcción en dos años, pues no quieren perderse un evento como éste. Nos vemos en la RC 2006!
TEREX
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EL COLOSO DE LA AMAZONÍA
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PUENTE ATIRANTADO SOBRE EL RÍO GUAMÁ
Vista de los dos viaductos y el puente atirantado sobre el río Guamá FICHA TÉCNICA Contratista: Supervisión: Control de calidad de diseño: Diseño estructural: Ingeniería de la construcción: Atirantado: Longitud total:
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Consorcio Novo Guamá (JV); Construbase, Probase, Paulitek, Sao Paulo - Brasil; Cidade, Porto Alegre - Brasil Vetec, Sao Paulo; Barroso y Meia Mello, Belem - Brasil EGT, Sao Paulo, Brasil; Carlos Fernández Casado, Madrid, España Estudio de Miranda Associati, Milán, Italia; Enescil, Sao Paulo - Brasil Estudio de Miranda Associati, Milán, Italia Protende, Sao Paulo - Brasil 1.932 m
l puente atirantado sobre el río Guamá, en Brasil, hace parte de un proyecto en el que se integran la región metropolitana de Belén con Puerto de Villa de Conde y la carretera PA-150, a través de la pavimentación de carreteras y construcción de puentes para el cruce de los ríos Guamá, Acará y Moju. El proyecto tiene la implantación y pavimentación de 155,8 km de carreteras y construcción de 4.508,8 m de puentes de concreto y mixtos (incluyendo las conexiones complementarias), sobre los ríos mencionados y la Ciudad de Moju. Este gran proyecto fue ideado en la década del año 70 y retomado 30 años después, en espera de otras grandes obras de infraestructura realizadas por el gobierno, para que finalmente llegara a ser realidad. El artículo dará a conocer los principales procedimientos que hicieron posible su construcción. 20
CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCI´ON
El Puente Guamá cruza el río del mismo nombre en el Estado de Pará, Brasil. Terminado y abierto al tráfico en 2002, se concibió como una estructura que contribuyera al desarrollo de la ingeniería nacional brasileña, y así fue. Todos sus procesos y materiales se desarrollaron previamente en laboratorio para que fuera atendido cada uno de los requisitos de desempeño establecidos. Esto también se realizó con el fin de evitar toda improvisación durante la construcción -el plazo era de tan solo 20 meses- y por lo tanto la planeación y programas de ejecución de obra fueron altamente detallados y rigurosos.
Las torres de soporte de los tirantes tienen una altura total de 98 m sobre el nivel del río y están compuestas de dos mástiles o pilonos huecos de concreto en forma rectangular, con esquinas redondeadas. Dichas torres se encuentran unidas por dos vigas, una justo debajo del tablero y la otra a 50 m de éste. Cada una tiene un apoyo con 93 pilotes de 80 cm de diámetro. En la parte convencional del puente, son 15 apoyos con 10 pilotes de 80 cm de diámetro, además de dos apoyos con 18 pilotes en las mismas dimensiones.
Plano1: Ubicación del puente Guamá en el contexto. Adicionalmente, el puente tiene un objetivo social que trasciende la percepción normal de los usuarios, a pesar de ser una obra construida en plena selva amazónica del Brasil.
Datos de interés - La mano de obra utilizada durante la construcción refleja la importancia de la obra: 3.500 personas entre empleos directos e indirectos. - Acero (t): Barras para el reforzamiento 2500 pretensado y atirantado - Concreto (m3): 15.200
Montaje digital de un detalle de una luz del viaducto y un tramo de acercamiento del puente atirantado. Un total de 152 tirantes sostiene el puente, de los cuales 40 pares para la luz central y 18 para las luces adyacentes. Cada uno de ellos pesa 600 toneladas.
DESCRIPCIÓN DEL PUENTE
DISEÑO ESTRUCTURAL
El puente tiene longitud total de 1.932 m divididos en dos viaductos de aproximación, de 719 y 629 m con luces de 45 m, y un puente atirantado de 584 m de luz. En cada viaducto, el tablero cuenta con 12,40 m y en el tramo atirantado con 14, 20 m. Las aceras laterales tienen 1,5 m y la pista 7,0 m (3,5 m para cada franja de tráfico). El tablero de los viaductos está compuesto por vigas preesforzadas prefabricadas con sección en «I», conectadas por vigas transversales que soportan la placa de concreto. Las vigas fueron transportadas por barcazas y después fueron levantadas e instaladas por cimbras lanzadas. La sección atirantada está construida totalmente en concreto con dos tramos de acercamiento de 132 m y uno central de 320 m de longitud. Estas construcciones, justamente por permitir las grandes luces libres, reducen el número de pilares en el lecho del río, no interfieren en el medio ambiente y facilitan la navegación.
La estructura fue diseñada con simplicidad, pues iba a ser construida en condiciones ambientales difíciles y en un plazo corto, así que se buscaron métodos de construcción sencillos y eficaces diseñados con directrices. El tablero es preesforzado tanto longitudinal como transversalmente. El preesfuerzo longitudinal está dado mediante barras en las losas y vigas, además del atirantado. El preesfuerzo transversal está dado en cada viga transversal por dos torones.
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CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCI´ON
PROCESOS DE OBRA
TABLA 1. Características de los elementos de concreto Concreto estructural - resistencia variada Acero ca- 50 e ca - 25 Acero cp-190 rb Formaletas Pilotes pretensados- ø 0,80m Pilotes mixtos - metálicos y concreto - ø0,80m Pilotes de concreto - ø0,50m Tablero del puente Vigas preesforzadas p/ luz de 45m Dovelas con peso unitario de 145t Concreto de pilas sobre agua Formaletas deslizantes Formaletas de tipo trepante Pre - placas de 0,29m3
32.754,00 m3 4.390,00 t 612,00 t 164.425,00 m 2 22.000,00 m 4.500,00 m 5.000,00 m 25.000,00 m2 90,00 un 69,00 un 1.591,00 m 3 7.472,00 m2 2.772,00 m2 5.040,00 un
Los cables del atirantado soportan el tablero a 7,60 m de espaciamiento, el cual corresponde a la longitud de los segmentos. Estos están hechos con torones paralelos galvanizados protegidos con cera y polietileno de alta densidad.
• Dinámica Los puentes son estructuras por lo general muy sensibles dinámicamente a los efectos inducidos por el viento, lo cual se manifiesta en vibraciones en diversos grados de libertad de la estructura. Los fenómenos aeroelásticos de mayor importancia en tableros de puentes son la excitación por desprendimientos de vórtices y la inestabilidad torsional. En este caso el puente Guamá tiene una gran longitud, con tablero angosto y de sección abierta. Estas características causaron preocupación por su estabilidad, por lo que el diseño se convirtió en uno de los principales desafíos del proyecto. El comportamiento aerodinámico fue uno de los factores más importantes a evaluar en la realización del puente y llevó desarrollar varios modelos por evaluación de túneles de viento teniendo en cuenta diferentes ángulos de ataque y con diferentes disposiciones. Se analizó el comportamiento de la estructura ante vórtices de von Karman y ráfagas para así determinar las velocidades críticas. El resultado de los estudios fue bueno, puesto que las paredes ligeramente inclinadas y las esquinas redondeadas del tablero ayudaron al buen comportamiento de la estructura. No obstante, con estos resultados se desarrollaron diseños más avanzados donde el comportamiento tuvo notable mejoría al inclinar levemente las paredes internas y crear pequeños espacios en las barreras de los carriles. Durante la construcción del puente la estructura se comportó satisfactoriamente. El tablero fue estable ante las ráfagas y propagación de vórtices y los niveles de vibración se mantuvieron entre los admitidos.
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• CONSTRUCCIÓN
La construcción del puente se realizó siguiendo estas fases: - Prefabricación y colocación de pilotes, con altura de hasta 45 m. - Construcción de torres de fundación. - La construcción del tablero comenzó cuando la altura de las torres permitió instalar los primeros tirantes. Esta construcción se realizó dejando lugar al proceso de juntas de los prefabricados y al tensionamiento de los cables. La construcción del tablero fue uno de los aspectos más complejos debido al corto plazo disponible. Se optó por trabajar con prefabricados construidos en la margen derecha del río, los cuales se transportaron en barcazas hasta su destino, para enseguida ser lanzados por tramos utilizando el sistema de gato hidráulico. Tras ser izados y colocados los prefabricados, se fundieron las juntas con las barras de traslapo, y después de alcanzar la resistencia adecuada, cada segmento fue postensado mediante barras y suspendido de los tirantes después de ser tensados. Cuando se alcanzaron longitudes de voladizos considerables se procedió a colocar tirantes entre torres y pilas, para aumentar rigidez y estabilidad. Y después de completar la luz, se realizó el postensado longitudinal del tablero.
• PILOTES Los pilotes fueron fabricados en el sitio de obra a partir de formaleta metálica y en el centro de estos -antes de la fundición- se les introdujo una forma plástica con base de polímero que fue retirada tan pronto el concreto alcanzaba el tiempo de fraguado final. La armazón longitudinal final cuenta con 12 varillas de Ø 25 mm y 15 barras de acero galvanizado de Ø12,5 mm. Las dimensiones fueron:
Menor longitud de pilote = 25,00 m Mayor longitud de pilote = 50,00 m Diámetro de pilote = 0,80m Espesor de pared de pilote = 0,15 m. El concreto estuvo a: Fck = 35 Mpa con curado a vapor húmedo Los resultados de los ensayos para pilotes se muestran a continuación:
Evolución de resistencia de pilotes PILOTE AM-01 AM-02 AM-03
18 horas 22,7 23 24,2
3 días 40,8 40,1 40,8
7 días 49 48,8 49
22 días 52,2 50,4 51,3
Gráfico 1. Evolución de resistencia de pilotes. Datos Técnicos: a/c: 0,36 Cemento:487Kg / m3 Secuencia Fotográfica del Proceso
Formaleta para pilotes. N O V I E M B R E
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CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCI´ON
Montaje para armazón.
Armado de refuerzo en los pilotes.
Dificultades en los cables de tensionamiento: Un problema encontrado en la ejecución de la obra fue el de controlar las fuerzas de los cables, debido a las altas y variables temperaturas. Para solucionarlo se tuvieron en cuenta todos los cambios posibles en la geometría y las fuerzas causadas para cada una de las fases constructivas, integrando todas las posibles correcciones de geometría y fuerzas requeridas por los cables, por este tipo de cambios.
• VIGAS LONGITUDINALES Vaciado de concreto.
Retiro de la formaleta polimérica.
Las vigas longitudinales para la construcción del puente son pretensadas y en forma de «I», e igualmente fueron prefabricadas en la obra. Se encuentran conformadas por: 6 vainas, 12 barras de acero galvanizado de Ø 15.2 mm por vaina y 3.960 kg de acero CA-50. Dimensiones: Alto = 2,20 m Ancho de patín = 1,25 m Longitud = 45 m El concreto utilizado fue de Fck = 30 Mpa Curado húmedo/químico. Peso = 100 T Evolución de resistencia de vigas prefabricadas VIGAS AM-01 AM-02 AM-03
3 días 25,6 22,6 28,9
7 días 33 32,3 29
28 días 37,5 36 31,2
60 días 44,2 42 44,4
Almacenamiento de pilotes antes de trasladarlos al sitio.
Proceso de hincado de pilotes.
Gráfico 2. Evolución de resistencia de vigas prefabricadas Datos Técnicos: a/c: 0,45 Cemento: 384 kg/m3 24
CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCI´ON
Secuencia fotográfica del proceso Evolución de resistencia de dovelas Dovelas AM-01 AM-02 AM-03
Refuerzo y colocación de cables.
18 Horas 23 22,5 17,8
3 Días 36,6 43,4 32,9
7 Días 48,4 45,9 43,3
28 Días 49 48,8 50,2
Encofrado de viga.
Gráfico 3. Evolución de resistencia de dovelas prefabricadas Datos Técnicos: a/c: 0,36 Cemento:487 kg / m3
Postensionamiento.
Izada de una viga longitudinal.
Secuencia fotográfica del proceso
Formaleta metálica para dovelas.
Lanzamiento de vigas.
• DOVELAS Las dovelas son las piezas estructurales que forman parte del tramo atirantado y que originariamente iban a ser ejecutadas in situ. Sin embargo, con el ajuste del cronograma de ejecución se optó por prefabricarlas. En el refuerzo de la dovela se utilizó acero CA-50= 6,118 kg, acero CA-25= 43 kg y barras= 27 kg.
Dimensiones: Largo = Ancho = El concreto utilizado fue de Fck = El peso =
7,20m, 14,20m 40 Mpa Curado químico 140 T
Izada y colocación de dovelas N O V I E M B R E
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Secuencia fotográfica del proceso
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Izada y colocación de dovelas. Las dovelas son fabricadas en el mismo sitio de los pilotes que luego son transportadas en barcazas, izadas y ancladas a la dovela inmediatamente anterior.
Aspectos ambientales: Para el desarrollo del proyecto se tuvieron en cuenta todos los aspectos ambientales de tal manera que, basándose en el lema del gobierno del Estado de Pará Desarrollar sin devasta», la Secretaría Ejecutiva de Transportes pautó todas sus actividades en perfecta consonancia con la legislación ambiental vigente, al ser el responsable legal por los impactos ambientales ocasionados. Armado de refuerzo de la losa, que tiene como formaleta y soporte la preplaca
• PREPLACAS Son piezas estructurales concebidas para servir de base al tablero de los dos viaductos (no hacen parte del atirantado). Estas fueron puestas sobre las vigas longitudinales sobre las cuales se construyó una losa fundida en sitio. Datos: El refuerzo está constituida por acero CA- 50 = 58 kg Ancho= 5,67 m Largo= 0,50 m Curado húmedo. El concreto utilizado fue de Fck = 30 Mpa Evolución de resistencia de las preplacas
Gráfico 4. Evolución de resistencia
Datos Técnicos: a/c: 0,42 Cemento: 403 kg 26
CONCLUSIONES • La construcción del puente Guamá fue un gran desafío para la ingeniería por el escenario y las condiciones ambientales en las que se ubica y por el corto tiempo destinado para las obras; lo anterior pudo superarse gracias al empeño y el trabajo de varias compañías brasileñas que hicieron realidad una obra que décadas anteriores era una utopía. • La prefabricación en el sitio de las obras, acompañada de un riguroso y adecuado control del concreto, y cumpliendo con las especificaciones y resistencias necesarias, es una herramienta que permite dar agilidad al proceso constructivo de una estructura de gran porte. • La prefabricación de piezas estructurales es un mecanismo que conduce a la eje-
Preplacas y vigas sobre las cuales reposan
cución de estructuras de mejor calidad por el control de los procesos. • El uso de aditivos súper e hiper plastificantes fue de vital importancia para obtener piezas económicas y durables para este puente, teniendo en cuenta el cronograma planteado.
Bibliografía - Brun Filho, José Oscar, Rodrigues Da Silva Jr, José Zacarias: As Tecnologias Aplicadas Na Execução Da Ponte Sobre O Rio Guamá O Colosso Do Pará. - «El puente de mayor luz libre de Brasil: 582 metros. En Pará, un puente de dimensiones amazónicas, construida con hormigón»: Cimento hoje. Año V, N° 42, Octubre 2002. - http://www.construbid.com.br/construbid/calandra.nsf/0/ 1150511818176C3983256C44004DEC1D? Open Document & SArquitetura - http://www.reforcofederal.hpg.ig.com.br/alca_viaria1.htm - Marighetti, Jorje O., Loredo-Souza, Acir M., Natalini, Mario B.: Estudio experimental en túnel de viento de la acción dinámica del viento sobre tableros de puentes. - Miranda de Mario, Studio de Miranda Associati - Consulting Engineers, Milán: Cable-Stayed Bridge Over the Gaumá River,Brasil. Structural Engineering International. pp. 171 - 173, ed. 3, 2003. N O V I E M B R E
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PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO (Parte I)
DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO AUTOR: ING. CARLOS A. ARCILA LÓPEZ arcilacarlos@hotmail.com
M
iles de estructuras de concreto reforzado necesitan reparación, algunas a muy corta edad, a lo largo y ancho del globo debido al deterioro causado por el ataque de agresores presentes en el medio que las rodea. La manifestación más común de este deterioro es la corrosión del refuerzo. Durante los últimos diez años, numerosos simposios de patología realizados en nuestro medio pueden dar la impresión de que el tema está agotado. Ahora, cuando ya conocemos las causas del deterioro de las estructuras, es el momento de rematar realizando estudios e investigaciones que proporcionen información real y contrastable sobre el comportamiento de los diferentes tipos de concretos y sobre la influencia que ejercen sus componentes en cuanto a durabilidad.
28
PATOLOGÍA
Existen tres niveles de acción para garantizar la durabilidad de una estructura: 1. Acudir a los códigos de construcción vigentes y adoptar sus recomendaciones para prevenir el deterioro. Por lo general, en ellos hay recomendaciones de relación agua/cemento, tipo de cemento y resistencia mínima a compresión. 2. Utilizar guías para la construcción de estructuras durables, que contengan un inventario de clases de exposición típicas con los respectivos requisitos mínimos del concreto para controlar el ataque. 3. Definir vidas útiles para las estructuras y hacer uso de modelos de predicción de vida útil, desarrollados y calibrados con base en la investigación de laboratorio sobre los constituyentes del concreto o en el análisis del comportamiento de estructuras ya construidas. La NSR-98 que en la actualidad rige la construcción en Colombia, especifica en el Capítulo C-4 (Durabilidad de las estructuras de concreto reforzado) los valores máximos permisibles de relación agua/material cementante en función del tipo de exposición, recomienda porcentajes de aire incorporado, valores máximos de ion cloruro en los materiales que conformarán la mezcla, máximos porcentajes de adición puzolánica y recomienda el uso de cementos Tipo II y V para enfrentar ataque de sulfatos. Son recomendaciones generales, que hacen preferible desarrollar estudios mucho más particulares, en los que ya se está avanzando a través de una norma de durabilidad de estructuras de concreto reforzado redactada por la Secretaría Técnica de Normalización - Comité concretos, morteros, agregados y grouts de ICONTEC. La labor de poner a prueba diferentes diseños de concretos y de obtener los parámetros que definan la capacidad de un material para enfrentar con éxito ciertos ataques (coeficientes de difusión de CO2 y de cloruros, por ejemplo) estará a cargo de todos los agentes comprometidos en el sector de la construcción, incluyendo sin duda alguna a toda la academia. Esto nos permitirá avanzar en un tema tan importante como es determinar el grado de deterioro de nuestras estructuras, la durabilidad de las nuevas y cómo aprovechar el conocimiento para mejorar las futuras. El autor aborda en este artículo el tema de la predicción de vida útil, con la simple intención de mostrar a los lectores hacia dónde debemos dirigir nuestros esfuerzos de investigación, mientras se acomete la urgente tarea de generar especificaciones de durabilidad para nuestras estructuras, acordes con el estado del arte actual.
VIDA ÚTIL DE UNA ESTRUCTURA La vida útil de una estructura es el tiempo, contado a partir de su construcción, durante el que ésta mantiene sus condiciones de resistencia, seguridad y funcionalidad, requiriendo sólo un
mantenimiento preventivo. Es posible distinguir dos vidas útiles de una estructura: la vida útil de proyecto y vida útil de servicio. El modelo de Tuutti (2) muestra dos períodos bien diferenciados en la vida útil de una estructura: el período de iniciación del ataque, que culmina cuando el frente de carbonatación o un nivel crítico de cloruros (0,4% del peso del cemento) alcanza el acero de refuerzo y que determina el fin de la vida útil de proyecto; y el período de propagación del deterioro, que culmina cuando un estado límite es alcanzado por la estructura, es decir, cuando ésta alcanza cierto nivel de deterioro permisible, dándole fin la vida útil de servicio (Figura 1).
Figura No.1. Diagrama de vida útil de estructuras de concreto. Un estado límite puede generarse por causas técnicas, funcionales o económicas. Será técnico cuando implica aspectos no relacionados con el uso de la estructura (fisuramiento, ancho de fisura, deflexiones, pérdida de armadura, pérdida de capacidad portante, etc.); será funcional cuando el deterioro cause problemas para el uso confortable y seguro de la estructura, y será económico cuando el deterioro genere costos de mantenimiento insostenibles para el dueño de la estructura y haya que decidir entre una rehabilitación completa y la construcción de una nueva estructura. Tabla 1: Valores de vida útil de proyecto.
Tipo
Clase
Vida útil de proyecto (años)
1 2 3 4 5 6
Estructuras temporales Partes estructurales reemplazables Estructuras marítimas Edificaciones vivienda y oficinas Edificaciones salud y educación Puentes long>10 m y otras estructuras de repercusión económica alta
3 - 10 25 50 50 100 100
Nota: Estas vidas útiles aparecerán en la nueva especificación EHE en redacción actualmente
Definida una vida útil del proyecto, conocido el ambiente particular que rodea la estructura (incluso cómo cambia la humedad para los elementos estructurales según sea su posición en N O V I E M B R E
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PATOLOGÍA
la estructura), conocidos los porcentajes de agresores en el agua y en el aire y los parámetros de comportamiento del concreto frente a ellos (velocidad de penetración de cloruros y de carbonatación), es posible verificar si el período de propagación del deterioro no comenzará durante la vida útil de proyecto preestablecida. Como varios otros países de la Unión Europea, España ha definido valores de vida útil para las estructuras más representativas de la infraestructura de una nación. Por ser de interés, incluimos en la Tabla 1 los valores adoptados por este país en su más reciente normativa de construcción.
MODELOS DE PREDICCIÓN DE VIDA ÚTIL Hoy en día en la literatura técnica se encuentran disponibles modelos de predicción de vida útil de las estructuras generados por diversos comités e investigadores. Estos modelos se han diseñado para evaluar el avance de los dos elementos despasivadores de la armadura más comunes en el mundo de la construcción: los cloruros y la carbonatación por ataque del CO2. Para los demás ataques no existen modelos y se controlan acudiando a varios métodos: modificaciones en las mezclas para generar concretos de alto desempeño; usando un tipo de cemento especial (como el Tipo V para el ataque de sulfatos); utilizando protecciones adicionales sobre la estructura (como los recubrimientos que soporten ataque de ácidos), o simplemente generando detalles constructivos que impidan la acción del agresor sobre la estructura como las impermeabilizaciones, drenajes, sellos y aislamientos, entre otros.
tos factores expuestos anteriormente, permitiendo un mejor entendimiento a través de su visualización (Figura 2). El gráfico enfatiza la influencia benéfica del incremento de la resistencia del concreto para enfrentar el fenómeno de la carbonatación. Como se sabe, la resistencia es un índice indirecto de la porosidad del concreto por lo que, a menor porosidad, menor velocidad de carbonatación. Igual importancia tiene devolverle un contenido adecuado de cemento al concreto, y eso se logra al especificar una cuantía mínima de cemento, ya que concretos muy pobres se carbonatan a mayor velocidad. Y por último, algo que va ligado a los dos conceptos anteriores: especificar una relación agua/material cementante cercana o menor a 0,4. En el gráfico también se ve que la máxima velocidad de carbonatación se da para humedades relativas de 50 a 70%,semejantes a las que prevalecen en la mayoría de nuestras grandes ciudades.
• Carbonatación La carbonatación es el mecanismo preferente de ataque del medio ambiente a la capa pasiva del acero de refuerzo en las ciudades y polos industriales donde prevalece la contaminación por CO2. La velocidad con que el frente de carbonatación avanza es función principalmente de: - Porosidad (calidad) del concreto, que es función de: la relación a/c, grado de compactación del concreto y de su curado. La resistencia a compresión es un índice indirecto de dicha calidad. - Tipo y cuantía de cementante (presencia de puzolanas, porcentaje y tipo, contenido de CaO en el cemento). - Humedad relativa del medio ambiente y variación de la humedad en el elemento estructural. - Nivel de CO2 en el ambiente. - Edad de la estructura. - Temperatura. El Manual de Inspección de Obras Dañadas por Corrosión (3) incluye un grupo de figuras que muestra cuantitativamente es-
30
Figura No.2: Ejemplos de variación del espesor carbonatado con la resistencia del concreto, el contenido de cemento, la relación a/c y la humedad ambiental.
• Cálculo de la profundidad de carbonatación Existen varios modelos propuestos por diversos autores e instituciones que intentan predecir, en función de las variables citadas, el espesor de concreto que se habrá carbonatado a una edad determinada. El modelo del Comité Europeo del Concreto-CEB para el ataque por carbonatación (4), ha propuesto la expresión que se analiza a continuación:
e= kCO √t
(3.2.1)
2
donde: “e” es el espesor carbonatado a una edad “t” en años.
kCO = 2
DCO
2
Cs K1 y K2 “a”
√2.D
CO2
.Cs .K1 .K2
(3.2.2) en la que
a
es el coeficiente de difusión de dióxido de carbono del concreto, es la concentración de dióxido de carbono en el sitio de la obra (kg/m3), son constantes dependientes de las condiciones en que se haya curado la estructura y del tipo de exposición de la misma al medio ambiente, es un factor dependiente de la relación agua/cemento (a/c), del contenido de cemento (C) y del contenido de óxido de calcio (%CaO) en el cemento y se calcula con la siguiente expresión:
a= C .
%Ca0 (50.a/c + 40 ). 0,8 . 100 100
(3.2.3)
Tabla No.2: Valores del producto K1.K2
Posición del elemento en la estructura Interior Interior Exterior
Calidad del curado
K1 . K2
Bueno Malo Bueno
1,0 2,0 0,5
Falta anotar que, el modelo del CEB no tiene cómo incluir la influencia del tipo de cemento en los cálculos, ni la presencia de puzolanas (escorias, cenizas volantes, humo de sílice, etc.), lo que en este sentido lo hace imperfecto, ya que la influencia de las adiciones en la velocidad de carbonatación es un factor que está siendo estudiado hoy en día, al igual que otros compuestos, y que no puede dejarse de lado para este tipo de ataque. Una expresión para calcular el KCO2 que aparece en el manual del Sistema de puentes Colombianos-SIPUCOL) del INVIAS (5) parece sintetizar de manera afortunada para las condiciones locales el avance del frente de carbonatación. Su sencillez, ya que depende sólo de la resistencia nominal del concreto a 28 días, la hace muy atractiva. Algunas mediciones de carbonatación hechas en puentes de Bogotá, de los cuales se conoce su edad, han permitido comparar con predicciones hechas mediante el uso de dicha expresión y todo apunta a que puede ser muy útil en nuestro medio. La expresión es:
kCO = 72(1/ √ fc /10-0,126)
(3.2.4)
2
Donde fc se expresa en kg/cm2
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PATOLOGÍA
• Uso del modelo de carbonatación La expresión 3.2.1 escrita de la siguiente manera:
kCO = e 2 √t
representa una seudo-velocidad de carbonatación.
Si durante una evaluación estructural se determina el espesor promedio carbonatado (e) en milímetros y es conocida la edad de la estructura (t) en años, el cálculo de es bastante sencillo. Conocido y reemplazando en la ecuación anterior (e) por el valor del recubrimiento promedio de la estructura, podemos predecir el momento en que el frente de carbonatación alcanzará el acero de refuerzo de un elemento estructural. Para esto vale la pena modificar la ecuación y expresarla así: 2
t= e 2 (kCO ) 2
Por ejemplo, si k CO vale 6,0 y el recubrimiento promedio 2 sobre los flejes es 30 mm, el tiempo para el cual el frente de carbonatación que alcanzará el acero de refuerzo es de: (30)2/ 62 = 25 años. Este valor constituye lo que se conoce como vida útil de proyecto del elemento o de la estructura frente al ataque de la carbonatación.
• Proyección de la vida útil por carbonatación Una vez determinado para una estructura o para un elemento estructural típico (vigas, columnas, etc.) el valor del k CO es 2 posible proyectar en el tiempo el avance del frente de carbonatación. La Figura 3 es un ejemplo de este tipo de simulación que, en el caso de una estructura ya construida, permite al diseñador conocer el estado actual de la estructura, la vida residual y tomar decisiones adecuadas de rehabilitación.
Figura No. 3 : Proyección de la vida útil de una estructura por carbonatación
32
En la figura, las flechas verticales encontradas representan la edad a la cual se evaluó la estructura (15 años). Las líneas negras horizontales representan el espesor de recubrimiento de concreto sobre flejes (28 y 32 mm) y sobre barras principales (38, 43 y 47 mm) del elemento evaluado; es decir, sus recubrimientos de concreto. Si el estado límite es el arribo a las barras principales del frente de carbonatación, podemos decir que a la estructura le quedan 30 años de vida residual; ahora, si el estado límite es el arribo a los flejes del frente de carbonatación, esto disminuye la vida residual a sólo 10 años, contando con que el proceso de carbonatación siga desarrollándose con el patrón promedio esperado.
• Determinación de parámetros de carbonatación en el laboratorio Haciendo uso de cámaras de carbonatación acelerada, es posible efectuar comparaciones entre diferentes diseños en el laboratorio. Sin embargo, la problemática que surge es complicada ya que la carbonatación acelerada no representa adecuadamente la acción del medio ambiente «natural». Incluso hay discusión sobre el valor de CO2 a ser inyectado a las cámaras. No obstante esta dificultad, si se logra llevar a cabo un programa de carbonatación acelerada -que sea factible calibrar con carbonataciones naturales de concretos cuya composición se conozca- se pueden establecer las correlaciones del caso. En esta labor se encuentran inmersos en la actualidad investigadores de todo el mundo.
Determinación de la profundidad de carbonatación del concreto en una columna. La zona roja señala concreto que aún presenta un pH mayor a 9,5. En este caso los flejes aún no han sido alcanzados por el frente de carbonatación.
Conclusiones Para el empleo de estos modelos en nuestro medio hace falta: 1. El estudio de diseños de mezclas de concreto con todas las modificaciones en cuanto a componentes se refiere (adiciones, tipos de cementos, aditivos, etc.) y la determinación de los parámetros esenciales para introducir en los modelos de carbonatación y de penetración de cloruros. 2. Efectuar evaluaciones de estructuras cada vez más completas, donde el presupuesto destinado a las mismas permita hacer un buen estudio por parte de investigadores con alguna experiencia. 3. Guardar –además de las memorias técnicas y planos de los proyectos– la información sobre los concretos empleados (cemento, % de adición y tipo, cuantía de cemento, resistencia característica, entre otros), de manera que al hacer monitoreos posteriores de las estructuras construidas se cuente con los datos necesarios para ajustar los modelos de predicción de vida útil a nuestras condiciones locales y materiales.
Capacítese y sea más competitivo en el sector de la Construcción
Seminarios prácticos l
En una segunda entrega, abordaremos el tema de la predicción de vida útil desde el punto de vista de la penetración de cloruros.
l l
Pavimentos Construcción Sísmica
l l l
Arquitectura Infraestructura Patología
Diplomados l l
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Construcción de estructuras en concreto Construcción y rehabilitación de pavimentos en concreto Concreto arquitectónico Patología de estructuras en concreto reforzado
Centro de documentación Publicaciones especializadas
BIBLIOGRAFIA (1) EHE, Instrucción de hormigón Estructural, Ministerio de fomento, Madrid, 1998. (2) TUUTTI, K, Corrosion of Steel in Concrete, Swedish Cement and Concrete Research, Stockholm, 1982. (3) ANDRADE, C, et al; Manual de inspección de Obras dañadas por la Corrosión de Armaduras, Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la construcción, Madrid, 1989. (4) CEB (Comité Europeo del concreto), Boletin 12 , Estructuras Durables de Concreto, Lausanne, 1993. (5) INVIAS, Manual del Sistema de Puentes Colombianos (SIPUCOL), Bogotá, 1996.
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Trayectoria y experiencia Instituto del Concreto - Asocreto Calle 102 # 16-40, Bogotá, Colombia PBX: 571 618 0018 FAX: 571 623 4205 e-mail: instituto@asocreto.org.co
www.asocreto.org.co
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EN CONCRETO 2004
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PREMIOS EXCELENCIA
Jurado Premios Excelencia en Concreto 2004, en compañía de los Ingenieros Nelson Parra P. Presidente de ASOCRETO, José Miguel Paz V. Director de ASOCRETO y el Dr. Pedro Gómez Barrero. En la clausura de la Reunión del Concreto RC 2004 fue premiada la Excelencia. El Auditorio Getsemaní del Centro de Convenciones de Cartagena se llenó con los aplausos y la emoción que traían los ganadores desde que ASOCRETO les informó el resultado de los Premios Excelencia en Concreto 2004. En la ceremonia se hizo realidad. Tres ganadores, uno por cada categoría, fueron galardonados por un Jurado de lujo: los ingenieros Luis Guillermo Aycardi, Juan B. Gómez y Diego Sánchez de Guzmán, en compañía de la arquitecta Teresa Guevara y de su colega Germán Samper, quienes encontraron en cada uno de los proyectos elegidos la excelencia en la construcción, el adecuado uso del concreto y el aporte de técnica y conocimiento en todo el proceso de obra, desde su diseño hasta su ejecución. Como es tradicional, los ganadores recibieron el Disco Giratorio de la Cultura Nariño, un galardón que tiene historia propia; este elemento sagrado evoca el conocimiento profundo de la geometría, el trazo exacto del compás, la alta técnica de ejecución y el equilibrio milimétrico en su giro; características que demarcan excelencia. 36
PREMIOS
Categoría Arquitectura en Concreto BIBLIOTECA AUDITORIO, UNIVERSIDAD JORGE TADEO LOZANO
Entrega del galardón al arquitecto Daniel Bermúdez, de manos de la arquitecta Teresa Guevara.
Concepto del Jurado:
Ubicación: Diseñador arquitectónico: Constructor: Diseñador Estructural:
Bogotá, D.C. Daniel Bermúdez ConConcreto S.A. Hernán Sandoval Arteaga
«Se destacan el urbanismo, la arquitectura, la estructura y la funcionalidad de este proyecto, que no es un edificio aislado, sino que forma parte de un proceso urbanístico que incluye la creación de nuevos espacios públicos y la renovación arquitectónica de un sector que se encontraba en deterioro. En los primero pisos del edificio se encuentra un auditorio destinado principalmente a conciertos, con el escenario ubicado en el centro, lo que establece una estrecha comunicación entre el público y los ejecutantes. En este espacio es digna de destacar la labor del ingeniero acústico. En los pisos superiores está la biblioteca, donde el manejo de la luz juega un papel esencial. Una iluminación controlada que permite una excelente relación libro-lector. El jurado destaca la labor del ingeniero estructural. La excelente combinación de todos estos elementos: manejo del entorno, arquitectura, funcionalidad, aplicación del concreto arquitectónico, hacen que este proyecto y la labor del arquitecto diseñador merezcan el Premio Excelencia».
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Categoría Construcción de Edificaciones CENTRO DE ESPECTÁCULOS LA MACARENA
El ingeniero Luis Fernando Londoño recibe el Disco Giratorio.
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PREMIOS
Consideraciones del Jurado para la premiación:
Ubicación: Constructor: Diseñador estructural: Diseñador arquitectónico:
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Medellín, Antioquia Consorcio ConConcreto - Convilla Soluciones Estructurales Unión temporal Arq. Oscar Mesa, Javier Vera Asociados, Arq. Oscar Montes y Arq. Ricardo Vayda.
«Esta obra es un claro ejemplo de la excelencia en el trabajo de un grupo multidisciplinario capaz de dar respuesta a diversas necesidades y generar un magnifico proyecto. Se disponía de poco tiempo y un presupuesto ajustado, además de diversas complicaciones generales por la ubicación de la obra, la necesidad de conservar la edificación existente y el cumpliendo de la Norma NSR 98. Sin embargo, mediante un adecuado análisis de los problemas y la formulación de una solución apropiada para cada uno de ellos y, seguida de una planeación muy detallada, se logró que la obra se ejecutara con total éxito. Vale la pena destacar el trabajo conjunto del diseñador estructural y el constructor para establecer sistemas de descimbrado parciales, que permitieron el avance del proyecto sin afectar su estabilidad. Y el trabajo de la planta de prefabricación donde se fundieron graderías de 29 tipologías diferentes y alturas variables; la ejecución del montaje fue muy bien planeada, pues no se disponía de patios de almacenamiento y existían restricciones en cuanto al manejo de las grúas y el transporte de los pórticos».
PREMIOS
Categoría Obras Civiles INTERCAMBIO VIAL LOS FUNDADORES
El galardón es entregado por el ingeniero Luis Guillermo Aycardi al ingeniero Leonado Rosillo.
Palabras del Jurado: «Se destacan la geometría, la arquitectura y la iluminación del puente, así como la impecable solución estructural. Otro aspecto digno de ser resaltado tiene que ver con la construcción y el absoluto respeto de los temas técnicos y de seguridad en la ejecución tanto del tablero como del pilono de sección variable. Sobresalen también los controles instalados para los cables de tensado, y el manejo de los concretos empleados en la construcción. Por último, es de resaltar la gestión de mantenimiento proactivo de la estructura mediante la implementación dinámica del puente con acelerómetros que permitirán conocer el comportamiento de la estructura en cualquier instante de su vida útil».
Ubicación: Envigado, Antioquia. Constructor: Unión temporal Diconci S.A. - Alvarado & During Ltda. Diseñador estructural: Pedelta S.A.
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PREMIOS
HOMENAJE
A LA VIDA Y OBRA 2004
DR. PEDRO GÓMEZ BARRERO Su trayectoria y el enorme aporte
«Pasaron los años, y don Pedro
que ha hecho por muchos años al
no solo pensó que su vida estaba
sector de la construcción colombia-
destinada a construir casas para las
na y de algunos países vecinos, lle-
capas medias o pudientes del país.
vó a que este año ASOCRETO es-
Lo primero que hizo fue levantar
cogiera al Doctor Pedro Gómez Ba-
una bella posada en su pueblo
rrero para rendirle un sentido home-
Cucunubá, con tanto amor por éste
naje en el marco de la RC 2004, con
que incluso, se ha empeñado en un
el premio a la Vida y Obra.
programa para rescatar la tradición
Este hombre, conocido por crear
de los tejedores artesanales que vio
y poner en marcha megaproyectos
en su infancia. Con una visión y sen-
innovadores de mucho renombre, no
tido social, en 1979 fue el gestor de
es ingeniero o arquitecto como mu-
la empresa Compartir que, casi 25
chos podrían pensar. Es abogado de
años después, siempre con gran ca-
la Facultad de Jurisprudencia de la
pacidad de reacción ante los desas-
Universidad del Rosario de Bogotá,
tres y adversidades del país, mues-
cuya vida profesional dio inicio a los
tra como resultados 30.000 solucio-
25 años como Juez de Facatativá.
nes de vivienda construidas para los
A los 29 ya era Director de Valoriza-
colombianos de escasos recursos,
ción de Bogotá, a los 30 Gerente
planteles educativos para 120.000
fundador de la empresa Currea Aya
niños y jóvenes, además de capaci-
y Mazuera Ltda, primero, y después
tación y crédito para cien mil microe-
de Currea Aya y Uribe Holguín; y
mpresarios, y un trabajo con los
desde hace 35 años, es el alma y el
maestros.
motor de su propia firma, Pedro Gómez y Cía. Ltda.
El Ingeniero Nelson Parra Parra, Presidente de ASOCRETO, entrega el Galardón Vida y Obra al doctor Pedro Gómez Barrero. 40
PREMIOS
Han sido años de mucha intensidad, de los cuales don Pedro recuerda especialmente aquellos tiempos en que dirigió Resurgir, para la reconstrucción de Armero, o aquellas noches en Caracas donde fue embajador colombiano, en que se la jugó toda para evitar una guerra con Venezuela, durante el recordado incidente de la corbeta Caldas. Y siguieron pasando los años y llegó 1996, momento en que empezó esa historia dura, que culminó cuando tuvo que entregarlo todo, con mayor responsabilidad que dolor. Perdió muchas cosas, salvo lo que jamás alguien le puede quitar a un caballero; la credibilidad. Porque Pedro Gómez es todo un caballero. Uno de aquellos hombres para quienes la palabra lo vale todo, tanto, que la confianza que inspira reemplaza cualquier escritura o letra de cambio. Con las manos vacías, pensó que a Colombia no le podía pasar lo mismo, y por eso, a finales de 1999 el gran apego a su tierra lo llevó a Suecia a participar con la delegación del gobierno nacional para trabajar por el plan de paz del país.
Pedro Gómez construyó el Centro Comercial Unicentro de Bogotá en 1976, marcando una nueva pauta en el estilo de construcciones comerciales del país.
Conjunto Residencial en Bogotá. Metrópolis, 1982 Conjunto para la Tercera Edad Plenitud (hoy Hotel La Fontana). Bogotá, 1979.
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PREMIOS
Un año después vino a visitarlo en Bogotá el empresario Jacobo Torres impresionado por el Centro Andino, uno de sus proyectos, y le propuso construir uno similar en Panamá. Entonces comenzó la resurrección. Por ese momento nació su hija María y la economía colombiana comenzó a resurgir. Un nuevo aire de confianza sopló por toda Colombia y las gentes entregaron su dinero a don Pedro, quien nuevamente estaba construyendo seis grandes conjuntos de vivienda y tres centros co-
Centros Comerciales: Unicentro de Medellín (1991) y Andino de la ciudad de Bogotá (1993).
merciales en Bogotá. Y allá en Panamá se terminó de construir el Multicentro; llegaron otros pedidos de Quito y Santo Domingo, y la romería que lo sigue por su credibilidad y mirada de visionario celebró en silencio que don Pedro Gómez Barrero hubiera resguardado tan bien su honorabilidad para erigir otra vez en Colombia y en Latinoamérica, un nuevo modo de vivir.» Adaptación de: “Don Pedro en Panamá”. Por: Germán Santamaría. Revista DINERS. No. 404. Nov. de 2003. Fotografía: Miguel Anjel
Pedro Gómez Barrero y su esposa Piedad Gómez Vargas. 42
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EN LA ESPECIFICACIÓN
Y DISEÑO DE MEZCLAS DE CONCRETO AUTOR : ING, MIC, MSCIS. DIEGO SÁNCHEZ DE GUZMÁN CONSULTOR EN INGENIERÍA Y PATOLOGÍA DEL CONCRETO
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NUEVAS TENDENCIAS
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ebido a que la construcción y el comportamiento de las estructuras de concreto simple o reforzado están siendo cada día más exigentes, se hace indispensable profundizar en el diseño y en las especificaciones de las mezclas de concreto. La utilización de sistemas estructurales más novedosos y atrevidos, de elementos cada vez más esbeltos, los sistemas constructivos más estrictos con la calidad de la mezcla, la tendencia a construir con menores tiempos de ejecución, la rapidez de poner en servicio las estructuras, la incorporación de nuevos ingredientes, y la menor vulnerabilidad ante las solicitaciones del nuevo milenio, son algunos factores que refuerzan la necesidad de revisar las normas y especificaciones. Este artículo hace especial énfasis en la necesidad de promover el uso de concretos que se especifiquen no solo por resistencia a los 28 días de edad, sino también por otros importantes factores como: facilidad de colocación, mínima contracción, control de fraguado, desarrollo y evolución de la resistencia a todas las edades, alta compacidad, menor permeabilidad, mayor durabilidad y mejor apariencia, entre otros; sin incurrir en costos excesivos, pero velando por la seguridad y estabilidad de las estructuras. 44
COMPOSICIÓN MODERNA DEL CONCRETO CONVENCIONAL Tradicionalmente se afirma que el concreto está compuesto principalmente de cemento, agregados finos y gruesos, agua, aditivos y en algunos casos adiciones. También se indica que contiene alguna cantidad de aire atrapado y puede contener aire incluido intencionalmente, mediante el uso de un aditivo o de un cemento con inclusor de aire. Sin embargo, durante las últimas décadas la composición del concreto ha variado significativamente por cuanto la tendencia ha sido el añadir materiales diferentes de los mencionados. Por lo anterior, una definición moderna del concreto puede ser la siguiente: «El concreto u hormigón convencional puede re-definirse como la mezcla de un material aglutinante (cemento portland, cemento portland compuesto, o cemento portland más adiciones cementantes), un material de relleno (agregados finos y gruesos), agua, aire, aditivos y adiciones suplementarias, que al fraguar y endurecer forma un sólido único desde el punto de vista mecánico (piedra artificial), y con el paso del tiempo adquiere rigidez y resistencia (principalmente a la compresión) con una durabilidad apropiada a las condiciones de servicio.»
Tabla 1. Composición moderna del concreto convencional, según los ingredientes usados.
MATERIALES
Es decir, el concreto sigue siendo un material compuesto, pero cada vez más complejo para que tenga mejores prestaciones.
ESPECIFICACIONES PARA EL SIGLO XXI Ya se han mencionado los principales componentes del concreto, y entre ellos, es cada vez más frecuente el empleo de adiciones (conozca más del tema en Noticreto 69). Como mezcla compuesta por ingredientes que experimentan reacciones químicas, con cambios físicos y desarrollo de características mecánicas, el concreto es un material que se transforma en el tiempo; y por ello, sus propiedades son estudiadas tanto en el estado plástico (fresco), como durante el proceso de fraguado (cambio del estado plástico al estado sólido), y también en el estado endurecido. Por ello, las especificaciones de los concretos del nuevo milenio están contemplando los siguientes factores, que tienen relación directa con el uso al que estará destinado el concreto y con las condiciones esperadas en el momento de su colocación.
• Economía La primera consideración que debe ser estudiada después de los aspectos técnicos y de seguridad en un diseño de mezcla es la factibilidad económica de su producción, sin duda uno de los requisitos más comunes de la ingeniería. El costo de producción del concreto está constituido por el costo de los materiales, la mano de obra, los equipos utilizados (planta y otros) y el grado de control de calidad que se realice en el sitio de trabajo. El arte de diseñar una mezcla de concreto de manera económicamente eficiente y productiva, está en lograr optimizar las proporciones de los materiales empleados, aprovechando sus propiedades y características para alcanzar los requisitos técnicos especificados, de modo que el orden de incidencia en costos de cada material, en lo posible, sea inversamente proporcional a su participación como componente de la mezcla. En lo que concierne a la mano de obra, ésta depende de la organización del sitio de trabajo y del tipo de equipo disponible. Sin embargo, estos costos están estrechamente relacionados con la manejabilidad de la mezcla debido a que las mezclas de consistencia seca requieren mayor energía de compactación que las de consistencia húmeda. Por último, la economía de un diseño de mezcla particular también está relacionada con el equipo disponible y con las prácticas de producción y colocación. Estos factores son medidos por el grado de control ejercido en los sitios de trabajo. De ahí la importancia económica de hacer control de calidad, para reproducir lo más fielmente posible los diseños de mezcla a nivel industrial o de obra.
• Facilidad de colocación y de consolidación Dentro de las propiedades del concreto en estado fresco, que tienen relación con la facilidad de colocación y de compactación, están la consistencia (medida de la fluidez), la manejabilidad (capacidad de ser colocado y compactado sin segregación) y la cohesión (grado de estabilidad). Para especificar una consistencia determinada en el concreto fresco deben tenerse en cuenta: el tamaño de la sección que se va a construir y la cantidad y espaciamiento del acero de refuerzo. Es claro que cuando la sección es estrecha y complicada, o cuando hay numerosas esquinas o partes inaccesibles, el concreto debe tener la mejor compactación posible con una cantidad razonable de esfuerzo. También se deben considerar las condiciones de colocación, ya que hoy en día existen múltiples sistemas de vaciado y colocación como el concreto compactado con rodillo, el concreto lanzado, las cimbras deslizantes, las reglas vibratorias, las bandas transportadoras, los rodillos vibratorios, el bombeo, el sistema de tubo-embudo tremie, los métodos de inyección y la tecnología del autocompactado, entre otros, que requieren de mayor o menor plasticidad (cohesión) de la mezcla; como es sabido, esta condición depende en gran parte del contenido de finos. El sistema de compactación también es importante debido a que la máxima resistencia se logra cuando también es máxima la masa unitaria del concreto (con agregados pétreos de peso normal).
Tabla 2. Asentamientos recomendados para diversos tipos de construcción y sistemas de colocación y compactación.
• Hidratación, temperatura y velocidad de fraguado Dentro de los factores que cada día cobran mayor vigencia en la especificación de los concretos modernos se encuentran el grado de hidratación del cemento, la temperatura de la mezcla y la velocidad a la cual se realiza el fraguado; propiedades
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que tienen mucha relación con el medio ambiente reinante en la obra, en el momento de la colocación y las primeras horas de edad. Temperatura de la mezcla: Debido a que el proceso de hidratación del cemento es un proceso exotérmico, es decir que libera calor, las condiciones ambientales de una obra pueden crear ciertas circunstancias que afectan la calidad del concreto. Como la temperatura afecta a la velocidad con que se hidrata el cemento, en climas fríos, las temperaturas bajas retardan la hidratación retrasando los tiempos de fraguado y el posterior endurecimiento y desarrollo de resistencia del concreto. En general, se ha determinado que por debajo de -10°C todo proceso se detiene; entre -10°C y 10°C los procesos se activan pero muy lentamente; y, por encima de 10°C y hasta 32°C, los procesos actúan sin inconvenientes. Fraguado del concreto: El proceso de fraguado comienza en el momento en que el cemento y el agua de una mezcla de concreto entran en contacto. En condiciones normales, el concreto que se haya mantenido en agitación se puede colocar y compactar dentro de la primera hora y media posterior al mezclado (a veces hasta dos horas). Sin embargo se debe propender por eliminar o minimizar cualquier variable que induzca al concreto a fraguar anticipadamente, como suele suceder en climas cálidos y secos o cuando se usan aditivos acelerantes. Esta consideración tiene especial importancia en la prevención del fenómeno de retemplado.
En términos generales, existen tres grandes grupos de métodos de curado para mantener la presencia del agua y en algunos casos la temperatura favorable en el concreto: 1. Métodos que mantienen un ambiente húmedo mediante la aplicación continua o frecuente de agua por medio de inmersión, inundación, rociado, nebulización de agua o cubiertas húmedas saturadas. Estos métodos proporcionan cierto grado de refrigeración a través de la evaporación, lo cual es benéfico en climas cálidos. 2. Métodos que mantienen la presencia de parte del agua de mezclado en el concreto durante el período inicial de endurecimiento, mediante materiales que sellan la superficie expuesta, como láminas impermeables de papel o plástico, o mediante aplicación de compuestos químicos para formar «membranas impermeables de curado». 3. Métodos que aceleran la ganancia de resistencia suministrando calor y humedad adicional al concreto. Esto se logra normalmente con la aplicación directa de vapor de agua, serpentines de calentamiento embebidos en el concreto o formaletas calentadas eléctricamente.
• Condiciones de curado y de secado del concreto Las labores de protección y curado tienen una gran influencia sobre las propiedades del concreto, tanto en estado plástico como en estado endurecido, particularmente en lo que se refiere a su fraguado, estabilidad volumétrica, permeabilidad, densidad, resistencia mecánica, durabilidad y resistencia a la abrasión. Durante el estado plástico, la contracción o expansión que experimenta el material están asociadas con cambios de humedad y temperatura y se caracterizan por fenómenos como el asentamiento plástico, la contracción plástica y las grietas capilares o cuarteaduras. (Conozca más del tema en Noticreto 68). La mayoría de los concretos en este estado contienen una cantidad de agua considerablemente mayor que la requerida para que tenga lugar su combinación química y la hidratación completa del cemento. Sin embargo, durante el fraguado se pierde agua por exudación y posterior evaporación o por absorción de los agregados, las formaletas o el suelo, que evitará la completa hidratación. Adicionalmente, la pérdida de agua también hace que el concreto se contraiga, creando así esfuerzos de tensión interna que pueden conducir a fisuramiento superficial. Por ello, todas las superficies expuestas deben protegerse de la evaporación de la humedad. 46
Curado de piso. Desde luego, el método escogido o la combinación de ellos dependerá de factores como el tipo de mezcla y sus ingredientes, el volumen y la forma del elemento, las instalaciones de producción (en obra o en planta), la disponibilidad de elementos y materiales para la protección y el curado, la apariencia estética, y los costos del procedimiento. Y cuando se emplea agua como elemento de curado, ésta debe cumplir con los mismos requisitos del agua de mezclado (libre de sustancias perjudiciales). Además, cuando la apariencia del concreto es importante, el agua debe estar libre de sustancias que lo manchen o decoloren.
• Resistencia mecánica y módulo de elasticidad Hoy en día se consideran concretos de resistencia normal, aquellos que tienen valores de resistencia a la compresión entre 21 y 42 Mpa (210 a 420 kg/cm2, 3.000 a 6.000 psi, a los 28 días de edad); los que tienen valores de resistencia entre 42 y
70 Mpa (420 a 700 kg/cm2, 6.000 a 10.000 psi, a 28-56 días de edad); se empiezan a clasificar como de alta resistencia; pero se están considerando como verdaderos concretos de alta resistencia aquellos que están comprendidos entre 70 y 140 Mpa (700 a 1400 kg/cm2, 10.000 a 20.000 psi; a 28-90 días de edad); y se denomina de «ultra-alta resistencia» a los que tienen resistencias a la compresión por encima de los 140 Mpa (más de 1400 kg/cm2, más de 20000 psi; a los 56-90 días de edad). La resistencia del concreto no es el único criterio a tener en cuenta para el diseño y cálculo de una estructura, pues la rigidez del mismo suele tener la misma o mayor importancia. El diagrama de esfuerzo-deformación en la compresión de un concreto (ASTM C 469) suministra el factor más importante a partir del cual se deducen las ecuaciones para el cálculo de elementos de concreto reforzado: el módulo de elasticidad del concreto, que da una medida de la rigidez del material. Desde hace muchos años se ha establecido una relación directa entre el módulo de elasticidad del concreto y su resistencia a la compresión (a mayor resistencia, mayor módulo de elasticidad); sin embargo, el módulo de elasticidad depende en una gran medida de la calidad de los agregados y su proporción dentro de una mezcla (hay que recordar que aproximadamente el 70% de la masa son agregados). En general, se han propuesto numerosas ecuaciones, todas ellas experimentales, para obtener el valor del módulo de elasticidad, que se pueden encontrar en la NSR - 98.
• Compacidad y peso unitario Dada la naturaleza heterogénea del concreto, la compacidad puede resultar afectada por el fenómeno de segregación, cuando la mezcla se encuentra en estado plástico. Por ello, la correcta distribución de todos y cada uno de los componentes a través de su masa es importante para mantenerlo tan homogéneo como sea posible. Para que un concreto sea compacto, denso, sólido, homogéneo -y por lo tanto resistente y durablese requiere: - El uso de un cementante (cemento Portland y adiciones cementantes) de buena calidad y la aplicación de bajas relaciones agua cemento. - El uso de agregados densos, poco porosos y bien gradados (compensados en su relación arena/agregado total). - El más bajo contenido posible de agua de mezclado, que se logra con el uso de aditivos reductores de agua. - Un adecuado manejo y una correcta colocación y compactación (sin segregación) del concreto dentro de la formaleta. - Un cuidadoso procedimiento de retiro de las formaletas. - Una protección y un curado apropiados, después del fraguado final de la mezcla, acompañado de buenas prácticas de protección y puesta en servicio.
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Medición del índice de perfil de vías Perfilógrafo de California
Servicio de metrología en el área de fuerza y masa Celda de calibración
Ensayos de materiales Capacitación para laboratoristas y control de calidad Patología de estructuras Laboratorio del Concreto - Asocreto Carrera 28 # 89-43, Bogotá, Colombia PBX: 571 610 0797 FAX: 571 610 9330 e:mail: laboratorio@asocreto.org.co
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• Durabilidad e impermeabilidad Debido a que las estructuras de concreto simple o reforzado están expuestas, no solamente a la acción mecánica de las cargas de servicio sino también a otros factores que tienden a deteriorarlas y destruirlas -entre ellos las acciones físicas como los cambios bruscos de temperatura y humedad, eventuales agresiones de carácter químico o biológico, o posibles acciones mecánicas- se hace indispensable profundizar no solo en el diseño y especificaciones de las mezclas de concreto, sino también en la concepción y diseño de los elementos estructurales y arquitectónicos; en los procesos y técnicas de construcción; en la metodología de protección, curado y puesta en servicio, y en los procedimientos de inspección y mantenimiento de las estructuras. Una de las propiedades más relevantes para la durabilidad es la permeabilidad a los fluidos (líquidos, gases o iones). La permeabilidad del concreto consiste en que éste pueda ser atravesado por un fluido (líquidos, gases, iones) a causa de una diferencia de presión entre las dos superficies opuestas del material. En general, la permeabilidad de la pasta depende de la relación agua/material cementante, del grado de hidratación del cemento y de la edad, como se puede apreciar en la Tabla 3.
agua/material cementante sea mayor de 0,70, es imposible alcanzar la completa discontinuidad de los poros capilares, aun con un curado húmedo continuo. Por lo tanto, estos concretos tendrán permeabilidad relativamente más alta. Para tener un orden de magnitud, el coeficiente de permeabilidad Kp de un concreto maduro de buena calidad es de aproximadamente 1x 10 -13 m/s. En casos extremos, cuando la porosidad capilar ha sido eliminada, el Kp puede llegar hasta valores de 1x 10 22 m/s.
Tabla 4. Tiempo de curado requerido para producir un sistema discontinuo de poros capilares en el concreto, asumiendo un curado húmedo continuo.
Tabla 3. Efecto de la edad de una pasta de cemento sobre el coeficiente de permeabilidad para una relación agua/cemento de 0,51. Por ésta razón, la normativa mundial recomienda que para reducir la permeabilidad del concreto, se deben utilizar bajas relaciones agua/material cementante (inferiores a 0,5 en peso) y un período de curado húmedo adecuado. Esto disminuye la permeabilidad de la pasta y obtura la porosidad de los agregados al envolverlos. Los requerimientos de durabilidad pueden variar significativamente, pero los que con más frecuencia se especifican tienen relación con los ciclos de humedecimiento y secado; con los ciclos de congelamiento y deshielo; y con el ataque de sulfatos.
• Estabilidad de volumen
Un concreto de baja permeabilidad requiere tanto de una baja relación agua/material cementante como de un adecuado período de curado húmedo. Lo anterior se fundamenta en que, a medida que avanza la hidratación del cemento, la red de poros se va cerrando como consecuencia del bloqueo de los mismos por la formación de C-S-H. Es decir que, con el curado húmedo continuo se va disminuyendo el valor de Kp hasta llegar a una completa discontinuidad de los poros capilares, pero en función de la relación agua/material cementante (Ver tabla 4). La tabla muestra además que en concretos cuya relación 48
Tanto en estado plástico como en estado endurecido, los cambios volumétricos del concreto generalmente están asociados a la contracción o dilatación que experimenta el material por cambios de humedad y/o por variaciones de temperatura. El valor de la contracción final para concretos normales suele ser del orden de 0,2 a 0,7 mm por metro lineal, según el contenido inicial de agua, la temperatura ambiente, las condiciones de humedad y la naturaleza de los agregados. La contracción por secado puede permanecer durante muchos meses, aunque a ritmo decreciente, dependiendo de la forma del elemento y es una propiedad perjudicial del concreto si no se controla adecuadamente. Con una contracción del 0,05 % el concreto se
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acorta aproximadamente 1,5 mm en 3,0 m lineales y, si se restringe este fenómeno, invariablemente se agrietará . Por lo anterior, el agrietamiento debido a contracciones por secado puede y debe controlarse en gran medida con la ayuda del acero de refuerzo. Como es lógico, las varillas de diámetro pequeño con espaciamiento cerrado (parrillas y mallas electrosoldadas) son más efectivas para controlar el agrietamiento que las varillas de diámetro grande con espaciamiento mayor, aunque se utilicen los mismos porcentajes de acero. Sin embargo, otros métodos para disminuir o atenuar los efectos de la contracción por secado son: el preesfuerzo (pretensado o postensado), el micro-refuerzo con fibras, el uso de aditivos compensadores de contracción, el uso de cementos de baja contracción (menor de 0,4 mm/m) y el empleo de cementos sin contracción (tipo k).
• Apariencia adecuada Un aspecto del concreto que ha cobrado vigencia en los últimos años es su apariencia, dadas las ilimitadas ventajas técnicas, funcionales, constructivas y económicas que se han encontrado. Por lo anterior, el concreto a la vista o arquitectónico, según la terminología del ACI, requiere de un cuidado especial en la selección de los materiales, formaletas y sistemas de colocación a fin de obtener la apariencia, color y textura deseados.
EL CONCRETO DE ALTO DESEMPEÑO: Un ejemplo de los concretos especificados del siglo XXI Para finales del siglo XX ya no se hacía referencia a los llamados «concretos especiales», sino más bien a los concretos de alto desempeño (High performance concrete, HPC); y más recientemente, en el milenio que comienza, ya se hace referencia a los concretos de ultra alto desempeño (Ultra high performance concrete, UHPC) (Conozca más del tema en la revista Noticreto 67). Como concreto de alto desempaño se considera aquel que excede las propiedades de un concreto convencional y sus características se desarrollan para aplicaciones y ambientes particulares. Algunas de estas características, entre muchas más, pueden incluir: - Alta o ultra-alta resistencia. - Alto módulo de elasticidad (más de 50 Gpa, medido por ASTM C 469). - Alta resistencia a la abrasión (0 a 1 mm de profundidad de desgaste, medido ASTM C 944). - Alta durabilidad y larga vida en ambientes severos . - Baja absorción (2 a 5%, medida por ASTM C642). - Baja permeabilidad y difusión (500 a 2000 coulombs, medida por ASTM C 1202). - Alta resistividad (ASTM G 59).
Puente de la Paz. Resistencia a la compresión 200 Mpa. CONCRETO DE POLVO REACTIVO, RPC El concreto de ultra-alta resistencia, mejor conocido como «concreto de polvo reactivo» (reactive-powder concrete, RPC) fue desarrollado por los franceses en la última década del siglo XX y se caracteriza por una muy alta resistencia mecánica (usualmente 200 Mpa, 2000 kg/cm2, 29.000 psi a la compresión; aunque se han obtenido resistencias a la compresión por encima de 810 Mpa) y su bajísima porosidad, que se obtiene por la optimización del empaquetado de las partículas sólidas con un bajo contenido de agua. Sus propiedades se obtienen mediante los siguientes factores: a) Eliminación del agregado grueso. b) Optimización de la distribución de los tamaños de partículas para densificar la mezcla. c) Tratamiento térmico después del fraguado para mejorar la microestructura interna. d) Adición de fibras de acero y fibras sintéticas (aproximadamente 2% del volumen). e) Uso de reductores de agua de alto rango, para disminuir la relación agua/material cementante por debajo de 0,2.
Apariencia del concreto autocompactante. N O V I E M B R E
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UNA VIVIENDA EN CONCRETO EN EL SUROCCIDENTE COLOMBIANO
Un lote ubicado en pendiente de montaña casi del 40% y la solicitud de contar con una vivienda acogedora, de amplios espacios y que permitiera la vista sobre el entorno, fueron las determinantes principales para decidir el diseño y construcción de esta vivienda unifamiliar utilizando como material predominante concreto arquitectónico. El diseño buscó la distribución adecuada de los espacios, ubicándolos en tres niveles y uniéndolos por una escalera principal. Todos los elementos estructurales se encuentran a la vista, haciendo que el concreto forme parte de la estética de la construcción. Igualmente, el concreto suple pinturas o enchapes mostrándose al natural; en algunos lugares
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PROGRAMA ARQUITECTÓNICO - Semisótano: garaje para tres vehículos. - Nivel 1: sala, comedor, cocina, baño. - Nivel 2: estar familiar, tres alcobas, tres baños, alcoba de servicio, bodega. - Nivel 3: alcoba principal, baño, estudio, área servicios, patio.
con una apariencia vitrificada, lograda a partir de una capa de cera acrílica como protección y en otros como la escalera, aplicando pigmentos de color. El material se complementa muy bien con los otros materiales empleados: madera, aluminio, vidrio y policarbonato en ventanería. La construcción obligada sobre ladera necesitó la ejecución de varios muros de contención para obtener los niveles ascendentes sobre la pendiente; 230 M2 de muros en concreto arquitectónico de 30 cm promedio de espesor, aseguraron la rigidez y estabilidad tal como lo exige norma NSR-98, para construcciones ubicadas en zona de amenaza sísmica alta. Al tiempo, el concreto permitió obtener acabados a la vista por la cara exterior de los muros. Al emplear el sistema de muros cortantes se tuvo especial cuidado en su localización, tratando de que la excentricidad fuera mínima y buscando realizar un espejo respecto al centro de masa, al momento de localizar las pantallas como elementos de contención.
Proceso de construcción de la vivienda.
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PARA DESTACAR
Como idea arquitectónica básica, se buscó que la estructura se proyectara desde el talud de la montaña con grandes voladizos hacia el exterior, de manera que se lograran espacios con luces amplias. Para ello se manejó un elemento central (pantalla) como sistema vertical de carga en un solo punto y desde allí se generaron nervaduras sueltas que emergen del talud. De otra parte, la respuesta estructural se manejó con base en vigas superiores en “I ” a nivel de pasamanos, de las cuales se suspenden las nervaduras por debajo de la misma dando una impresión de estructura flotante. Así, las características de resistencia y esbeltez del concreto permitieron lograr una fachada principal totalmente libre y transparente, como única fuente de iluminación natural, creando amplios espacios interiores sin apoyos intermedios cercanos, como el diseño lo solicitaba.
EL CONCRETO Se prefirió el uso de concreto por su adecuado comportamiento estructural, facilidad de manejo, estar al alcance del medio, de costo favorable y por garantizar al tiempo una estética particular. El material se manejó como una mezcla de materiales aglutinantes; cemento blanco con arena de peña amarilla, con el propósito de obtener el color ocre del concreto. Sin embargo. en el aprendizaje de la construcción, la granulometría poco apropiada del agregado, debido a su alto contenido de finos, generó micro fisuras por retracción y fraguado, lo que llevó a cambiar por arena lavada (color negro) utilizando una proporción con mezclas en concreto arquitectónico y óxido de hierro como pigmento. El diseño de la mezcla se proyectó con base en un criterio de durabilidad y resistencia al clima, para lo cual posteriormente se manejó un buen curado manteniendo los ciclos de humedad y secado, se protegió el acero de la corrosión a través de una alta compacidad del concreto, y se buscó reducir el deterioro bajando la relación agua cemento. Como aporte para el logro estético deseado, se planeó un proceso artesanal para la producción de toda la formaletería en madera, llegando a costos razonables de inversión y de iguales resultados a los posiblemente alcanzados con formaleta metálica, como inicialmente se quería desarrollar. La formaleta empleada consistió entonces en paneles de madera aglomerada recubiertos con resinas fenólicas, reutilizados más de 10 veces en el proceso de obra, gracias a un cuidado en el mantenimiento. Durante el proceso de construcción de losas, para un acabado perfecto y perfiles en concreto bien logrados, la base de los nervios fueron recubrimientos en fórmica, complementados en la parte lateral con repisas metálicas. Para la manipulación de la formaleta se planeó un sistema de fácil izaje, ensamblado rápido y vaciado controlado del concre54
to arquitectónico, previendo de antemano las instalaciones hidráulicas, sanitarias, eléctricas y telefónicas, para un acabado final acorde con los requerimientos de sus propietarios.
VENTAJAS DE CONSTRUIR EN CONCRETO ARQUITECTÓNICO • Seguridad estructural muy apropiada para zonas de actividad sísmica. • Amplias posibilidades de expresión arquitectónica. • Eliminación de acabados como pañetes, cielos rasos, enchapes y pinturas. • Optimización del concreto como recurso. • Durabilidad y apreciable economía en costos y tiempos sobre construcción con otro tipo de materiales. FICHA TÉCNICA Ubicación: Propietario: Constructor: Diseño arquitectónico: Diseño estructural: Área construida: Fecha de construcción:
Pasto, Nariño. Germán Antonio Rosero R. G.R. Construcciones Ltda. Arq. Germán Eduardo Rosero M. Ing. William Arturo Castillo V. 424 m2 2003-2004
LA ARQUITECTURA ESTRUCTURAL
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Puente de Hispanoamérica sobre el río Pisuerga. Valladolid, 1999. AUTOR: JUAN JOSÉ ARENAS DE PABLO PROF. DR. INGENIERO DE CAMINOS - ARENAS & ASOCIADOS, INGENIERÍA DE DISEÑO
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Estimados colegas de Colombia: Supongo que también en Colombia viven ustedes el boom del arte en la ingeniería, o mejor dicho, la invasión de la ingeniería llamativa y sorprendente en sus formas, que pretende ser arte. En Europa, y desde luego en España, estamos en pleno fragor de la batalla. El mundo de los ingenieros se ha revolucionado como consecuencia de la aparición de algunas figuras estelares. Los medios de comunicación les prestan gran atención y no pocos responsables políticos descubren que los puentes no sólo alcanzan comentarios de símbolo y monumento sino que, en la medida en que convierten a las ciudades en espacios mágicos donde toda fantasía es posible, gustan a sus electores por lo que apoyan claramente el movimiento.
Sobre el clima actual de los proyectos de puentes El ingeniero que les habla comenzó su actividad en enero del año 1964, de modo que acaba de superar los 40 años de ejercicio profesional, dedicado todo él al campo de las estructuras y en particular de los puentes. Durante este periodo ha realizado trabajos de investigación en el campo del concreto armado y pretensado, ha escrito programas de cálculo en computador y ha realizado muchas publicaciones técnicas, entre ellas libros y monografías relativos al proyecto y análisis de puentes. Confío en que puedan perdonarme la autosatisfacción pero resulta indispensable para explicarles que, además de vivir los puentes y las estructuras como ingeniero, he tenido siempre la convicción de que podían y debían constituir obras hermosas, no simplemente construcciones que resisten y cruzan valles y cortadas. Además, quien les habla no ha cesado de proyectar y construir puentes. Quizás debiera decir que no he dejado de soñar y proyectar puentes. Y en ese sueño permanente me ha parecido que el respeto a la verdad tenía que ser un principio básico, sin el cual nada podía funcionar adecuadamente. O sea, que los buenos puentes y la verdad tienen mucho que ver entre sí, como si nuestros puentes poseyeran no sólo calidad de ingeniería sino, además, un cierto valor moral. Claro, la verdad se refiere al funcionamiento de la estructura, donde ha de primar el principio de la máxima eficiencia resistente. Pero a niveles más profundos, el principio de verdad ha de incluir el sentido total de la obra que construimos. Lo que nos lleva a defender la adecuación entre la obra pública que es el puente con el bienestar social que procura a la gente y con la elevación cultural que para los ciudadanos supone la construcción de una obra hermosa que esté ajustada a sus necesidades. Y por ello he defendido estas ideas de calidad y belleza de la obra pública en multitud de publicaciones y conferencias. Por consiguiente, si tanto valoro la estética y la cultura que emana de los puentes, parecerá extraño que me oponga al arte ingenieril, o mejor a un cierto arte ingenieril, tal como lo veo practicar a mi alrededor, puesto que cada vez más ingenieros han decidido hacerse «artistas» y producir «arte».
Veracidad frente a apariencia En realidad no hay en ello ninguna contradicción. Combato el falso arte estructural por las razones que ya he expuesto. Y les pondré ejemplos concretos. Comenzando por un viaducto ferroviario construido en Europa en los últimos años: dos arcos gemelos atirantados por el tablero, dos bowstring en lenguaje técnico, se han coronado por un innecesario arco envolvente que los enlaza por arriba sin que pueda
entenderse qué beneficio obtienen los arcos básicos del superarco protector. O sea, los arcos básicos son arcos porque reciben las cargas del tablero a través de las péndolas de cuelgue, lo que explica perfectamente su forma curva con segunda derivada de esa forma proporcional, en cada punto a la carga vertical recibida. Pero, ¿qué hace allí el superarco, que no sea falsificar el funcionamiento estructural y engañar a quien lo contempla? Sus autores lo defienden diciendo que ese superarco reduce la deformabilidad de la estructura cuando, por ejemplo, uno de los dos arcos base está sobrecargado y vacío el otro. La realidad es que hay varias soluciones clásicas para reducir esa deformabilidad de modo simple y directo, pero ninguna de ellas conduce a una figura tan llamativa y sorprendente como la que ofrece la solución que sus constructores han elegido. Porque de eso se trata en definitiva: de pasar de una ingeniería funcional a utilizar los puentes como adornos y figuras llamativas en el paisaje. Les mostraré ahora un paso superior sobre autopista en forma de arco de medio punto, o sea semicircular. En Europa el medio punto resume la herencia del imperio romano de hace 20 siglos y también el arte románico medieval. Es una figura venerable, pero cualquier ingeniero sabe que el medio punto, naciendo en sus arranques con tangentes verticales, no puede constituir una figura estructural seria. De hecho, las bóvedas romanas de medio punto funcionan gracias al relleno interior (escondido) de piedra que poseen en las zonas de pilas, de modo que la directriz real del arco es una figura más próxima al de una bóveda rebajada. Y en el caso de la pasarela de autopista no ocurre nada porque los esfuerzos de flexión derivados de la inadecuación de la forma del arco son perfectamente soportables por los materiales actuales. Prueba de ello es que el puente está construido y sigue en su sitio, pero parece claro que por ese camino pronto van a sobrar las escuelas de
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Puente arco ferroviario en Europa.
Puente sobre el río Miño en España.
¿QUÉ ES ARQUITECTURA ESTRUCTURAL? Paso superior sobre autopista en arco de medio punto ingeniería. Cualquier forma de la estructura será aceptable con tal de que tengamos materiales capaces de resistir sus innecesarios esfuerzos. Para terminar esta introducción, les presento una extraña construcción levantada sobre un río importante en una ciudad española. No la he llamado puente porque no estoy seguro de que lo sea. Desde luego ofrece calzadas para el tráfico de vehículos pero incluye una especie de guirnalda de acero que como una banda de Moebius enlaza en un vaivén inquietante las cabezas de mástiles, cuya utilidad no es entendible en absoluto. Es una estructura muy compleja y difícil, en la que no encuentro belleza alguna. Si es arte, se trata de arte bien efímero en línea con esas corrientes de arte moderno que tienen mucho de tomadura de pelo. Esta construcción me duele por razones íntimas relativas al respeto que siento por la idea del puente. Quizás porque nunca el espacio que los puentes han creado sobre los grandes ríos se ha utilizado para hacer circo, como aquí ocurre. Pero confieso que en este puente son esa organización y funcionalidad las que me desagradan, porque su funcionamiento estructural puede ser hasta correcto.
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No les extrañará entonces que a la hora de combatir un camino que me parece equivocado, tome la vía de la autoafirmación. Mejor que denigrar lo que me parecen errores, será afirmar los principios en los que sí creo y en los que pienso haberme basado para desarrollar mi trabajo. El problema es definir qué debe ser una ingeniería seria y de calidad, a la que es preciso dar un nombre. He optado por el de Arquitectura Estructural, en vez del «Structural Art» que con total convicción maneja el Prof. David Billington en la Universidad estadounidense de Princeton. A la hora de definir qué es Arquitectura Estructural, me atrevo a escribir: «Arte de concebir y organizar construcciones de ingeniería de modo tal que alcancen niveles máximos tanto de funcionalidad resistente como de expresividad formal. La autenticidad y el sentido estructural de esas formas y el cuidado en los detalles son condiciones inexcusables para que una construcción civil pueda ser considerada Arquitectura Estructural (AE). Precisamente, porque la AE ha de basarse en la puesta en valor de los mecanismos resistentes, la formación intelectual del ingeniero resulta imprescindible para practicarla. El sentido final de la AE es integrar el trabajo de los ingenieros en la cultura humanista de la búsqueda de la verdad y la belleza, insertándolo en la gran corriente paisajista y ecologista de nuestros días. El respeto a la verdad impide que la AE conduzca a proyectos fantásticos o a construcciones forzadas e innecesariamente llamativas. La AE exige, sin duda, un esfuerzo de proyecto muy superior al de un trabajo de rutina, pero, al revés, la ejecución de proyectos desarrollados con ese espíritu no necesita ser más costosa que la de trabajos vulgares y carentes de cualquier espíritu de superación». Si me dejan, voy a tratar de desglosar un poco el contenido de la definición.
• Construcciones que alcancen niveles máximos tanto de funcionalidad resistente como de expresividad formal.
Es obvio que la calidad que implica la arquitectura estructural no se obtiene sin esfuerzo. Optimizar un diseño de puente para obtener en paralelo máximos tanto de funcionalidad resistente como de calidad estética es siempre el resultado de un gran empeño por parte del proyectista. En realidad, es el resultado de un largo paso que el ejercicio de la profesión y el estudio de las mejores obras de ingeniería y arquitectura habrán dejado en él.
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• La autenticidad y el sentido estructural de esas formas y el cuidado en los detalles son condiciones inexcusables para que una construcción civil pueda ser considerada Arquitectura Estructural (AE).
y actuales, donde subrayaré los aspectos de los mismos que van en esa dirección.
PUENTE EN ARCO. PIRINEOS, 1969.
La autenticidad, el que las cosas sean lo que parecen y parezcan lo que son, es consustancial con la AE. Sin autenticidad, puede haber espectáculo y hasta belleza. Pero no AE.
• Precisamente, porque la AE ha de basarse en la puesta en valor de los mecanismos resistentes, la formación intelectual del ingeniero resulta imprescindible para practicarla. Esto es importante. La AE parte de un buen conocimiento del fenómeno resistente. No es algo a lo que un escultor, por artista que sea, pueda aspirar. Cuando alguien propone resolver la posible insuficiencia en diseño de los ingenieros a base de colaboración con arquitectos me parece que indica un mal camino, porque resulta que la formación de ingeniero es indispensable para desarrollar AE. La colaboración con arquitectos puede ser muy positiva en muchas direcciones, pero la AE no se alcanza si no es a base de calidad y pureza estructural. Esto es importante. La AE parte de un buen conocimiento del fenómeno resistente. No es algo a lo que un escultor, por artista que sea, pueda aspirar. La AE no se alcanza si no es a base de calidad y pureza estructural por parte del ingeniero. La disciplina de la arquitectura entra a colaborar pero la formación de ingeniero es indispensable para desarrollar AE.
EJEMPLOS DE PUENTES Y ESTRUCTURAS REALES Solo con ejemplos de puentes reales soy capaz de extenderme en la explicación de lo que la postura a favor de la AE significa. Presento a continuación un conjunto de proyectos de mi autoría, antiguos
Puente en Pirineos, 1969. Comentarios: - Limpieza y simplicidad estructural. - Concreto armado. Luz 30 m. - La forma arco demuestra su economía y su potencia resistente. Puntos discutibles: - Rótulas plásticas, innecesarias en pies de arcos. Colocarlas ha sido un pecado de juventud. PUENTE PÓRTICO EN BOLTAÑA. ARAGÓN, 1972. Comentarios: - Limpieza y simplicidad estructural. - Concreto pretensado. Luz 45 m - Las células triangulares de apoyo manifiestan con claridad el camino de las fuerzas internas. - Los pies de células alojan las rótulas de apoyo y manifiestan la posición de los tendones de pretensado de los tirantes y sus anclajes finales. - Al dibujar esas células me daba cuenta de su fuerza estructural y de cómo esa fuerza y claridad se traducía inmediatamente en belleza plástica.
Puente Aragón, 1972 Nudo de Enlace en la Autopista Urbana M30. Madrid, 1976.
Puente Madrid, 1976 Comentarios: - Los puentes curvos sobre apoyos puntuales manifiestan gran limpieza geométrica y claridad estructural.
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- La sección de contorno trapecial con peralte variable, da gran fuerza al volumen externo del tablero. - Además, esa sección es óptima en cuanto a rigidez torsional y al tiempo, hace posible un pretensado transversal de la tabla superior y del contorno inferior, ideal para hacer frente sin fisuración a esfuerzos de torsión. - La luz de torsión, distancia entre secciones del tablero empotradas a torsión por pilas o estribos, es de 150 m. Los tendones de pretensado corren desde un extremo del puente hasta el otro, a lo largo de cinco vanos. Se controló el rozamiento con aceite soluble en los cables. Pasarela de Cruces. Bilbao, 1985.
planteado un edificio de rampas desarrolladas alrededor de sendos núcleos huecos de concreto. - Los tirantes permiten salvar el vano principal y el mástil y los tirantes de contrarresto se organizan a partir de esos dos núcleos. - Las rótulas plásticas en el pie del mástil dejan claro que la estabilidad de la construcción descansa sólo en el juego de los cables. - La suavidad de las pendientes y las zonas horizontales hace que mucha gente, incluso mamás con niños en coche o silla de paseo, lo utilicen como zona estancial. - Hay elementos prefabricados de concreto coloreado tanto para impostas como para tratar las superficies verticales de los núcleos. Son «adornos», pero suficientemente ligeros como para no cambiar el carácter de la estructura.
- Los pórticos triangulares de los que nace el arco central constituyen portaladas que abrazan al tablero e invitan a cruzarlo. Para empezar, evitan que el arco central caiga sobre el tablero reduciendo su ancho útil. Pero es que al tiempo, los nudos se convierten en puntos fijos en sentido transversal, lo que supone un notable aumento de la seguridad del arco frente al pandeo lateral. - Las secciones transversales del arco y de los pies inclinados son autorrigidizadas por su misma forma de cajones de acero con fuertes rehundidos en sus cuatro caras. En paralelo, la expresividad de esas secciones con rehundidos es grande. - La estabilidad global de la construcción está garantizada por la gran separación transversal de las bases de los pies inclinados.
Puente de la Barqueta. Sevilla, 1989.
Viaducto de La Arena. Autopista del Cantábrico, 1992.
Puente Sevilla, 1989.
Puente Bilbao, 1985 Comentarios: - La pasarela no sólo permite salvar una luz principal de 60 m sino subir o bajar un desnivel de 18 m. Para lo cual se ha 60
Comentarios: - Es un caso rotundo de eficiencia resistente, con una clara visión de las fuerzas en el espacio aprovechada en el sentido de la expresividad y la claridad estructural. La fuerza de compresión interna que viaja por el arco central se descompone al llegar a los nudos en sendas fuerzas simétricas según los pies inclinados, a través de los que bajan hasta el suelo del tablero.
Viaducto Cantábrico, 1992.
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Comentarios Comentarios: - Estructura que se adapta un difícil trazado de autopista en «S» y que lo hace con tipología de puente atirantado en vanos repetidos. De la cabeza de cada mástil salen los diferentes tirantes como vectores irradiados desde su anclaje hasta la mediana del tablero. - Mástiles de acero y tablero de sección mixta acero-concreto. - Es un ejemplo de buena adaptación de una tipología de puente delicada a una geometría compleja. - Procedimiento constructivo complejo, a base de prefabricar cada vano de 105 ms en el suelo y levantarlo con dispositivos hidráulicos como tramo simple, lo que exige estudio al detalle de la estabilidad de cada tablero curvo cuando se eleva mediante gatos. Puente arco de Oblatas. Pamplona, 1993.
Comentarios: - Arco bowstring atirantado por el tablero. - Arco de concreto tan flexible que resulta laminar y se ve obligado a trabajar como un antifunicular de las cargas que recibe. O sea, las cargas que le llegan son obligadamente proporcionales a la derivada segunda de su forma. Si ésta se selecciona parábola de segundo grado, la interacción entre tablero y arco será por fuerza, una carga uniforme. - La viga rígida a nivel del tablero se encarga de absorber las flexiones diferenciales, correspondientes a la parte de carga no sustentada por el arco. - La interacción entre arco y nervio rígido coincidirá, de acuerdo con el Principio de Castigliano, con el mínimo total de energía de deformación acumulada en la estructura. - Las pendientes transversales de crecimiento del ancho del arco coinciden con las de los planos de péndolas y con las pendientes de las almas. Con el renacentista Palladio, hay que recordar que la belleza de las construcciones depende de la relación de sus diferentes partes entre sí y de cada una de ellas con el todo.
Comentarios: - El gran arco, con 190 m de luz, es un ejemplo único de serenidad resistente. Como estructura que resiste por forma, esa serenidad tiene mucho que ver con la naturalidad con la que hace frente a sus esfuerzos. - Que son de compresión casi pura, o sea con pequeña excentricidad de la resultante en las diferentes secciones transversales. Lo que se comprende bien al contemplar la masa de la obra en la que el propio peso domina muy ampliamente a la sobrecarga o carga viva. - La construcción como dos grandes voladizos, a base de diagonales de acero provisionales, ha evitado cualquier daño a la vegetación del valle. - La apertura en clave mediante gatos hidráulicos permitió introducir en el arco la componente horizontal de fuerza en clave deseada, y al tiempo, liberó en buena parte los esfuerzos de las diagonales provisionales. Bodegas subterráneas de vino. Navarra, 1997.
Puente Arco de la Regenta. Asturias, 1996.
Puente Pamplona, 1933
Puente la Regenta, 1996.
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Un techo compuesto por bóvedas cilíndricas de concreto armado cortadas por arista, genera un volumen sorprendente y un espacio arquitectónico de absoluta paz, lo que hasta para la calidad del vino es recomendable. Se tratar de 3x3 módulos adosados de 18x18 m cada uno, dando lugar a una superficie total de 54x54 m2 entre ejes teóricos. En el fondo es una solución típica de las criptas de iglesias románicas de piedra, aunque con una diferencia importante: el hecho de que las bóvedas de hormigón nazcan del mismo suelo, en el que buscan no sólo apoyo vertical sino también sustentación horizontal para la fuerza de empuje que las hace funcionar como bóvedas y además, dada su flexibilidad, casi como antifuniculares de las cargas. Al contemplar estas imágenes me he preguntado muchas veces de dónde nace ese sentimiento de paz que esta construcción transmite. Y llego a pensar que esa serenidad viene del equilibrio geométrico y mecánico que se da entre unas y otras bóvedas, más la plena integración con el suelo que acabamos de comentar. Puente de Hispanoamérica sobre el río Pisuerga. Valladolid, 1999. Comentarios: - Puente atirantado con pórticos triangulares de formas muy cuidadas.
- Luz del vano principal 120 m y del vano de contrapeso, 36 m. - Todas sus piezas de concreto han sido tratadas como piezas escultóricas. - El gran contrapeso aparece integrado como volumen unido al puente, creando figuras de gran serenidad. - Valladolid es la capital castellana cargada de viejas iglesias, con múltiples torres. Que no existen en esta zona de nuevo desarrollo urbano, de modo que los pórticos del puente constituyen una buena referencia visual. Puente móvil basculante del Puerto de Barcelona. Barcelona, 2000.
Puente móvil, Barcelona 2000.
Puente Valladolid, 1999
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Comentarios: - El puente integra con total limpieza la estructura móvil de acero con ambos viaductos de acceso de hormigón pretensado. - El puente basculante ofrece una luz de 109 m entre ejes de rótulas de giro, que le convirtió en el récord mundial de los puentes basculantes. - Su esquema estático en situación de puente cerrado es el de un puente atirantado con rótula fija en la sección de centro luz. - Cada tirante y el nervio de borde del tablero se sitúan en un plano inclinado transversalmente, lo que da lugar a una fuerte integración de los pórticos y a una gran fuerza visual. - Los tirantes, de sección cajón de chapa de acero, contribuyen desde luego, al funcionamiento estructural cuando el puente está cerrado y soporta cargas de tráfico. Pero también son muy útiles cuando, con el puente abierto y cada voladizo elevado hasta 75 m sobre el nivel del mar, sopla el viento; situación en la que esos tirantes pueden desempeñar el papel de jabalcones comprimidos, razón por la que no podían ser cables flexibles. - El funcionamiento correcto del puente móvil exige que el centro de gravedad de la totalidad de una hoja móvil coincida exactamente con el eje de la rótula de giro. Caso en el que, en ausencia de viento, no habría que realizar esfuerzo alguno excepto el derivado del rozamiento interno de la rótula para girarlo. - Para conseguirlo, es obvio que necesitamos un importante contrapeso en la zona final de cada hoja móvil, a situar en su extremo dorsal, tapado ya por los parámentos de la pila dársena. El volumen de concreto exacto que se utilizó en la obra se obtuvo de un pesaje de la estructura de la hoja con gatos hidráulicos principales colocados en la sección de rótula y con gatos secundarios en los dos
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extremos de la misma. El llenado de hormigón se prosiguió hasta que las reacciones en los gatos secundarios se anularon y la totalidad del peso propio más contrapeso se canalizó por los gatos principales. - Pilas dársena muy integradoras, de formas lógicas, cargadas de funcionalidad y simbolismo. - Parámentos de pilas dársena incluyen resaltos de concreto que buscan dinamizar la expresión del puente. Empleamos las superficies de hormigón como bases de bajorrelieves. - Piezas basculantes que componen estructuras de puente atirantado, con tirantes rígidos de acero estructural y sección cajón, del todo integradas con los nervios de borde del tablero. - Abierto o cerrado, el puente ofrece pleno valor escultórico.
Lonja de Pescados, Santander 2002
Puentes de acceso al Centro Comercial de Sanchinarr. Madrid, 2003. Comentarios: Un buen ejemplo de Arquitectura Estructural demandada por la empresa del centro, que ha visto en los puentes de acceso una oportunidad para aumentar su atractivo comercial.
tipo laminar, con perfil que llamamos «de gaviota». Cubierta de unos 30 meros de luz que asoma al exterior en las dos fachadas principales mediante vuelos de 7,50 metros que protegen la zona de descarga de los barcos pesqueros y la zona de carga de los camiones que se llevan la mercancía, una vez subastada. La cubierta cuenta con tirantes de concreto pretensado. Los soportes de fachada están trabajados con el mismo espíritu con el que buscamos formas óptimas en pilas de puente, conscientes de que un único juego de encofrados de acero va a servir para la ejecución de todos los soportes. La limpieza geométrica del edificio es seguramente el resultado de una actitud minimalista, de un ingeniero que busca satisfacer unos requisitos funcionales con el mínimo de piezas y con el máximo aprovechamiento de los materiales.
Lonja de Pescados del Puerto de Santander. 2002. Es un edificio de planta rectangular, compuesto fundamentalmente por las fachadas, una cubierta de directriz curva y con sección transversal que es suma de ondulaciones repetidas, obtenida por adición de piezas resistentes de concreto de
Nota final Tengo que decir que si les he expuesto mis proyectos no porque yo los considere modelos acabados de arte estructural, pero sí estructuras concebidas con ese espíritu, aunque en aquellos momentos no conociera yo esas palabras ni imagi-
Puentes Centro Comercial, Madrid 2003.
nara su definición. Desde luego que para practicar el ejercicio profesional desde estas coordenadas es obvio que todo lo que refina el espíritu del hombre; cultura, pensamiento, arte, está a favor. Pero para que trabajos de ese tipo sean posibles hace falta también un clima profesional de respeto y apoyo. Necesitamos unas administraciones que, convencidas de que no basta con que los puentes resistan, valoren y apoyen la verdadera calidad en los proyectos de ingeniería. Y necesitamos políticos que sepan distinguir entre arte y artilugios de luces y colores y que no se dejen seducir por los últimos. Dice García Márquez en el comienzo de una de sus increíbles novelas que las cosas eran todas tan nuevas que aún no tenían nombre. Con el arte estructural nos sucede lo contrario: no es nuevo, pues lo han practicado en el pasado numerosos ingenieros, con nombres tan próximos a nosotros como Telford, Brunnel, Eiffel, Freyssinet, Maillart, Nervi, Morandi o Torroja. O Roebling y Amann, si miramos a los Estados Unidos. O Schlaigh y Menn, si nos fijamos entre los ingenieros vivientes. Pero esa actividad tan importante sigue sin tener un nombre que sea conocido y reconocible. Por el bien de la ingeniería y de la misma sociedad, que es la propietaria y usufructuaria de nuestros proyectos, por la cultura cívica y la motivación educativa que de esa buena práctica profesional se desprenden, es ya indispensable bautizarla. Y hacerla florecer. Vea el artículo completo en: www.asocreto.org.co
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EVENTOS ARCHITECTURE AND CONCRETE École Nationale des Ponts et Chaussées Diciembre 6 y 7 de 2004 París, Francia
Congreso mundial en el que se presentarán las nuevas características estéticas, funcionales y ambientales del concreto. Contará con la asistencia del American Concrete Institute (ACI). Público objetivo:Arquitectos, Ingenieros, contratistas, profesores, investigadores de ingeniería y ciencia. Informes: francois.toutlemonde@lcpc.fr http://pfe.enpc.fr/web2003/dyn/html/44041.htm
BAU 2005 Enero 17 al 22 de 2005 Munich, Alemania BAU se ha establecido como la brújula del mercado y plataforma de primera clase para la información. En esta oportunidad se presenta la gama más grande de materiales y los últimos sistemas de construcción de edificaciones. Además provee información de acontecimientos en las edificaciones. Va dirigido a todos los actores de la ingeniería civil y la construcción. Informes: onfo@firamunich.com www.bau-muenchen.de Exposición
CONEXPO-CON/AGG® 2005 Marzo 15 al 19 de 2005 Las Vegas, USA La mayor exposición internacional del mundo que se realizará en 2005 para los diversos sectores de construcción, donde se exhibirán materiales, lo último en equipos, servicios y tecnologías avanzadas.
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Este evento se realiza cada tres años, conjuntamente con la Exposición Internacional de Transmisión de Energía – IFPE. Invitación especial para funcionarios de los sectores gubernamentales e institucionales de todo el mundo. Informes: www.conexpoconagg.com international@conexpoconagg.com
LIBROS FIRE SAFETY OF CONCRETE STRUCTURES: BACKGROUND TO BS8110 FIRE DESIGN Autor: T. Lennon - 2004 En este libro incluye una recopilación de las investigaciones realizadas durante aproximadamente 60 años sobre la resistencia del concreto al fuego. Información: Ascothern@concretecentre.com
MANUAL OF CONCRETE PRACTICE 2004 BOOK SET Autor: ACI Es el mayor compendio de referencia del concreto. Contiene todos los fundamentos utilizados por la ACI, códigos requerimientos y especificaciones. Información: http://www.constructionbook.com/xq/ASP/ ProductID.3274/id.422/subID.424/qx/default2.htm
TILT-UP DESIGN & CONSTRUCTION MANUAL Autor: Tilt-Up Concrete Assoc. 6A. EDICIÓN Esta edición trae información sobre planeamientos de la construcción, consideraciones para la fundación, entre otras aplicaciones de este sistema constructivo. Información: http://www.constructionbook.com/xq/ASP/ ProductID.3346/id.422/subID.424/qx/ default2.htm
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EN LOS GRANDES CONECTORES URBANOS ESTACIONES DE METROCABLE FUENTE Y FOTOGRAFÍAS:
ARQ. MARÍA PATRICIA BUSTAMANTE V. - OFICINA DE PLANEACIÓN, METRO DE MEDELLÍN. ING. LUIS RAMÓN PÉREZ C. - DIRECTOR PROYECTO METROCABLE
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a ciudad de Medellín es pionera en la implementación de sistemas de transporte masivo en el país. En ese marco, sobre terrenos escarpados del nororiente de la ciudad, donde la pendiente es bastante considerable, fueron construidas cuatro estaciones del nuevo MetroCable como puntos de conexión efectivas entre el actual sistema Metro, con las áreas periféricas y cruces viales importantes.
Ficha Técnica: Ubicación: Entidad propietaria: Diseño arquitectónico: Diseño Urbanístico: Diseño estructural: Constructor: Fecha de construcción: Área construida:
En materia de diseño, era importante plasmar las características de un sistema de transporte contemporáneo. Es así como su arquitectura se compone de imponentes estructuras en concreto gris que soportan elementos metálicos y en vidrio. Al interior, amplios espacios conforman los accesos a las telecabinas y a los servicios de atención. Hacia afuera, el espacio público se integra a través de escaleras, rampas y terrazas, que responden tanto a las condiciones topográficas como a la necesidad de recibir grandes grupos de usuarios.
Medellín - Antioquia Municipio de Medellín y Metro de Medellín. Édison Escobar Osorno y María Patricia Bustamante Vélez Guillermo Díaz Meneses Pablo Bocarejo y Conconcreto S.A. Unión Temporal Telecabinas Medellín 2003 - 2004 Estación Acevedo: 2.800 m2 Estación Andalucía: 3.200 m2 Estación Popular: 3.210 m2 Estación Santo Domingo: 3.250 m2
CONSTRUCCIÓN El uso del concreto como material predominante permitió la construcción de una geometría compleja. La estructura de cada estación está compuesta por dos pantallas laterales en concreto gris a la vista, que a la vez delimitan el espacio interior, dos columnas celulares y un serie de columnas del tipo de muro de cizalladura de concreto reforzado. La disposición de estos elementos se realizó acorde con el sistema de escaleras requerido para la normal circulación de los usuarios Debido a las luces de 20 m entre los elementos de la estructura principal, se exigió la construcción de vigas con dimensiones entre 1,50 y 2,0 m de profundidad. Y la altura entre pisos, que supera los 10 m, requirió la utilización de andamios de carga y perfiles especiales para el armado de las formaletas y la obra falsa. Se utilizaron formaletas de madera entablerada para lograr el concreto a la vista especificado. Para sostener los grandes elementos estructurales, se utilizaron como fundaciones pilas excavadas a mano, con diámetros entre 1,0 y 1,2 m, a una profundidad que no superó los 10 m.
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- Diseño de las estructuras de los edificios de las estaciones. - Diseño de las estructuras de soporte del sistema de transporte por cable. - Diseño de las estructuras necesarias para la adecuación de la Estación Acevedo y conformar el terminal del transporte por cable. - Diseño de estructuras varias, como muros de contención, para solucionar problemas en las edificaciones vecinas del sector, originados por las obras del sistema de transporte por cable.
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Para las estructuras de soporte del sistema de transporte del cable y equipos mecánicos se siguieron las recomendaciones de Normas Francesas Poma. Para los demás elementos estructurales se tomaron en cuenta las recomendaciones de las normas NSR-98.
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DATOS DE METROCABLE - Los aportes económicos para la ejecución del proyecto estuvieron a cargo del Municipio de Medellín, con una participación del 55% y del Metro de Medellín que realizó aportes del 45%. - La empresa Metro se encargó de realizar los procesos de contratación y control de obra. - Adicionalmente se están construyendo parques en los sitios de implantación de las torres de sostenimiento del sistema, generando un espacio público aproximado de 3.000 m2.
Proceso constructivo de la imponente estructura en concreto de una de las estaciones y todo el sistema periférico para hacer posible el traslado de las cabinas.
DISEÑO ESTRUCTURAL Para las diferentes edificaciones y estructuras que conforman todo el proyecto, se realizaron los estudios y diseños correspondientes:
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Conjunto del Sistema Metrocable, en el nororiente de la ciudad de Medellín
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Obras de adecuación del espacio público.
La versatilidad del concreto da una nueva interpretación al entorno construido. Se aprovecharon las ventajas estructurales y arquitectónicas del material, dando como resultado un proyecto contemporáneo y estable. Todo el conjunto del sistema Metrocable hace hoy día parte del paisaje urbano de Medellín, ciudad caracterizada por un espacio público muy particular, donde lo extraordinario se convirtió en cotidiano.
El concreto es el protagonista de las estaciones de Metrocable
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PARAMENTO EN BLOQUES DE CONCRETO
BARRAS DE FIBRAS DE VIDRIO ®
Las nuevas barras V-ROD son utilizadas como refuerzo para el concreto. Están hechas con una matriz sintética de resina y luego revestidas para una mejor cohesión con el concreto. Su utilización es similar a las barras de acero y para su atadura pueden ser utilizados lazos de nylon o de plástico. Desde el punto de vista estructural, estas son algunas de las ventajas con las que cuenta: - Resistencia a la corrosión. - Peso ligero. - Neutralidad electromagnética. - Alta eficiencia en la resistencia al calor, tanto en construcciones interiores como exteriores.
Información: Concrete Protection Products, Inc Dallas, USA www.fiberglassrebar.com
GEOCELDAS PARA ESTABILIZACIÓN Las Geoceldas sirven para el confinamiento generalmente de materiales sueltos o en algunos casos de concreto, que son utilizados para el revestimiento, cobertura y protección de superficies. En los taludes de suelo árido en donde no se tiene un buen desarrollo de la vegetación, su utilización permite obtener una cobertura estable de suelo vegetal con el fin de lograr el desarrollo de la vegetación.
Información: Maccaferri Soluciones Ambientales www.maccaferri.com
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El sistema MacWall® permite crear estructuras de contención en áreas urbanas, semi flexibles, de construcción simple y rápida, con paramento frontal en bloques de concreto pre moldeados y estructuralmente reforzados con geogrillas. Como ventaja, las estructuras de contención pueden alcanzar cualquier altura.
Información: Maccaferri Soluciones Ambientales www.maccaferri.com
POLIETILENO PARA AISLAMIENTO ACÚSTICO SikaLam Impact Plus es una lámina de polietileno reticulado químicamente, de célula cerrada, para aislamiento acústico frente a los ruidos de impacto en viviendas. Se puede usar en forjados o elementos horizontales de separación en edificación, en los que se va a colocar un suelo flotante (de hormigón, mortero, madera). Ventajas: - Fácil de cortar, manejar y colocar en cualquier tipo de superficie. - Gran durabilidad y mantenimiento de las propiedades acústicas en el tiempo. - Resistencia a la humedad y difusión de vapor. - Elasticidad bajo carga continua en el tiempo. - Inerte al ataque de microorganismos y roedores. Información: SIKA Colombia S.A. Tel: 571- 4123300 www.sika.com.co