WORKSHOP SOBRE PISOS INDUSTRIALES
Consideraciones Generales para la Especificación de Pisos Industriales de Alto Desempeño Ing. Edgardo BECKER
Consideraciones Generales para la Especificación de Pisos Industriales de Alto Desempeño Temario •
Tecnología de los pisos industriales (distintos usos desde “industriales” a ”no industriales”)
•
Procesos de deterioro (desgaste superficial, desportillamiento de juntas, asentamientos, alabeos, fisuración, etc.)
•
Construcción con laser-screed vs. tradicional ”en fajas”
•
CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO DE PISOS “SIN JUNTAS” UTILIZANDO LAS TECNOLOGÍAS DISPONIBLES
•
•
Pisos con losas de HRC (hormigón de retracción compensada) + armadura de restricción
•
Pisos con losas de HBCRF (hormigón de baja contracción reforzado con fibra)
•
Pisos con losas de hormigón continuamente reforzados
•
Pisos con losas de hormigón postensado
Interrelación entre los procesos para el éxito de los procesos (diseño-materiales-construcción)
PISOS INDUSTRIALES DEFINICIĂ“N Se conoce como pisos industriales a todas aquellas superficies, generalmente apoyadas sobre el terreno, capaces de soportar situaciones de carga y/o desgaste de gran magnitud.
PISOS INDUSTRIALES COMPLEJO LOGÍSTICO EN CAMPANA PLANTA
CORTE
Figura 4.1: complejo logístico con naves de almacenamiento de unos 9.000 m2 con racks selectivos y playa de maniobra de camiones entre las naves.
Diagrama de momentos flexores segĂşn y-y Diagrama de momentos flexores segĂşn x-x
Figura 2: momentos flexores en una losa de piso de 15 cm de espesor producidos por las cargas concentradas de las patas de racks del tipo selectivo con pasillos de 3 m de ancho. Fuente: E. Becker, 2012. Seminario sobre Pisos Industriales.
PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LA ALTURA DE ALMACENAMIENTO SOBRE EL ESPESOR DEL PISO (cuando no se dispone de la información específica)
8,4 t 8,4 t 16,8 t
7,2 t 7,2 t 14,4 t
6,0 t 6,0 t 12,0 t
4,8 t 4,8 t 9,6 t
3,6 t 3,6 t 7,2 t
7 niveles
6 niveles
5 niveles
4 niveles
3 niveles
h ≥ 22 cm
h ≥ 20 cm
h ≥ 18 cm
h ≥ 15 cm
h ≥ 13 cm
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CARGAS ESTÁTICAS O “MUERTAS” Y ESTADOS COMBINADOS DE CARGA
DM f
DMf; aumento local del momento flexor debido al paso del eje delantero
a) Momentos flexores generados por la carga de racks selectivos
b) Momentos flexores generados por la carga de racks selectivos más el paso de un autoelevador
Figura 5.21: influencia del paso de un autoelevador cerca de una “pata” de rack cuando el sistema se encuentra Influencia del paso de un autoelevador cerca de un parante de rack cuando el sistema totalmente cargado.
encuentra totalmente cargado.
se
PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LA PLANICIDAD SOBRE EL NIVEL DE SEVICIO DE UN PISO INDUSTRIAL
Esquema con comparación de un sistema VNA o “very narrow aisle” con pasillo súper-plano y otro desnivelado.
PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LA PLANICIDAD SOBRE LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO Y NIVEL DE SEVICIO DE UN PISO INDUSTRIAL
Piso en estado original (plano) Piso en estado original (plano)
Piso con 5 cm de asentamiento diferencial Piso con 5 cm de asentamiento diferencial
PISOS INDUSTRIALES
3.260
80.600
0.300
0.230
2.300
52.400
1.700
2.300
PLANTA
0.230
NAVE AUTOPORTANTE EN SAN ANDRÉS DE GILES
3.260 0.300
87.720
CORTE LONGITUDINAL
1.000
1.000
21.950
CORTE TRANSVERSAL
Figura 4.3: proyecto de nave autoportante automatizada de unos 4.600 m2 cubiertos y 100.000 m3 de almacenamiento. Fuente: E. Becker, 2017. Anteproyecto de diseño del piso.
PISOS INDUSTRIALES DROGUERÍA AUTOMATIZADA EN SARANDÍ (AVELLANEDA, PCIA. BUENOS AIRES)
Estado de cargas excepcional segĂşn DIN 15070 Estado de cargas 3: cargas dinĂĄmicas. Se toma para dimensionado de las ruedas, viga de riel y piso.
40,5 kN Mn = 3,08 kNm/m Mn = 1,54 kNm/m
0% transferencia
Mp = 4,61 kNm/m
20% transferencia 40% transferencia
Mp = 6,15 kNm/m
Mp = 7,69 kNm/m
PISOS INDUSTRIALES LGV (laser guided vehicles)
PISOS INDUSTRIALES DESPACHO DE CEMENTO PALLETIZADO
CORTE TRANSVERSAL del depósito mostrando la operación
20 kN 20 kN
20 kN
42 kN
53 kN
AUTOLEVADOR DESCARGADO
73 kN AUTOELEVADOR CON 1 PALLET DE CEMENTO (utilizando uñas convencionales)
Nave de almacenamiento y despacho de cemento palletizado. Fuente: E. Becker, 2017.
25 kN
42 kN 110 kN
AUTOELEVADOR CON 2 PALLETS DE CEMENTO (utilizando uñas largas)
PISOS INDUSTRIALES INDUSTRIA DEL VIDRIO
PISOS INDUSTRIALES AMPLIACIÓN DEL CANAL DE PANAMÁ (construcción de la 3er esclusa)
PISOS INDUSTRIALES DEPÓSITO DE LUBRICANTES EN CAMPANA (zona de rellenos fluviales sobre el río Paraná) CORTE LONGITUDINAL
rellenos fluviales
CORTE TRANSVERSAL
PLANTA
ALTERNATIVA 3 Pilotaje para estructura y piso
27.00
COMENTARIOS: Sin dudas, es la solución más segura ya que brinda confianza respecto del control de asentamientos y una excelente distribución de los esfuerzos aunque, claro está, requiere de colocar una cantidad muy importante de pilotes por lo que los plazos de obra y, seguramente, los costos asociados a la construcción serían los mayores.
22.50
72.00
22.50
losas de HºPº no articuladas de 20 cm de espesor carga promedio estimada: 2,3 t/m2 cantidad de pilotes: 262 carga promedio estimada por pilote: 57 t
10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00
87.25
17.25
PISOS INDUSTRIALES DISEÑO DE VARADERO SOBRE RÍO PARANÁ (Baradero, Pcia. Buenos Aires)
PISOS INDUSTRIALES CENTRAL TERMOLELÉCTRICA TIMBÚES
OTRAS APLICACIONES USOS NO INDUSTRIALES DE LA TECNOLOGÍA
Fotos: www.google.com
OTRAS APLICACIONES DE LA MISMA TECNOLOGÍA USOS NO INDUSTRIALES DE LA TECNOLOGÍA
Fotos: www.google.com
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES MODELOS DE DETERIORO
Nivel de Servicio del Piso Industrial
período en buen estado previsto construcción según el estándar estimado excelente bueno regular
pobre
malo
intolerable
Tiempo Período en buen estado obtenido
Curva tipica de deterioro de un piso industrial. Cuando los estándares de construcción son inferiores al estimado se producen brechas que afectan el nivel de servicio y la durabilidad del piso. Fuente: inspirado en la figura 5 sobre soluciones de preservación adecuadas para diferentes etapas de la vida de servicio del pavimento del documento “Guía para Capas de Refuerzo de Hormigón” del ACPA.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES RESISTENCIA AL DESGASTE SUPERFICIAL
a) polvo endurecedor de grano fino
b) polvo endurecedor de grano grueso
agregados del hormigón agregados del endurecedor de superficie
e: espesor del tratamiento superficial con endurecedor de superficie
Figura 13.10: efecto del tamaño de grano del endurecedor de superficie sobre el anclaje en el hormigón.
hormigó n
e
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LOS PASADORES SOBRE LAS TENSIONES Y DEFORMACIONES
junta con pasadores
junta sin pasadores
Influencia de la presencia o ausencia de pasadores en una junta. Mientras la junta con pasadores permite transferir parte de la carga (y deformación) provocada por la rueda a la losa adyacente, cuando no se usa un sistema de transferencia, el paso de esfuerzos está muy limitado y, por otro lado, las losas pueden “escalonarse” si hay erosión del material de base cuando este está muy húmedo.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES TOLERANCIAS RECOMENDADAS
0,50 mm
a) Escalonamiento admisible para ruedas neumáticas convencionales (blandas)
0,25 mm
b) Escalonamiento admisible para ruedas macizas (rígidas)
Magnitudes de los escalonamientos admisibles recomendados por el ACI 360R-10 para juntas de pisos industriales dependiendo si son operados con autoelevadores con ruedas neumáticas (blandas) o ruedas macizas (rígidas). Las mismas tienden a limitar el deterioro de los “labios” de junta y, también, de las ruedas de los equipos. En ambos casos, está claro que la “funda” de los sistemas tipo “diamond dowel” tienden a dificultar el cumplimiento de este requerimiento, en especial, cuando se trata de pisos con operación de equipos autoelevadores con ruedas macizas que, por estos días, son los más frecuentes..
CARGAS TÍPICAS EN ALMACENES INFLUENCIA DE LA PRESIÓN DE CONTACTO pc
a) Rueda neumática pc
b) Rueda maciza de caucho pc
Corte de una losa de piso con vista lateral de una rueda de un vehículo circulando sobre su superficie.
c) Rueda maciza de acero Figura 4.6: influencia del material de las ruedas sobre distribución típica de la presión de contacto en un piso de hormigón.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LOS NEUMÁTICOS SOBRE EL DETERIORO DE LAS JUNTAS
Neumáticos CSE(1)
Neumáticos de aire
Neumáticos macizos
1,0 MPa 1,0 MPa
0,6 MPa
0,6 MPa 1,8 MPa
1,0 MPa
1,0 MPa 1,8 MPa 9,56,0 MPaMPa
9,5 MPa 6,0 MPa
Influencia de la “deformabilidad” del neumático sobre la presión de contacto entre neumático y piso.
Foto 2: encuentro de juntas. La junta que cruza lateralmente la imagen es constructiva y se encuentra francamente deteriorada mientras que la que se materializĂł perpendicularmente a esta mediante aserrado tambiĂŠn lo estĂĄ. Fuente: E. Becker, 2015.
Foto 3: detalle de un tĂpico deterioro de esquinas que necesita ser reparado para recomponer la serviciabilidad del piso. Fuente: E. Becker, 2015.
Foto 4: detalle de juntas que han sido intervenidas para tratar de mejorar la serviciabilidad del piso. Como puedo observarse, las tareas realizadas no han resultado eficientes ya que las juntas muestran un deterioro considerable. Fuente: E. Becker, 2015.
ReparaciĂłn mayor Nivel de Servicio del Piso Industrial
Nivel de Servicio mĂnimo tolerable
Tiempo
Estrategia de mantenimiento para extender la vida en servicio de un piso industrial.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ANÁLISIS DE COSTOS DEL CICLO DE VIDA
Inversión inicial
Costo de Construcción
+ Costo de mantenimiento rutinario
+ Costos
Costo de reparación mayor
+ Costo de operación
Valor de mercado
Valor residual
COSTO TOTAL
Costos asociados a la vida en servicio de un piso industrial. Fuente: E. Becker, 2012. Seminario sobre Pisos Industriales.
• • • •
mantenimiento de equipos móviles demoras lucro cesante reclamos gremiales
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CONTRACCIÓN DEL HORMIGÓN Y PATRÓN DE FISURACIÓN
EFECTO DE LA CONTRACCIÓN POR SECADO
Estado inicial
Luego de algunas horas
Luego de algunos días
Efecto de la contracción del hormigón sobre el patrón de fisuración de un piso de hormigón. Fuente: E. Becker, 2008. Seminario sobre Pisos Industriales.
TENSIONES POR RESTRICCIÓN EJEMPLO DE ESTIMACIÓN DEL DESARROLLO DE TENSIONES Y SU RELACIÓN CON LA RESISTENCIA A TRACCIÓN 100
800
4.00
90
700
3.00
80
600 500
tensile stress [MPa]
Drying Shrinkage Strain [µe ]
900
70
400
60
300 200
Dry Shrinkage Strain
100
Relative Humidity
50 40
0.00
0 7 14 28 56 91 182 364 728 1092 1820 3640 7280
t [years] 0.0000 0.0192 0.0385 0.0769 0.1538 0.25 0.5 1 2 3 5 10 20
eca (t)
ecd (t)
eca + ecd
[ µe]
[ µe]
[µe]
0 0 3 7 13 18 24 27 29 29 29 29 29
0 0 13 57 125 193 315 445 547 591 632 667 685
0 0 16 64 138 211 338 472 576 620 661 696 714
ecd est (t) [µe] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 685
eca + ecd est [µe] 0 0 3 7 13 18 24 27 29 29 29 29 714
20
age [days]
Age [years]
t [days]
15
10
5
0
20
15
10
5
restrain tensile stress of regular concrete concrete tensile strength admissible concrete tensile strength estimated restrain tensile stress
1.00
0 0
2.00
f 1.00 1.52 1.96 2.40 2.83 3.14 3.58 4.01 4.45 4.71 5.03 5.46 5.90
st
st est
fb
fb adm
[MPa]
[MPa]
[MPa]
[MPa]
0.00 0.00 0.11 0.39 0.74 1.05 1.52 1.93 2.17 2.23 2.25 2.21 2.12
0.00 0.00 0.11 0.39 0.74 1.05 1.52 1.93 2.17 2.23 2.25 2.21 2.12
0.00 1.95 2.68 3.15 3.43 3.47 3.48 3.51 3.54 3.58 3.62 3.67 3.72
0.00 1.66 2.28 2.68 2.92 2.95 2.96 2.99 3.01 3.04 3.08 3.12 3.16
verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica
Figura 6.10: evolución de tensiones de contracción para piso con losas típicas de 5,00 m x 6,00 m x 0,15 m en el interior de una nave en CABA sin acondicionamiento de aire.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CONTRACCIÓN DEL HORMIGÓN Y PATRÓN DE FISURACIÓN
EFECTO DE LA CONTRACCIÓN POR SECADO a) Efecto de la contracción uniforme sobre la fisuración
DL
DL 2
2
N
N L
b) Efecto de la contracción diferencial sobre el alabeo DL 2
DL 2 z
L
Efecto de la contracción del hormigón sobre la tendencia a fisuración y al alabeo. Fuente: E. Becker, 2010. Seminario sobre Pisos Industriales.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ALABEO DE LOSAS
EFECTO DEL GRADIENTE DE HUMEDAD
gradiente de humedad típico
deformaciones típicas por efecto del gradiente de humedad DLsuperior
HR [%] corte típico de losa de piso
40
60
DL 2
80 100
alabeo cóncavo DLfondo
HReq fondo
DHR HReq superficie
base
20
profundidad
losa de hormigón
0
Influencia del gradiente de humedad sobre el alabeo cóncavo de losas de piso o pavimento.
ALABEO DE LOSAS EFECTO DEL GRADIENTE TÉRMICO
deformaciones típicas por efecto de temperatura
gradiente de temperatura típico
DLsup. día
a) Condición diurna de diseño Tsuperior = Tmáxima diaria
alabeo convexo
hlosa H°
Treferencia Tfondo = Tmedia diaria
DTacx
DTalabeo convexo
DTdiario
b) Condición nocturna de diseño
DTacv
DL 2
DLfondo DLsup. diario 2
DLsup. noche DTalabeo concavo
DL 2
Tsuperior = Tmínima diaria
alabeo concavo Treferencia Tfondo = Tmedia diaria
DLfondo
Modelización básica de los gradientes de temperatura típicos producidos en un piso interior de hormigón.
ALABEO DE LOSAS EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIOAMBIENTALES
Pavimento en estado ideal
Pavimento durante asoleamiento
Pavimento durante la noche
Fuente: E. Becker, 2009. Seminario Internacional sobre Construcciรณn de Pavimentos de Hormigรณn Durables. Bogotรก, Colombia (07/05/2009)
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ALABEO DE LOSAS DE PISO Y CONDICIONES DE APOYO
ALABEO CÓNCAVO
ALABEO CONVEXO
Esquema de apoyo y distribución de cargas sobre la base para losas alabeadas en forma cóncava y convexa.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CONTROL DE ALABEO DE LOSAS DE PISO
Losa de piso convencional con juntas
Losa de piso “sin juntas” con sistemas HRC o HBCRF
Losa de piso postensada Pr
q1
Dh
q2
Dh
q3
Dh
Pr
Losa de piso postesada con bordes ensanchados Pr
Pr
Figura 13: conceptualización de los alabeos típicos que muestran los diferentes sistemas constructivos. El uso de sistemas de pisos “sin juntas” tienden a controlar mejor la planicidad de largo plazo. En particular, el uso de postensado resulta el más eficiente para controlar las deformaciones y el nivel de servicio del piso durante su vida útil.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ALABEO Y RELACIÓN DE LADOS DE LOSAS DE PISO
Luego de algunas semanas desde la construcción
Lx/Ly < 1,25 Lx/Ly > 1,5
Luego de algunos meses…
Influencia de la relación de lados sobre la tendencia a fisuración de las losas. Mientras las losas con relación de esbeltez (L/h) adecuada y Lx/Ly < 1,25 no es esperable que se fisuren, las losas con relación de lados Lx/ly > 1,5 suelen fisurarse por efecto combinado de contracción por secado y alabeo diferencial.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO
CONSTRUCCIÓN CON LASER-SCREED
CONSTRUCCIÓN TRADICIONAL EN FAJAS
Fuente: E. Becker, 2012.
Fuente: página web de TURIN “pisos industriales” www.pisosindustrialesturin.com
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO CONSTRUCCIÓN CON LASER-SCREED
a) estado inicial
b) luego de unos días
c) luego de unas semanas
CONSTRUCCIÓN TRADICIONAL EN FAJAS
a) estado inicial
b) luego de unos días
c) luego de unas semanas
Evolución de la fisuración ”natural” esperada por efecto de las tensiones de restricción a la contracción y al alabeo para pisos construidos con equipos laser-screed y en forma tradicional por fajas.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO
Aspecto inicial luego de unos pocos días desde su construcción
Aspecto luego de unos cuantos meses y años desde su construcción
a) Construcción con equipo laser-screed
b) Construcción “tradicional” en fajas
Diferencias generales de terminación y planicidad esperadas en los pisos en función del tipo de tecnología de construcción utilizada para pisos con juntas y losas de tamaño ”convencional”.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO
Piso con juntas “convencionales” aserradas
Piso con juntas “convencionales”, las juntas longitudinales son constructivas y las transversales aserradas
Piso “sin juntas” a) Construcción con equipo laser-screed
b) Construcción “tradicional” en fajas
Aspecto típico que presentan los pisos luego de unos cuantos meses y años dependiendo de la tecnología constructiva y el tamaño de las losas.
DISEÑO DE PISOS “SIN JUNTAS” Diferentes alternativas
ALTERNATIVAS ACTUALMENTE DISPONIBLES •
Losas con HRC (hormigón de retracción compensada) + armadura de restricción
•
Losas con HBCRF (hormigón de baja contracción reforzado con fibras)
•
Losas de hormigón continuamente reforzado
•
Losas de HP (hormigón postensado)
Losas de piso de HRC (hormigón de retracción compensada) + armadura de restricción
Fuente: G. Fornasier, 2003. Presentación sobre homrigones especiales.
Fuente: Thessen Concrete Contracting, Inc., 2010. “Shrinkage Compensating Concrete”
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”
+0,030 +0,020
interrupción del curado húmedo
expansión [%]
PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada)
HRC – hormigón de retracción compensada con ensayo ASTM C878 (restringida) hormigón convencional con ensayo ASTM C878 (restringida) hormigón convencional con ensayo ASTM C157 (libre)
+0,010
edad [días]
-0,010 -0,020 -0,030
28 curado húmedo
contracción [%]
0,000 56
84
hormigón convencional ensayado según ASTM C878
-0,040 aire seco
-0,050
(HR ≈ 50%)
hormigón convencional ensayado según ASTM C157
Figura 10.10: variaciones de longitud de vigas normalizadas con barrilla metálica de restricción (ASTM C878) de mezclas típicas de HCC comparadas con hormigones convencionales con el mismo ensayo. También se indican los valores típicos de los hormigones convencionales de acuerdo al ensayo de contracción libre de prismas sin restricción (ASTM C157).
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada) b) Losa de piso construida con HCC + armadura Estado inicial
Luego de algunos días (curado por inundación)
½ expansión
½ expansión residual
Luego de semanas, meses y años (expuesto al aire)
½ contracción
Figura 10.11: esquema de deformaciones y restricciones típicas de losas de piso construidas con HCC + armadura. Nótese que la restricción que ejerce la armadura asegura una “reserva” de tensión de contracción sobre el hormigón que controla las tensiones de tracción que se producen por fricción
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada) c) Losa de piso construida con HCC sin armadura Estado inicial
Luego de algunos días (curado por inundación)
½ expansión
½ expansión residual < 0
Luego de semanas o meses (expuesto al aire)
½ contracción
Figura 10.12: esquema de deformaciones y restricciones típicas de losas de piso construidas con HCC sin armadura. Al no existir “reserva” de tensión de compresión o, al menos, resulta limitada debido a la inexistencia de armadura, se producen tensiones de tracción en la losa ni bien el hormigón comienza a contraer luego de interrumpido el curado.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada)
armadura de restricción (según necesidad del proyecto)
tratamiento superficial (1) (si es necesario)
losa de HRC barrera de vapor (si fuera necesario)
cama de arena(2) (confinada) base (3) (suelo granular) subbase (suelo seleccionado compactado)
subrasante (suelo no plástico compactado)
(1) Incluye desde un endurecedor de superficie (generalmente no metálico) incorporado en fresco hasta un recubrimiento adherido de cualquier tipo. (2) Su uso puede ser prescindido en caso de utilizar un geotextil en lugar de la barrera de vapor. (3) La base puede ser tratada con cemento o no tratada pero siempre se recomienda el uso de material granular, es decir, con una cantidad de finos pasante por tamiz de 75 mm menor del 35%.
Figura 10.18: corte típico de piso industrial “sin juntas” construido con HRC (hormigón de reracción compensada).
Losas de piso de HBCRF (hormigón de baja contracción reforzado con fibras)
Fuente: G. Fornasier, 2003. Presentación sobre homrigones especiales.
Fuente: E. Becker, 2014. Artículo sobre pisos de homrigón con macrofibra.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS CON OPTIMIZACIÓN DE JUNTAS PISOS DE HORMIGÓN DE BAJA CONTRACCIÓN Y MACROFIBRA Esquemas Generales para las alternativas de tamaño losas estudiados Alternativa 1: losas de 8,37 m x 7,02 m
Especificaciones del hormigón para las alternativas de tamaño losas estudiados
Alternativa 1
Alternativa 2
Alternativa 3
30 MPa
30 MPa
38 MPa
≤ 40 GPa
≤ 40 GPa
≤ 45 GPa
4,4 MPa
4,4 MPa
5,0 MPa
a la edad de 28 días
≤ 0,030%
≤ 0,025%
≤ 0,020%
a la edad de 56 días
≤ 0,035%
≤ 0,030%
≤ 0,025%
resistencia residual
> 0,8 MPa
> 1,0 MPa
> 1,5 MPa
kg/m3
kg/m3
5,0 kg/m3
Resistencia especificada, f´c Módulo de elasticidad, Ec Módulo de rotura, MR (resistencia a flexión) Contracción por secado, Macrofibra sintética estructural
e
Alternativa 3: losas de 25,11 m x 21,05 m
Alternativa 2: losas de 8,37 m x 10,53 m
cs
dosis estimada
(1)
2,0
3,0
(1) La dosis de fibra puede variar en función del cumplimiento del requerimiento de resistencia residual.
HORMIGÓN PARA PISOS INDUSTRIALES
carga
INFLUENCIA LAS FIBRAS
hormigón fibrado con altísimo control de fisuras
FL hormigón fibrado con alto control de apertura de fisuras
hormigón fibrado con moderado a bajo control de apertura de fisuras
hormigón sin fibras
dL
deformación
Figura 3.12: influencia del tipo y dosis de fibra sobre el comportamiento post-pico del hormigón.
HORMIGÓN PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS
Longitud de fibra (cuanto mayor …)
Sección de fibra (cuanto menor …)
• • •
puente en fisura cubrir 2 ó + partículas de AG afecta la trabajabilidad
• • •
mayor cantidad de fibras x kg mayor efecto “red” mayor adherencia
Figura 3.9: influencia de la longitud y sección de las fibras sobre la mezcla de hormigón.
HORMIGร N PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS
a) Hormigรณn sin fibras
b) Hormigรณn con fibras
Figura 3.10: influencia de la presencia de fibras sobre las tensiones. En la figura b se observa claramente que la presencia de fibras favorece la transferencia de esfuerzos reduciendo considerablemente la concentraciรณn de tensiones.
HORMIGร N PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS
Figura 3.11: importancia del anclaje sobre la adherencia de las fibras metรกlicas.
HORMIGÓN PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS
1,1
ancho de fisura promedio [mm]
1,0
resultados experimentales
0,9
resultados obtenidos a partir del análisis teórico
0,8 0,7
0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
volumen de fibra [%] Figura 3.13: influencia de la cuantía de fibra de acero sobre el control del ancho de fisura. Fuente: adaptado de la figura 2.6 publicada en el documento ACI 544.1R-96.
Dosificador de fibras
Fuente: MACCAFERRI Technical Manual. Fiber as Structural Element for the Reinforcement Concrete.
Foto: G. Fornasier, 2017. Dosificador de macrofibras en planta elaboradora de hormigรณn.
Losas de HormigĂłn Continuamente Reforzado
Fuente: G. Fornasier, 2003. PresentacioĚ n sobre homrigones especiales.
Fuente: http://www.pyramidconcretellc.com
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón continuamente reforzado)
w: ancho visible de fisura r
hr
h
v0 ancho de adherencia perturbada Figura 10.19: el ancho visible de fisura es mayor que el ancho de fisura por debajo de la armadura. Por otro lado, cerca de la fisura principal, se forman microfisuras de adherencia sobre las nervaduras de la barra.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón continuamente reforzado)
9.00 m
PLANTA
100.00 m CORTE LONGITUDINAL h = 0,20 m Espesor de losa, h = 0,20 m Cuantía de acero, r = 0,38% Armadura longitudinal: 1 f 12 c/15 cm (753 mm2/m) Separación entre fisuras, Lcrack = 1,30 m Ancho de fisura promedio, wcrack = 0,76 mm
1.30 m
Figura 10.21: patrón de fisuración esperado para un piso continuamente armado de 0,20 m de espesor con una cuantía, r = 0,38%.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”
3.00
2,500
2.50
2,000
2.00 Lcracks
1,500
1.50
wcrack 1,000
1.00
500
0.50
0
0.00 0.0
0.5
1.0 cuantía [%]
1.5
a) Influencia de la cuantía sobre el espaciamiento y ancho de fisuras
2.0
2,500
espaciamiento entre fisuras [mm]
3,000
ancho de fisura [mm]
espaciamiento entre fisuras [mm]
PISOS DE HRC (hormigón continuamente reforzado)
2,000
1,500
w
1,000
500
0 0.000%
0.025% 0.050% 0.075% 0.100% contracción por secado a 28 días
b) Influencia de la contracción del hormigón sobre el espaciamiento de fisuras transversales
5.00
5.00
5.00
5.00
Recién construida…
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
5.00
Luego de unas cuantas semanas o meses…
a) Sin control de fisuración
b) Con armadura para control de fisuración
Figura 13: la presencia de bocas de inspección “cortan” localmente la continuidad de la losa de piso generando en este caso una concentración de tensiones en los bordes o esquinas de las losas. Colocando una malla de acero y armadura en cuantía suficiente se puede controlar la fisuración como muestran las figuras de la derecha. Fuente: E. Becker, 2011. Seminario sobre Patologías Habituales en Pavimentos de Hormigón.
Losas de piso de Hormigรณn Postensado
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS
Figura 2: comparación del alabeo de losas típico que muestran las distintas tecnologías utilizadas para la construcción de pisos industriales.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – efecto de la contracción por secado
Estado inicial
Luego de 24 ó 48 horas
Pe inicial = Pr
Pr
Pr
Luego de algunos días, meses o años
D cs
Pr
Pr Pe = Pr – (PDcs + Pµ )
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS DE HORMIGÓN POSTENSADO ESQUEMA CONCEPTUAL DE POSTENSADO DE UN PISO INDUSTRIAL Estado inicial
Pactivo, 0
D
Luego de algunos días, meses o años
cs
tensiones de tracción inducidas por fricción tensión de compresión remanente*
Pactivo, 0
Ppasivo, t
fp (requerimiento minimo de postensado)*
Ppasivo, 0 stensado esferzo de po ialmente ic in o transferid
pérdida
Pactivo, t
* disponible para tomar tensiones por carga
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS DE HORMIGÓN POSTENSADO
EFECTO SOBRE EL CONTROL DE ALABEOS
Losa sin postensado
Losa postensada Pr
q
Dh
q
Dh
Pr
Losa postensada con bordes ensanchados Pr
Pr
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS junta de construcción CORTE
armadura de repartición cordón no adherido
Anclaje activo
Anclaje intermedio
VISTA EN PLANTA
Figura 10.5: detalle de anclajes típicos de un cordón de piso industrial postensado.
Anclaje pasivo
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – Secuencia de construcción de postensado no adherido de un piso industrial
bomba hidráulica
(6) se cortan los salientes de cordones y se rellena el hueco con un mortero sin contracción como protección anticorrosiva.
(2) colocación de hormigón
(3) posicionamiento de las cuñas (3) remoción de encofrados
(5) tesado de los cordones
(1) posicionamiento de tendones, anclajes y fijaciones en el encofrado
Fuente: Post-Tensioning Manual, 6th edition. PTI (Post-Tensioning Institute), 2006.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS
anclaje
cono plástico
cuñas
Figura 10.7: detalle de elementos de ensamblaje para anclajes de sistema no adherido utilizado en pisos industriales. Fuente: Post-Tensioning Manual, 6th edition. PTI – Post-Tensioning Institute, 2006.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – Detalle de elementos de ensamblaje para anclajes de Sistema no adherido
Fuente: Arq. Bernadette Chaix, Chaix ingenieria, 2016.
Foto 9: vista general del interior de una nave con piso postensado en Curitiba (Brasil).
Fuente: E. Becker, 2017.
Foto 10: vista desde otro รกngulo del interior de una nave con piso postensado en Curitiba (Brasil).
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS
Comparación del alabeo de losas típico que muestran las distintas tecnologías utilizadas para la construcción de pisos industriales.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS
Losa de piso convencional
Losa de piso postensada
q
Dh
q
Dh Pr
Pr
Losa de piso postesada con bordes ensanchados Pr
Pr
Efecto del postensado y de los extremos rigidizados sobre el alabeo de losas de piso comparado con las losas de piso convencionales.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS
Alabeo tipico de losas de piso de una cancha de tenis con juntas sin considerar los efectos negativos que estas tienen sobre la calidad de la superficie de juego. Esta solución resulta francamente inaceptable para la actividad independientemente del nivel de competencia analizado.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS
La solución postensada con sobreancho y/o variación de altura de los cordones permiten controlar el alabeo y obtener superficies planas que se adaptan a las necesidades de la actividad.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”
25.79
25.79
103.16
25.79
25.79
PISOS POSTENSADOS
57.08
36.72 96.98
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – Secuencia de hormigonado y tesado 1er jornada de hormigonado aprox. 950 m2
2da jornada de hormigonado aprox. 950 m2
3er jornada de hormigonado aprox. 950 m2
4ta jornada de hormigonado aprox. 1.050 m2
5ta jornada de trabajo aprox. 1.150 m2
6ta jornada de hormigonado aprox. 950 m2
7ma jornada de hormigonado aprox. 950 m2
8va jornada de hormigonado aprox. 700 m2
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS
25.00
50.00
25.00
Planta General con dimensiones
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
20.00
280.00
Cordones en sentido longitudinal
Cordones en sentido transversal
Anteproyecto de piso postensado de nave industrial de 14.000 m2 a hormigonar en 14 jornadas de 1.000 m2 cada una. Los esquemas sólo muestran conceptualmente el sentido de tesado de los cordones.
DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”
70.30
PISOS POSTENSADOS
7.58
7.95
7.95
7.95 126.46
PISOS INDUSTRIALES INTERRELACIÓN ENTRE LOS PROCESOS PARA EL ÉXITO DE LOS PROYECTOS
hormigón
La construcción de pisos industriales como una sistema integrado con el hormigón como material fundamental en el centro del mismo. Fuente: E. Becker, 2010. Seminario sobre Pisos Industriales. Concepto tomado de l reporte técnico de la FHWA de 2006 titulado “Integrated Materials and Construction Practices for Concrete Pavement: A State-of-the-Practice Manual”.
ESPECIFICACIONES Subrasante, subbase y base ▪ características del suelo • contenido de finos • plasticidad • hinchamiento ▪ compactación ❑ Piso de hormigón ▪ mezcla de hormigón • MR o resistencia a flexión • resistencia a compresión • asentamiento • TMN (tamaño máximo nominal del AG) • contracción por secado • módulo de elasticidad • resistencia residual y/u otro parámetro en el caso de usarse macrofibras ▪ Juntas • juntas de construcción • juntas de contracción aserradas • juntas de control aserradas • juntas de aislación • Sellado y/o relleno de juntas ❑
❑ Tolerancias
CONTROL DE CALIDAD ❑
Subrasante, subbase y base ▪ ensayos específicos • contenido de finos • plasticidad • hinchamiento ▪ controles de densidad en campo ❑ Piso de hormigón ▪ mezcla de hormigón • presentación técnica preliminar (*) • control de recepción • control de recepción • control de recepción • presentación técnica preliminar (*) • presentación técnica preliminar (*) • presentación técnica preliminar (*) ▪
Juntas • supervisión de obra • supervisión de obra • supervisión de obra • supervisión de obra • presentación técnica preliminar y supervisión de obra (*) ❑ Tolerancias (*) eventualmente, a criterio de la inspección se puede solicitar hacer ensayos de verificación con muestras obtenidas de la obra
Figura 13.2: esquema del plan de calidad para la construcción de piso de hormigón propiamente dicho.
TOLERANCIAS ❑ ❑ ❑
❑ ❑
❑ ❑
Nivel de subrasante y subbases ▪ nivel promedio: : ± 1 cm ▪ determinación puntual: : ± 2 cm Nivel de base ▪ nivel promedio: : ± 0,5 cm ▪ determinación puntual: : ± 1 cm Lisura superficial del piso ▪ valores de FF (lisura) y FL (planicidad) según requisitos del proyecto ▪ valores mínimos aceptables por losa o fracción según requisitos del proyecto Nivel del piso ▪ nivel promedio: : ± 3 mm ▪ determinación puntual: : ± 5 mm Espesor del piso ▪ espesor promedio: : ± 3 mm ▪ determinación individual: • máximo: +10 mm • mínimo: - 6 mm Posicionamiento de pasadores ▪ alineación: : ± 2º (en cualquier sentido) ▪ altura: : ± 1 cm Encofrados ▪ alineación longitudinal: : ± 3 mm cada 3 m ▪ nivelación: : ± 1 mm cada 3 m
Figura 13.3: tolerancias típicas de un piso de hormigón.
ยกGRACIAS!!!! edgardo.becker@hotmail.com ebecker@intercement.com