¿Qué tipologías de losas de hormigón pueden emplearse en pavimentos continuos?
En este sentido, existen diversas tipologías de losas continuas de hormigón, siendo las que principalmente se emplean en España las que se exponen a continuación.
Hormigón en masa
Este tipo de losas de hormigón no llevan armado de ningún tipo, por lo que son los pavimentos continuos de hormigón más sencillos y económicos de construir. La fisuración se controla mediante la ejecución de juntas en dos direcciones perpendiculares.
Los parámetros resistentes son las propiedades del hormigón (resistencia del hormigón frente a tensiones normales por flexotracción y tangenciales por punzonamiento).
Hormigón armado continuo
Estas losas llevan armadura y son más competentes que las losas de hormigón en masa para resistir cargas y acciones indirectas (retracción y temperatura). Pueden tener o no, juntas.
Para retracción y temperatura:
El hormigón tiene dos características intrínsecas que deben ser tenidas en cuenta en el diseño de pavimentos para evitar posibles problemas: la retracción que experimenta, no sólo al fraguar, sino también durante toda su vida útil, y su baja resistencia a la tracción. Ambas, si no se tratan cuidadosamente generarán en el pavimento, fisuración por retracción y alabeo.
El empleo de hormigón armado continuo es una solución tradicional para prevenir dicha fisuración y/o minimizar los efectos de la misma, quedando así reforzado el hormigón con mallas (lo más habitual) o barras de acero.
Tal refuerzo no tendrá una función de cálculo frente a las acciones directas, pero si minimizará los efectos de las indirectas, no evitando la fisuración, pero sí aumentando el número de fisuras, disminuyendo así la abertura de las mismas. Con esta solución se reducen los fenómenos de desconchados en los bordes de las fisuras, o problemas derivados de la penetración del agua, de modo que la fisuración no afectará al funcionamiento del pavimento.
Para cargas
Cuando las cargas sobre una solera son puntuales o lineales (situación muy habitual) provocan en la solera esfuerzos de flexión de ambos signos (tracciones arriba y abajo) que es necesario resistir y, además, provocan fisuración que es necesario controlar, especialmente en la cara superior.
Dichos esfuerzos son función del valor de la carga y de sus dimensiones, así como de las rigideces relativas de la losa y el terreno de apoyo. Cuando el hormigón por sí sólo no es capaz de soportar las cargas previstas, (situación muy habitual) o, aun siéndolo, se requiere un espesor excesivo del pavimento, por lo que será necesario reforzar el pavimento con armadura.
El armado se sitúa con una función estructural y, por lo tanto, se diseña y calcula como hormigón armado. La resistencia vendrá dada por la capacidad de la sección de hormigón armado frente a tensiones normales por flexotracción y tangenciales por punzonamiento.
Al tratarse de un pavimento, se puede establecer como un Estado Límite de Servicio la no fisuración de la cara superior y, en consecuencia, se considera en la cara superior la resistencia a flexotracción del hormigón. La otra opción para controlar la apertura de fisura es disponer en la cara superior un armado adicional orientado a tal fin.
Hormigón con fibras
Estas losas incorporan fibras de diferentes tipos, metálicas, de vidrio, de polipropileno, polietileno, nylon, etc. y son utilizadas para diferentes propósitos según el origen de la fibra.
Pueden ser competentes, al igual que las losas armadas, para resistir cargas (de acero y de polipropileno), o para controlar la fisuración temprana durante el fraguado y las primeras horas de vida del hormigón (de vidrio), o para controlar la fisuración posterior, de secado (acero o sintéticas). Pueden tener, o no, juntas.
El grado de control de la abertura de fisura está directamente relacionado con el tipo de fibra y cantidad empleada.
Por otra parte, de acuerdo con el Código Estructural, pueden emplearse mezclas de fibras de distinta naturaleza y/o tamaño, denominándose entonces al hormigón ‘hormigón reforzado con mezclas de fibras’. Estas combinaciones resultan eficaces para mejorar las prestaciones del hormigón, obteniéndose con ellas efectos de sinergia entre los distintos tipos de fibra combinados.
En cualquier caso, los hormigones con fibras deben calcularse conforme al anejo 7 del Código Estructural, dedicado a hormigones con fibras. En él se establecen las características tecnológicas de los materiales, los requisitos de durabilidad y la forma de cálculo, así como las pautas para la ejecución y el control.
En cuanto a las propias fibras, el Código Estructural dispone lo siguiente:
“Las características geométricas de las fibras, longitud (lf), diámetro equivalente (df), y esbeltez (λ), se establecerán de acuerdo con las normas UNE-EN 14889-1, UNE-EN 14889-2 y UNE 83516.
Por otro lado, de acuerdo con su naturaleza, las fibras se clasifican en:
- Fibras de acero
- Fibras poliméricas
- Fibras de vidrio resistentes a los álcalis”
Fibras de acero
Las fibras de acero se pueden emplear para el diseño de pavimentos frente a acciones directas y acciones indirectas. Son fibras metálicas diseñadas específicamente para hormigones y que cumplen con las siguientes características:
- Longitudes de entre 35 y 60 mm
- Ratios longitud/diámetro entre 50 y 80
- Resistencias a tracción entre 1200-1500 MPa
Además, cumplen una serie de criterios geométricos y de capacidad resistente que deben estar adecuados a la normativa de aplicación y son lo que se pueden considerar en el cálculo.
Los parámetros empleados para el cálculo en el anejo 7 del Código Estructural son las resistencias residuales a unas ciertas aperturas de fisura. En ocasiones se introducen no considerándolas en el cálculo de la sección frente a acciones directas y sólo para mejorar alguna propiedad, como minimizar los efectos de las acciones indirectas o mejorar la resistencia a fatiga o impacto.
Fibras poliméricas
Las fibras poliméricas se pueden emplear, o bien para el control de las acciones indirectas a edades tempranas (retracción plástica) en cuyo caso, generalmente se emplean microfibras; o bien, cumpliendo una serie de características geométricas y resistentes, pueden emplearse considerándolas en el diseño de la sección, optando entonces, de manera habitual, por las macrofibras, siempre que las mismas cumplan tales requisitos. Las longitudes habituales indicadas para poder considerar su función mecánica suelen estar relacionadas con el tamaño máximo de árido, siendo dicha relación de 2,5 a 3.
Las macrofibras poliméricas pueden estar conformadas de diferentes materiales, como polipropileno, poliolefina, poliéster, etc. El parámetro mecánico empleado, para que dichas fibras sean consideradas estructurales son las resistencias residuales, las cuales deberán superar unos ciertos valores.
En cualquier caso, generalmente el uso de fibras poliméricas, habitualmente está más relacionado con la minimización de los efectos de la retracción, o para mejorar otras propiedades, como la resistencia al impacto, al fuego, control fisuración, etc.
El grado de control del ancho de fisura está directamente relacionado con el tipo de fibra y cantidad empleada.
Fibras de vidrio resistentes a los álcalis
Al igual que las macrofibras poliméricas, las fibras de vidrio se emplean considerándolas en el diseño de la sección, siempre que cumplan con una serie de requisitos geométricos y resistentes.
Este tipo de fibras podrán emplearse siempre que se garantice un comportamiento adecuado durante la vida útil del elemento estructural, en lo relativo a los problemas potenciales de deterioro que presentan este tipo de fibras a consecuencia de la alcalinidad del medio. En este sentido deben ser siempre deberán siempre ser AR (álcali-resistentes) según lo establecido en la norma UNE-EN 15422:2009 (Productos prefabricados de hormigón. Especificaciones para las fibras de vidrio destinadas al armado de morteros y hormigones).
Dado que los HRF pueden experimentar importantes reducciones de resistencia y tenacidad debido a la exposición al medio ambiente, se deberán tomar las medidas adecuadas tanto sobre la fibra como sobre la matriz cementicia para su protección.
La mezcla de distintitos tipos de fibras no se aconseja en el caso de las fibras de vidrio.
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