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Antoni Blázquez BoyaArquitecte, Consultor d’EstructuresBG Blázquez Guanter
Bloque:Juntas Estructurales
Ponencia:Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
• Deformaciones impuestas
• Bases teóricas
• Análisis paramétrico
• Casos reales
• Control de la fisuración
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
DEFORMACIONES IMPUESTASDEFORMACIONES IMPUESTAS
• ¿Qué son?– Deformaciones impedidas de los forjados a causa de las
restricciones impuestas por elementos rígidos verticales
• Consecuencias:– Fisuración en zonas aparentemente poco o nada solicitadas
• Tipos:– Deformaciones intrínsecas
• Contracción térmica inicial• Retracción hidráulica• Fluencia
– Deformaciones extrínsecas• Variaciones térmicas• Asientos diferenciales
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
Ejemplos de deformaciones impuestasEjemplos de deformaciones impuestas
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
FISURACIFISURACIÓÓN POR DEFORMACIONES IMPUESTASN POR DEFORMACIONES IMPUESTAS
Durante utilizaciónTemperatura
Según naturaleza del sueloAsientos
Algunos meses o añosDe secado
Algunos días después del hormigonado
EndógenaRetracción hidráulica
Algunos días después del hormigonado
Contracción térmica
Período de apariciónCausa
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
SolicitaciSolicitacióón bajo una deformacin bajo una deformacióón impuesta de una viga n impuesta de una viga fijada a sus extremosfijada a sus extremos
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
∗−= cimp EAN ·ε AEN cimp ·· ∗−= ε
Donde:A Área de la secciónEc* Módulo de elasticidad del hormigón, teniendo en cuenta la rapidez de
desarrollo en el tiempo de las deformaciones o su duración; a falta de valores más precisosEc* = Ec para efectos instantáneosEc* = 0.9Ec para una variación de temperatura cotidianaEc* = 2/3Ec para una variación de temperatura estacionariaEc* = 1/3Ec para la retracción de secado
E·εσ =AN=σ l
l∆=ε
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El esfuerzo de tracción depende pues, de la magnitud de la deformación impuesta. A partir de un cierto valor, puede provocar la fisuración:
Nr = A · fct,ef
fct,ef = k(t) · k(h) · fctm
DondeNr Axil de fisuraciónfct,ef Resistencia efectiva a tracción del hormigónk(t) Coeficiente en función de la edad del hormigónk(h) Coeficiente en función del cantofctm Resistencia a tracción del hormigón a 28 días
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1,00,750,5k(t)
≥2873t (días)
Influencia de la edad del hormigón en el momento de aparición de las fisuras sobre la resistencia efectiva a la tracción del hormigón
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
EjemploEjemplo
Hormigón de fck = 25 N/mm2
Losa con un espesor medio de 250mm y 60% de humedad relativa
Valor de retracción a largo plazo, εcs = -0,49·10-3
σc = -εimp · Ec* = 0,49·10-3 ·9·103 = 4,41 N/mm2
Resistencia efectiva del hormigón a tracción:
fct,ef = 1,0 · 0,8 · 0,3(25)2/3 = 2,05 N/mm2
EC-2: fct,ef = 1,0 · 1,0 · 0,3(25)2/3 = 2,56 N/mm2
La losa se fisurará irremediablemente. Se constata que la tensión σces independiente de la longitud de la losa.
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Motivos de control de la fisuraciMotivos de control de la fisuracióónn
0Ausencia de fisurasF
0,05 a 0,2Estanqueidad al aguaE
Igual en EHE y EC-20,2 o descompresiónDurabilidad en Hormigón Pretensado
D
0,2 a 0,3EstéticaC
0,1 a 0,3 en EHE0,3 en EC-2
0,3 a 0,5Durabilidad en Hormigón Armado
B
0,4* en EHE y EC-20,5DuctilidadA
ComentariosAbertura máxima de fisuras wmáx (mm)
Motivos u objetivos
* En ausencia de condiciones de apariencia, estos límites pueden relajarse
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¿QuQuéé se puede hacer para se puede hacer para reducirreducir la fisuracila fisuracióón n por deformaciones impuestas?por deformaciones impuestas?
• Disponer juntas• Introducir pretensado• Disponer armadura pasiva• Utilizar hormigón con fibras• Utilizar aditivos inhibidores de la retracción• Utilizar una composición y curado adecuados del
hormigón• Establecer etapas de construcción y fases de
hormigonado
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Comportamiento global de un tirante de hormigón armado sometido a tracción
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
Comportamiento global de un tirante de hormigón armado bajo deformaciones impuestas
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Factores que influyen en la fase de formaciFactores que influyen en la fase de formacióón de fisurasn de fisuras
• Cuantía de armadura
• Separación y diámetro de las armaduras
• Las condiciones de adherencia de las armaduras en el hormigón
• La resistencia a tracción del hormigón tiene una influencia casi irrelevante
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UN CASO REAL
APARCAMIENTO SUBTERÁNEO EN GIRONA
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
AnAnáálisis lisis paramparaméétricotrico de un caso realde un caso real
100003602702101800días
t6t5Inicio fisuración
t4t3t2t1
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
- 125- 187- 62ε(t6-t4) x10-6
- 187- 315- 76- 76ε(t6) x10-6
0.40.10.60.6Espesor medio (m)80809090HR %
- 85- 87- 25- 4- 2ε(t5-t4) x10-6
- 87- 63- 12- 16ε(t5) x10-6
- 38- 8- 14ε(t4) x10-6
0.20.10.60.6Espesor medio (m)60809090HR %2702101800t (días)
ε(4-1) x10-64321Elemento
RETRACCIÓN SEGÚN EHE
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AnAnáálisis ellisis eláástico y lineal de tensionesstico y lineal de tensiones
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EVOLUCIÓN DE LAS FISURAS
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
1 3 5 7 9
Día de lectura
Lect
ura
exte
nsóm
etro
man
ual
(mm
)
E1E2E3E4E5E6E7E8E9E10E11E12E13E14
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
-0,40,4--0,30,40,40,550,10,150,30,40,29,3001/07/2007
0,30,40,40,50,40,30,20,40,40,10,20,30,40,1510,3003/05/2007
1413121110987654321horadia
Número de fisura Día / hora de medida
10%Incremento medio
1,570,55≈ 0,35 mm01/07/2007
1,570,500,319 mm03/05/2007
Coeficiente βValor característico wkValor medio wmdia
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AnAnáálisis NO LINEAL de la Retraccilisis NO LINEAL de la Retraccióónnprograma ANSYSprograma ANSYS
• Elemento SOLID65 (3D Hormigón armado)– Material Hormigón– Material Acero: cuantía geométrica en cada dirección X, Y, Z– Funcionalidades especiales:
• Plasticidad• Fluencia• Fisuración• Aplastamiento• Grandes desplazamientos• Grandes deformaciones• Endurecimiento• Nacimiento y muerte
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3 cr
ujía
s =
21,6
m5
cruj
ías
= 36
m
4 cr
ujía
s =
28,8
m6
cruj
ías
= 43
,2 m
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36 m x 32 m
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Deformaciones unitarias x 10-3
0.00.20.40.60.81.01.21.41.6
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Crujías de 7.2 m
Desplazamientos (mm)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Crujías de 7.2 m
Tensiones en acero (MPa)
020406080
100120140160180200
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Crujías de 7.2 m
Separación fisuras (m)
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Crujías de 7.2 m
IMPORTANCIA DE LA LONGITUD (IMPORTANCIA DE LA LONGITUD (ρρ = 2= 2‰‰))
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
IMPORTANCIA DE LAS CUANTIMPORTANCIA DE LAS CUANTÍÍAS DE ARMADURA (21.6 x 16)AS DE ARMADURA (21.6 x 16)Deformaciones (‰ )
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0 2 4 6 8 10 12 14
Cuantíade acero (‰)
Desplazamientos globales (mm)
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 2 4 6 8 10 12 14
Cuantía de acero (‰)
Tensiones en armaduras (MPa)
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12 14
Cuantía de acero (‰)
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
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Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
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Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
CONTROL DE LA FISURACICONTROL DE LA FISURACIÓÓNNMMÉÉTODOS REGLAMENTARIOSTODOS REGLAMENTARIOS
• Norma SIA 162 (1993)SIA, Societé suisse des ingénieurs et des architectes
• Norma Europea EN 1992-1-1 (2004)Eurocode 2: Design of concrete structuresPart 1-1: General rules and rules for buildings
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
SIA 162:
As,min armadura mínima para el control de la fisuración.α factor que depende de la separación de la armadura:
β factor de reducción que depende del canto de la sección de hormigón:
fct resistencia a la tracción del hormigón:
fct = 2 MPa → para hormigones menores a HA-20.
fct = 2.5 MPa → para hormigones iguales o superiores a HA-20.
fy limite elástico del acero limitado a 460 MPa cómo máximo.
Act área efectiva de la sección de hormigón.
S [cm.] ≤ 10 15 20 25 30 α 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4
y
ctctmin,s f
A·f··A βα=
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SIA 162:
β coeficiente de mayoración: (1.3 ≤ β ≤ 1.7)
wm ancho de fisura mediana.
k’ coeficiente → k’ = 1 (tracción pura)
k’ = 0.25 (flexión simple)
k coeficiente → k = 1 (tracción pura)
k = 0.5 (flexión simple)
s separación de la armadura [mm]
ρ relación entre la sección de acero y la sección de hormigón.
Es módulo elástico del acero.
σc tensión máxima de tracción del hormigón, σc ≈ fct,ef
mmax w·w β=
scm E
1·1)·s·k·5.1mm50·('·k·7.0wρ
σ +=
c
s
AA
=ρ
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Eurocódigo 2:
As,min armadura mínima para el control de la fisuración.Kc coeficiente que depende de la distribución de tensión. (para Tracción → Kc = 1.0)K coeficiente que depende del canto de la sección de hormigón:
fct,eff valor medio de la fuerza elástica del hormigón, en el instante en que se espera que aparezca la primera fisura.
Act área de la sección de hormigón.
σs tensión máxima permitida para la armadura de acero después de la primera fisura, σs = fyk
s
cteff,ctcmin,s
A·f·K·KA
σ=
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Eurocódigo 2:
σs [MPa] wk= 0.4mm wk= 0.3mm wk= 0.2mm
160 40 32 25
200 32 25 16
240 20 16 12
280 16 12 8
320 12 10 6
360 10 8 5
400 8 6 4
450 6 5 -
σs [MPa] wk= 0.4mm wk= 0.3mm wk= 0.2mm
160 300 300 200
200 300 250 150
240 250 200 100
280 200 150 50
320 150 100 -
360 100 50 -
Los valores de las tablas estan basados en las siguientes suposiciones:
c=25mm, fct,eff=2.9MPa, hcr=0.5, (h-d)=0.1h, k1=0.8, k2=0.5, kc=0.4, k=1, kt=0.4 y k’=1.0
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Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
Cuantías mínimas EC-2 acero B500
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10
Canto (m)
Cuan
tía (‰
) fck 40fck 35fck 30fck 25fck 20
Cuantías mínimas acero B500
0
1
2
3
4
5
6
7
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10
Canto (m)
Cua
ntía
(‰)
H-30, EC2H-25, EC2H-30, Sia-150H-25, Sia-150H-30, Sia-100H-25, Sia-100
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
h ≤ 0.3 m / wk = 0.4 mm
0
2
4
6
8
10
12
20 25 30 35 40fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰]
Ø20
Ø16
Ø12
Ø10
B 400 S
B 500 S
h ≥ 0.8 m / wk = 0.4 mm
0
1
2
3
4
5
6
7
8
20 25 30 35 40fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰] Ø25
Ø20
Ø16
Ø12
B 400 S
B 500 S
h ≤ 0.3 m. / wk = 0.3 mm.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
20 25 30 35 40fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰]
Ø20
Ø16
Ø12
Ø10
B 400 S
B 500 S
h ≥ 0.8 m. / wk = 0.3 mm.
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
20 25 30 35 40fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰]
Ø25
Ø20
Ø16
Ø12
B 400 S
B 500 S
SIA 162
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
h ≤ 0.3 m. / wk = 0.4 mm.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
20 25 30 35 40
fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰] Ø20
Ø16
Ø12
Ø10
B 400 S
B 500 S
h ≥ 0.8 m. / wk = 0.4 mm.
0
2
4
6
8
10
12
20 25 30 35 40fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰]
Ø25
Ø20
Ø16
Ø12
B 400 S
B 500 S
h ≤ 0.3 m. / wk = 0.3 mm.
02468
1012141618
20 25 30 35 40fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰] Ø20
Ø16
Ø12
Ø10
B 400 S
B 500 S
h ≥ 0.8 m. / wk = 0.3 mm.
0
2
4
6
8
10
12
20 25 30 35 40fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰]
Ø25
Ø20
Ø16
Ø12
B 400 S
B 500 S
EC-2
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
COMPARATIVA SIA162 COMPARATIVA SIA162 –– EC2EC2
h ≤ 0.3 m. / wk = 0.3 mm.
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
20 25 30 35 40 45 50
fck [MPa]
ρ =
As/
Ac
[‰]
Ø20 (SIA 162)
Ø20 (EC2)
Ø16 (EC2)
Ø16 (SIA 162)Ø12 (EC2)
Ø12 (SIA 162)
Ø10 (EC2)
Ø10 (SIA 162)
Antoni Blázquez Boya Supresión de juntas de dilatación. Bajo rasante
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
• Si no se anula la retracción del hormigón, no se podráimpedir la fisuración por deformaciones impuestas.
• Si se disponen juntas, la separación entre ellas deberáser mucho más reducida que en los forjados sobre rasante.
• Para controlar el ancho de fisuras, los reglamentos sólo ofrecen procedimientos para justificarlo con armadura pasiva.
• Las cuantías necesarias son bastante más elevadasque las geométricas mínimas.
• Los modelos numéricos nos pueden ayudar a saber en qué zonas concentrar la armadura, sobre todo, si se dispone pretensado.
Antoni Blázquez BoyaArquitecte, Consultor d’EstructuresBG Blázquez Guanter
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