Optimización del tiempo de desencofrado en piezas verticales de Hormigón Autocompactante: Desarrollo de metodología y estudio experimental.
Autor(es):
Palabras clave :
Elementos verticales.
Tiempos de desencofrado.
Hormigón autocompactante.
Metodología de desencofrado.
Tiempos de desencofrado.
Hormigón autocompactante.
Metodología de desencofrado.
Fecha de publicación :
may-2016
Fecha de la defensa:
26-may-2016
Editorial :
Servicio de Publicaciones. Univesidad de Navarra
Cita:
TEIXEIRA, Sofía. ""Optimización del tiempo de desencofrado en piezas verticales de hormigón autocompactante: desarrollo de metodología y estudio experimental"". Puente Urruzmendi, I. y Santilli, A. Tesis doctoral. Universidad de Navarra, 2016
Resumen
The construction industry has been changing and evolving as well as the
technological advances that aim at increasing the freedom of construction designs
at its most. The self-compacting concrete, due to its characteristics is easily
adapted to modern requirements, since it is able to flow and consolidate under
its own weight, with no need of any method of compacting, and at the same time,
it is cohesive enough to fill all the spaces of any size and shape, without segregation and bleeding.
These characteristics, apart from being useful in the construction of complex
structures or when the density of reinforcement is very high, they also allow to
increase the rate of placement, reducing the construction time. However, these
advantages lead to the necessity of modifying the criteria considered in the design
of vertical formworks compared to the ones used in conventional concrete.
The cost of formworks can be up to 60% of the cost of the concrete structure.
The way to optimize this cost would depend on two factors: the minimum time
needed to remove the formwork, so that it can be reused and consequently increase
its competitiveness; and the correct selection of its panels, which depends
on the lateral pressure caused by concrete, which they have to be able to support.
The demoulding time is affected by the development of the concrete resistance,
since the formwork will be removed once the concrete is able to support
itself and the corresponding efforts of the striking. In this thesis, the research has been focused on the development of a demoulding methodology, with its respective
analysis and its experimental validation in situ.
In order to apply this methodology it is necessary to determine two parameters:
resistance and temperature. Thus, the study of the different existing methodologies
in the literature to determine the resistance of concrete at early ages
has been deepened. Consequently, an experimental campaign has been made
with the elaboration of about ten beams and a hundred cylindrical specimens of
concrete to study which of these methodologies best fits to the methodology described
above. Once that experimental campaign was completed, the demoulding
methodology was validated in two real constructions placed in Montevideo,
with different mixtures and at different times of the year.
On the other hand, as previously explained, the design of vertical formworks
also includes a correct selection of the panels which depend on the lateral
pressure that they have to support. Therefore, overrating the pressure would lead
to thicker panels and higher cost.
The most conservative solution to determine the lateral pressure is to consider the hydrostatic distribution of a liquid with the same density of concrete,
whose use would produce robust formworks and at a very high cost. What is
more, the economical aspect is limited by safety since underestimating the lateral
pressure can lead to bad quality pieces or, even worse, to faulty formworks.
From the bibliography , about 130 experimental data records, obtained by
different authors, have been compiled. This data has enabled, firstly, to detect the
areas where a major experimental effort is necessary. For this reason, an experimentalcampaign to study the influence of the temperature and the presence of
reinforcement and its quantity on the formwork striking times and the value of
the lateral pressure exerted by the SCC has been made. Secondly, this data has
allowed to evaluate the precision of the different experimental models described
to predict the maximum lateral pressure, regarding the level of control in the
construction and the rate of placement of the SCC into the formwork.
Finally, a statistical model based on confidence intervals of simple linear regressions,which allows to obtain very good results of the predicted maximum
lateral pressure in situ was developed.
It is intended that all the work conducted in this thesis allowing the development
of tools to optimize the minimum demoulding time and the improving
of the knowledge of the lateral pressure exerted by this type new type of concretes.
La industria de la construccion actual ha ido evolucionando al ritmo de los
avances tecnologicos que aspiran a incrementar al maximo la libertad de diseno
de las estructuras. El hormigon autocompactante se adapta facilmente a las exigencias
modernas, ya que tiene la capacidad de fluir y consolidarse bajo su propio
peso, sin necesidad de compactacion, y al mismo tiempo, es lo suficientemente
cohesivo para llenar todos los espacios del encofrado sin segregacion y
sangrado.
Estas caracteristicas, ademas de ser muy utiles en la ejecucion de estructuras
complejas y densamente armadas, permiten aumentar la velocidad de llenado,
reduciendo el tiempo de obra. Sin embargo, estas ventajas conllevan a la
necesidad de modificar los criterios del diseno de encofrados verticales utilizados
para hormigones convencionales.
El coste de los encofrados puede llegar al 60% del costo de la estructura de
hormigon. La forma de optimizar dicho coste depende de dos factores: el tiempo
minimo necesario para retirar el encofrado, para que este pueda ser reutilizado y
de esta forma incrementar su rentabilidad; y la correcta eleccion de sus paneles,
que depende de la presion lateral que le ejerce el hormigon, y que los mismos
deben ser capaces de soportar.
El tiempo de desencofrado se ve condicionado por el desarrollo de resistencia
de la mezcla, ya que el encofrado podra ser retirado una vez que la misma
sea capaz de soportarse a si misma y a los esfuerzos correspondientes a dicha
tarea. La presente Tesis se ha centrado en el desarrollo de una metodologia de
desencofrado, con su correspondiente analisis, y su validacion experimental en
obra.
Para la aplicacion de dicha metodologia es necesario registrar dos parametros:
resistencia y temperatura. De esta manera, se profundizo en el estudio delas distintas metodologias existentes en la literatura para determinar la resistencia
del hormigon a edades tempranas. Posteriormente, se realizo una campana
experimental, con la elaboracion de aproximadamente 10 vigas y 100 probetas de
hormigon para estudiar el ensayo que mejor se ajusta a la metodologia de desencofrado
descrita. Una vez finalizada dicha campana experimental, se procedio a
validar la metodologia de desencofrado en dos obras reales ubicadas en Montevideo,
con diferentes dosificaciones y en diferentes epocas del ano.
Por otro lado, tal como se ha explicado anteriormente, el diseno de los encofrados
verticales tambien incluye una correcta eleccion de los paneles que lo
componen. Esta eleccion depende de la presion lateral que la mezcla realice sobre
dichos paneles, ya que una sobrestimacion de la misma conduciria a elegir paneles
de mayor espesor y, por lo tanto, mayor costo.
La solucion mas conservadora para la determinacion de la presion lateral
es considerar la distribucion hidrostatica de un liquido de igual densidad que el
hormigon, cuya utilizacion produciria encofrados sobredimensionados. Ademas,
el aspecto economico se ve limitado por la seguridad, ya que una subestimacion
de la presion lateral puede dar lugar a piezas de mala calidad o, en el peor de los
casos, el fallo del encofrado.
Se han recopilado en la bibliografia aproximadamente 126 datos experimentales
obtenidos por diferentes autores. Estos datos han permitido, en primer
lugar, detectar areas donde era necesario un mayor esfuerzo experimental. En
ese sentido, se ha realizado una campana experimental para estudiar la influencia
de la temperatura y la presencia de armaduras, y su cuantia, en los tiempos de
desencofrado y en el valor de la presion lateral. En segundo lugar, dicha base de
datos permitio evaluar la precision de los distintos modelos experimentales descritos,para predecir la maxima presion lateral, en funcion del nivel de control de
la obra y la velocidad de llenado.
Finalmente, se ha desarrollado un modelo estadistico, en base a intervalos
de confianza de regresiones lineales simples, que permite obtener muy buenos
resultados de la prediccion de la maxima presion lateral in situ, optimizando su
valor en el caso de elevadas velocidades de llenado.
Se pretende que todo el trabajo realizado en esta Tesis permita el desarrollo
de herramientas que optimicen los tiempos minimos de desencofrado, asi como
avanzar en la mejora del conocimiento de la presion lateral ejercida por estos
hormigones altamente fluidos.
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