Resumen de Optimización del tiempo de desencofrado en piezas verticales de hormigón autocompactante: desarrollo de metodología y estudio experimental

Sofía Teixeira

• español

  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.

• English

  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.