Los Materiales de Construcción como Pilares del Desarrollo de la Sociedad del Siglo XXI

Es para mí un honor presentar esta publicación que recoge las comunicaciones presentadas en las IX Jornadas Iberoamericanas de Materiales de Construcción, que se han celebrado en Quito, Ecuador, los días 9 y 10 de agosto de 2011. En esta ocasión fue nuestra anfitriona la Escuela Politécnica Nacional, radicada en la bellísima ciudad de Quito, con el auspicio de diversas instancias ecuatorianas, tanto públicas como privadas. Por este motivo, mis primeras palabras quieren ser de agradecimiento por la hospitalidad brindada y la excelente organización local. Asimismo, quisiera reiterar mi gratitud a las entidades que todos los años apoyan decididamente la celebración de estas Jornadas y que este año no han faltado a la cita, como son: La Universidad Politécnica de Madrid (España), y muy especialmente su Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas. La Asociación Española de Fabricantes de Áridos (ANEFA). La Cámara de la Piedra de la Provincia de Buenos Aires (Argentina) La empresa ERAL, Equipos y Procesos, S.L. Confiamos en que progresivamente otras entidades de nuestro entorno profesional, tanto académico como empresarial, se vayan vinculando de forma permanente a dicha organización. El lema que se eligió para este año fue: "Los materiales de construcción como pilares del desarrollo de la sociedad del siglo XXI". Creo que constituye toda una declaración de intenciones, además de enraizarse profundamente con la aún corta, pero ya intensa historia de nuestras Jornadas. Éstas nacen precisamente con el tercer milenio, y así todas las ediciones celebradas hasta ahora (Madrid 2001, La Habana 2002, San Juan 2003, Tegucigalpa 2004, Panamá 2007, Mar del Plata 2008, Valencia 2009 y Lima 2010) han tratado de poner un granito de arena (y nunca el símil fue más oportuno) para conseguir desarrollar la cooperación científica y técnica entre los países de Iberoamérica, Portugal y España, a través del intercambio de conocimiento y la transferencia tecnológica. Nuestras reuniones no han de verse únicamente como un punto de encuentro en el que presentar nuestros trabajos y experiencias, compartiéndolas con los colegas de otros lugares, tal vez lejanos en lo geográfico pero cercanos en la cultura y la sensibilidad. Con ser éste un fin no sólo loable, sino esencial a nuestra actividad, sería insuficiente para colmar nuestras expectativas. Las Jornadas han de ser un foro que constituya la semilla de futuras actuaciones conjuntas de todo tipo, académicas o empresariales, bilaterales o multilaterales, siempre con el objetivo de fomentar las relaciones basadas en compartir nuestros saberes y, en la medida de lo posible, la movilidad de nuestros técnicos, profesores o alumnos. Precisamente en un momento como el actual, en el que las incógnitas y graves preocupaciones que la crisis financiera mundial ha sembrado en nuestro ánimo no se han despejado todavía, es cuando este tipo de actividades son más necesarias, ya que es generalmente reconocido que para salir de esta situación se precisa mejorar la competitividad de nuestras economías y sólo a través de la innovación científica y tecnológica esto será posible, siempre que las políticas laborales y regulatorias lo apoyen. Los materiales de construcción constituyen un caso destacable en este sentido, ya que generalmente su producción está ligada a la extracción próxima de sus materias primas, dados los volúmenes que se mueven. Esto también es así muy frecuentemente con su utilización, de lo que es un ejemplo paradigmático la industria del hormigón (o concreto). Esto implica que pueden suponer un aporte fundamental en el desarrollo de las comunidades locales, gracias a la generación de tejido industrial y la consiguiente de puestos de trabajo, además de contribuir en calidad de componente imprescindible a la implantación de infraestructuras de todo tipo (residenciales, viarias o de transporte en general, entre otras) que son la base en la que otros sectores económicos han de apoyarse de modo ineludible. Por supuesto, este desarrollo ha de ser sostenible. Soy consciente de que ésta es ya una frase hecha, que por tanto ha perdido ya parte de su impacto, al utilizarse tantas veces con poco o ningún fundamento. Pero los que nos dedicamos a la ciencia y la tecnología sabemos de la importancia de su profundo significado, ya que el desarrollo o es sostenible o no será desarrollo, sino a lo sumo especulación para beneficio de unos pocos. Creo que el verdadero sentido del término está en que permita un desarrollo que beneficie de forma general a toda la sociedad, y no sólo a la presente, sino a la futura. Éste es el reto que los técnicos tenemos. Traducir este concepto en términos de aseguramiento de la calidad, seguridad e higiene en el trabajo, cuidado de los aspectos ambientales, I+D+i, cualificación académica y profesional y, por qué no, rentabilidad económica, entre otros aspectos fundamentales de nuestras actividades. Creo sinceramente que los trabajos que aquí se presentan suponen una contribución en este sentido, tanto por su calidad como por la diversidad de sus temáticas dentro del campo de los materiales de construcción. Espero y deseo que constituyan el germen de futuros encuentros y otras actividades de colaboración científica, tecnológica o educativa entre las entidades de nuestro entorno iberoamericano. José-Luis Parra y Alfaro Presidente del Comité Científico

Comportamiento frente a la corrosión inducida por cloruros de armaduras de nuevos aceros inoxidables con bajo contenido en níquel

La utilización de armaduras de acero inoxidable, de los tipos austeníticos y dúplex, con el objetivo de prolongar la vida útil de las estructuras de hormigón, es una alternativa que está recibiendo cada vez más consideración. Los aceros inoxidables son aleaciones fundamentalmente de cromo y níquel, con muy alta resistencia a la corrosión, especialmente por cloruros. El elevado coste del níquel y sus grandes fluctuaciones en el mercado, han favorecido la aparición de nuevos aceros inoxidables con bajo contenido en dicha aleación y, por lo tanto, más económicos, que sin embargo presentan una resistencia a la corrosión similar a los tradicionales. En este trabajo se ha evaluado la resistencia a la corrosión por cloruros de dos nuevos aceros inoxidables de bajo contenido en níquel. Uno de los aceros es austenítico, de producción en forma de chapa, y el otro dúplex, que se comercializa como barra corrugada. La resistencia a la corrosión se ha evaluado, respectivamente, mediante ensayos electroquímicos de dichos aceros embebidos en solución simulada de poros de hormigón y en probetas de mortero contaminados con diferentes cuantías de cloruros. Los resultados de los ensayos se han comparado con los del acero austenítico tradicional AISI 304 y del acero al carbono B500SD.

Estudio de la corrosión de armaduras embebidas en morteros fabricados con sustitución parcial y total de áridos por escorias blancas de horno cuchara

El objetivo de este trabajo es estudiar el comportamiento frente a corrosión de barras de acero de armar embebidas en probetas de mortero en las que se ha sustituido total o parcialmente el árido por escorias de horno cuchara (LFS). Se han fabricado probetas prismáticas con y sin escorias (probetas patrón) y se han añadido cantidades variables de ión cloruro en el momento del amasado. Se han medido de forma periódica la velocidad de corrosión de las barras mediante la técnica de la curva de polarización y los resultados obtenidos, en términos de intensidad de corrosión (icorr) y de potencial de corrosión (Ecorr), se han comparado. Del análisis de los resultados obtenidos, se puede afirmar que el comportamiento frente a la corrosión inducida por iones cloruro es similar entre las barras de acero embebidas en probetas patrón y las barras incluidas en probetas fabricadas con sustitución parcial de árido por escorias blancas de horno cuchara (LFS).

Evaluación del comportamiento estructural y de resistencia a la corrosión de armaduras de acero inoxidable austenítico AISI 304 y dúplex AISI 2304

Se ha evaluado el comportamiento mecánico y estructural de dos aceros inoxidables corrugados, el austenítico EN 1.4301 (AISI 304) y el dúplex EN 1.4362 (AISI 2304), y se han comparado con el tradicional acero al carbono B500SD. El estudio se ha realizado en tres niveles: a nivel de barra, estudiando las propiedades mecánicas y de ductilidad de los tres aceros; a nivel de sección, analizando el comportamiento a flexión por medio de diagramas momento-curvatura; y a nivel de pieza, ensayando una serie de vigas armadas con diferentes aceros y cuantías, y comprobando su comportamiento por medio de los diagramas carga-desplazamiento. La comparación del comportamiento frente a la corrosión entre los dos aceros inoxidables se ha realizado mediante mediciones electroquímicas de armaduras embebidas en probetas de mortero contaminado con diferentes cuantías de cloruros

Influencia de las condiciones de almacenamiento sobre la relajación de aceros de pretensado = Influence of storage conditions on prestressing steel relaxation losses

La pérdida de tensión por relajación en las armaduras activas afecta de forma importante a las estructuras de hormigón pretensado. Por ello se realizan ensayos de relajación de los alambres y cordones de pretensado tras su fabricación. Después, el material es enrollado y almacenado durante periodos que en ocasiones pueden superar el año de duración. Generalmente se desprecia la influencia que estas operaciones posteriores a la fabricación pueden tener sobre el material. Sin embargo, diversos fabricantes y suministradores han constatado experimentalmente que, en ocasiones, el material almacenado durante un periodo prolongado presenta pérdidas de relajación mayores que inmediatamente tras su fabricación. En este trabajo se realizan ensayos de laboratorio para comprobar la influencia que el radio de enrollamiento y el periodo de almacenamiento tienen sobre las pérdidas de relajación. También se propone un modelo analítico que permite predecir de manera razonablemente aproximada el valor del ensayo de relajación sobre un alambre sometido a un enrollamiento prolongado. Este modelo explica la evolución del perfil de tensiones durante el proceso de enrollamiento-almacenamiento-desenrollamiento, así como la influencia de las tensiones residuales

Cargas explosivas sobre pilares y forjados modelados con elementos tipo viga y lámina

Los fenómenos de impacto y explosión sobre estructuras de hormigón tienen efectos en muchos casos catastróficos a pesar de su reducida probabilidad. Las estructuras de hormigón no suelen estar diseñadas para resistir este tipo de solicitaciones dinámicas. El análisis numérico mediante elementos finitos con integración explícita permite una aproximación suficiente a los efectos de la onda explosiva sobre pilares y forjados de estructuras reticuladas de hormigón. Los materiales recientemente implementados en LS-Dyna para hormigón como el CSCM [1], para elementos de continuo 3D, y la formulación que proporciona la debida compatibilidad con los elementos viga de acero dispuestos de forma segregada, permite estudiar de forma realista modelos detallados de pilares y forjados. Pero las limitaciones computacionales hacen inviable emplear estos métodos en estructuras completas. Como alternativa es posible usar modelos de elementos estructurales de vigas y láminas para el análisis de estas estructuras. Sin embargo es necesario un adecuado ajuste de parámetros y propiedades en estos modelos. Este trabajo muestra un método con en el que obtener modelos de elementos estructurales, elementos viga y lámina, usando modelos de material [2] adecuados para ellos, junto a un procedimiento para incluir la armadura de forma adecuada. Utilizando este método es posible representar con suficiente aproximación el comportamiento de modelos detallados realistas de forjados y pilares de estructuras reticuladas de hormigón frente a acciones explosivas, posibilitando el análisis de una estructura completa frente a explosión.

Análisis estructural de algunas obras de Félix Candela mediante modelos de Elementos Finitos

Por su facilidad constructiva y la relativa sencillez de su análisis estructural, el paraboloide hiperbólico de hormigón armado es una forma profusamente utilizada por el arquitecto Félix Candela (1910-1997). En este artículo se analiza el comportamiento de varias de esas obras. Concretamente dos paralelogramos alabeados [1], el restaurante Los Manantiales (México) y la Iglesia de Guadalupe (Madrid). Se explica la geometría del paraboloide hiperbólico y se describe brevemente el análisis estructural presentado por Félix Candela. Los resultados presentados posteriormente confirman la distribución de esfuerzos descrita por Candela. En todos los casos estudiados las tensiones resultan ser admisibles para el hormigón. Se ha verificado también el comportamiento de membrana de las estructuras mediante un factor cuyo valor oscila entre 0 (flexión pura) y 1 (membrana pura). El comportamiento se aleja o acerca al de membrana pura en función de las condiciones de apoyo como ya recalcó el arquitecto madrileño

Parametric study of the expansive joint model for cracking of concrete due to rebar corrosion

Un modelo numérico llamado elemento junta expansiva fue programado para simular la expansión mecánica del óxido y estudiar la fisuración en el hormigón circundante. El elemento junta expansiva trabaja con elementos finitos con fisura cohesiva embebida adaptable para simular la fractura del hormigón según el modelo de fisura cohesiva. Se ha comprobado que el modelo reproduce correctamente el patrón de fisuración del hormigón que se obtiene en ensayos de corrosión acelerada. En este trabajo, se realiza un estudio paramétrico del elemento junta expansiva para establecer los límites de los parámetros constitutivos del óxido. Se simula una cierta expansión variando los valores de los parámetros del óxido y se estudian la apertura de fisura y las tensiones resultantes en el hormigón. Se determina el rango de valores para los que los resultados de las simulaciones son prácticamente iguales, con el menor número posible de iteraciones.

Soclu si Acoperis / A base and a roof

La revisa búlgara Zeppelin publica el proyecto del Alberto Campo Baeza "Casa Rufo". El proyecto constituye una investigación en el uso del hormigón armado para la recreación de una nueva síntesis entre lo tectónico y lo estereotómico. El proyecto se presenta de manera exhaustiva mediante textos, dibujos planimétricos, fotografías y croquis.

Andalusia's Museum of Memory

La revista coreana C3 publica el Museo de la Memoria de Andalucía. Contiene textos, imágenes, planos y dibujos del autor. El Museo de la Memoria se centra en la investigación de distintos modos de relacionarse la materia y el aire. Yuxtapone volúmenes de masa y vacío creando tensiones duales y complementarias. La obra aspira a una unidad total, a la cual contribuye especialmente la materialidad del hormigón. La obra deviene un ejemplo de arquitectura singular en todos sus aspectos. Se publican detalles constructivos de la obra.

Icono de identidad andaluza

Esta revista mexicana especializada en construcción y tecnología del hormigón armado publica el proyecto ?Museo de la Memoria de Andalucía? de Alberto Campo Baeza. Este proyecto utiliza el hormigón como material capaz de resolver cada uno de los distintos requerimientos del proyecto, logrando una gran austeridad, coherencia y unidad en el mismo. Se analiza los distintos usos que se hacen del material para lograr necesidades espaciales distintas. Las rampas helicoidales de forma elíptica necesitaron de una importante investigación que supuso un importante avance en las posibilidades del hormigón.

Ajuste y fiabilidad en la evaluación de modelos en ingeniería estructural

En el campo de la ingeniería estructural como en otras ramas, es necesaria la calibración de modelos mediante soporte experimental debido a la complejidad que encierra el fenómeno que se intenta predecir. Las campañas experimentales llevadas a cabo por la comunidad científica a través de los años proporcionan información valiosa que puede ser empleada para la calibración y selección de modelos así como para la consolidación de modelos existentes. En el último caso, las técnicas empleadas para tal finalidad son fundamentalmente distintas a las de la selección de modelos (modelos ajustados con información experimental en común). Los códigos estructurales incluyen modelos de muy variado tipo que han ido consolidándose con la práctica. Con gran frecuencia sucede que tales modelos son diferentes en los referidos códigos aun cuando aborden el mismo objetivo. Tales diferencias son lógicas pues esos modelos no deben entenderse sino como elementos de un sistema más amplio de fiabilidad estructural que incluye todos los modelos utilizados así como el formato de seguridad establecido en cada uno de ellos. En el presente trabajo se realiza una comparación exhaustiva de modelos, empleando diferentes técnicas que permiten identificar patrones de comportamiento de los mismos. La metodología permite no sólo obtener una medida del ajuste y del poder predictivo de los modelos sino también del grado de conservadurismo. Los modelos analizados están relacionados con el fallo de vigas de hormigón reforzadas a flexión con materiales compuestos. La capacidad portante de estos elementos estructurales está frecuentemente condicionada por el despegue del refuerzo, el cual puede tener origen bien el extremo o en la zona de fisura de flexión o flexión-cortante.

Análisis de sistemas provisionales de protección de borde sometidos a acciones de impacto

Con este trabajo se evalúan sistemas provisionales de protección de borde (SPPB), con los mismos materiales y las mismas dimensiones que los habitualmente empleados en obras de construcción bajo un impacto de 180 J, que corresponde muy aproximadamente a una energía que puede ser la que resulta como consecuencia de una situación real después de la caída de un trabajador. Los resultados demuestran que todos los sistemas analizados son capaces de superar el impacto. Sin embargo, en algunos casos, como consecuencia del impacto, las barandillas o los postes experimentan deformaciones elásticas o plásticas que dan lugar a movimientos lo suficientemente importantes como para producir la caída del trabajador al vacío al bascular sobre la protección.

Comparación del comportamiento de sistemas provisionales de protección de borde sometidos a cargas estáticas

En este trabajo se compara el comportamiento frente a cargas estáticas de sistemas provisionales de protección de borde (SPPB) fabricados con postes de tubo de acero y barandillas de dos tipos: de tubo acero y de tablas de madera de pino silvestre. Se han evaluado según la norma UNE-EN 13374 “Sistemas Provisionales de Protección de Borde. Especificaciones del producto. Métodos de ensayo” para sistemas clase A, obteniendo los diagramas carga-desplazamiento en los ensayos de flecha y de resistencia. Los resultados muestran que una parte importante de los SPPB, utilizados en las obras de construcción, no son capaces de superar los requisitos de la norma UNE-EN 13374 cuando se evalúan experimentalmente. Asimismo, para una luz entre postes de 2400 mm, los requisitos de flecha indicados por la norma son más exigentes que los requisitos de resistencia para los SPPB ensayados

Experiencias en España sobre el comportamiento de sistemas de pisos prefabricados a lo largo de más de 40 años

No es fácil transmitir en unas pocas páginas la importancia que los prefabricados de hormigón han alcanzado en España. La presencia de estos elementos es constante en cualquier campo, desde la edificación, en la que nos centraremos en adelante, hasta la obra civil (puentes, muros de contención de tierras -fotografía n° 1-), las obras hidráulicas (tuberías, arquetas, ...), marítimas, etc. También abarca desde los sectores tradicionales, como los propios puentes o las naves industriales, a los más novedosos como los aerogeneradores que muestra la fotografía n° 2 y desde los elementos de mayor importancia estructura! a los puramente arquitectónicos, sin ninguna participación resistente (paneles de fachada, mobiliario urbano, etc.) Con todo, quizás el éxito más notable de los prefabricados no haya sido tanto la difusión alcanzada como la permanencia conseguida a lo largo de los años. Hablamos, como se describirá mas adelante, de un siglo de presencia en un mundo en continua evolución, años en las que el sector ha atravesado crisis muy graves (la actual no es la menos importante) a las cuales ha sabido adaptarse