La resistencia a compresión simple es la Característica mecánica más importante de un hormigón. Su determinación se efectúa mediante el ensayo de probetas, según métodos operatorios normalizados. Ahora bien, los valores de ensayo que proporcionan las distintas probetas son más o menos dispersos, en forma variable de una obra a otra, según el cuidado y rigor con que se confeccione el hormigón; y esta circunstancia debe tenerse en cuenta al tratar de definir un cierto hormigón por su resistencia.
El problema puede plantearse así: dados n resultados obtenidos al ensayar a compresión simple n probetas cilíndricas 15 X 30 de un mismo hormigón, determinar un valor que sea representativo de la serie y, por consiguiente, del propio hormigón.
Tradicionalmente se ha seguido el criterio de adoptar, para dicho valor, la media aritmética fcm de los n valores de roturas, llamada resistencia media. Pero este valor no refleja la verdadera calidad del hormigón en obra, al no tener en cuenta la dispersión de la serie.
Si tenemos dos hormigones con la misma resistencia media, no cabe duda de que es más fiable aquel que presenta menor dispersión. Por consiguiente, el coeficiente de seguridad que se adopte en el cálculo debe ser mayor para el hormigón más disperso. La conclusión que se extrae es que el adoptar la resistencia media como base de los cálculos conduce a coeficientes de seguridad variables según la calidad de la ejecución.
Para eliminar este inconveniente y conseguir que se trabaje con un coeficiente de seguridad único, homogéneo en todos los casos, se ha adoptado el concepto de resistencia característica del hormigón, que es una medida estadística que tiene en cuenta no sólo el valor de la media aritmética de las roturas de las diversas probetas, sino también la desviación típica relativa o coeficiente de variación, 6 de la serie de valores.
a) Se define como resistencia característica, fck, del hormigón aquel valor que presenta un grado de confianza del 95 por 100, es decir, que existe una probabilidad de 0,95 de que se presenten valores individuales de resistencia de probetas más altos que fck. De acuerdo con esta definición y admitiendo la hipótesis de distribución estadística normal (fig. 5.4), la resistencia característica viene dada por la expresión:
No debe confundirse la expresión dada para fck, que es una definición (válida para n = oo), con los estimadores de la resistencia característica, que se emplean para aceptar o rechazar un hormigón determinado en obra, a partir de un número relativamente pequeño de determinaciones. Estas ideas se tratan ampliamente más adelante.
b) El valor del coeficiente de variación 6 depende de las condiciones de ejecución del hormigón. Para los hormigones fabricados en central el coeficiente de variación suele oscilar entre 0,08 y 0,20, según la calidad de la planta. Un coeficiente de variación superior a 0,20 es propio de los hormigones fabricados a mano o en pequeñas hormigoneras de obra, los cuales no son aconsejables salvo para obras de pequeña importancia.
c) El concepto de resistencia característica se refiere, por antonomasia, a la resistencia a compresión medida sobre probetas cilíndricas 15 x 30 de veintiocho días de edad fabricadas, conservadas y rotas según métodos normalizados; pero puede hacerse extensivo a cualquier tipo de ensayo, clase de probeta, modo de conservación y edad del hormigón, ya que se trata de una definición de tipo estadístico. Siempre que se hable, en esta obra, de resistencia característica, nos referimos a la primera definición, salvo advertencia en contrario.
d) Cuando se trata de soportes, muros y, en general, de piezas de pequeña sección que se hormigonan verticalmente de una sola vez, existe un efecto de refluxión de mortero hacia la parte superior durante la compactación del hormigón, el cual queda mejor consolidado en la base (debido al peso de la masa fresca que gravita sobre ella) y más debilitado en su tercio más alto. En consecuencia, el valor de la resistencia característica del hormigón de soportes puede estimarse en el 90 por 100 del valor fck que corresponde a probetas enmokladas, las cuales son representativas del hormigón de la base pero no del hormigón del tercio superior. Por lo dicho, cuando se trata de soportes o muros de pequeña sección, resulta prudente afectar la resistencia de cálculo del hormigón de un coeficiente 0,9 aún cuando las normas no obligan a ello. Como es natural, este efecto no se produce en soportes prefabricados, que se hormigonan en horizontal.
e) El Código Modelo CEB - FIP 90 : tipifica los hormigones, con arreglo a su resistencia característica, según la serie 12,20,30,40,50,60,70,80 en donde las resistencias se expresan en N/mm2 (MPa). Por su parte, la Instrucción española recomienda utilizar la serie 20, 25, 30, 35,40,45, 50 añadiendo que el empleo de la resistencia 20 se limita a hormigones en masa (dicho de otro modo, que la resistencia mínima empleable en hormigón armado es 25 N/mm2). Con esta limitación se pretende asegurar una mayor durabilidad de las estructuras de hormigón.
f) En definitiva, los valores recomendables de son* y 30 N/mm2 para estructuras de edificación, reservándose los restantes valores de la serie para obras civiles, obras de hormigón pretensado y prefabricación.
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