1.- Introducción
Adoquines
Adoquín, pieza de piedra labrada de forma prismática que, dispuesta junto a otras, se utiliza para empedrar una superficie, consiguiendo un suelo que sirve de firme para una carretera, camino o espacio abierto de una ciudad (calle, plaza o parque). El tamaño de un adoquín en un modelo estándar se sitúa alrededor de 20 x 10 x 15 cm , un sólido fácilmente manejable por un hombre con una mano. Las caras laterales están un poco achaflanadas para que el encaje entre piezas quede asegurado en su colocación. Esta operación se lleva a cabo haciendo descansar los adoquines sobre un lecho de arena, que posteriormente se riega con una lechada de cemento que actúa de ligante entre las juntas y aglutina las piezas.
El material por excelencia para la elaboración de adoquines es el granito, muy abundante en la naturaleza. El granito ofrece resistencia al desgaste producido por el tráfico peatonal y rodado, y presenta facilidad para ser trabajado. No obstante, también se utiliza basalto, cuarcita o pórfido para la elaboración de adoquines.
Los adoquines empezaron a utilizarse de una forma sistemática en el siglo XVIII para pavimentar calzadas, siendo afamados y abundantes los canteros franceses ante la demanda generada de pavimento para la construcción de los grandes bulevares urbanos de la época napoleónica, ampliamente dimensionados para permitir la circulación de la artillería por la ciudad.
Por extensión se comenzó a utilizar en las vías y caminos públicos, surgiendo las primeras carreteras con el pavimento de adoquines (pavés).
En la actualidad se utilizan más como objeto de recuperación de una artesanía perdida, y la mayoría de las veces se usan en recintos peatonales y no para el tráfico rodado. Al mismo tiempo, se ha sustituido el adoquín de piedra natural por un equivalente artificial fabricado con cemento y otras pastas o resinas, a los que incluso se puede añadir un colorante para mejorar el aspecto estético
Fabricación de los adoquines
Estos adoquines de hormigón son productos premoldeados elaborados en plantas industriales con las técnicas mas avanzadas y un estricto control tecnológico en su fabricación, tanto en lo que se refiere a la dosificación de los materiales como al proceso de curado, generalmente a vapor, lo que permite obtener un producto de óptima calidad. Los adoquines pueden ser fabricados, además, agregando pigmentos al hormigón obteniendo elementos de distintos colores, alternativa a la que se recurre en el caso de veredas, sendas peatonales, plazas, accesos vehiculares y otros.
Construcción de adoquines
La construcción de estos pavimentos se realiza en las siguientes etapas:
A) Preparación de la subrasante.
B) Preparación de la sub-base y/o base.
La preparación de a) y b) se realiza de la misma forma que para otros tipos de pavimentos. La sub-base y/o base tienen por objeto absorver las presiones que reciben de las capas superficiales y transmitirlas uniformemente al terreno de fundación.
C) Ejecución de los bordes de confinamiento.
Los pavimentos de adoquines precisan un elemento (cordón cuneta, cordón, etc.) que los confine lateralmente con el fin de evitar desplazamientos de los adoquines, aberturas excesivas de la juntas ó pérdidas de trabazón entre ellos. Dicho elemento debe construirse antes de la colocación del adoquinado.
D) Extendido y nivelación de la capa de arena.
El objetivo básico de esta capa es servir de base para la colocación de los adoquines y proveer material para el llenado de las juntas. Debe extenderse y nivelarse de forma cuidadosa, con el fin de conseguir una capa de espesor uniforme, puesto que el pavimento solamente se compacta una vez que los adoquines se colocaron. Para ello se puede utilizar una regla de nivelación con guías longitudinales. No debe pisarse la arena ya nivelada, por lo que la colocación de los adoquines se realiza desde el pavimento ya terminado.
E) Colocación de los adoquines.
Los adoquines deben colocarse en seco sin ningún tipo de cementante entre las juntas y aproximadamente entre 1 y 1,5 cm . sobre la cota del proyecto pues la compactación posterior llevará el pavimento al nivel deseado. La superficie del pavimento debe nivelarse correctamente.
F) Compactación y Vibrado.
Una vez colocados los adoquines es necesario compactar el pavimento, bien con una placa vibradora ó con un rodillo vibrador.
G) Relleno de las juntas con arena.
Esta operación es muy importante para garantizar un correcto comportamiento del pavimento. Se realiza extendiendo sobre el pavimento arena fina, que debe estar seca en el momento de su colocación.
Los adoquines se destinan a servir de pavimento. Su campo de aplicación es muy variado, desde una entrada vehicular hasta enlaces de carreteras, losas de estacionamiento de aviones, etc.
Su forma y espesores (6 – 8 - 10 cm ), tienen relación directa con la resistencia de los pavimentos.
Las características más relevantes a considerar son:
Aspecto: Deben presentar un aspecto compacto, sin fisuras, ni descascaramiento, saltaduras o cualquier otra irregularidad que pueda interferir con su correcta colocación. Sus aristas deben ser lisas y regulares en toda su longitud.
Tolerancia dimensional: Las medidas de largo y ancho de los adoquines no deben variar en mas de 2 mm con respecto a las medidas nominales fijadas por el fabricante. El espesor debe estar comprendido dentro de –2 mm y + 5 mm del espesor nominal.
Peso Unitario: El peso unitario de los adoquines, secados al horno, no debe ser inferior a 2200 kg / m3.
Resistencia a la compresión: Se definen dos niveles de resistencias características a la compresión: 350 y 450 kgf/cm2. La selección de resistencia se hará conforme al diseño del pavimento.
Absorción: El porcentaje máximo de absorción debe ser 7% como promedio y de 8% en adoquines individuales. Este requisito es aplicable en zonas donde se producen ciclos de hielo-deshilo.
Resistencia al Desgaste: Presentan en general una buena resistencia al desgaste, sin embargo, en determinadas condiciones, se podrá exigir el cumplimiento de esta propiedad, aceptándose un desgaste de 15 cm3 / 50 cm2, correspondiente a una pérdida de espesor inferior a 3 mm .
Criterios de Aceptación y rechazo:
a. El muestro debe corresponder al 1 % de los adoquines de la partida, con un mínimo de 5 unidades para cada ensayo.
b. Se aceptan sin observaciones las partidas de adoquines que cumplan, en todos los ensayos con los valores promedios indicados anteriormente.
c. En caso de que algunos de los valores resulten insuficientes, se repetirá el ensayo correspondiente con el doble del número de unidades (10 adoquines).
d. Se rechaza la partida de adoquines que, en definitiva, no satisfaga todos los valores promedios y mínimos exigidos, luego de haber repetido todos los ensayos que correspondiera
TUBOS
Tubos de hormigón
El uso de éste tipo de tuberías se remonta a la construcción de alcantarillas en Roma, 800 años Antes de Cristo, y en nuestro continente las primeros instaladas fueron en EEUU, el año 1842. Los tubos pueden ser de hormigón simple o de hormigón armado.
Los tubos de hormigón, se fabrican en moldes metálicos, empleando hormigones ricos en dosificación de cemento. Existen variados métodos para la fabricación de éstos tubos, por lo tanto a continuación se mencionarán los cinco sistemas mas conocidos: vibrocompresión, giro-compresión, centrífugación, precompresión y vibración simple. Preferentemente se utilizan los dos primeros sistemas para la fabricación de tubos de pequeño diámetro en cambio para tubos de hormigón armado, los tres últimos sistemas.
Fabricación por vibrocompresión
Este sistema de fabricación, es normalmente utilizado en pequeñas fábricas de tubos. La vibración se produce colocando y fijando los moldes, verticalmente sobre una mesa vibratoria, que determina su compactación.
El grado de compactación de la mezcla es bastante aceptable; sin embargo, el proceso de fabricación es lento.
Fabricación por giro - compresión
Es el sistema más utilizado para la fabricación de grandes cantidades de tubos de hormigón. El método de fabricación por giro-compresión es un proceso combinado de moldeado, compactado y alisado.
El grado de compactación del hormigón que se logra por éste método es superior a la obtenida por vibro compresión, sin embargo, debido a que en este sistema se emplea una mezcla bastante seca, se debe cuidar la consistencia del cemento ya que es un componente muy importante de la trabajabilidad. Esta, hay que medirla a través del Cono de Abrahams que permite determinar el revenimiento respectivo.
En el caso de éste proceso de fabricación, como ya se mencionó anteriormente, se debe emplear una mezcla bastante seca, debido a que el desmolde debe ser realizado casi de inmediato, por lo tanto es normal que los valores de revenimiento sean cero o casi cero.
En este proceso de fabricación se debe cuidar que la relación agua cemento de la mezcla sea la adecuada para la hidratación del cemento, de lo contrario, es inevitable la aparición de manchas de humedad en las paredes de los tubos durante las pruebas hidraúlicas, aunque muchas veces no tienen importancia debido a que se produce un tipo de auto sellado una vez que las tuberías entran en funcionamiento. Este aspecto está previsto en las normas que indican las tolerancias respectivas.
En este proceso de fabricación se debe cuidar que la relación agua cemento de la mezcla sea la adecuada para la hidratación del cemento, de lo contrario, es inevitable la aparición de manchas de humedad en las paredes de los tubos durante las pruebas hidraúlicas, aunque muchas veces no tienen importancia debido a que se produce un tipo de auto sellado una vez que las tuberías entran en funcionamiento. Este aspecto está previsto en las normas que indican las tolerancias respectivas.
Fabricación por centrifugación
Este proceso de fabricación se realiza en moldes cilíndricos horizontales, montados sobre ejes, los moldes reciben una determinada cantidad de hormigón, muy fluido, y que al girar el mismo durante un periodo de tres a cinco minutos, a gran velocidad (1200 r.p.m para los pequeños diámetros) la masa de hormigón sufre en todo su espesor una compresión proporcional a la misma.
Como resultado de la centrifugación, los elementos más gruesos, son lanzados a la periferia mientras que el material fino forma una especie de enlucido interior.
Las tuberías que se fabrican por este método pueden llevar armaduras de refuerzo en el caso de grandes diámetros, en cambio para abastecimientos de agua y para alcantarillado en pequeños diámetros no se
requiere tales armaduras. Este sistema de fabricación es poco conocido en nuestro medio por lo que prácticamente no se conoce la existencia de fábricas de este tipo.
Juntas en tuberías de hormigón
En la unión de tuberías de hormigíon se distinguen dos tipos de acoplamiento que son los más usados:
a) Junta espiga - campaña,
b) Junta machihembrada.
b) Junta machihembrada.
En los dos tipos las juntas pueden ser rígidas o elásticas. En todo caso, es aconsejable la utilización de juntas elásticas por distintas razones de tipo técnico que deben ser especificadas con prioridad.
Precauciones especiales
Si la temperatura del ambiente en promedio supera los 15 C , o el agua residual está vinculada a tempera-turas elevadas, se deben tomar precauciones especiales en cuanto a la utilización de tubos de concreto, en especial si existen cantidades considerables de materia orgánica y sulfatos, ya que en éstas condiciones se produce la formación de gas sulfhídrico que ataca y destruye al concreto.
En este caso, y para proteger los tubos, se debe pensar en la dotación interna de un revestimiento interno de material expóxico bituminoso que permita resistir el ataque mencionado.
Ventajas
Las principales ventajas son:
a) Bajo coeficiente de rugosidad,
b) Pueden ser fabricados para una amplia gama de resistencias, variando únicamente el espesor de las paredes,
c) Tienen la posibilidad de ser fabricados en el mismo lugar de las obras.
b) Pueden ser fabricados para una amplia gama de resistencias, variando únicamente el espesor de las paredes,
c) Tienen la posibilidad de ser fabricados en el mismo lugar de las obras.
Tubos de hormigón armado
Los procedimientos normales de fabricación son:
a) Centrífugado,
b) Giro Compresión,
c) Vibración.
b) Giro Compresión,
c) Vibración.
Los tubos deben llevar armaduras de refuerzo solamente cuando se trata de grandes diámetros.
En los tubos de hormigón armado, la unión que generalmente se practica es del tipo espiga campana, pudiendo ser la junta rígida o elástica. Este tipo de tubos se recomienda fabricar a partir de los 300 mm , hasta los 2000 mm de diámetro.
LOS TUBOS DE HORMIGÓN ARMADO: SIMPLICIDAD Y SOLIDEZ
Al contrario que otros materiales, una conducción de hormigón armado no debe su resistencia al empuje pasivo del terreno sino a los tubos mismos. Se puede, calcular fácilmente la carga que llega a un tubo y ensayar cómodamente las propiedades mecánicas de los productos acabados. Los tubos de hormigón armado son elementos rígidos. No se alteran pues a su entrada en servicio, como les sucede a los tubos deformables, que cambian de sección y reducen su caudal.
La producción de tubos de hormigón es rápida y ofrece una gama muy variada de elementos. Todos los accesorios, piezas de conexión, pozos de registro estancos fabrica- dos con gran precisión están así mismo disponibles y ofrecen total flexibilidad Puede realizarse por consiguiente una conducción completa de un mismo material, sin la menor interrupción.
La colocación de los tubos de hormigón armado no requiere precauciones especiales ni accesorios complicados. Cualquiera que sea la naturaleza del suelo, son cómoda y fácilmente instalados en la zanja. El relleno y la compactación no son tan críticos como en otros materiales alternativos.
El empleo de los tubos de hormigón armado es con diferencia la solución más económica existente, tanto en la adquisición inicial como en el mantenimiento ulterior de la red. Elegir un sistema de conducción basado en el hormigón, es elegir a la vez la opción con mejor relación calidad/precio del mercado y la más segura a largo plazo.
Un número importante de fabricantes españoles suministran los tubos de hormigón armado, los pozos de registro y los accesorios a de formas, características y dimensiones muy amplias. La capacidad y la flexibilidad de producción, permiten realizar obras de gran volumen en muy cortos espacios de tiempo, reduciendo al mínimo las molestias causadas a la población.
El material hormigón es una mezcla de arena, de grava triturada, de cemento y de agua. Añadiéndole la armadura recibe las características propias del acero. Podemos considerarlo como una piedra reconstituída cuyas características son comparables a las de la piedra natural. Desde un punto de vista ecológico, el hormigón supera al resto de los materiales alternativos en todos los parámetros: energía, emisiones a la atmósfera, materias primas y residuos peligrosos.
Tanto por sus componentes naturales como por el proceso de producción con más bajo impacto ecológico, el hormigón se integra perfectamente en el medio ambiente. - La confección del hormigón requiere poca energía, y el material es reciclable al 100 %. La estanquidad y flexibilidad de las uniones, la impermeabilidad de las paredes, la ausencia de fisuras ó roturas... toda esa problemática de los tubos de hormigón de baja calidad han sido superadas por los fabricantes de ATHA.
Las fugas o la infiltración de aguas subterráneas son cuestiones del pasado.
Por estas razones, los tubos de Hormigón Armado de Alta Calidad constituyen la mejor solución.
Los tubos de hormigón armado se comportan excelentemente al agua de lluvia y residuales, como también a los agentes químicos de ciertas aguas residuales industriales.
Igualmente en caso de superarse accidentalmente su capacidad portante, las conducciones de tubos de hormigón armado ofrecen total garantía y las uniones entre los elementos de la red quedan herméticamente selladas.
El tubo de hormigón armado es también insensible a las influencias físicas debidas a las variaciones de temperatura, hielo, y a la utilización de sales de deshielo.
Las Tuberías de Hormigón son las más inocuas para la salud de las personas que las producen, instalan, mantienen y en general para las poblaciones a las que sirven, incluidos el resto de los seres vivos. Responden perfectamente a las exigencias ecológicas actuales y a las normas más avanzadas que se promulguen en un futuro próximo. ATHA colabora de esta forma al mantenirniento de un medioambiente mejor para los pobladores de hoy como para el disfrute de las próximas generaciones.
2.- Descripción de los ensayos
Ø Compresión de adoquines
- Las muestras deben almacenarse por lo menos 24 horas en agua, a una temperatura de 20 ºC +- 5 ºC .
- Antes de sumergir los adoquines en el agua, será preciso determinar el área suficiente, de acuerdo al método descrito en la Noma INEN
- Las muestras deben someterse a prueba en condiciones húmedas.
- Las placas de la máquina se limpiaran con un paño y se debe quitar cualquier residuo de arenilla suelto u otro material que se encuentre en las caras de contacto del adoquín.
- Se refrendará las probetas con camping de 4 mm de espesor como empaque, el cual se colocará en las caras superiores e inferiores de la muestra.
- Entre las placas de la máquina y la muestra se colocará una plancha de acero de aproximadamente 25 mm de espesor, que cubra toda la superficie de la muestra y sea capaz de distribuir uniformemente las cargas.
- El adoquín se debe colocar en la máquina con la superficie de desgaste hacia arriba, de manera que los ejes longitudinales y transversales del mismo queden alineados con los ejes de las placas de la máquina.
- La aplicación de la carga va ser continua y no intermitente, a una velocidad aproximada de 15 Mpa por minuto, hasta que no pueda soportar una carga mayor, debiendo registrarse la carga máxima aplicada.
- La resistencia a la compresión de cada muestra deberá calcularse, dividiendo la carga máxima para el área total de la cara de contacto del adoquín.
Ø Resistencia a la flexión de tubos de hormigón por el método de los tres apoyos.
- El tubo que se va ensayar se colocará sobre el apoyo inferior a lo largo de toda su longitud.
- En cada extremo del tubo se marcará el diámetro vertical, haciendo coincidir con los ejes de la viga de madera, para garantizar la correcta aplicación de la carga sobre el tubo.
- Se procede a aplicar la carga a la velocidad estipulada hasta que aparezca una grieta de un ancho de 0,25 mm o hasta que se haya alcanzado la carga de rotura especificada. Si se exigen ambos requisitos, es decir: la grieta de 0,25 mm y la carga de rotura, no habrá necesidad de mantener la velocidad de aplicación de la carga del momento que se presente la grieta mencionada.
- La carga que produce en el tubo una grieta de 0,25 mm de ancho, en una longitud mínima de 30 cm , es la carga D que determina la resistencia del tubo al agrietamiento.
- Se considera que la grieta tiene un ancho de 0,25 mm , cuando el calibrador penetre, sin forzarlo 1,5 mm en intervalos cortos t a lo largo de 30 cm .
3.- Operaciones y cálculos
Ø Resistencia a la compresión de adoquines
| Adoquín Nº | Masa (gr.) | Altura(cm.) | Área (cm2) | Carga (kg.) |
| 1 | 9672 | 9,62 | 480,27 | 130204,08 |
| 2 | 9136 | 9,58 | 480,27 | 119897,96 |
| 3 | 9412 | 9,51 | 480,27 | 148367,35 |
| 4 | 9438 | 9,41 | 480,27 | 148061,22 |
| 5 | 9730 | 9,87 | 480,27 | 110918,37 |
| 6 | 9218 | 9,61 | 480,27 | 107959,18 |
| 7 | 9462 | 10,07 | 480,27 | 91938,76 |
| 8 | 9280 | 9,84 | 480,27 | 113775,51 |
| 9 | 9284 | 9,62 | 480,27 | 130102,04 |
| 10 | 9546 | 9,62 | 480,27 | 116530,61 |
Fi = resistencia a la compresión de cada una de las muestras
Fm = resistencia a la compresión promedio
Fk = resistencia característica
P = carga
A = área
Fi = P / A
| Fi 1 =(130204,08)/(480,27) Fi 1= | Fi 2 =(119897,96)/(480,27) Fi 2 = | Fi 3 = 148367,35 /(480,27) Fi 3 = |
| Fi 4 = 148061,22 /(480,27) Fi 4 = | Fi 5 = 110918,37 /(480,27) Fi 5 = | Fi 6=107959,18/(480,27) Fi 6 = |
| Fi 7= 91938,76/(480,27) Fi 7 = | Fi 8 = 113775,51 /(480,27) Fi 8 = | Fi 9 = 130102,04 /(480,27) Fi 9 = |
| Fi 10 = 116530,61/(480,27) Fi 10 = | Fm = 253,56 (1,64) = 4107 kg / cm2 Fm = 41,07 Mpa | |
9 S2 = (27,11- 25,36) 2 + (24,96 - 25,36) 2 + (30,89 - 25,36)2 + (30,83 - 25,36)2+ (23,1 - 25,36)2+ (22,48 - 25,36)2 +(19,14 - 25,36) 2+ (23,69 - 25,36) 2+ (27,09 - 25,36) 2+ (24,26 - 25,36) 2
9 S2 = 122,8065
S = 5,93
Fk = Fm – (1,64) ( S )
Fk = 41,07 – (1,64)(5,93)
Fk = 31,35 Mpa
Ø Resistencia a la flexión de tubos de hormigón por el método de los tres apoyos.
| Tubo Nº 1 | Tubo Nº 2 |
| Diámetro interno = Diámetro externo = Espesor = (45,5+45,8+45,6)/3 = Longitud total = Longitud efectiva = Carga = 32,3 KN | Diámetro interno = Diámetro externo = Espesor = (44,6+45,5+45,1)/3=45,06 mm. Longitud total = Longitud efectiva = Carga = 35,1 KN |
- Resistencia tubo Nº 1 = 32,3 / 0,8 = 40,37 KN /m
- Resistencia tubo Nº 2 = 43,87 / 0,8 = 43,87 KN /m
Resistencia a la flexión de tubos de hormigón= (40,37+43,87) / 2
Resistencia a la flexión de tubos de hormigón = 42,12 KN / m
4.- Conclusiones y recomendaciones
Ø La norma INEN 1 590 clasifica a los tubos de hormigón simple en base a la resistencia mecánica medida por el ensayo de los tres apoyos y el espesor mínimo de pared.
Ø Los tubos de hormigón simple ensayados corresponden a la clase 3 según la norma INEN 1 590 donde especifica que deben tener un espesor mínimo de 40mm, nuestros tubos tienen un espesor de 45,6mm y 45,06mm respectivamente.
Ø El tubo de hormigón simple Nº 1 ensayado si cumplen con la Norma INEN 1590 donde especifica que la resistencia mínima a la rortura debe de ser 35 KN/m y el Tubo Nº 1 presentó una resistencia de 40,37 KN/m
Ø El tubo de hormigón simple Nº 2 ensayado si cumplen con la Norma INEN 1590 donde especifica que la resistencia mínima a la rortura debe de ser 35 KN/m y el Tubo Nº 2 presentó una resistencia de 43,87 KN/m
Ø La norma INEN 1 485 es aplicable a cualquier tipo o forma de adoquín utilizados para tránsito peatonal y tráfico ligero o pesado.
Ø Los adoquines ensayados cumplen con la Norma INEN
Ø Los adoquines ensayados cumplen con la Norma INEN
Ø Los adoquines ensayados no cumplen con la Norma INEN
Ø Para obtener los resultados más confiables es necesario seguir los pasos establecidos por la Norma INEN
5.- Bibliografía
· MANUAL DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN. Pontificia Universidad Católica del Ecuador.
· Normas INEN.
· Encarta 2005
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