WS4-01-Edgardo Becker - Consideraciones Generales para la Especificación de Pisos Industriales de Al

WORKSHOP SOBRE PISOS INDUSTRIALES

Consideraciones Generales para la Especificación de Pisos Industriales de Alto Desempeño Ing. Edgardo BECKER

Consideraciones Generales para la Especificación de Pisos Industriales de Alto Desempeño Temario •

Tecnología de los pisos industriales (distintos usos desde “industriales” a ”no industriales”)

•

Procesos de deterioro (desgaste superficial, desportillamiento de juntas, asentamientos, alabeos, fisuración, etc.)

•

Construcción con laser-screed vs. tradicional ”en fajas”

•

CONCEPTOS BÁSICOS DE DISEÑO DE PISOS “SIN JUNTAS” UTILIZANDO LAS TECNOLOGÍAS DISPONIBLES

•

•

Pisos con losas de HRC (hormigón de retracción compensada) + armadura de restricción

•

Pisos con losas de HBCRF (hormigón de baja contracción reforzado con fibra)

•

Pisos con losas de hormigón continuamente reforzados

•

Pisos con losas de hormigón postensado

Interrelación entre los procesos para el éxito de los procesos (diseño-materiales-construcción)

PISOS INDUSTRIALES DEFINICIĂ“N Se conoce como pisos industriales a todas aquellas superficies, generalmente apoyadas sobre el terreno, capaces de soportar situaciones de carga y/o desgaste de gran magnitud.

PISOS INDUSTRIALES COMPLEJO LOGÍSTICO EN CAMPANA PLANTA

CORTE

Figura 4.1: complejo logístico con naves de almacenamiento de unos 9.000 m2 con racks selectivos y playa de maniobra de camiones entre las naves.

Diagrama de momentos flexores segĂşn y-y Diagrama de momentos flexores segĂşn x-x

Figura 2: momentos flexores en una losa de piso de 15 cm de espesor producidos por las cargas concentradas de las patas de racks del tipo selectivo con pasillos de 3 m de ancho.

Fuente: E. Becker, 2012. Seminario sobre Pisos Industriales.

PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LA ALTURA DE ALMACENAMIENTO SOBRE EL ESPESOR DEL PISO (cuando no se dispone de la información específica)

8,4 t 8,4 t 16,8 t

7,2 t 7,2 t 14,4 t

6,0 t 6,0 t 12,0 t

4,8 t 4,8 t 9,6 t

3,6 t 3,6 t 7,2 t

7 niveles

6 niveles

5 niveles

4 niveles

3 niveles

h ≥ 22 cm

h ≥ 20 cm

h ≥ 18 cm

h ≥ 15 cm

h ≥ 13 cm

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CARGAS ESTÁTICAS O “MUERTAS” Y ESTADOS COMBINADOS DE CARGA

DM f

DMf; aumento local del momento flexor debido al paso del eje delantero

a) Momentos flexores generados por la carga de racks selectivos

b) Momentos flexores generados por la carga de racks selectivos más el paso de un autoelevador

Figura 5.21: influencia del paso de un autoelevador cerca de una “pata” de rack cuando el sistema se encuentra Influencia del paso de un autoelevador cerca de un parante de rack cuando el sistema totalmente cargado.

encuentra totalmente cargado.

se

PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LA PLANICIDAD SOBRE EL NIVEL DE SEVICIO DE UN PISO INDUSTRIAL

Esquema con comparación de un sistema VNA o “very narrow aisle” con pasillo súper-plano y otro desnivelado.

PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LA PLANICIDAD SOBRE LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO Y NIVEL DE SEVICIO DE UN PISO INDUSTRIAL

Piso en estado original (plano) Piso en estado original (plano)

Piso con 5 cm de asentamiento diferencial Piso con 5 cm de asentamiento diferencial

PISOS INDUSTRIALES

3.260

80.600

0.300

0.230

2.300

52.400

1.700

2.300

PLANTA

0.230

NAVE AUTOPORTANTE EN SAN ANDRÉS DE GILES

3.260 0.300

87.720

CORTE LONGITUDINAL

1.000

1.000

21.950

CORTE TRANSVERSAL

Figura 4.3: proyecto de nave autoportante automatizada de unos 4.600 m2 cubiertos y 100.000 m3 de almacenamiento.

Fuente: E. Becker, 2017. Anteproyecto de diseño del piso.

PISOS INDUSTRIALES DROGUERÍA AUTOMATIZADA EN SARANDÍ (AVELLANEDA, PCIA. BUENOS AIRES)

Estado de cargas excepcional segĂşn DIN 15070 Estado de cargas 3: cargas dinĂĄmicas.

Se toma para dimensionado de las ruedas, viga de riel y piso.

40,5 kN Mn = 3,08 kNm/m Mn = 1,54 kNm/m

0% transferencia

Mp = 4,61 kNm/m

20% transferencia 40% transferencia

Mp = 6,15 kNm/m

Mp = 7,69 kNm/m

PISOS INDUSTRIALES LGV (laser guided vehicles)

PISOS INDUSTRIALES DESPACHO DE CEMENTO PALLETIZADO

CORTE TRANSVERSAL del depósito mostrando la operación

20 kN 20 kN

20 kN

42 kN

53 kN

AUTOLEVADOR DESCARGADO

73 kN AUTOELEVADOR CON 1 PALLET DE CEMENTO (utilizando uñas convencionales)

Nave de almacenamiento y despacho de cemento palletizado.

Fuente: E. Becker, 2017.

25 kN

42 kN 110 kN

AUTOELEVADOR CON 2 PALLETS DE CEMENTO (utilizando uñas largas)

PISOS INDUSTRIALES INDUSTRIA DEL VIDRIO

PISOS INDUSTRIALES AMPLIACIÓN DEL CANAL DE PANAMÁ (construcción de la 3er esclusa)

PISOS INDUSTRIALES DEPÓSITO DE LUBRICANTES EN CAMPANA (zona de rellenos fluviales sobre el río Paraná) CORTE LONGITUDINAL

rellenos fluviales

CORTE TRANSVERSAL

PLANTA

ALTERNATIVA 3 Pilotaje para estructura y piso

27.00

COMENTARIOS: Sin dudas, es la solución más segura ya que brinda confianza respecto del control de asentamientos y una excelente distribución de los esfuerzos aunque, claro está, requiere de colocar una cantidad muy importante de pilotes por lo que los plazos de obra y, seguramente, los costos asociados a la construcción serían los mayores.

22.50

72.00

22.50

losas de HºPº no articuladas de 20 cm de espesor carga promedio estimada: 2,3 t/m2 cantidad de pilotes: 262 carga promedio estimada por pilote: 57 t

10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00

87.25

17.25

PISOS INDUSTRIALES DISEÑO DE VARADERO SOBRE RÍO PARANÁ (Baradero, Pcia. Buenos Aires)

PISOS INDUSTRIALES CENTRAL TERMOLELÉCTRICA TIMBÚES

OTRAS APLICACIONES USOS NO INDUSTRIALES DE LA TECNOLOGÍA

Fotos: www.google.com

OTRAS APLICACIONES DE LA MISMA TECNOLOGÍA USOS NO INDUSTRIALES DE LA TECNOLOGÍA

Fotos: www.google.com

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES MODELOS DE DETERIORO

Nivel de Servicio del Piso Industrial

período en buen estado previsto construcción según el estándar estimado excelente bueno regular

pobre

malo

intolerable

Tiempo Período en buen estado obtenido

Curva tipica de deterioro de un piso industrial. Cuando los estándares de construcción son inferiores al estimado se producen brechas que afectan el nivel de servicio y la durabilidad del piso.

Fuente: inspirado en la figura 5 sobre soluciones de preservación adecuadas para diferentes etapas de la vida de servicio del pavimento del documento “Guía para Capas de Refuerzo de Hormigón” del ACPA.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES RESISTENCIA AL DESGASTE SUPERFICIAL

a) polvo endurecedor de grano fino

b) polvo endurecedor de grano grueso

agregados del hormigón agregados del endurecedor de superficie

e: espesor del tratamiento superficial con endurecedor de superficie

Figura 13.10: efecto del tamaño de grano del endurecedor de superficie sobre el anclaje en el hormigón.

hormigó n

e

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LOS PASADORES SOBRE LAS TENSIONES Y DEFORMACIONES

junta con pasadores

junta sin pasadores

Influencia de la presencia o ausencia de pasadores en una junta. Mientras la junta con pasadores permite transferir parte de la carga (y deformación) provocada por la rueda a la losa adyacente, cuando no se usa un sistema de transferencia, el paso de esfuerzos está muy limitado y, por otro lado, las losas pueden “escalonarse” si hay erosión del material de base cuando este está muy húmedo.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES TOLERANCIAS RECOMENDADAS

0,50 mm

a) Escalonamiento admisible para ruedas neumáticas convencionales (blandas)

0,25 mm

b) Escalonamiento admisible para ruedas macizas (rígidas)

Magnitudes de los escalonamientos admisibles recomendados por el ACI 360R-10 para juntas de pisos industriales dependiendo si son operados con autoelevadores con ruedas neumáticas (blandas) o ruedas macizas (rígidas). Las mismas tienden a limitar el deterioro de los “labios” de junta y, también, de las ruedas de los equipos. En ambos casos, está claro que la “funda” de los sistemas tipo “diamond dowel” tienden a dificultar el cumplimiento de este requerimiento, en especial, cuando se trata de pisos con operación de equipos autoelevadores con ruedas macizas que, por estos días, son los más frecuentes..

CARGAS TÍPICAS EN ALMACENES INFLUENCIA DE LA PRESIÓN DE CONTACTO pc

a) Rueda neumática pc

b) Rueda maciza de caucho pc

Corte de una losa de piso con vista lateral de una rueda de un vehículo circulando sobre su superficie.

c) Rueda maciza de acero Figura 4.6: influencia del material de las ruedas sobre distribución típica de la presión de contacto en un piso de hormigón.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DE LOS NEUMÁTICOS SOBRE EL DETERIORO DE LAS JUNTAS

Neumáticos CSE(1)

Neumáticos de aire

Neumáticos macizos

1,0 MPa 1,0 MPa

0,6 MPa

0,6 MPa 1,8 MPa

1,0 MPa

1,0 MPa 1,8 MPa 9,56,0 MPaMPa

9,5 MPa 6,0 MPa

Influencia de la “deformabilidad” del neumático sobre la presión de contacto entre neumático y piso.

Foto 2: encuentro de juntas. La junta que cruza lateralmente la imagen es constructiva y se encuentra francamente deteriorada mientras que la que se materializĂł perpendicularmente a esta mediante aserrado tambiĂŠn lo estĂĄ.

Fuente: E. Becker, 2015.

Foto 3: detalle de un tĂ­pico deterioro de esquinas que necesita ser reparado para recomponer la serviciabilidad del piso.

Fuente: E. Becker, 2015.

Foto 4: detalle de juntas que han sido intervenidas para tratar de mejorar la serviciabilidad del piso.

Como puedo observarse, las tareas realizadas no han resultado eficientes ya que las juntas muestran un deterioro considerable.

Fuente: E. Becker, 2015.

ReparaciĂłn mayor Nivel de Servicio del Piso Industrial

Nivel de Servicio mĂ­nimo tolerable

Tiempo

Estrategia de mantenimiento para extender la vida en servicio de un piso industrial.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ANÁLISIS DE COSTOS DEL CICLO DE VIDA

Inversión inicial

Costo de Construcción

+ Costo de mantenimiento rutinario

+ Costos

Costo de reparación mayor

+ Costo de operación

Valor de mercado

Valor residual

COSTO TOTAL

Costos asociados a la vida en servicio de un piso industrial.

Fuente: E. Becker, 2012. Seminario sobre Pisos Industriales.

• • • •

mantenimiento de equipos móviles demoras lucro cesante reclamos gremiales

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CONTRACCIÓN DEL HORMIGÓN Y PATRÓN DE FISURACIÓN

EFECTO DE LA CONTRACCIÓN POR SECADO

Estado inicial

Luego de algunas horas

Luego de algunos días

Efecto de la contracción del hormigón sobre el patrón de fisuración de un piso de hormigón.

Fuente: E. Becker, 2008. Seminario sobre Pisos Industriales.

TENSIONES POR RESTRICCIÓN EJEMPLO DE ESTIMACIÓN DEL DESARROLLO DE TENSIONES Y SU RELACIÓN CON LA RESISTENCIA A TRACCIÓN 100

800

4.00

90

700

3.00

80

600 500

tensile stress [MPa]

Drying Shrinkage Strain [µe ]

900

70

400

60

300 200

Dry Shrinkage Strain

100

Relative Humidity

50 40

0.00

0 7 14 28 56 91 182 364 728 1092 1820 3640 7280

t [years] 0.0000 0.0192 0.0385 0.0769 0.1538 0.25 0.5 1 2 3 5 10 20

eca (t)

ecd (t)

eca + ecd

[ µe]

[ µe]

[µe]

0 0 3 7 13 18 24 27 29 29 29 29 29

0 0 13 57 125 193 315 445 547 591 632 667 685

0 0 16 64 138 211 338 472 576 620 661 696 714

ecd est (t) [µe] 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 685

eca + ecd est [µe] 0 0 3 7 13 18 24 27 29 29 29 29 714

20

age [days]

Age [years]

t [days]

15

10

5

0

20

15

10

5

restrain tensile stress of regular concrete concrete tensile strength admissible concrete tensile strength estimated restrain tensile stress

1.00

0 0

2.00

f 1.00 1.52 1.96 2.40 2.83 3.14 3.58 4.01 4.45 4.71 5.03 5.46 5.90

st

st est

fb

fb adm

[MPa]

[MPa]

[MPa]

[MPa]

0.00 0.00 0.11 0.39 0.74 1.05 1.52 1.93 2.17 2.23 2.25 2.21 2.12

0.00 0.00 0.11 0.39 0.74 1.05 1.52 1.93 2.17 2.23 2.25 2.21 2.12

0.00 1.95 2.68 3.15 3.43 3.47 3.48 3.51 3.54 3.58 3.62 3.67 3.72

0.00 1.66 2.28 2.68 2.92 2.95 2.96 2.99 3.01 3.04 3.08 3.12 3.16

verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica verifica

Figura 6.10: evolución de tensiones de contracción para piso con losas típicas de 5,00 m x 6,00 m x 0,15 m en el interior de una nave en CABA sin acondicionamiento de aire.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CONTRACCIÓN DEL HORMIGÓN Y PATRÓN DE FISURACIÓN

EFECTO DE LA CONTRACCIÓN POR SECADO a) Efecto de la contracción uniforme sobre la fisuración

DL

DL 2

2

N

N L

b) Efecto de la contracción diferencial sobre el alabeo DL 2

DL 2 z

L

Efecto de la contracción del hormigón sobre la tendencia a fisuración y al alabeo.

Fuente: E. Becker, 2010. Seminario sobre Pisos Industriales.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ALABEO DE LOSAS

EFECTO DEL GRADIENTE DE HUMEDAD

gradiente de humedad típico

deformaciones típicas por efecto del gradiente de humedad DLsuperior

HR [%] corte típico de losa de piso

40

60

DL 2

80 100

alabeo cóncavo DLfondo

HReq fondo

DHR HReq superficie

base

20

profundidad

losa de hormigón

0

Influencia del gradiente de humedad sobre el alabeo cóncavo de losas de piso o pavimento.

ALABEO DE LOSAS EFECTO DEL GRADIENTE TÉRMICO

deformaciones típicas por efecto de temperatura

gradiente de temperatura típico

DLsup. día

a) Condición diurna de diseño Tsuperior = Tmáxima diaria

alabeo convexo

hlosa H°

Treferencia Tfondo = Tmedia diaria

DTacx

DTalabeo convexo

DTdiario

b) Condición nocturna de diseño

DTacv

DL 2

DLfondo DLsup. diario 2

DLsup. noche DTalabeo concavo

DL 2

Tsuperior = Tmínima diaria

alabeo concavo Treferencia Tfondo = Tmedia diaria

DLfondo

Modelización básica de los gradientes de temperatura típicos producidos en un piso interior de hormigón.

ALABEO DE LOSAS EN PAVIMENTOS INFLUENCIA DE LAS CONDICIONES MEDIOAMBIENTALES

Pavimento en estado ideal

Pavimento durante asoleamiento

Pavimento durante la noche

Fuente: E. Becker, 2009. Seminario Internacional sobre Construcciรณn de Pavimentos de Hormigรณn Durables. Bogotรก, Colombia (07/05/2009)

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ALABEO DE LOSAS DE PISO Y CONDICIONES DE APOYO

ALABEO CÓNCAVO

ALABEO CONVEXO

Esquema de apoyo y distribución de cargas sobre la base para losas alabeadas en forma cóncava y convexa.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES CONTROL DE ALABEO DE LOSAS DE PISO

Losa de piso convencional con juntas

Losa de piso “sin juntas” con sistemas HRC o HBCRF

Losa de piso postensada Pr

q1

Dh

q2

Dh

q3

Dh

Pr

Losa de piso postesada con bordes ensanchados Pr

Pr

Figura 13: conceptualización de los alabeos típicos que muestran los diferentes sistemas constructivos. El uso de sistemas de pisos “sin juntas” tienden a controlar mejor la planicidad de largo plazo. En particular, el uso de postensado resulta el más eficiente para controlar las deformaciones y el nivel de servicio del piso durante su vida útil.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES ALABEO Y RELACIÓN DE LADOS DE LOSAS DE PISO

Luego de algunas semanas desde la construcción

Lx/Ly < 1,25 Lx/Ly > 1,5

Luego de algunos meses…

Influencia de la relación de lados sobre la tendencia a fisuración de las losas. Mientras las losas con relación de esbeltez (L/h) adecuada y Lx/Ly < 1,25 no es esperable que se fisuren, las losas con relación de lados Lx/ly > 1,5 suelen fisurarse por efecto combinado de contracción por secado y alabeo diferencial.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO

CONSTRUCCIÓN CON LASER-SCREED

CONSTRUCCIÓN TRADICIONAL EN FAJAS

Fuente: E. Becker, 2012.

Fuente: página web de TURIN “pisos industriales” www.pisosindustrialesturin.com

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO CONSTRUCCIÓN CON LASER-SCREED

a) estado inicial

b) luego de unos días

c) luego de unas semanas

CONSTRUCCIÓN TRADICIONAL EN FAJAS

a) estado inicial

b) luego de unos días

c) luego de unas semanas

Evolución de la fisuración ”natural” esperada por efecto de las tensiones de restricción a la contracción y al alabeo para pisos construidos con equipos laser-screed y en forma tradicional por fajas.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO

Aspecto inicial luego de unos pocos días desde su construcción

Aspecto luego de unos cuantos meses y años desde su construcción

a) Construcción con equipo laser-screed

b) Construcción “tradicional” en fajas

Diferencias generales de terminación y planicidad esperadas en los pisos en función del tipo de tecnología de construcción utilizada para pisos con juntas y losas de tamaño ”convencional”.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA DEL ALABEO Y LA TECNOLOGÍA CONSTRUCTIVA SOBRE LA CALIDAD DEL PISO

Piso con juntas “convencionales” aserradas

Piso con juntas “convencionales”, las juntas longitudinales son constructivas y las transversales aserradas

Piso “sin juntas” a) Construcción con equipo laser-screed

b) Construcción “tradicional” en fajas

Aspecto típico que presentan los pisos luego de unos cuantos meses y años dependiendo de la tecnología constructiva y el tamaño de las losas.

DISEÑO DE PISOS “SIN JUNTAS” Diferentes alternativas

ALTERNATIVAS ACTUALMENTE DISPONIBLES •

Losas con HRC (hormigón de retracción compensada) + armadura de restricción

•

Losas con HBCRF (hormigón de baja contracción reforzado con fibras)

•

Losas de hormigón continuamente reforzado

•

Losas de HP (hormigón postensado)

Losas de piso de HRC (hormigón de retracción compensada) + armadura de restricción

Fuente: G. Fornasier, 2003. Presentación sobre homrigones especiales.

Fuente: Thessen Concrete Contracting, Inc., 2010. “Shrinkage Compensating Concrete”

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”

+0,030 +0,020

interrupción del curado húmedo

expansión [%]

PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada)

HRC – hormigón de retracción compensada con ensayo ASTM C878 (restringida) hormigón convencional con ensayo ASTM C878 (restringida) hormigón convencional con ensayo ASTM C157 (libre)

+0,010

edad [días]

-0,010 -0,020 -0,030

28 curado húmedo

contracción [%]

0,000 56

84

hormigón convencional ensayado según ASTM C878

-0,040 aire seco

-0,050

(HR ≈ 50%)

hormigón convencional ensayado según ASTM C157

Figura 10.10: variaciones de longitud de vigas normalizadas con barrilla metálica de restricción (ASTM C878) de mezclas típicas de HCC comparadas con hormigones convencionales con el mismo ensayo. También se indican los valores típicos de los hormigones convencionales de acuerdo al ensayo de contracción libre de prismas sin restricción (ASTM C157).

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada) b) Losa de piso construida con HCC + armadura Estado inicial

Luego de algunos días (curado por inundación)

½ expansión

½ expansión residual

Luego de semanas, meses y años (expuesto al aire)

½ contracción

Figura 10.11: esquema de deformaciones y restricciones típicas de losas de piso construidas con HCC + armadura.

Nótese que la restricción que ejerce la armadura asegura una “reserva” de tensión de contracción sobre el hormigón que controla las tensiones de tracción que se producen por fricción

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada) c) Losa de piso construida con HCC sin armadura Estado inicial

Luego de algunos días (curado por inundación)

½ expansión

½ expansión residual < 0

Luego de semanas o meses (expuesto al aire)

½ contracción

Figura 10.12: esquema de deformaciones y restricciones típicas de losas de piso construidas con HCC sin armadura.

Al no existir “reserva” de tensión de compresión o, al menos, resulta limitada debido a la inexistencia de armadura, se producen tensiones de tracción en la losa ni bien el hormigón comienza a contraer luego de interrumpido el curado.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón de retracción compensada)

armadura de restricción (según necesidad del proyecto)

tratamiento superficial (1) (si es necesario)

losa de HRC barrera de vapor (si fuera necesario)

cama de arena(2) (confinada) base (3) (suelo granular) subbase (suelo seleccionado compactado)

subrasante (suelo no plástico compactado)

(1) Incluye desde un endurecedor de superficie (generalmente no metálico) incorporado en fresco hasta un recubrimiento adherido de cualquier tipo.

(2) Su uso puede ser prescindido en caso de utilizar un geotextil en lugar de la barrera de vapor.

(3) La base puede ser tratada con cemento o no tratada pero siempre se recomienda el uso de material granular, es decir, con una cantidad de finos pasante por tamiz de 75 mm menor del 35%.

Figura 10.18: corte típico de piso industrial “sin juntas” construido con HRC (hormigón de reracción compensada).

Losas de piso de HBCRF (hormigón de baja contracción reforzado con fibras)

Fuente: G. Fornasier, 2003. Presentación sobre homrigones especiales.

Fuente: E. Becker, 2014. Artículo sobre pisos de homrigón con macrofibra.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS CON OPTIMIZACIÓN DE JUNTAS PISOS DE HORMIGÓN DE BAJA CONTRACCIÓN Y MACROFIBRA Esquemas Generales para las alternativas de tamaño losas estudiados Alternativa 1: losas de 8,37 m x 7,02 m

Especificaciones del hormigón para las alternativas de tamaño losas estudiados

Alternativa 1

Alternativa 2

Alternativa 3

30 MPa

30 MPa

38 MPa

≤ 40 GPa

≤ 40 GPa

≤ 45 GPa

4,4 MPa

4,4 MPa

5,0 MPa

a la edad de 28 días

≤ 0,030%

≤ 0,025%

≤ 0,020%

a la edad de 56 días

≤ 0,035%

≤ 0,030%

≤ 0,025%

resistencia residual

> 0,8 MPa

> 1,0 MPa

> 1,5 MPa

kg/m3

kg/m3

5,0 kg/m3

Resistencia especificada, f´c Módulo de elasticidad, Ec Módulo de rotura, MR (resistencia a flexión) Contracción por secado, Macrofibra sintética estructural

e

Alternativa 3: losas de 25,11 m x 21,05 m

Alternativa 2: losas de 8,37 m x 10,53 m

cs

dosis estimada

(1)

2,0

3,0

(1) La dosis de fibra puede variar en función del cumplimiento del requerimiento de resistencia residual.

HORMIGÓN PARA PISOS INDUSTRIALES

carga

INFLUENCIA LAS FIBRAS

hormigón fibrado con altísimo control de fisuras

FL hormigón fibrado con alto control de apertura de fisuras

hormigón fibrado con moderado a bajo control de apertura de fisuras

hormigón sin fibras

dL

deformación

Figura 3.12: influencia del tipo y dosis de fibra sobre el comportamiento post-pico del hormigón.

HORMIGÓN PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS

Longitud de fibra (cuanto mayor …)

Sección de fibra (cuanto menor …)

• • •

puente en fisura cubrir 2 ó + partículas de AG afecta la trabajabilidad

• • •

mayor cantidad de fibras x kg mayor efecto “red” mayor adherencia

Figura 3.9: influencia de la longitud y sección de las fibras sobre la mezcla de hormigón.

HORMIGร N PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS

a) Hormigรณn sin fibras

b) Hormigรณn con fibras

Figura 3.10: influencia de la presencia de fibras sobre las tensiones. En la figura b se observa claramente que la presencia de fibras favorece la transferencia de esfuerzos reduciendo considerablemente la concentraciรณn de tensiones.

HORMIGร N PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS

Figura 3.11: importancia del anclaje sobre la adherencia de las fibras metรกlicas.

HORMIGÓN PARA PISOS INDUSTRIALES INFLUENCIA LAS FIBRAS

1,1

ancho de fisura promedio [mm]

1,0

resultados experimentales

0,9

resultados obtenidos a partir del análisis teórico

0,8 0,7

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

volumen de fibra [%] Figura 3.13: influencia de la cuantía de fibra de acero sobre el control del ancho de fisura.

Fuente: adaptado de la figura 2.6 publicada en el documento ACI 544.1R-96.

Dosificador de fibras

Fuente: MACCAFERRI Technical Manual. Fiber as Structural Element for the Reinforcement Concrete.

Foto: G. Fornasier, 2017. Dosificador de macrofibras en planta elaboradora de hormigรณn.

Losas de HormigĂłn Continuamente Reforzado

Fuente: G. Fornasier, 2003. PresentacioĚ n sobre homrigones especiales.

Fuente: http://www.pyramidconcretellc.com

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón continuamente reforzado)

w: ancho visible de fisura r

hr

h

v0 ancho de adherencia perturbada Figura 10.19: el ancho visible de fisura es mayor que el ancho de fisura por debajo de la armadura. Por otro lado, cerca de la fisura principal, se forman microfisuras de adherencia sobre las nervaduras de la barra.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS DE HRC (hormigón continuamente reforzado)

9.00 m

PLANTA

100.00 m CORTE LONGITUDINAL h = 0,20 m Espesor de losa, h = 0,20 m Cuantía de acero, r = 0,38% Armadura longitudinal: 1 f 12 c/15 cm (753 mm2/m) Separación entre fisuras, Lcrack = 1,30 m Ancho de fisura promedio, wcrack = 0,76 mm

1.30 m

Figura 10.21: patrón de fisuración esperado para un piso continuamente armado de 0,20 m de espesor con una cuantía, r = 0,38%.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”

3.00

2,500

2.50

2,000

2.00 Lcracks

1,500

1.50

wcrack 1,000

1.00

500

0.50

0

0.00 0.0

0.5

1.0 cuantía [%]

1.5

a) Influencia de la cuantía sobre el espaciamiento y ancho de fisuras

2.0

2,500

espaciamiento entre fisuras [mm]

3,000

ancho de fisura [mm]

espaciamiento entre fisuras [mm]

PISOS DE HRC (hormigón continuamente reforzado)

2,000

1,500

w

1,000

500

0 0.000%

0.025% 0.050% 0.075% 0.100% contracción por secado a 28 días

b) Influencia de la contracción del hormigón sobre el espaciamiento de fisuras transversales

5.00

5.00

5.00

5.00

Recién construida…

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

5.00

Luego de unas cuantas semanas o meses…

a) Sin control de fisuración

b) Con armadura para control de fisuración

Figura 13: la presencia de bocas de inspección “cortan” localmente la continuidad de la losa de piso generando en este caso una concentración de tensiones en los bordes o esquinas de las losas. Colocando una malla de acero y armadura en cuantía suficiente se puede controlar la fisuración como muestran las figuras de la derecha.

Fuente: E. Becker, 2011. Seminario sobre Patologías Habituales en Pavimentos de Hormigón.

Losas de piso de Hormigรณn Postensado

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS

Figura 2: comparación del alabeo de losas típico que muestran las distintas tecnologías utilizadas para la construcción de pisos industriales.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – efecto de la contracción por secado

Estado inicial

Luego de 24 ó 48 horas

Pe inicial = Pr

Pr

Pr

Luego de algunos días, meses o años

D cs

Pr

Pr Pe = Pr – (PDcs + Pµ )

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS DE HORMIGÓN POSTENSADO ESQUEMA CONCEPTUAL DE POSTENSADO DE UN PISO INDUSTRIAL Estado inicial

Pactivo, 0

D

Luego de algunos días, meses o años

cs

tensiones de tracción inducidas por fricción tensión de compresión remanente*

Pactivo, 0

Ppasivo, t

fp (requerimiento minimo de postensado)*

Ppasivo, 0 stensado esferzo de po ialmente ic in o transferid

pérdida

Pactivo, t

* disponible para tomar tensiones por carga

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS DE HORMIGÓN POSTENSADO

EFECTO SOBRE EL CONTROL DE ALABEOS

Losa sin postensado

Losa postensada Pr

q

Dh

q

Dh

Pr

Losa postensada con bordes ensanchados Pr

Pr

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS junta de construcción CORTE

armadura de repartición cordón no adherido

Anclaje activo

Anclaje intermedio

VISTA EN PLANTA

Figura 10.5: detalle de anclajes típicos de un cordón de piso industrial postensado.

Anclaje pasivo

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – Secuencia de construcción de postensado no adherido de un piso industrial

bomba hidráulica

(6) se cortan los salientes de cordones y se rellena el hueco con un mortero sin contracción como protección anticorrosiva.

(2) colocación de hormigón

(3) posicionamiento de las cuñas (3) remoción de encofrados

(5) tesado de los cordones

(1) posicionamiento de tendones, anclajes y fijaciones en el encofrado

Fuente: Post-Tensioning Manual, 6th edition. PTI (Post-Tensioning Institute), 2006.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS

anclaje

cono plástico

cuñas

Figura 10.7: detalle de elementos de ensamblaje para anclajes de sistema no adherido utilizado en pisos industriales.

Fuente: Post-Tensioning Manual, 6th edition. PTI – Post-Tensioning Institute, 2006.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – Detalle de elementos de ensamblaje para anclajes de Sistema no adherido

Fuente: Arq. Bernadette Chaix, Chaix ingenieria, 2016.

Foto 9: vista general del interior de una nave con piso postensado en Curitiba (Brasil).

Fuente: E. Becker, 2017.

Foto 10: vista desde otro รกngulo del interior de una nave con piso postensado en Curitiba (Brasil).

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS

Comparación del alabeo de losas típico que muestran las distintas tecnologías utilizadas para la construcción de pisos industriales.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS

Losa de piso convencional

Losa de piso postensada

q

Dh

q

Dh Pr

Pr

Losa de piso postesada con bordes ensanchados Pr

Pr

Efecto del postensado y de los extremos rigidizados sobre el alabeo de losas de piso comparado con las losas de piso convencionales.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS

Alabeo tipico de losas de piso de una cancha de tenis con juntas sin considerar los efectos negativos que estas tienen sobre la calidad de la superficie de juego. Esta solución resulta francamente inaceptable para la actividad independientemente del nivel de competencia analizado.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS

La solución postensada con sobreancho y/o variación de altura de los cordones permiten controlar el alabeo y obtener superficies planas que se adaptan a las necesidades de la actividad.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”

25.79

25.79

103.16

25.79

25.79

PISOS POSTENSADOS

57.08

36.72 96.98

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS – Secuencia de hormigonado y tesado 1er jornada de hormigonado aprox. 950 m2

2da jornada de hormigonado aprox. 950 m2

3er jornada de hormigonado aprox. 950 m2

4ta jornada de hormigonado aprox. 1.050 m2

5ta jornada de trabajo aprox. 1.150 m2

6ta jornada de hormigonado aprox. 950 m2

7ma jornada de hormigonado aprox. 950 m2

8va jornada de hormigonado aprox. 700 m2

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS” PISOS POSTENSADOS

25.00

50.00

25.00

Planta General con dimensiones

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

20.00

280.00

Cordones en sentido longitudinal

Cordones en sentido transversal

Anteproyecto de piso postensado de nave industrial de 14.000 m2 a hormigonar en 14 jornadas de 1.000 m2 cada una. Los esquemas sólo muestran conceptualmente el sentido de tesado de los cordones.

DISEÑO DE PISOS INDUSTRIALES PISOS “SIN JUNTAS”

70.30

PISOS POSTENSADOS

7.58

7.95

7.95

7.95 126.46

PISOS INDUSTRIALES INTERRELACIÓN ENTRE LOS PROCESOS PARA EL ÉXITO DE LOS PROYECTOS

hormigón

La construcción de pisos industriales como una sistema integrado con el hormigón como material fundamental en el centro del mismo.

Fuente: E. Becker, 2010. Seminario sobre Pisos Industriales. Concepto tomado de l reporte técnico de la FHWA de 2006 titulado “Integrated Materials and Construction Practices for Concrete Pavement: A State-of-the-Practice Manual”.

ESPECIFICACIONES Subrasante, subbase y base ▪ características del suelo • contenido de finos • plasticidad • hinchamiento ▪ compactación ❑ Piso de hormigón ▪ mezcla de hormigón • MR o resistencia a flexión • resistencia a compresión • asentamiento • TMN (tamaño máximo nominal del AG) • contracción por secado • módulo de elasticidad • resistencia residual y/u otro parámetro en el caso de usarse macrofibras ▪ Juntas • juntas de construcción • juntas de contracción aserradas • juntas de control aserradas • juntas de aislación • Sellado y/o relleno de juntas ❑

❑ Tolerancias

CONTROL DE CALIDAD ❑

Subrasante, subbase y base ▪ ensayos específicos • contenido de finos • plasticidad • hinchamiento ▪ controles de densidad en campo ❑ Piso de hormigón ▪ mezcla de hormigón • presentación técnica preliminar (*) • control de recepción • control de recepción • control de recepción • presentación técnica preliminar (*) • presentación técnica preliminar (*) • presentación técnica preliminar (*) ▪

Juntas • supervisión de obra • supervisión de obra • supervisión de obra • supervisión de obra • presentación técnica preliminar y supervisión de obra (*) ❑ Tolerancias (*) eventualmente, a criterio de la inspección se puede solicitar hacer ensayos de verificación con muestras obtenidas de la obra

Figura 13.2: esquema del plan de calidad para la construcción de piso de hormigón propiamente dicho.

TOLERANCIAS ❑ ❑ ❑

❑ ❑

❑ ❑

Nivel de subrasante y subbases ▪ nivel promedio: : ± 1 cm ▪ determinación puntual: : ± 2 cm Nivel de base ▪ nivel promedio: : ± 0,5 cm ▪ determinación puntual: : ± 1 cm Lisura superficial del piso ▪ valores de FF (lisura) y FL (planicidad) según requisitos del proyecto ▪ valores mínimos aceptables por losa o fracción según requisitos del proyecto Nivel del piso ▪ nivel promedio: : ± 3 mm ▪ determinación puntual: : ± 5 mm Espesor del piso ▪ espesor promedio: : ± 3 mm ▪ determinación individual: • máximo: +10 mm • mínimo: - 6 mm Posicionamiento de pasadores ▪ alineación: : ± 2º (en cualquier sentido) ▪ altura: : ± 1 cm Encofrados ▪ alineación longitudinal: : ± 3 mm cada 3 m ▪ nivelación: : ± 1 mm cada 3 m

Figura 13.3: tolerancias típicas de un piso de hormigón.

ยกGRACIAS!!!! edgardo.becker@hotmail.com ebecker@intercement.com