ES2217914A1 - Procedimiento de ensayo para la caracterizacion de propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigon y dispositivo correspondiente. - Google Patents

Procedimiento de ensayo para la caracterizacion de propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigon y dispositivo correspondiente.

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ES2217914A1 ES200200004A ES200200004A ES2217914A1 ES 2217914 A1 ES2217914 A1 ES 2217914A1 ES 200200004 A ES200200004 A ES 200200004A ES 200200004 A ES200200004 A ES 200200004A ES 2217914 A1 ES2217914 A1 ES 2217914A1
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Procedimiento de ensayo para la caracterización de propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón y dispositivo correspondiente. El procedimiento consiste en, dado un elemento lineal de hormigón pretensado con armadura pretesa (1), en el cual se desarrollan sendas longitudes de transmisión en sus extremos, tras el destesado, sustituir parte del elemento por un sistema que tenga una rigidez equivalente a la parte sustituida y que permita acceder a la armadura (1) para poder aumentar su tensión, solicitando así las tensiones tangenciales de adherencia correspondientes a la longitud de anclaje mediante una operación de arrancamiento, incluyendo el procedimiento las fases de enfilado, tesado y anclaje de la armadura (1), así como el hormigonado de la probeta que constituye el elemento (6), destesado de la armadura (1) y operación de arrancamiento de tal armadura (1) actuando sobre un sistema hidráulico (4) para aumentar la tensión de esa armadura (1) hasta que se produzca el deslizamiento de la misma, o bien su rotura, o el fallo de hormigón por hendimiento. El dispositivo para la realización de dicho procedimiento se constituye a partir de un bastidor (2) con un extremo de transmisión y un extremo de arrancamiento.

Description

Procedimiento de ensayo para la caracterización de las propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón y dispositivo correspondiente.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento de ensayo para la caracterización de las propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, basándose en evitar la utilización de medios de medida internos en los elementos a ensayar, para no distorsionar el fenómeno de adherencia, así como en reproducir de manera secuencial y sobre una misma pieza las operaciones de transmisión del pretensado y de puesta en servicio, con objeto de analizar el comportamiento adherente por transmisión y por anclaje.
El procedimiento permite determinar la longitud de anclaje de una armadura tras la transmisión del esfuerzo de pretensado, realizándose sobre una misma pieza de hormigón las operaciones de destesado y de arrancamiento, situación ésta que es la que refleja más fielmente el estado real de los elementos de hormigón pretensado con armadura pretesa.
Es igualmente objeto de la invención un dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento de ensayo de armaduras pretesas al hormigón, dispositivo que comprende un bastidor con funciones de bancada de pretensado, un sistema mecánico de aproximación para realizar las operaciones de tesado y destesado, un dispositivo de arrancamiento, un sistema hidráulico para realizar las operaciones de tesado-destesado y arrancamiento, medios de anclaje para centrado y anclaje de la armadura y correspondientes moldes para la fabricación de probetas, complementándose con otros accesorios y componentes adicionales.
Antecedentes de la invención
Una de las técnicas más habituales para pretensar el hormigón consiste en introducir una fuerza de pretensado mediante la disposición de armaduras que, previamente al vertido del hormigón en los moldes o encofrados, son sometidas a un tesado, requiriendo para ello de anclajes provisionales en sus extremos. Dichas armaduras se denominan armaduras pretesas, y quedan embebidas dentro del hormigón, transfiriéndose el esfuerzo de pretensado de las armaduras pretesas al hormigón por adherencia mediante la operación de destesado, consistente en liberar dichas armaduras de sus anclajes provisionales una vez que el hormigón ha endurecido.
La transferencia del pretensado por adherencia supone la movilización de tensiones tangenciales de adherencia en la superficie de contacto armadura-hormigón en una cierta longitud, denominada longitud de transmisión o, también, longitud de transferencia. Así, la longitud de transmisión, de una armadura pretesa dada, se define como la longitud necesaria para que la fuerza de pretensado introducida en dicha armadura se transfiera por adherencia al hormigón. A lo largo de la longitud de transmisión, la armadura incrementa su tensión desde cero hasta un valor \sigma_{pi} (tensión de la armadura inmediatamente después de la transferencia) que se mantiene constante al lo largo de la armadura hasta la zona de transmisión del extremo opuesto de la pieza hormigón, pasando en este caso de \sigma_{pi} a tensión nula en el extremo. Así, la longitud de transmisión es la distancia existente entre el extremo libre de la pieza de hormigón y la sección a partir de la cual la tensión en la armadura es constante, de modo que más allá de dicha sección la fuerza de pretensado es, para cada tiempo t, constante.
Por otro lado, la tensión de tesado de las armaduras es siempre inferior a su capacidad resistente a tracción, por lo que las armaduras disponen de una reserva de tracción que podrá ser requerida en función del diseño de la pieza de hormigón y de las solicitaciones a las que quede sometida. Por ello, la longitud de anclaje de una armadura dada se define como la longitud necesaria para anclar, mediante la adherencia de dicha armadura al hormigón, una determinada tensión de tracción de la armadura, mayor que la tensión de la armadura en un instante determinado. A lo largo de la longitud de anclaje, la armadura incrementa su tensión desde cero hasta un determinado valor. Así, la mayor longitud de anclaje posible se corresponde con la longitud necesaria para garantizar la resistencia del anclaje por adherencia hasta la rotura de la armadura.
Estas dos longitudes, longitud de transmisión y longitud de anclaje, y las tensiones tangenciales de adherencia desarrolladas en ellas, son las que caracterizan las propiedades adherentes de las armaduras pretesas empleadas para pretensar el hormigón.
Son numerosos los estudios experimentales realizados para caracterizar las propiedades adherentes de las armaduras pretesas al hormigón, así como estudios realizados en relación con la influencia que sobre la adherencia ejercen múltiples parámetros que han sido abordados en investigaciones experimentales.
No obstante, actualmente existe una gran incertidumbre sobre el conocimiento del comportamiento adherente de las armaduras pretesas al hormigón, más aún en el caso de hormigones de altas prestaciones, siendo multitud las controversias planteadas en relación con la influencia de determinados parámetros en la adherencia de las armaduras pretesas.
Pues bien, tras realizar un análisis de diferentes estudios, ensayos y experimentos realizados a lo largo de la historia, en los que se estudia la adherencia en las armaduras de pretensado, se tiene que:
-
Mediante ensayos de tipo tirante y arrancamiento no se puede reproducir el efecto Hoyer, característico y diferenciador de la adherencia en la zona de transmisión del pretensado.
-
Los ensayos de simulación no permiten determinar la verdadera magnitud de las longitudes de transmisión y de anclaje, limitándose generalmente a aportar relaciones tensión de adherencia-deslizamiento a partir de las cuales se determinan, mediante la aplicación de modelos de adherencia más o menos simplificados, las longitudes de transmisión y de anclaje.
-
Los ensayos que permiten determinar las longitudes de transmisión y/o de anclaje en verdadera magnitud se realizan sobre elementos de dimensiones considerables, en principio de longitud superior al doble de la longitud que se pretende determinar. En este sentido destaca el ensayo presentado por Vandewalle y Mortelmans (1994), caracterizado por el desarrollo de una única zona de transmisión, si bien tiene la limitación de que no permite reproducir las condiciones de anclaje.
-
Mediante ensayos en vigas se puede determinar la longitud de transmisión y la longitud crítica, definida como la distancia desde el extremo del elemento pretensado (viga) a la sección en la que aplicando una carga puntual se produce simultáneamente el fallo por adherencia y el agotamiento por flexión, debiendo recurrir al ensayo de arrancamiento en prismas para poder conocer la longitud de anclaje de la armadura. El ensayo más evolucionado en este sentido es el propuesto por Mahmoud, Rizkalla y Zaghloul (1999) para determinar longitudes de transmisión y de anclaje en dos prismas de hormigón entre los que se intercala un sistema hidráulico con émbolo anular para el paso de la armadura. Los inconvenientes de este ensayo estriban en que:
-
el espacio requerido es considerable, puesto que se ensayan dos prismas simultáneamente;
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el sistema hidráulico intercalado está "esclavo" desde la operación de enfilado de la armadura;
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para obtener un resultado satisfactorio, el destesado debe realizarse simultáneamente desde ambos extremos;
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el sistema hidráulico puede introducir pérdidas de pretensado, bien por no existir contacto perfecto con la cara de los prismas, bien al quedar comprimido cuando se procede a la transmisión del pretensado;
-
los prismas apoyan sobre rodamientos, por lo que existe rozamiento;
Asimismo, no ha sido viable hasta la fecha la aplicación de procedimientos de medida sofisticados que no alteren el fenómeno de la adherencia, ya que tanto la técnica radiográfica como la fotoelasticidad tienen importantes limitaciones. No obstante, recientemente se están desarrollando técnicas para el estudio de la adherencia mediante resistividad por contacto eléctrico (Fu y Chung (1998)).
Por tanto, actualmente no existe un ensayo que permita determinar las longitudes de transmisión y de anclaje y que simultáneamente reúna las características de sencillez, economía y representatividad.
Por otro lado, son muchos los parámetros que afectan a la adherencia, destacando los siguientes:
-
Resistencia del hormigón: la mayoría de investigadores concluye que la adherencia mejora con una mayor resistencia a compresión del hormigón en el momento de destesado, con lo que resultan menores longitudes de transmisión y de anclaje. Algunos indican que dentro de un rango de resistencias (entre 25 y 45 Mpa) no se aprecian diferencias significativas en el comportamiento adherente, pero algunas investigaciones realizadas con hormigones de altas prestaciones concluyen que las longitudes de transmisión se reducen hasta en un 50% respecto a las que se producen en hormigones convencionales. Por otro lado, también se ha constatado que, dependiendo del procedimiento de curado empleado, una mayor resistencia a compresión del hormigón no siempre va acompañada de un aumento en la resistencia a adherencia. Con todo ello, varias normativas establecen expresiones para cálculo de las longitudes de transmisión y de anclaje que no contemplan la resistencia del hormigón. Finalmente, son muy escasos los estudios experimentales realizados con la finalidad de determinar de forma explícita la influencia de la resistencia a tracción del hormigón.
-
Dosificación del hormigón: las investigaciones realizadas se limitan al estudio de la influencia del tipo y contenido de cemento, del contenido en humo de sílice y de la utilización de árido ligero, encontrándose posturas contradictorias en todos los casos.
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Diámetro de la armadura: existe bastante unanimidad en que a mayor diámetro de armadura se requiere mayor longitud de transmisión, aunque también se han detectado casos en los que cordones de 15.2 mm (0.6'') de diámetro han presentado longitudes de transmisión menores que los de 12.7 mm (0.5'') de diámetro. Se ha comprobado que la resistencia a adherencia disminuye a mayor diámetro de armadura. No obstante, se indica que en muchos estudios no se ha aislado este parámetro, dado que para un mismo nivel de tesado la fuerza a trasmitir aumenta con el diámetro de la armadura y, consecuentemente, resulta una longitud de transmisión mayor.
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Forma de la armadura: también existe bastante unanimidad sobre la influencia de este parámetro, mejorando la adherencia en los casos de armaduras onduladas, ligeramente oxidadas, de varios alambres (cordones), indentadas o grafiladas. Por el contrario, se ha encontrado peor comportamiento adherente en cordones de sección compacta y en armaduras con suciedad, así como en armaduras grafiladas con gran profundidad de grafila. También mejora la adherencia la aplicación de un recubrimiento superficial epoxy en armadura.
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Recubrimiento de hormigón: las investigaciones a este respecto arrojan resultados contradictorios. Así, algunos investigadores indican que el recubrimiento no influye significativamente en las longitudes de transmisión, otros indican que a mayor recubrimiento la tensión máxima de adherencia es menor y, por tanto, la longitud de transmisión mayor y, de forma contemporánea, otros investigadores concluyen lo contrario. También se concluye que en hormigones de altas prestaciones se requiere menos recubrimiento de hotinigón dada su mayor capacidad de confinamiento.
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Cuantía de armadura activa: constituye un parámetro difícil de aislar, no existiendo resultados concluyentes al respecto.
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Armadura de confinamiento: está bastante extendida la idea de que la presencia de armadura transversal de confinamiento conlleva menores longitudes de transmisión y de anclaje, pero varios investigadores han concluido que la armadura transversal no influye en las longitudes de transmisión y de anclaje y solo se activa en el caso de que se produzca fisuración por hendimiento.
-
Método de destesado: existe bastante consenso en el sentido de que las longitudes de transmisión son mayores en el caso de destesado brusco frente a destesado gradual.
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Curado del hormigón: se han detectado variaciones importantes en el comportamiento adherente dependiendo del procedimiento de curado, si bien son escasos los estudios llevados a cabo a este respecto y los resultados obtenidos suelen ser cualitativos.
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Variación con el tiempo: algunos investigadores afirman que la longitud de transmisión no varía con el tiempo, otros indican que se estabiliza a los 30-40 días desde el destesado, mientras que otros afirman que sí se producen variaciones de la longitud.
La influencia en la adherencia de las armaduras pretesas de parámetros como el grado de compactación del hormigón, la consistencia del hormigón o la utilización de aditivos y/o adiciones, entre otros, no ha sido abordada hasta la fecha de forma explícita, menos aún para el caso de hormigones de altas prestaciones.
En España existe la norma UNE 7-436-82 que recoge un método de ensayo para la determinación de las características de adherencia para las armaduras de pretensado, cubriendo su campo de aplicación todo tipo de armaduras de pretensado (alambre, barras, torzales y cordones).
El ensayo de acuerdo con dicha norma de UNE consiste en determinar el carácter adherente de una armadura de pretensado por medio de una longitud convencional de anclaje L_{S} (en realidad debería denominarse longitud convencional de transmisión), definida como la longitud necesaria para que se transmita la fuerza de pretensado cuando la armadura ha sido tesada al 80% de la carga unitaria máxima a la tracción característica y se produce una tensión de compresión de 150 kp/cm^{2} en el hormigón, siendo la resistencia de compresión del hormigón de 200 a 500 kp/cm^{2} (según la calidad adherente del acero) en el momento de la transferencia del pretensado.
El ensayo se efectúa sobre probetas prismáticas de hormigón, de sección rectangular, fijándose la sección de la probeta de ensayo en función de las armaduras dispuestas y del hormigón utilizado, debiendo cumplir condiciones de distribución simétricas de armaduras y recubrimiento mínimo de 2 cm.
El tesado de la armadura se realiza por escalones (tres como mínimo) 24 horas antes del hormigonado. Para evitar excentricidades se recomienda el destesado simultáneo de todas las armaduras, de modo lento y progresivo.
Las mediciones consisten en la determinación de la penetración de las armaduras en los extremos de la probeta, y aporta una expresión para obtener LS a partir de dicha penetración basada en una formula de Suyon (1958).
Para que el valor sea representativo exige ensayar al menos tres probetas, para tener en cuenta la dispersión debida al hormigón, y que se disponga como mínimo de 12 valores de penetración, de manera que si en probeta con hormigón de 250 kp/cm^{2} (caso de acero de adherencia normal), se produce fisuración durante el ensayo, debe repetirse el ensayo con hormigón de 400 kp/cm^{2} (caso de acero de alta adherencia). Si se produce nuevamente fisuración (caso de aceros de adherencia excepcional), se repite con hormigón de 500 kp/cm^{2} y probeta zunchada con armadura transversal.
La parte final de la norma UNE 7-436-82 recoge una serie de prescripciones relativas a la determinación de las características de adherencia de las armaduras pretensadas destinadas a los elementos sometidos a fatiga.
Descripción de la invención
El procedimiento que se preconiza está previsto para realizar un ensayo mediante el que se analizan secuencialmente las situaciones de transmisión y anclaje en uno de los extremos del elemento, situando en el otro extremo un sistema de arrancamiento que debe reunir las siguientes condiciones:
-
Servir de anclaje de la armadura, de modo que pueda materializarse la transmisión de pretensado en el extremo estudiado del elemento (extremo de transmisión).
-
Permitir la medición de la fuerza que soporta la armadura en el extremo en el que se encuentra el sistema de arrancamiento (extremo de arrancamiento).
-
Permitir el acceso a la armadura, en el sistema de arrancamiento, para aumentar su tensión y en consecuencia las tensiones tangenciales de adherencia correspondientes al anclaje mediante una operación de arrancamiento.
-
Tener una rigidez igual a la del hormigón en la zona en que la tensión- de la armadura es constante, para que la tensión de la armadura en el sistema de arrancamiento sea igual a la de la zona en la que la tensión de la armadura es constante.
En el procedimiento de ensayo de elementos de diferente longitud, tras el destesado de la armadura pueden presentarse los siguientes casos:
-
Si la longitud adherente del elemento es menor que la longitud de transmisión, la tensión en la armadura no alcanzará el valor correspondiente a la zona en que la tensión de la armadura es constante, produciéndose una transmisión parcial del pretensado.
-
Si la longitud adherente del elemento es igual o mayor que la longitud de transmisión, la tensión en la armadura sí alcanzará el valor correspondiente al de la zona en la que la tensión de la armadura es constante, y se generará una zona de tensión constante tanto mayor cuanto mayor sea la longitud adherente del elemento en relación con la longitud de transmisión.
-
La longitud de la zona de tensión constante será nula en el caso de que la longitud adherente del elemento sea igual a la longitud de transmisión, pero la fuerza transmitida en el extremo de arrancamiento será la misma en todos los casos (se produce transmisión total del pretensado).
Consecuentemente, la longitud de transmisión puede deteiminarse ensayando una serie de elementos de diferente longitud y midiendo la fuerza transmitida en el extremo de arrancamiento, y corresponderá a la longitud adherente en el elemento de menor longitud para el cual la fuerza transmitida alcanza el valor máximo de la serie. La precisión en la determinación de la longitud de transmisión dependerá de la secuencia de longitudes de los elementos ensayados.
Una vez realizado el destesado se accede a la armadura en el sistema de arrancamiento, procediendo a la operación de arrancamiento para el estudio del anclaje mediante la aplicación de una fuerza creciente sobre la armadura. Para la determinación de la longitud necesaria para anclar una determinada tensión de tracción en la armadura puede procederse al ensayo de elementos de diferente longitud, pudiéndose presentar los siguientes casos:
-
Si la longitud adherente del elemento es menor que la longitud de anclaje correspondiente, la tensión en la armadura no alcanzará dicho valor.
-
Si la longitud adherente del elemento es igual o mayor que la longitud de anclaje correspondiente, la tensión en la armadura sí alcanzará el valor de dicha tensión.
De este modo, la longitud de anclaje corresponderá a la longitud adherente del elemento de menor longitud para el cual la tensión en la armadura alcanza el valor que se pretende anclar. La precisión en la determinación de la longitud de anclaje dependerá de la secuencia de longitudes de los elementos ensayados.
En base a dichos fundamentos, el procedimiento de ensayo de la invención para la caracterización de las propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, consiste en las siguientes fases operativas:
a)
Enfilado. Esta fase consiste en disponer la armadura en los distintos elementos en el correspondiente equipo o dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento.
b)
Tesado de la armadura. Esta fase consiste en colocar los elementos de anclaje y de tesado de la armadura, actuando sobre los medios apropiados para aumentar la tensión en dicha armadura hasta el valor deseado.
c)
Anclaje de la armadura. Esta fase consiste en establecer la tensión introducida en la armadura, mediante elementos desplazables, controlándose convenientemente dicha tensión introducida.
d)
Hormigonado de la probeta. En esta fase se realiza la fabricación del hormigón, su vertido y compactación en el molde situado en el propio dispositivo de ensayo.
e)
Destesado. Esta fase consiste en destesar la armadura y en consecuencia la transmisión del pretensado al hormigón, midiendo la fuerza transmitida convenientemente.
f)
Arrancamiento. En esta fase se realiza una operación de arrancamiento de la armadura, siendo posible aumentar la tensión de dicha armadura hasta que se produzca el deslizamiento de la misma o su ruptura, o el fallo del hormigón por hendimiento.
Mediante dicho procedimiento es posible caracterizar la longitud de anclaje de una armadura con un desarrollo previo de la longitud de transmisión, puesto que se realizan sobre una misma pieza de hormigón las operaciones de destesado y de arrancamiento, siendo esta situación la que refleja más fielmente el estado real de los elementos de hormigón pretensado con armadura pretesa, en contra de lo que ocurre en otros procedimientos de ensayo conocidos con limitaciones tales como:
-
Solo permiten realizar la operación de destesado, por lo que solamente permiten caracterizar la longitud de transmisión.
-
Realizan la operación de arrancamiento sobre armadura no tesada o sobre armadura tesada pero no destesada, por lo que solamente permiten caracterizar la longitud de anclaje, pero además en condiciones muy lejanas a las reales de la construcción, pues al no contemplar el destesado de la armadura resulta que no se ha desarrollado la longitud de transmisión.
-
El estudio de la longitud de anclaje queda distorsionado si se introducen solicitaciones de flexión y cortante en las piezas ensayadas.
Pues bien, el procedimiento de la invención, además de superar las limitaciones que afectan al resto de los ensayos existentes, presenta una serie de ventajas adicionales tales como:
1.-
Es aplicable a piezas de tamaño probeta y a piezas de verdadera magnitud (escala 1:1).
2.-
El tamaño de la pieza a ensayar es menor a la mitad de la pieza completa.
3.-
Es aplicable a cualquier tipo de armadura pretesa y a cualquier tipo de hormigón.
4.-
Pueden estudiarse, entre otras, las siguientes variables: nivel de tesado, velocidad de carga al destesar, velocidad de carga al arrancar, edad de la pieza al destesar, edad de la pieza a arrancar, etc.
El procedimiento encuentra múltiples áreas de aplicación, pudiéndose citar como más importantes las siguientes:
-
Homologación de las propiedades adherentes de las armaduras pretesas.
-
Control de calidad de las armaduras de pretensado para establecer condiciones de aceptación o rechazo.
-
Control de calidad de las piezas de hormigón pretensado con armadura pretesa, para establecer condiciones de aceptación o de rechazo.
-
Control de producción de elementos de hormigón, principalmente en la industria de prefabricados.
-
Caracterización de las prestaciones adherentes de los hormigones.
De este modo, los usuarios potenciales de este procedimiento pueden ser tanto empresas fabricantes de armaduras de pretensado, como empresas de prefabricados de hormigón, empresas constructoras, organismos de control técnico, laboratorios de calibración y ensayos de materiales, laboratorios de control de calidad del sector de la construcción, centros tecnológicos, etc.
Evidentemente, en el desarrollo del procedimiento de ensayo deben tenerse en cuenta el tipo de armadura, diámetro de la misma y su nivel de tesado, así como tipo de hormigón, nivel de tensiones en hormigón y en consecuencia la sección transversal de la probeta, velocidad de destesado y/o arrancamiento, edades de destesado y/o arrancamiento, y energía de compactación.
En cuanto al dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento anteriormente referido, comprende las siguientes partes fundamentales:
Un bastidor con funciones de bancada de pretensado, en cuyos extremos están establecidas sendas placas con un orificio pasante para el enfilado de la armadura y con dos ranuras verticales simétricas para el acoplamiento de un sistema hidráulico, como otro componente del dispositivo, de manera que un extremo del bastidor corresponde al extremo de transmisión y el otro corresponden al extremo de arrancamiento, incluyendo la placa del extremo de arrancamiento una pareja de ranuras para el acoplamiento del medio de arrancamiento.
Un segundo componente del dispositivo lo constituye un sistema mecánico de aplicación para realizar las operaciones de tesado y destesado, sistema que va acoplado en el extremo de transmisión del bastidor.
Otro componente del dispositivo lo constituye un elemento de arrancamiento constituido por la placa de anclaje del extremo de arrancamiento con una huella circular para la colocación y centrado del medio de anclaje de la armadura, incluyendo su parte central un orificio para el enfilado de dicha armadura.
Otro componente del dispositivo consiste en el sistema hidráulico ya citado, para realizar las operaciones de tesado/destesado y de arrancamiento (cuando se dispone el sistema hidráulico en el extremo de arrancamiento).
Dicho sistema hidráulico está compuesto por un gato hidráulico montado sobre un soporte móvil o desplazable, con bases para nivelación y estabilización, de manera que el accionamiento de tal sistema hidráulico trae consigo el desplazamiento de una placa de empuje perteneciente a éste, la cual a su vez arrastra la placa de anclaje, variando entonces la fuerza en armadura.
El dispositivo incluye también como otro componente los elementos de anclaje para centrado y anclaje de la armadura, de manera que además de otros componentes como equipos de compactación, medios de serrado y soporte para traductores de fuerza y otros, incluye el molde para fabricación de probetas.
Mediante dicho dispositivo las fases operativas para la ejecución del procedimiento de ensayo se resumen en las siguientes:
1.- Operaciones previas: montaje, ubicación y fijación del bastidor y sus accesorios.
2.- Colocación del molde en el bastidor.
3.- Acoplamiento del sistema hidráulico de tesado en el extremo de transmisión.
4.- Enfilado de la armadura.
5.- Anclaje de la armadura en cada uno de los extremos (extremo de transmisión y extremo de arrancamiento).
6.- Unión del sistema mecánico y del sistema hidráulico para tesado.
7.- Tesado de la armadura.
8.- Hormigonado de los elementos a ensayar y de las probetas de control.
9.- Desmoldeo.
10.- Pegado de discos de extensometría mecánica (opcional).
11.- Destesado de la armadura (se activa la zona de transmisión: la armadura queda con tensión nula en el extremo libre y con cierta tensión en el extremo de arrancamiento, en función de las condiciones de transmisión del pretensado).
12.- Liberación del terminal de anclaje de la armadura en el extremo de transmisión, para continuar el ensayo aumentando la tensión de la armadura desde el extremo de arrancamiento.
13.- Acoplamiento del sistema hidráulico en el extremo de arrancamiento.
14.- Arrancamiento: operación consistente en aumentar la tensión de la armadura desde el extremo de arrancamiento hasta que se produzca la rotura, bien por tracción de la armadura bien por fallo de adherencia.
15.- Finalización: consistente en desconexión de la instrumentación y retirada del elemento ensayado del bastidor.
Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista esquemática del dispositivo en las diferentes fases del procedimiento de la invención.
La figura 2.- Muestra una representación según una perspectiva general del dispositivo para la ejecución del procedimiento de la invención.
Realización preferente de la invención
A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como de acuerdo con lo representado en la figura 1, las diferentes fases que componen el procedimiento de ensayo objeto de la invención son las siguientes:
a)
En esta fase tiene lugar el enfilado, consistente en disponer la armadura (1) a través de orificios pasantes y practicados al efecto en las placas de un bastidor (2), en el sistema mecánico y en el sistema de arrancamiento, como más adelante se expondrá.
b)
En está fase tiene lugar el tesado de la armadura (1), que consiste en colocar los correspondientes dispositivos de anclaje (3) de la armadura (1), actuando sobre un sistema hidráulico (4) para aumentar la tensión en dicha armadura (1) hasta el valor deseado.
c)
En esta fase tiene lugar el anclaje de la armadura (1), para lo cual se actúa sobre sistema mecánico de aproximación hasta que contacta con una placa de anclaje (5) del extremo de transmisión, desplazada por el sistema hidráulico (4), recogiendo de esta forma la tensión introducida en la armadura (1) cuando se descarga ese sistema hidráulico (4). La fuerza introducida en la armadura se controla mediante un dispositivo para medición de fuerza, tal como un transductor, dispuesto en el sistema de arrancamiento, como más adelante se expondrá.
d)
En esta fase tiene lugar el hormigonado de la probeta (6), lo cual se realiza mediante el vertido y compactación de hormigón en el molde dispuesto sobre el propio bastidor (2), de manera que la probeta (6) permanece, tras el hormigonado, en las condiciones de conservación previamente definidas hasta el instante en que se pretende realizar el ensayo, procediendo al desmoldeo de la probeta antes de iniciar dicho ensayo.
e)
En esta fase tiene lugar el destesado de la armadura (1), para lo cual se actúa nuevamente sobre el sistema hidráulico (4) situado en el extremo de transmisión, que corresponde al de la parte izquierda de todas las fases representadas en la figura 1, mientras que el sistema de arrancamiento corresponde al de la parte derecha de las mismas figuras. En esta fase se recupera la fuerza soportada por el sistema de mecánico de aproximación, quedando éste liberado, de manera que la descarga del sistema hidráulico (4), a velocidad controlada, produce el destesado de la armadura (1) y como consecuencia la transmisión del pretensado al hormigón de la probeta (6), midiendo la fuerza transmitida en el sistema de arrancamiento mediante un dispositivo para medición de fuerza, como un transductor.
f)
En esta fase tiene lugar el arrancamiento de la armadura (1), para lo cual el sistema hidráulico (4) se acopla en este caso en dicho extremo de arrancamiento del bastidor (2) de forma que, actuando sobre el sistema hidráulico (4), es posible aumentar la tensión en la armadura (1), separándose la placa de anclaje (7) del sistema de arrancamiento respecto del bastidor (2), hasta que se produce el deslizamiento de la armadura (1), o bien su ruptura o el fallo del hormigón por hendimiento.
El dispositivo para la ejecución del procedimiento descrito se representa con detalle en la figura 2, estando el mismo constituido a partir del bastidor (2), con funciones de bancada de pretensado, bastidor (2) que está formado por unos largueros (8), unidos por ambos extremos a las esquinas de sendas placas (9) pertenecientes al propio bastidor (2), placas (9) que están afectadas en su centro de un orificio pasante para el enfilado de la armadura (1), además de estar mecanizadas dos ranuras verticales y simétricas para acoplamiento del sistema hidráulico (4). En esta figura 2, el extremo de transmisión corresponde a la parte de la izquierda y el extremo de arrancamiento, a la parte de la derecha. La placa (9) del bastidor (2) correspondiente al extremo de arrancamiento está mecanizada también con dos ranuras verticales, para acoplamiento del dispositivo de arrancamiento.
El dispositivo, además del bastidor descrito, incluye el sistema mecánico de aproximación para realizar las operaciones de tesado y destesado, sistema que queda acoplado en el extremo de transmisión del bastidor (2) y está compuesto por un conjunto de rosca-tuerca (10) y la placa de anclaje (5). La rosca se une solidariamente a la placa (9) del bastidor (2) y la tuerca dispone de orificios para colocación de varillas de accionamiento. El extremo de la tuerca es tronco-cónico para garantizar el centrado de la placa de anclaje (5) del propio extremo de transmisión, teniendo esa placa de anclaje un acoplamiento tronco-cónico complementario al de la tuerca y huella circular para la colocación y centrado del medio de anclaje de la armadura (1). El conjunto rosca-tuerca (10) y la placa de anclaje (5) están afectadas en su centro de un orificio pasante para el enfilado de la armadura (1), disponiendo la placa de anclaje (5) con orificios pasantes en sus esquinas para la colocación de varillas roscadas de tracción (11).
El dispositivo incluye además un sistema de arrancamiento, formado por la correspondiente placa de anclaje (7) del extremo de arrancamiento, con una pareja de separadores (13) para apoyo, los cuales encajan en las dos ranuras verticales de la placa (9) del bastidor (2) correspondiente a ese extremo de arrancamiento. La placa de anclaje (7) referida tiene la huella circular para la colocación y centrado del dispositivo de anclaje de la armadura y cuenta con el correspondiente orificio central y pasante para el enfilado de la propia armadura, así como orificios pasantes en sus esquinas para la colocación de las varillas roscadas de tracción (11) perteneciente al conjunto hidráulico que en la figura 2 aparece representado en el otro extremo, es decir en el de transmisión, y que se describirá a continuación.
El dispositivo, incluye también el referido sistema hidráulico (4) para realizar las operaciones de tesado-destesado y arrancamiento, cuando dicho sistema (4) se dispone en el extremo de arrancamiento.
Tal sistema hidráulico (4) de tesado-destesado y arrancamiento incluye un gato hidráulico (14) montado sobre un soporte (15) móvil o desplazable, con bases para nivelación y estabilización, estando ese soporte previsto para garantizar el posicionamiento y centrado del sistema hidráulico (4), para lo cual cuenta con dos separadores de apoyo y con las alas y que se alojan y encajan en las ranuras de la respectiva placa (9) del bastidor (2). El émbolo del gato hidráulico (14) puede tener orientada su salida hacia el exterior del bastidor (2) e incorpora en su extremo una placa de empuje (16) con orificios en sus esquinas, homólogos a los de la placa de anclaje (5), de manera que mediante las varillas roscadas (11) se solidarizan entre sí la placa de anclaje (5) con el sistema hidráulico (4), bien sea en el extremo de transmisión bien en el de arrancamiento. Al accionar el sistema hidráulico (4) éste desplazará la placa de empuje (16), la cual a su vez desplaza la placa de anclaje (5), variando entonces la fuerza en la armadura (1).
El dispositivo incluye además medios de anclaje para el centrado y anclaje de la propia armadura (1), quedando el centrado garantizado mediante una serie de elementos adicionales previstos en cada uno los extremos, donde se monta opcionalmente un dispositivo para medición de fuerza, tal como un transductor o similar, en el extremo de transmisión y obligatoriamente en el extremo de arrancamiento.
El dispositivo incluye también el correspondiente molde (12) para fabricación de probetas. Dicho molde (12) está compuesto por una base, dos costeros y un tope de cierre con orificios para el paso de la armadura, complementándose con la placa (9) del extremo de arrancamiento del propio bastidor (2), a la que se acopla por contacto, como se ve claramente en la figura 2. Los largueros inferiores (8) del bastidor (2) soportan apoyos desplazables (17) que incorporan dispositivos de fijación al bastidor (2) y elementos antivibratorios, sobre los que se atornillan suplementos de diferentes alturas, en función de las dimensiones de la sección transversal del molde (12) que se disponga para la fabricación de la probeta, fijándose la base del molde a los suplementos.
El dispositivo se completa además con otros componentes tales como equipos de compactación del hormigón; sierra para cortar la armadura; soporte para transductores de desplazamiento, etc., además de un equipamiento de instrumentación, entre los que cabe destacar un transductor de fuerza anular para conocer la fuerza transmitida en cada momento; elementos para medición del deslizamiento relativo de la armadura respecto al hormigón, elementos para medición del aportamiento medio del hormigón; así como para mediciones de deformaciones longitudinales de dicho hormigón y medios para medir la presión en el sistema hidráulico.
Las posibilidades mediante el dispositivo pueden resumirse en las siguientes:
-
Permite realizar el ensayo con operación de destesado y operación de arrancamiento sin interrupción de la adquisición automática de datos.
-
Permite el ensayo con operaciones de destesado y operaciones de arrancamiento con interrupción de la adquisición automática de datos.
-
Permite el ensayo solo de transmisión.
-
Permite el ensayo solo de arrancamiento con extremo pasivo libre o fijo.
-
Permite el ensayo de arrancamiento con tesado previo pero sin destesado.
-
Permite realizar ensayos tipo tirante, con o sin tesado previo de la armadura.
Como ventaja más fundamental del procedimiento y dispositivo para su ejecución, según la invención, cabe decir que es posible realizar las operaciones de tesado-destesado y arrancamiento sobre una misma probeta, permitiendo realizar un ensayo de
caracterización de la longitud de anclaje de una armadura con un desarrollo previo de la longitud de transmisión.
Otras ventajas adicionales son las siguientes:
-
Su utilización es sistemática y reproducible.
-
Como instrumentación imprescindible únicamente se requiere un transductor de fuerza y un captador de presión para circuito hidráulico.
-
La realización del ensayo es compatible con la medición por extensometría mecánica mediante micrómetro tipo DEMEC o similar.
-
La instrumentación es recuperable y reutilizable, por lo que el ensayo resulta económico.
-
Los mismos accesorios de anclaje garantizan el centrado de la armadura en el bastidor y la ausencia de rozamientos parásitos.
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El molde y los equipos de compactación quedan integrados en el propio bastidor de ensayo.
-
La longitud de la pieza a ensayar es inferior a la mitad de la longitud de la misma pieza si se ensayara como elemento lineal, puesto que se reproduce la transmisión y el anclaje únicamente en un extremo.
-
La ocupación de espacio para la realización del ensayo es muy reducida, como consecuencia de las dos ventajas anteriores.
-
Puede determinarse la longitud de transmisión de un elemento mediante dos metodologías distintas: ensayando secuencias de probetas de diferentes longitud y ensayando probetas de longitud mayor que las de transmisión a las que se les incorpora la medición mediante extensometría mecánica.
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La longitud de anclaje de un elemento puede encontrarse ensayando probetas de diferente longitud adherente.
-
Permite realizar distintas modalidades de ensayo como ya se ha dicho con anterioridad.
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Permite estudiar el comportamiento adherente en situaciones con desarrollo parcial (simulación) o total de la longitud de transmisión y/o desarrollo parcial (simulación) desarrollo parcial (simulación) o total de la longitud de anclaje.
-
Pueden estudiarse las siguientes variables: longitud de la probeta; sección transversal de la probeta; tipos de armaduras; diámetro de la armadura; nivel de tesado; tipo de hormigón; nivel de tensiones en el hormigón; velocidades de destesado y/o arrancamiento; edades de destesado y/o arrancamiento; energía de compactación; longitud adherente, etc.
-
El sistema o sistemas hidráulicos no permanecen "esclavos" en un ensayo en el que se realicen operaciones de destesado y de arrancamiento a distintas edades, por lo que puede ser empleado para realizar ensayos en otros bastidores.
-
Puede realizarse la operación de retesado.
-
El tiempo de preparación de realización del ensayo es muy reducido.

Claims (10)

1. Procedimiento de ensayo para la caracterización de las propiedades de adherencia de las armaduras pretesas de hormigón, que teniendo por finalidad determinar las características de adherencia de una armadura pretesa al hormigón por medio de sus longitudes de transmisión y anclaje, basándose en sustituir parte de un elemento lineal de hormigón pretensado con armadura pretesa, en el que se desarrollan sendas longitudes de transmisión en sus extremos tras el destesado, por un sistema que tenga una rigidez equivalente a la parte sustituida y que permita acceder a la armadura para poder aumentar su tensión, solicitando así las tensiones tangenciales de adherencia correspondientes a la longitud de anclaje mediante una operación de arrancamiento que se realiza tras la operación de destesado en un mismo elemento de hormigón pretensado, caracterizado porque comprende las siguientes fases operativas:
-
Enfilado de la armadura, mediante disposición de esta en orificios pasantes previstos en un bastidor en funciones de bancada, en un sistema mecánico y en un sistema de arrancamiento;
-
Tesado de la armadura, mediante actuación sobre un sistema hidráulico para aumentar la tensión de dicha armadura hasta el valor deseado.
-
Anclaje de la armadura, mediante actuación sobre un sistema mecánico de aproximación que permite introducir fuerza de tensión a la armadura.
-
Hormigonado de una probeta, mediante vertido y compactación de hormigón en un molde.
-
Destesado, actuando sobre el sistema hidráulico situado en el extremo de transmisión, para recuperar la fuerza soportada por el sistema mecánico de aproximación, en orden a conseguir el destesado de la armadura y con ello la transmisión del pretensado al hormigón.
-
Arrancamiento de la armadura, mediante actuación sobre el sistema hidráulico para aumentar la tensión en dicha armadura hasta que se produzca el deslizamiento o rotura de la misma, o bien el fallo de hormigón por hendimiento.
2. Procedimiento de ensayo para la caracterización de las propiedades de adherencia de las armaduras pretesas de hormigón, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el anclaje tras el tesado de la armadura se realiza en correspondencia con el extremo de transmisión, controlándose la fuerza introducida en la misma mediante un dispositivo para medición de fuerza, como un transductor o similar, dispuesto en el sistema de arrancamiento situado en el extremo opuesto.
3. Procedimiento de ensayo para la caracterización de las propiedades de adherencia de las armaduras pretesas de hormigón, según reivindicación 1ª, caracterizado porque en la operación de destesado el sistema hidráulico correspondiente está situado en el extremo de transmisión.
4. Procedimiento de ensayo para la caracterización de las propiedades de adherencia de las armaduras pretesas de hormigón, según reivindicación 1ª, caracterizado porque en la operación de arrancamiento el sistema hidráulico se sitúa o está situado sobre el extremo de arrancamiento.
5. Dispositivo de ensayo de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, que estando previsto para realizar el procedimiento de las reivindicaciones precedentes, se caracteriza porque comprende un bastidor (2) con funciones de bancada de pretensado; un sistema mecánico de aproximación (15) para realizar las operaciones de tesado y destesado, acoplado en el correspondiente extremo de transmisión del bastidor (2); unos medios de arrancamiento constituidos a través de una placa de anclaje (7) prevista en el extremo de arrancamiento del propio bastidor (2); un sistema hidráulico (4) para realizar las operaciones de tesado-destesado, así como el propio arrancamiento, previa situación de dicho sistema hidráulico en el extremo de arrancamiento, así como medios para el centrado y anclaje de la correspondiente armadura (1).
6. Dispositivo de ensayo de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, según reivindicación 5ª, caracterizado porque el bastidor (2) está constituido mediante unos largueros (8) unidos por sus extremos mediante sendas placas (9), las cuales están afectadas de ranuras verticales para acoplamiento y posicionamiento del sistema hidráulico (4) previsto en el extremo de transmisión y para el montaje de la placa (7) prevista en el extremo de arrancamiento, yendo montado en dicho bastidor (2) el correspondiente molde (12) con orificios para el paso de la armadura (1) y con apoyos desplazables (17) dotados de medios de fijación y elementos antivibratorios.
7. Dispositivo de ensayo de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, según reivindicaciones 5ª y 6ª, caracterizado porque el sistema mecánico de aproximación, acoplado en el extremo de transmisión del bastidor (2), comprende un conjunto de rosca-tuerca (10) y una placa de anclaje (5), estando la rosca del conjunto (10) solidaria a la placa (9) del bastidor (2) y la tuerca dotada de medios para el centrado de la placa de anclaje (5) dispuesta en el propio extremo de transmisión, con la particularidad de que tanto el conjunto rosca-tuerca (10) como la placa de anclaje (5) y la placa (9) del bastidor, cuentan con los correspondientes orificios centrales y pasantes para la armadura (1).
8. Dispositivo de ensayo de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, según reivindicaciones 5ª a 7ª, caracterizado porque el sistema hidráulico (4) para el tesado-destesado y arrancamiento, incluye un gato hidráulico (14) montado sobre un soporte desplazable (15), con bases para nivelación y estabilización, así como separadores de apoyo que encajan en las ranuras correspondientes a la placa (9) correspondiente al extremo de transmisión del bastidor (2), con la particularidad de que el émbolo de dicho gato hidráulico (14) está relacionado por su extremo emergente con una placa de empuje (16) prevista en el extremo, la cual queda solidarizada mediante correspondientes varillas roscadas (11) a la placa de anclaje (5), de manera que el desplazamiento de dicha placa de empuje (16) lleva consigo el desplazamiento de la placa de anclaje (5), para variar la fuerza de la armadura (1).
9. Dispositivo de ensayo de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, según reivindicaciones 5ª a 8ª, caracterizado porque los medios de arrancamiento se constituyen a partir de la placa de anclaje (7) prevista en el propio extremo de arrancamiento, la cual está dotada de unos separadores (13) que encajan en las correspondientes ranuras establecidas al efecto en la placa (9) del extremo de arrancamiento del bastidor (2), cuya placa de anclaje (7) cuenta con orificios para la fijación de las varillas roscadas (11) en el acoplamiento del sistema hidráulico en dicho extremo de arrancamiento, así como un orificio central para el paso de la armadura (1).
10. Dispositivo de ensayo de adherencia de las armaduras pretesas al hormigón, según reivindicaciones 5ª a 9ª, caracterizado porque incluye elementos de centrado de la armadura (1), un dispositivo para medición de fuerza, tal como un transductor o similar montado sobre el correspondiente extremo de arrancamiento del bastidor (2) y opcionalmente un dispositivo para medición de fuerza que se monta sobre el correspondiente extremo de transmisión del bastidor (2), complementándose el conjunto del dispositivo con equipos de compactación, elementos de corte para el seccionado de la armadura y equipos de instrumentación apropiados para realizar las mediciones correspondientes.
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