ES2217914B1 - 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.Info
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Abstract
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.
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.
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;
- -
- el sistema hidráulico intercalado está "esclavo" desde la operación de enfilado de la armadura;
- -
- para obtener un resultado satisfactorio, el destesado debe realizarse simultáneamente desde ambos extremos;
- -
- 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.
- -
- 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.
- -
- 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.
- -
- 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.
- -
- Cuantía de armadura activa: constituye un parámetro difícil de aislar, no existiendo resultados concluyentes al respecto.
- -
- 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.
- -
- 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.
- -
- 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.
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 determinarse 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.
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.
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.
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 pa-rásitos.
- -
- 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.
- -
- 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.
- -
- 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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200200004A ES2217914B1 (es) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Procedimiento de ensayo para la caracterizacion de propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigon y dispositivo correspondiente. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200200004A ES2217914B1 (es) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Procedimiento de ensayo para la caracterizacion de propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigon y dispositivo correspondiente. |
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|---|---|
| ES2217914A1 ES2217914A1 (es) | 2004-11-01 |
| ES2217914B1 true ES2217914B1 (es) | 2006-01-16 |
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| ES200200004A Expired - Fee Related ES2217914B1 (es) | 2001-12-19 | 2001-12-19 | Procedimiento de ensayo para la caracterizacion de propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigon y dispositivo correspondiente. |
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|---|---|
| ES (1) | ES2217914B1 (es) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108444630A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-24 | 中冶建筑研究总院有限公司 | 一种测量钢筋应力沿钢筋长度方向的变化规律的方法 |
| CN109342315A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-02-15 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 一种石油固井冲洗液冲洗效果评价方法 |
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| ES2228222B1 (es) * | 2002-08-23 | 2006-05-16 | Universidade Da Coruña, | Dispositivo y procedimiento para la determinacion experimental de las caracteristicas adherentes de las armaduras activas y pasivas. |
| ES2284311B1 (es) * | 2005-03-30 | 2008-09-16 | Trenzas Y Cables De Acero P.S.C., S.L. | Procedimiento de ensayo de traccion sobre cordones para pretesado. |
| CN104122201B (zh) * | 2014-07-01 | 2016-09-07 | 三峡大学 | 一种钢筋混凝土粘结应力及滑移测量装置 |
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- 2001-12-19 ES ES200200004A patent/ES2217914B1/es not_active Expired - Fee Related
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| BASE DE DATOS WPI, nº acceso 2001-587684 [66], 2001, Derwent Publ. Ltd., London, KR 2001037550 A (HONGDUK ENGINEERING, LTD.) 15.05.2001, resumen. * |
| MAHMOUD, Z.; RIZKALLA, S. y ZAGHLOUL, E.: "TRANSFER AND DEVELOPMENT LENGHTS OF CARBON FIBER REINFORCED POLYMERS PRESTRESSING REINFORCEMENT". ACI STRUCTURAL JOURNAL, Vol. 96, Nº 4, JULIO-AGOSTO de 1999, paginas 594-602. * |
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| CN109342315A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-02-15 | 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 | 一种石油固井冲洗液冲洗效果评价方法 |
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| ES2217914A1 (es) | 2004-11-01 |
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