ES2228222B1 - Dispositivo y procedimiento para la determinacion experimental de las caracteristicas adherentes de las armaduras activas y pasivas. - Google Patents
Dispositivo y procedimiento para la determinacion experimental de las caracteristicas adherentes de las armaduras activas y pasivas.Info
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Abstract
Dispositivo y procedimiento para la determinación experimental de las características adherentes de las armaduras activas y pasivas, que se anclan por adherencia a un material base en el que están embebidos, incluso tras haber sido previamente puestos en tracción (pretensados). Esta determinación es necesaria para diseñar las estructuras de materiales compuestos. Actualmente no existe un ensayo normalizado para caracterizar la zona de anclaje. En el caso de armaduras o refuerzos pretensados, gracias al dispositivo y procedimiento que se patentan se puede caracterizar el comportamiento adherente: a) durante la transferencia del pretensado, y b) ante carga creciente sobre el elemento estructural. En el caso de armaduras o refuerzos pasivos, gracias a su versatilidad, el dispositivo permite realizar los diferentes ensayos de arrancamiento existentes. Además, el dispositivo que se patenta es transformable en una bancada o mesa para fabricar y ensayar varios tipos de elementos pretensados de armadura pretesa.
Description
Dispositivo y procedimiento para la determinación
experimental de las características adherentes de las armaduras
activas y pasivas.
El objeto de la invención es la determinación
experimental de las propiedades adherentes de las armaduras y
refuerzos que se anclan por adherencia a un material base en el que
están embebidos, incluso tras haber sido previamente puestos en
tracción (pretensados). Esta determinación es necesaria para
diseñar las estructuras de materiales compuestos.
El funcionamiento correcto de una estructura está
condicionado por dos situaciones. Por una parte debe tenerse un
conocimiento teórico suficiente que permita aproximar su
comportamiento real; por otra debe garantizarse que las hipótesis
establecidas sobre el comportamiento de los materiales son seguras y
adecuadas a la realidad.
En numerosas estructuras se utilizan varios
materiales simultáneamente. Incluso se puede hablar de nuevos
materiales formados por el trabajo conjunto de dos o más materiales
diferentes, lo que suele recibir la denominación de material
compuesto.
Uno de los tipos de materiales compuestos más
empleado, y sin duda con más futuro, consiste en la unión de un
elemento conglomerante, capaz de soportar compresiones, y otro
material embebido en él, encargado de absorber las tracciones. El
material compuesto más extendido en la actualidad es el hormigón
estructural, compuesto de hormigón (material conglomerante) y
armaduras. Las armaduras pueden ser pasivas o activas. Las
armaduras activas son aquellas que son puestas en tracción, antes de
que se produzca la adherencia con el hormigón.
En el caso del hormigón estructural, la normativa
española exige la determinación de las propiedades adherentes entre
el hormigón y las armaduras. En el caso de las armaduras pasivas
(que junto con el hormigón componen el denominado hormigón armado)
existe un ensayo normalizado cuyo procedimiento aparece descrito en
la norma UNE 36740:1998 ("Determinación de la adherencia de las
barras y alambres de acero para armaduras de hormigón armado. Ensayo
de la viga").
Dentro del grupo de armaduras activas se denomina
pretesas a aquéllas que se tesan antes del hormigonado. Tras el
mismo, cuando el hormigón ha alcanzado una resistencia suficiente
se procede a la transferencia de la fuerza de pretensado, que tiene
lugar por adherencia a lo largo de la denominada longitud de
transmisión. El material resultante es el hormigón pretensado
mediante armadura pretesa. Actualmente existe un ensayo normalizado
para caracterizar las propiedades adherentes en la zona de
transmisión (UNE 7436:1982: Método de ensayo para la determinación
de las características de adherencia de las armaduras de
pretensado). Este ensayo consiste en la fabricación de vigas
pretensadas de hasta varios metros de longitud. En la práctica este
ensayo se realiza esporádicamente, por tratarse de un ensayo
costoso, laborioso y de gran ocupación espacial, que requiere un
equipamiento, personal e instrumentación muy especializados.
Durante la vida útil de la estructura ésta ha de
hacer frente a sobrecargas que suponen un aumento de la tensión de
las armaduras activas, por encima de la tensión de pretensado
transferida. La longitud mínima en que ha de estar embebida la
armadura activa para poder desarrollar la tensión de cálculo se
denomina longitud de anclaje. La normativa española vigente de
hormigón estructural exige la determinación experimental de la
longitud de anclaje (EHE, Art. 67), y sin embargo no existe ningún
dispositivo ni procedimiento de ensayo normalizado al efecto.
En la longitud de anclaje de elementos pretesos
se distinguen dos zonas. Por una parte, en el extremo de la pieza se
encuentra la longitud de transmisión (LT) necesaria para que el
acero de pretensado carga al hormigón por adherencia. Por otra, a
continuación de LT y hacia el interior de la pieza, se encuentra
otra zona (que denominamos longitud complementaria a tracción, LC)
cuya longitud es la requerida para que el pretensado pueda
desarrollar la tensión de cálculo prevista en el diseño de la pieza.
Las dimensiones de LT y LC dependen de las características
adherentes de los materiales, y en ambas zonas se generan estados
tensionales que pueden obligar a un armado adicional. La conocida
como Longitud de Anclaje corresponde a la suma de LT y LC.
Los métodos de evaluación de la adherencia en
elementos pretensados se pueden clasificar en:
- \ding{113}
- Ensayo a flexión de vigas reales o a escala, procedentes de la fabricación habitual. Este método, debido a su elevado coste, sólo se emplea cuando se producen patologías, cuando se desea evaluar algún daño por comparación con una viga no dañada, o bien como último paso en la investigación de nuevos materiales o procedimientos de fabricación.
- \ding{113}
- Ensayos de fabricación de prismas pretensados. La geometría de estos elementos no permite la realización de ensayos de anclaje a flexión, que posibilitan la determinación de LC.
- \ding{113}
- Ensayos de adherencia en probeta: en este documento se denomina así a los ensayos en los que se confeccionan probetas de dimensiones reducidas con la armadura embebida. Permiten estimar, mediante ensayos específicos, la longitud y propiedades de las zonas LT y/o LC.
A la hora de plantear un ensayo destinado a su
normalización, es necesario que éste sea un ensayo sencillo,
sistemático y económico, características que sólo cumplen los
ensayos de adherencia a escala. Dentro de este grupo, para
caracterizar la adherencia de la armadura activa y el hormigón
destacan el ensayo Moustafa de arrancamiento
(pull-out) y los ensayos planteados por Abrishami y
Mitchell.
El ensayo de arrancamiento de Moustafa se realiza
hormigonando una probeta alrededor de las armaduras colocadas en
vertical, sin tensión previa. El inconveniente de este ensayo es
que no refleja las condiciones de trabajo de la armadura activa en
la zona de transmisión. Además, este ensayo no es representativo de
la zona de anclaje, dado que la armadura no presenta al inicio del
ensayo la tensión realmente existente en las armaduras activas de
las estructuras pretensadas. Los ensayos de Abrishami y Mitchell
solventan los problemas del ensayo Moustafa. Las armaduras se tesan
mediante un dispositivo mecánico antes del ensayo. Se realizan dos
ensayos distintos para caracterizar la transmisión de pretensado
(estimación de LT) y el comportamiento en servicio (estimación de
LC).
El dispositivo de ensayo y el procedimiento que
se patentan tienen una aplicación directa en la industria de la
construcción que utiliza materiales compuestos, especialmente en el
campo del hormigón estructural.
Con este sistema se pueden determinar los
criterios de diseño de elementos pretensados de armadura pretesa,
condicionados por la adherencia. El dispositivo diseñado permite la
realización de los diversos ensayos de adherencia a escala
existentes, como el ensayo UNE 7436:1982. Asimismo, este dispositivo
y procedimiento permiten estudiar la viabilidad de fabricar
elementos pretensados con materiales alternativos: hormigones no
contemplados en la Instrucción Española EHE (u otras normas
internacionales), armaduras no metálicas, etc.
De esta forma se podría llegar a normalizar un
ensayo a escala para caracterizar la adherencia de la armadura
pretesa, tanto en lo relativo a la transferencia como en el servicio
de la estructura.
La invención tiene aplicación en la determinación
de las características adherentes de armaduras pasivas (no tesadas
previamente), mediante ensayos clásicos de arrancamiento.
El dispositivo y procedimiento que se patentan
presenta, en la línea de los ensayos de Abrishami y Mitchell, la
ventaja de reproducir con mayor fidelidad el comportamiento en
estructuras pretensadas de armadura pretesa reales, dado que la
tensión de la armadura se aproxima a la tensión que presenta el
pretensado en la situación que se pretende simular. También permite
realizar ensayos de arrancamiento convencionales, tanto con armadura
pasiva como activa. Además, el dispositivo que se patenta es
transformable en una bancada o mesa de pretensado, con lo que se
pueden realizar los diferentes tipos de ensayo de adherencia
anteriormente reseñados, incluido el ensayo normalizado por la
normativa UNE 7436:1982.
El dispositivo de ensayo que se plantea aparece
reflejado de manera esquemática en la Figura 1, particularizado para
el caso de una única armadura. Consiste en un bastidor o pórtico
suficientemente rígido (1), en el que se anclará la armadura (2)
activa (previamente tesada) o pasiva (sin tensión previa). Forman el
bastidor dos partes simétricas (1A y 1B), unidas para su montaje
mediante tuercas, que posibilitan desmontar tal bastidor. El
bastidor dispone de una plataforma rígida (3), situada exactamente
en la zona de unión de las partes 1A y 1B, que también debe ser
desmontable. En ella descansará la probeta de material
conglomerante (4) que se fabricará alrededor de la armadura, como se
verá más adelante. El bastidor permite la realización de ensayos
vertical u horizontalmente puesto que es autoportante, es decir,
no precisa de anclaje en el suelo (17) o en otro medio. No obstante
se considera que la posición más cómoda es la vertical, precisamente
la que se ha empleado para realizar la figura 1, y para ello se ha
dotado al bastidor de unas patas (5) ancladas mediante tornillos al
cuerpo del bastidor (1) y, por tanto, desmontables.
A ambos lados del bastidor se encuentran los
anclajes de la armadura. Éstos deben permitir no sólo el anclaje
óptimo de aquélla, sino también la realización del propio ensayo,
lo que exige la necesidad de disponer de algún elemento de variación
de tensión de la armadura. Ambos anclajes (superior e inferior según
la orientación de la figura) son iguales y simétricos respecto a un
plano imaginario horizontal que cortase el bastidor por su centro.
Se procederá, pues, a describir exclusivamente el anclaje superior,
acompañando a los números de identificación con letra A. En el
anclaje B las referencias numéricas son las mismas, pero van
acompañadas de la letra B.
El anclaje consta de varios elementos, enumerados
de arriba abajo (según la figura 1):
- \ding{113}
- un dispositivo de retención (6A) que impide el deslizamiento de la armadura actuando conjuntamente con una cuña (7A) o cualquier otro tipo de tope compatible con la armadura ensayada.
- \ding{113}
- un cojinete (8A) para permitir, en caso de que sea preciso, el libre giro de torsión de la armadura.
- \ding{113}
- una célula de carga hueca (9A) capaz de medir la fuerza de anclaje de la armadura.
- \ding{113}
- un sistema de variación de la tensión de la armadura, basado en tornillos de alta capacidad, y formado por los elementos 10A, 11A y 12A. Tal sistema funciona de la siguiente manera:
- \circ
- Los elementos 6A, 8A y 9A se apoyan sobre la placa (l0A), que puede acercarse o alejarse del bastidor gracias a los tornillos (11A) y sus tuercas (12A). La placa se halla perforada en su centro para permitir el paso de la armadura.
- \circ
- Cuando la placa (l0A) se aleja del bastidor (es decir, se desplaza hacia arriba) gracias al giro dextrógiro de los tornillos, la armadura anclada aumenta su tensión de tracción.
- \circ
- Cuando la placa (l0A) se acerca al bastidor (es decir, se desplaza hacia abajo) gracias al giro levógiro de los tornillos, la armadura disminuye su tensión de tracción.
Ambos anclajes permiten el tesado de la armadura
activas mediante el uso de un actuador oleohidráulico exterior, de
los empleados habitualmente en el tesado de tendones de pretensado
monocordón. Este actuador se debe utilizar por la parte superior,
anclando previamente la armadura en el anclaje inferior.
El bastidor, como se ha dicho, permite la
disposición de varias armaduras, siempre que todas se anclen sobre
las placas del anclaje (l0A y 10B), lo que posibilita su variación
de tensión. La rigidez y resistencia del bastidor y sus elementos
son la única limitación al número de armaduras que pueden
disponerse. Lógicamente, algunos de los elementos (1, 3, 10)
relacionados deben disponer de agujeros pasantes que permitan la
perfecta ubicación de las armaduras (una o varias).
Como se ha dicho, el dispositivo de ensayo puede
ser transformable en una bancada o mesa de pretensado (Figura 2).
Para ello se requiere la existencia de unos elementos prolongadores
(20) que permiten alejar las dos partes del bastidor de la figura 1
(1A y 1B). En este caso, la posición lógica de la bancada es la
horizontal, sentido en que se concibe la figura 2 de acuerdo a la
situación del suelo (17). Para lograr la bancada de pretensado no es
necesaria la plataforma rígida (3) descrita en la figura anterior.
Ésta puede retirarse gracias a los tornillos que la anclaban al
bastidor. Tampoco son necesarias en este caso las patas (5),
representadas en la figura 1. Se procede, igualmente, a su
desmontaje en este caso. Los anclajes son dos, al igual que en el
caso anterior, para el caso de la bancada de pretensado, pero
situados ahora a derecha e izquierda de la bancada. Sus elementos no
se describen porque son exactamente iguales a los ya descritos, y
permiten anclar un tendón (que podrían ser varios sin más que
aumentar las dimensiones hasta conseguir espacio para situar tantos
dispositivos de retención como tendones) tesado
previamente.
previamente.
Las probetas que se ensayan en la bancada, como
más tarde se verá, tienen mayor longitud que en el caso anterior,
pero también se fabrican alrededor de la armadura. En la mayoría de
los casos tal armadura será activa, es decir, irá tesada
previamente. La probeta deberá contar con un molde para poder ser
fabricada. Dicho molde, que llamaremos encofrado, puede ser alojado
en el interior del bastidor prolongado, y permite obtener probetas
prismáticas de sección diversa (fundamentalmente rectangular). Para
ello dispone de tres planchas (una inferior (21) y dos laterales
(22)) que pueden tener dimensiones diversas para obtener distintas
secciones. El encofrado se apoya sobre la propia estructura del
bastidor prolongado, y lo hace de tal forma que se puede optar por
hacer coincidir o no el eje del tendón con el centro geométrico de
la sección de la probeta. En cualquier caso, siempre existe una
posición del molde que permite la coincidencia, lo que es
fundamental para conseguir reproducir las condiciones del ensayo
UNE 7436:1982, como más tarde se verá. Este objetivo puede lograrse
a través de tornillos de ajuste (23) entre la estructura del
bastidor y el encofrado. El encofrado, además, es desmontable,
puesto que debe permitir retirar las planchas laterales (22) para
dejar la probeta accesible a la hora de proceder a su ensayo.
Al igual que en el caso anterior, pueden
fabricarse en el interior de la bancada elementos con varias
armaduras, teniendo las mismas restricciones que la mencionada en
el caso del bastidor. Igualmente, la limitación del número de
armaduras viene marcada por la capacidad resistente del conjunto de
la estructura.
Son cuatro los procedimientos de ensayo para los
que se concibe la invención, si bien su uso en un laboratorio de
investigación puede dar lugar a otros usos, basados en cualquier
caso en los procedimientos que aquí se describirán. Ya se ha
comentado la dificultad que entraña la determinación sobre elementos
reales de las longitudes LT y LC. También se ha hecho referencia a
la existencia del ensayo de arrancamiento, aplicable tanto en
armaduras pasivas como activas (en cuyo caso recibe el nombre de
ensayo Moustafa). Por último también se ha hecho referencia al
ensayo UNE 7436:1982. Los cuatro procedimientos que se describen a
continuación hacen referencia a las cuestiones que se acaban de
plantear:
Se dispone el pórtico en la posición de la figura
1. A continuación se coloca la armadura y se ancla inferiormente. Se
puede instrumentar la armadura mediante galgas extensométricas
pegadas a aquélla, resultando conveniente hacerlo en el tramo libre
situado (14) entre la parte inferior de la probeta y el anclaje
inferior (esta medida proporciona información adicional sobre la
carga aplicada y sobre las características de la armadura).
Seguidamente se fabrica la probeta con las dimensiones deseadas
utilizando el molde que se adapte a las necesidades. La probeta (4)
debe quedar situada sobre la plataforma rígida (3). Existe la
alternativa, una vez la probeta haya adquirido la resistencia
deseada, de instrumentar ésta mediante galgas extensométricas
pegadas. También debe preparase en este momento el dispositivo de
registro de los deslizamientos que se producirán durante el ensayo.
El más adecuado es el transductor de desplazamiento (16), que
mediante pinzas puede amarrarse a la armadura en una posición fija y
registrar así las variaciones de distancia entre el punto de amarre
y la probeta. Se mide, pues, el deslizamiento
relativo.
relativo.
El ensayo consiste en incrementar la tensión del
cable desde el anclaje inferior, merced a los tornillos y tuercas
(11B y 12B). El aumento de tensión en la armadura se registra a
través de la célula de carga inferior, y el transductor de
desplazamiento informa de los movimientos relativos entre la probeta
y la armadura. El ensayo continua hasta que se produce el
arrancamiento de la armadura, o hasta que se alcanza una carga
determinada sin haberse producido
aquélla.
aquélla.
Se dispone el pórtico en la posición de la figura
1. A continuación se coloca la armadura activa y se ancla
inferiormente. Una vez realizada esta operación se pasa a tesar la
armadura, para lo que debe emplearse un actuador hidráulico que se
dispone sobre el anclaje superior, enfilando la armadura. El
actuador permite alcanzar la tensión deseada en el tendón, tras lo
cual se ancla superiormente con la cuña (7A). A partir de este
momento, las células de carga superior e inferior (9A y 9B) ya
registran la carga aplicada (las lecturas deben ser idénticas). Se
puede instrumentar (puede hacerse también antes del tesado) la
armadura mediante galgas extensométricas pegadas a aquélla,
resultando conveniente hacerlo en los tramos libres situados (13 y
14) entre la probeta y los anclajes superior e inferior (esta
medida proporciona información adicional sobre la carga aplicada y
sobre las características de la armadura). Seguidamente se fabrica
la probeta con las dimensiones deseadas utilizando el molde que se
adapte a las necesidades. La probeta (4) debe quedar situada sobre
la plataforma rígida (3). Existe la alternativa, una vez la probeta
haya adquirido la resistencia deseada, de instrumentar ésta mediante
galgas extensométricas pegadas.
También deben prepararse en este momento los
dispositivos de registro de los deslizamientos que se producirán
durante el ensayo. Resultan adecuados los transductores de
desplazamiento (15 y 16), que mediante pinzas pueden amarrarse a la
armadura en una posición fija y registrar así las variaciones de
distancia entre el punto de amarre y la probeta. Se miden, pues, los
deslizamientos relativos por la parte superior e inferior de la
probeta.
El ensayo de simulación de la zona de
transferencia, que se ha denominado LT previamente, consiste en
transmitir parte de la carga del tendón a la probeta, creándose un
estado similar al que se produce en el extremo de una pieza
pretensada. Debe realizarse cuando haya transcurrido el tiempo
deseado desde la fabricación de la probeta. Para llevarlo a cabo, y
merced a las tuercas y tornillos superiores (11A y 12A), se provoca
un acercamiento entre la placa 10A y el bastidor. Ello supone una
pérdida de tensión en la zona superior del tendón, que por
equilibrio debe transmitirse hacia la inferior. La existencia, no
obstante, de tensiones de adherencia entre el tendón y la probeta
impiden ese descenso tensional en la zona inferior del tendón,
lográndose el equilibrio como acción y reacción entre la base de la
probeta (arrastrada junto al tendón) y la plataforma 3. La célula de
carga 9A registra, pues, una pérdida de fuerza, mientras que la
inferior 9B sólo percibe la variación de tensión que corresponde a
la flexión de la plataforma 3.
Con cada giro de las tuercas 12A se transfiere
una parte de la fuerza de pretensado, repitiéndose el proceso hasta
que las tensiones de adherencia entre probeta y armadura son
insuficientes para equilibrar la diferencia de carga registrada
entre la célula superior (9A) y la inferior (9B). En ese momento se
produce un deslizamiento claro entre armadura y probeta,
registrándose un claro descenso de carga en la célula de carga
inferior y midiéndose a través de los transductores (15 y 16) los
deslizamientos oportunos.
El ensayo se prolonga hasta que se ha transferido
la totalidad de la carga de la armadura (es decir, hasta que la
célula de carga superior no detecta carga), o bien hasta que los
deslizamientos generalizados a través de la probeta equilibran
totalmente la carga superior e inferior del tendón. Las medidas
adquiridas permiten conocer con mucho detalle la historia de
cargas, su relación con los deslizamientos, y el instante en que
todo ello se ha producido (fundamental dado que el hormigón, uno de
los materiales susceptible de ser ensayado, experimenta pérdidas de
resistencia frente a cargas continuadas o variables durante un
tiempo variable).
Se dispone el pórtico en la posición de la figura
1. A continuación se coloca la armadura activa y se ancla
inferiormente. Una vez realizada esta operación se pasa a tesar la
armadura, para lo que debe emplearse un actuador hidráulico que se
dispone sobre el anclaje superior, enfilando la armadura. El
actuador permite alcanzar la tensión deseada en el tendón, tras lo
cual se ancla superiormente con la cuña (7A). A partir de este
momento, las células de carga superior e inferior (9A y 9B) ya
registran la carga aplicada (las lecturas deben ser idénticas). Se
puede instrumentar (puede hacerse también antes del tesado) la
armadura mediante galgas extensométricas pegadas a aquélla,
resultando conveniente hacerlo en los tramos libres situados (13 y
14) entre la probeta y los anclajes superior e inferior (esta
medida proporciona información adicional sobre la carga aplicada y
sobre las características de la armadura). Seguidamente se fabrica
la probeta con las dimensiones deseadas utilizando el molde que se
adapte a las necesidades. La probeta (4) debe quedar situada sobre
la plataforma rígida (3). Existe la alternativa, una vez la probeta
haya adquirido la resistencia deseada, de instrumentar ésta mediante
galgas extensométricas pegadas.
También deben preparase en este momento los
dispositivos de registro de los deslizamientos que se producirán
durante el ensayo. Resultan adecuados los transductores de
desplazamiento (15 y 16), que mediante pinzas pueden amarrarse a la
armadura en una posición fija y registrar así las variaciones de
distancia entre el punto de amarre y la probeta. Se miden, pues, los
deslizamientos relativos por la parte superior e inferior de la
probeta.
El ensayo de simulación de la zona complementaria
a tracción, que se ha denominado LC en los puntos iniciales,
consiste en incrementar la carga del tendón en la zona inferior de
la probeta, creándose un estado similar al que se produce en el
interior de una pieza pretensada. Debe realizarse cuando haya
transcurrido el tiempo deseado desde la fabricación de la probeta.
Para llevarlo a cabo, y merced a las tuercas y tornillos inferiores
(11B y 12B), se provoca un alejamiento entre la placa 10B y el
bastidor. Ello supone un aumento de tensión en la zona inferior del
tendón, que por equilibrio debe transmitirse hacia la superior. La
existencia, no obstante, de tensiones de adherencia entre el tendón
y la probeta impiden ese incremento tensional en la zona superior
del tendón, lográndose el equilibrio como acción y reacción entre
la base de la probeta (arrastrada junto al tendón) y la plataforma
3. La célula de carga 9B registra, pues, un aumento de fuerza,
mientras que la superior 9A sólo percibe la variación de tensión que
corresponde a la flexión de la plataforma 3.
Con cada giro de las tuercas 12B se incrementa la
tensión de la parte inferior del tendón, repitiéndose el proceso
hasta que las tensiones de adherencia entre probeta y armadura son
insuficientes para equilibrar la diferencia de carga registrada
entre la célula inferior (9B) y la superior (9A). En ese momento se
produce un deslizamiento claro entre armadura y probeta,
registrándose un claro descenso de carga en la célula de carga
inferior y midiéndose a través de los transductores (15 y 16) los
deslizamientos oportunos.
El ensayo se prolonga hasta que se alcanza la
tensión máxima prefijada en la armadura (es decir, hasta que la
célula de carga inferior detecta tal carga), o bien hasta que los
deslizamientos generalizados a través de la probeta equilibran
totalmente la carga superior e inferior del tendón. Las medidas
adquiridas permiten conocer con mucho detalle la historia de cargas,
su relación con los deslizamientos, y el instante en que todo ello
se ha producido (fundamental dado que el hormigón, uno de los
materiales susceptible de ser ensayado, experimenta pérdidas de
resistencia frente a cargas continuadas o variables durante un
tiempo variable).
Al tratarse de un ensayo normalizado, todo lo
relativo a la ejecución del procedimiento queda descrito en la norma
citada. No obstante, cabe dar algunas indicaciones relacionadas con
el dispositivo que se patenta.
Debe trabajarse con el bastidor en posición
horizontal, según aparece en la figura 2. En primer lugar debe
colocarse el encofrado (21 y 22) que permitirá hormigonar la probeta
a ensayar. A continuación debe tesarse el tendón (2), mediante un
actuador oleohidráulico externo, desde uno de los extremos (que pasa
a convertirse en anclaje activo). Pueden colocarse galgas
extensométricas (también puede hacerse antes de tesar) adheridas a
la armadura, bien en las zonas libres entre la probeta y los
anclajes (13 y 14), bien en la zona que será ocupada por la probeta
(24). En este último caso, la galga debe ser protegida para evitar
cortocircuitos.
El encofrado debe ser perfectamente nivelado (23)
para la situación definitiva de la probeta. A continuación se
confecciona ésta y, una vez ha adquirido la resistencia deseada,
deben retirarse las planchas laterales del encofrado (22). La
probeta, antes de comenzar el ensayo, debe ser instrumentada según
las indicaciones recogidas en la norma UNE. Puede añadirse algún
otro tipo de instrumentación electrónica sobre el hormigón.
Para realizar el ensayo debe procederse a
transferir la carga de pretensado a la probeta, en la fecha
determinada previamente. Para ello se utilizarán medios externos
(sierra circular, soplete,...) de acuerdo a la norma UNE. La bancada
permitiría, mediante la acción sobre las tuercas (12) de ambos
extremos, la transferencia gradual de la carga de pretensado sin
necesidad de recurrir a los medios apuntados. Durante y tras la
transferencia se toman las medidas adecuadas, lo que proporciona la
máxima información sobre la adherencia entre ambos materiales.
Para completar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integral de la misma, un juego de dibujos en
el que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se representa lo
que se relaciona a continuación. Las figuras van referenciadas con
los números 1 a 4. Las figuras 1 y 2 pertenecen al apartado de
descripción de la invención, mientras que las 3 y 4 corresponden a
una explicación de una realización preferente de la invención:
- \ding{113}
- Figura 1.- Ilustra el bastidor para el ensayo de probetas que permite realizar ensayos de arrancamiento sobre armaduras activas o pasivas, o bien simular las zonas de transferencia y de anclaje en armaduras tesadas previamente. En la figura 1 aparecen referencias con números y letras, sobre las que hay que hacer la siguiente precisión. El número se refiere al tipo de elemento, mientras que la letra indica si tal elemento se refiere a la parte superior (A) o inferior (B). Su relación es la siguiente:
- \circ
- 1A: Parte superior de la estructura del bastidor.
- \circ
- 1B: Parte inferior de la estructura del bastidor.
- \circ
- 2: Armadura que se ancla y queda embebida en la probeta. Se determina su adherencia con el material de la probeta.
- \circ
- 3: Plataforma rígida para el apoyo de la probeta.
- \circ
- 4: Probeta que envuelve la armadura, cuyo material se ensaya para determinar su capacidad adherente con la armadura.
- \circ
- 5: Elementos (patas) que sustentan el bastidor si se desea realizar el ensayo en posición vertical, tal como aparece en la figura 1.
- \circ
- 6A: Dispositivo de retención superior para el anclaje de la armadura.
- \circ
- 6B: Dispositivo de retención inferior para el anclaje de la armadura.
- \circ
- 7A: Cuña superior que, junto al dispositivo de retención superior, ancla totalmente la armadura.
- \circ
- 7B: Cuña inferior que, junto al dispositivo de retención inferior, ancla totalmente la armadura.
- \circ
- 8A: Cojinete superior que puede colocarse para permitir el libre giro de la zona superior de la armadura.
- \circ
- 8B: Cojinete inferior que puede colocarse para permitir el libre giro de la zona inferior de la armadura
- \circ
- 9A: Célula de carga superior que permite conocer la tensión de la parte superior de la armadura.
- \circ
- 9B: Célula de carga inferior que permite conocer la tensión de la parte inferior de la armadura.
- \circ
- 10A: Placa del dispositivo superior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte superior de la armadura.
- \circ
- 10B: Placa del dispositivo inferior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte inferior de la armadura.
- \circ
- 11A: Tornillo de alta resistencia que forma parte del dispositivo superior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte superior de la armadura.
- \circ
- 11B: Tornillo de alta resistencia que forma parte del dispositivo inferior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte inferior de la armadura.
- \circ
- 12A: Tuerca que actúa conjuntamente con el tornillo de alta resistencia que forma parte del dispositivo superior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte superior de la armadura.
- \circ
- 12B: Tuerca que actúa conjuntamente con el tornillo de alta resistencia que forma parte del dispositivo inferior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte inferior de la armadura.
- \circ
- 13: Galga extensométrica pegada sobre la parte superior de la armadura que permite conocer la tensión de ésta.
- \circ
- 14: Galga extensométrica pegada sobre la parte inferior de la armadura que permite conocer la tensión de ésta.
- \circ
- 15: Transductor de desplazamiento, y pinza de sujeción, que permite conocer los deslizamientos relativos entre la parte superior de la armadura y la probeta.
- \circ
- 16: Transductor de desplazamiento, y pinza de sujeción, que permite conocer los deslizamientos relativos entre la parte inferior de la armadura y la probeta.
- \circ
- 17: Suelo del local.
- \ding{113}
- Figura 2.- Ilustra la mesa o bancada de pretensado para la fabricación y ensayo de probetas prismáticas de elementos pretesos. En tal elemento se puede realizar el ensayo UNE 7436:1982. En la figura aparecen referencias con números y letras, sobre las que hay que hacer la siguiente precisión. Se han mantenido los números que denominan elementos iguales en las figuras 1 y 2, pero en la figura 2 se ha omitido, en casi todos los casos, la letra indicativa de la posición (A ó B). Los números específicos de la figura 2 comienzan en el cardinal 20. La relación es la siguiente:
- \circ
- 1A: Parte superior del bastidor que aparecía en la figura 1.
- \circ
- 1B: Parte inferior del bastidor que aparecía en la figura 1.
- \circ
- 2: Armadura que se pretensa y ancla, quedando embebida en la probeta. Se determina su adherencia con el material de la probeta mediante la transferencia del pretensado.
- \circ
- 4: Probeta que envuelve la armadura, cuyo material se ensaya para determinar su capacidad adherente con la armadura.
- \circ
- 6: Dispositivo de retención para el anclaje de la armadura. Se encuentra en ambos anclajes.
- \circ
- 7: Cuña que, junto al dispositivo de retención, ancla totalmente la armadura. Se encuentra en ambos anclajes.
- \circ
- 8: Cojinete que puede colocarse para permitir el libre giro de la armadura. Se encuentra en ambos anclajes.
- \circ
- 9: Célula de carga que permite conocer la tensión de la armadura. Se encuentra en ambos anclajes.
- \circ
- 10: Placa del dispositivo destinado a permitir las variaciones de tensión de la armadura. Se encuentra en ambos anclajes.
- \circ
- 11: Tornillo de alta resistencia que forma parte del dispositivo destinado a permitir las variaciones de tensión de la armadura. Se encuentra en ambos anclajes.
- \circ
- 12: Tuerca que actúa conjuntamente con el tornillo de alta resistencia que forma parte del dispositivo destinado a permitir las variaciones de tensión de la armadura. Se encuentra en ambos anclajes.
- \circ
- 13: Galga extensométrica pegada sobre el extremo derecho (tomando como referencia el suelo) de la armadura que permite conocer la tensión de ésta.
- \circ
- 14: Galga extensométrica pegada sobre el extremo izquierdo (tomando como referencia el suelo) de la armadura que permite conocer la tensión de ésta.
- \circ
- 15: Transductor de desplazamiento, y pinza de sujeción, que permite conocer los deslizamientos relativos entre la parte derecha (tomando como referencia el suelo) de la armadura y la probeta.
- \circ
- 16: Transductor de desplazamiento, y pinza de sujeción, que permite conocer los deslizamientos relativos entre la parte izquierda (tomando como referencia el suelo) de la armadura y la probeta.
- \circ
- 17: Suelo del local.
- \circ
- 20: Estructura de prolongación que, unida a los elementos del bastidor de la figura 1, permite alcanzar la longitud requerida para la bancada.
- \circ
- 21: Base del encofrado que da forma a la probeta.
- \circ
- 22: Encofrados laterales (dos) que, junto al elemento anterior, dan forma a la probeta.
- \circ
- 23: Tornillos y tuercas reguladores que permiten posicionar el encofrado y, por tanto, la probeta.
- \circ
- 24: Galga extensométrica adherida a la armadura en la zona interna de la probeta.
- \ding{113}
- Figura 3.- Ilustra una explicación detallada de un modo de realización de la invención, referida al bastidor para la realización de ensayos de arrancamiento o de simulación sobre probeta de las zonas de transferencia y de anclaje en elementos pretesos. La numeración no guarda relación con la de las figuras precedentes. La relación es la siguiente:
- \circ
- A: Dispositivo de retención superior para el anclaje de la armadura.
- \circ
- B: Célula de carga superior que permite conocer la tensión de la parte superior de la armadura.
- \circ
- C: Transductor de desplazamiento, y pinza de sujeción, que permite conocer los deslizamientos relativos entre la parte superior de la armadura y la probeta.
- \circ
- D: Plataforma rígida para el apoyo de la probeta.
- \circ
- E: Transductor de desplazamiento, y pinza de sujeción, que permite conocer los deslizamientos relativos entre la parte inferior de la armadura y la probeta.
- \circ
- F: Célula de carga inferior que permite conocer la tensión de la parte superior de la armadura.
- \circ
- G: Dispositivo de retención inferior para el anclaje de la armadura
- \circ
- H: Placa, tornillo y tuerca de alta resistencia que forman parte del dispositivo superior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte superior de la armadura.
- \circ
- I: Placa, tornillo y tuerca de alta resistencia que forman parte del dispositivo inferior destinado a permitir las variaciones de tensión de la parte inferior de la armadura.
- \circ
- J: Probeta que se ensaya.
- \circ
- K: Armadura ensayada.
- \ding{113}
- Figura 4.- Ilustra una explicación detallada de un modo de realización de la invención, referida a la mesa o bancada de pretensado, formada a partir de los bastidores o pórticos. La numeración no guarda relación con la de las figuras precedentes. La relación es la siguiente:
- \circ
- AA: Anclaje izquierdo de la bancada. Incluye el dispositivo de retención y su cuña, así como el dispositivo que permite variar la tensión en la armadura.
- \circ
- AB: Anclaje derecho de la bancada. Incluye el dispositivo de retención y su cuña, así como el dispositivo que permite variar la tensión en la armadura.
- \circ
- CC: Célula de carga que permite conocer la tensión en la armadura. Hay una en cada anclaje.
- \circ
- PR: Probeta prismática que se ensaya.
- \circ
- T: Armadura que se tesa y que se ensaya.
- \circ
- EP: Estructura de prolongación que permite alcanzar la longitud necesaria para la probeta.
- \circ
- EN: Encofrado inferior y lateral que permite conseguir la forma requerida en la probeta.
- \circ
- TR: Conjunto de tornillos y tuercas que permiten regular la posición del encofrado y la probeta.
- \circ
- TD: Transductores de desplazamiento que permiten medir los deslizamientos relativos entre la armadura y la probeta. Hay uno por cada lado de la probeta.
En la Figura 3 se presenta un esquema de un modo
de realización de la invención, particularizado para el caso del
hormigón estructural. Se detallan los dispositivos de
instrumentación empleados, a saber, las células de carga (B y F) y
los transductores de medida de deslizamientos (C y E). Se puede
observar el detalle de los anclajes, formados por los dispositivos
de retención (A y G) y las placas, tuercas y tornillos (H e I)
necesarios para incrementar la tensión en la armadura (K). La
probeta (J) descansa sobre la plataforma rígida (D) que absorbe la
reacción durante el
ensayo.
ensayo.
En la figura 4 se presenta un esquema de un modo
de realización de la invención en la variante de mesa o bancada de
pretensado. En este caso se ha optado por utilizar dos de las
partes superiores de los pórticos presentados en la figura 3, unidos
mediante la estructura de prolongación (EP). Con ambos anclajes se
puede proceder al tesado de la armadura activa (T), cuya carga se
conoce gracias a la existencia de las células de carga de los
extremos (CC). Se observa igualmente la situación del encofrado (EN)
y los tornillos de ajuste (TR) que permiten la colocación exacta de
la probeta (PR) a ensayar (de tipo prismático) Mediante esta
estructura es posible realizar, entre otros, el ensayo especificado
en la normativa UNE 7436:1982, para la determinación de las
características adherentes entre la probeta y el tendón durante la
transferencia del pretensado. La medida de los deslizamientos que el
tendón experimenta (hacia el interior de la probeta prismática)
puede medirse gracias a los transductores de desplazamiento (TD). La
transferencia de la carga de pretensado a la probeta puede
realizarse mediante las placas, tuercas y tornillos de ambos
extremos (AA y AB), o bien cortando la armadura aplicando una sierra
radial o un soplete en el espacio de tendón libre entre la probeta y
cualquiera de los dos anclajes.
Claims (5)
1. Dispositivo y procedimiento para la
determinación experimental de las características adherentes de las
armaduras activas y pasivas, caracterizado por permitir la
realización, sobre el bastidor desmontable del dispositivo, de
ensayos para evaluar la adherencia entre las armaduras activas o
pasivas (metálicas o no) y el material que las envuelve en una
estructura. La variación de tensión en la armadura se consigue
gracias a los dispositivos (superior e inferior, simétricos)
formados por una placa, tornillos pasantes y tuercas, cuyo giro
dextrógiro o levógiro aumenta o disminuye, respectivamente, dicha
tensión. La tensión inicial de la armadura se consigue utilizando un
actuador oleohidráulico externo que se coloca en la parte superior
del bastidor (si éste se coloca en posición vertical).
2. Dispositivo y procedimiento para la
determinación experimental de las características adherentes de las
armaduras activas y pasivas, según reivindicación primera,
caracterizado por permitir la determinación experimental de
las características adherentes entre armaduras sin tensión previa y
el material que las envuelve a través de un ensayo de arrancamiento.
Para ello debe colocarse la probeta con sus armaduras pasantes,
ancladas éstas en el anclaje inferior, procediéndose a continuación
a incrementar la tensión de las armaduras (mediante al dispositivo
descrito en la reivindicación primera) hasta provocar el
arrancamiento de las armaduras de la probeta, conociendo en todo
momento los deslizamientos relativos entre las armaduras y la
probeta. Este ensayo, realizado sobre armaduras activas, se conoce
como Ensayo Moustafa.
3. Dispositivo y procedimiento para la
determinación experimental de las características adherentes de las
armaduras activas y pasivas, según reivindicación primera,
caracterizado por permitir la determinación experimental de
las características adherentes entre armaduras con tensión previa y
el material que las envuelve a través de dos ensayos LT y LC que
reproducen, respectivamente, las características de la longitud de
transferencia y del resto de la longitud de anclaje, de acuerdo a
los ensayos de Abrishami y Mitchell. Para realizar el ensayo LT,
una vez tesadas las armaduras y fabricada la probeta, debe
transferirse la carga de aquéllas a la probeta, que la absorbe
gracias a la adherencia, mediante el dispositivo superior descrito
en la reivindicación primera. Para realizar el ensayo LC, una vez
tesadas las armaduras y fabricada la probeta, debe incrementarse la
carga de aquéllas, lo que moviliza tensiones de adherencia en la
probeta, mediante el dispositivo inferior descrito en la
reivindicación primera. En ambos ensayos deben conocerse en todo
momento los deslizamientos relativos entre las armaduras y la
probeta.
4. Dispositivo y procedimiento para la
determinación experimental de las características adherentes de las
armaduras activas y pasivas, según reivindicación primera,
caracterizado por permitir el montaje de una bancada o mesa
de pretensado (para uno o varias armaduras) a partir del dispositivo
desmontable descrito en la primera reivindicación. La bancada
permite la fabricación de elementos lineales pretensados gracias a
una estructura de prolongación que se sitúa entre dos de los
elementos que forman el dispositivo descrito en la primera
reivindicación. Sobre la propia estructura se apoya un encofrado
cuya posición puede regularse gracias a un sistema de tuercas y
tornillos. La variación de tensión en las armaduras (de ser
requerida) se consigue gracias a un dispositivo formado por una
placa, tornillos pasantes y tuercas (según la reivindicación
primera), cuyo giro dextrógiro o levógiro aumenta o disminuye,
respectivamente, dicha tensión. La tensión inicial de las armaduras
se consigue utilizando un actuador oleohidráulico externo que se
coloca en los extremos derecho o izquierdo de la bancada.
5. Dispositivo y procedimiento para la
determinación experimental de las características adherentes de las
armaduras activas y pasivas, según reivindicaciones primera y
cuarta, caracterizado por permitir la realización del ensayo
UNE 7436:1982 ("Método de ensayo para la determinación de las
características de adherencia de las armaduras de pretensado").
Para su realización puede actuarse mediante el dispositivo de
variación de la tensión de las armaduras descrito en las
reivindicaciones primera y cuarta, o bien proceder mediante el
corte de las armaduras utilizando sierra o soplete. Además de las
medidas requeridas por la citada norma, se pueden conocer en todo
momento los deslizamientos relativos entre las armaduras y la
probeta.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200201995A ES2228222B1 (es) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | Dispositivo y procedimiento para la determinacion experimental de las caracteristicas adherentes de las armaduras activas y pasivas. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200201995A ES2228222B1 (es) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | Dispositivo y procedimiento para la determinacion experimental de las caracteristicas adherentes de las armaduras activas y pasivas. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2228222A1 ES2228222A1 (es) | 2005-04-01 |
| ES2228222B1 true ES2228222B1 (es) | 2006-05-16 |
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|---|---|---|---|
| ES200201995A Expired - Fee Related ES2228222B1 (es) | 2002-08-23 | 2002-08-23 | Dispositivo y procedimiento para la determinacion experimental de las caracteristicas adherentes de las armaduras activas y pasivas. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2228222B1 (es) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3048994B2 (ja) * | 1997-12-18 | 2000-06-05 | ショーボンド建設株式会社 | 鉄筋引き抜き試験装置 |
| ES2217914B1 (es) * | 2001-12-19 | 2006-01-16 | Universidad Politecnica De Valencia | Procedimiento de ensayo para la caracterizacion de propiedades de adherencia de las armaduras pretesas al hormigon y dispositivo correspondiente. |
-
2002
- 2002-08-23 ES ES200201995A patent/ES2228222B1/es not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MARTÍ J.R et al., "BASTIDOR DE ENSAYO Y ACCESORIOS PARA LA APLICACIÓN DEL ENSAYO 'ECADA' A PRISMAS DE HORMIGÓN PRETENSADO CON CORDONES DE ACERO PRETESOS" en "Actas del VIII Congreso Nacional de Propiedades Mecánicas de Sólidos", Gandia, Valencia, 25-28 Junio 2002, Universidad Politécnica de Valencia-Sevicio de Publicaciones, páginas 631-639 & ES-2217914-A1 (UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA) 1.11.2004, todo el documento. * |
| MARTÍ J.R et al., "PROCEDIMIENTO DE ENSAYO 'ECADA' PARA LA CARACTERIZACIÓN DE LA CAPACIDAD ADHERENTE DE LAS ARMADURAS PRETESAS AL HORMIGÓN" en "Actas del VIII Congreso Nacional de Propiedades Mecánicas de Sólidos", Gandia, Valencia, 25-28 Junio 2002, Universidad Politécnica de Valencia-Servicio de Publicaciones, páginas 43-50 & ES-2217914-A1 (UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA) 1.11.2004, todo el documento. * |
| PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Vol 1999, Num 12, (29.10.1999) & JP-11183345-A (SHO BOND CONSTR. CO LTD.) 09.07.1999, resumen; figuras. * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2228222A1 (es) | 2005-04-01 |
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