1. Definición. Riesgos térmicos asociados al
Hormigón Masivo.
2. Antecedentes históricos.
3. Avances técnicos en el Siglo XX. Ejemplos.
4. Hormigón Masivo Convencional y Compactado
a Rodillo.
5. Mejoras Tecnológicas en el Siglo XXI.
Tendencias.
6. Casos de Estudio.
CONTENIDO
• ACI 207.1R: Mass Concrete
• ACI 207. 2R: Effect of Restraint, Volume Change and Reinforcement
on Cracking of Mass Concrete
• ACI 207.4R Cooling and Insulating System for Mass Concrete
• ACI 207.5R Roller Compacted Mass Concrete
• USACE -EM 1110-2-2000 Concrete
• USACE –EM 1110-2-2200 Gravity Dams
• USACE -EM 1110-2-2006 Roller Compacted Concrete
• USACE -ETL 1110-2-365 NISA Thermal Analysis
• US Bureau of Reclamation Concrete Manual
• Experiencias personales
BIBLIOGRAFIA BASICA
1
DEFINICION. RIESGOS TERMICOS
ASOCIADOS AL HORMIGÓN
MASIVO
DEFINICION
El ACI 207 define al hormigón masivo como “cualquier
volumen de hormigón con dimensiones lo suficientemente
grandes como para requerir que se tomen medidas para
atender la generación de calor proveniente de la hidratación
del cemento y los cambios de volumen para minimizar la
fisuración”
El diseño de las estructuras de hormigón masivo se basa
principalmente en la durabilidad, la economía y las acciones
térmicas, considerando a la resistencia como una
preocupación secundaria.
BASE DE FUNDACION
COMPORTAMIENTO TERMICO
La característica mas saliente que distingue al hormigón
masivo de cualquier otra obra de hormigón es su
comportamiento térmico.
Puesto que la reacción entre el agua y el cemento es
exotérmica por naturaleza, el aumento de temperatura
dentro de una masa grande de hormigón, donde el calor no
es disipado rápidamente, puede ser muy alto.
DEFECTOS EN EL HORMIGÓN POR
CAUSAS TERMICAS
PRINCIPALES CAUSAS DE FISURACIÓN Y POROSIDAD
ANORMAL EN ESTRUCTURAS MASIVAS
Independientes de las Cargas Actuantes
1. Tensiones térmicas
2. Dilatación térmica diferencial
4. Formación de etringita diferida
3. Hidratación anormal del cemento
TENSIONES TERMICAS
TENSIONES TERMICAS
Durante el enfriamiento de la estructura las tensiones de
tracción generadas por las restricciones al acortamiento
pueden superar a las resistencias a tracción y originar
fisuración en las primeras edades del hormigón.
Te
mp
era
tura
Te
nsio
nes
-
+
Tiempo
DILATACION TÉRMICA DIFERENCIAL
HIDRATACION ANORMAL DEL CEMENTO
FORMACION DE ETRINGITA DIFERIDA
DILATACION TÉRMICA DIFERENCIAL
Los coeficientes de dilatación térmica de los agregados
difieren de la dilatación térmica de la pasta de cemento.
Esto puede generar microfisuración en la pasta o
mortero de cemento que rodea a los agregados
gruesos, a mediano plazo.
HIDRATACIÓN ANORMAL
DEL CEMENTO
Cuando un cemento es curado a temperatura elevada,
los compuestos de hidratación difieren de los
compuestos que se forman a temperaturas de entre 5 y
20 ºC (curado normal).
Se demuestra que cuanto mayor sea la temperatura de
curado, los compuestos de hidratación del cemento
originan mayor resistencia inicial pero mayor porosidad
y menor resistencia final.
Es una forma especial de ataque por sulfatos.
Puede generar fisuración a mediano y largo plazo.
FORMACION DE ETRINGITA
DIFERIDA
FORMACION DE ETRINGITA DIFERIDA
0
5
10
15
20
25
30
5min 30min 6hr 1d 7d 90d 180d 1a 2a
FISURACION
CURADO A ALTA
TEMPERATURA
Es el compuesto que se forma por la reacción de sulfatos contenidos
en el hormigón o en el medio ambiente con los aluminatos presentes
en el cemento
Que es la Etringita?
6CO.Al2O3.3CaSO4.32H2O
Lady Evelyn Lake Dam - Canada
San Antonio Y – Access Viaduct to San Antonio, Texas
Example of Rapid DEF in Mass Concrete
Pile DD6 – Access Viaduct to San Antonio, Texas
COMO EVITAR LA FISURACIÓN Y
EL EXCESO DE POROSIDAD
TENSIONES TÉRMICAS
• Modelar las tensiones y las resistencias y verificar el
coeficiente de seguridad a la fisuración térmica, o
• Fijar una temperatura máxima y un gradiente máximo de
temperaturas en el interior de la estructura
DILATACION TÉRMICA DIFERENCIAL
FORMACION DE ETRINGITA DIFERIDA e
HIDRATACIÓN ANORMAL DEL CEMENTO
• Estudiar a fondo las problemáticas y verificar la seguridad a
la fisuración o
• Limitar la temperatura máxima en todo punto de la
estructura.
ACI 201-2R 2016
2
ANTECEDENTES HISTORICOS
La Ciudad-Puerto de Cesarea
Marítima Herodes (23-15 a. C.)
PUERTO DE SEBASTOS
PUERTO DE SEBASTOS
Hohfelder, 2007
SIGLO XX
ETAPA EMPIRICA - hasta 1930
• Presa de Arco Gravedad
• Volumen de hormigón: 95.000 m3
• Altura: 60 m
• Ancho en la base: 42 m
• Resistencia a compresión: 12,5 a 17 MPa
• Reservorio de agua para la ciudad de
Los Angeles, distante 50 km
PRESA ST FRANCIS –
1926 / 8
PRESA ST. FRANCIS, USA 1928
PROBLEMAS:
• No hubo estudios de hormigones
• No hubo estudio de las fundaciones
• No hubo cortina de inyección
• No hubo inyección de juntas constructivas
• No hubo drenajes internos
• No hubo galerías de inspección
• Se aumento la altura 6 m sin aumentar el ancho de base, para
aumentar la capacidad de embalse
• El diente de corte excavado en trinchera en la fundación era de solo
90 x 90 cm.
• No había escalones de corte en los estribos
PRESA ST. FRANCIS
PRESA ST.
FRANCIS, USA 1928
3
AVANCES TECNICOS EN EL
SIGLO XX
SIGLO XX
ETAPA RACIONAL 1935 - 2000
• Se puede considerar a esta presa como el inicio de la
Tecnología del Hormigón Masivo.
• Los estudios fueron realizados por el dueño de la obra, el
Bureau of Reclamation de EEUU, con el soporte de la
Universidad de California en Berkeley, que creo un
Laboratorio de Hormigón Masivo modelo en su género.
• Los resultados de estas investigaciones condujeron al
uso de un cemento de bajo calor de hidratación en la
construcción de la presa Hoover.
HOOVER DAM
1930 - 1935
HOOVER DAM
1930 - 1935
• Se utilizó por primera vez el sistema de refrigeración
mediante serpentines de refrigeración embebidos en la
masa del hormigón masivo.
• La planta de hormigón tenia una capacidad sin
precedentes. La dosificación y el mezclado del hormigón
eran totalmente automáticos.
• La producción record diaria para las dos plantas de
hormigón usadas en el proyecto fue de 7.600 m3. Cada
planta tenía 4 mezcladores de 3 m3 cada uno.
HOOVER DAM - HISTORIA
• El hormigón era transportado en baldes de 6 m3 de
capacidad sostenidos por cables de acero (blondines).
• Si bien inicialmente la compactación era manual, en 1933
se empezaron a utilizar grandes vibradores de inmersión.
• En aproximadamente dos años de trabajo se colocaron
2,5 millones de m3 de hormigón.
Hoover Dam fue un hito en la construcción de grandes
presas de hormigón. Completada en 1935, muchas de
las prácticas usuales de hoy en día fueron
desarrolladas para la construcción de esta presa.
HOOVER
HOOVER
Jumbo de Perforación
Entrada al Túnel
HOOVER
Revestimiento del Túnel
HOOVER
HOOVER
HOOVER
GLENN CANYON
1963
C = 111 kg/m3
Puz = 55 kg/m3
4
HORMIGÓN MASIVO
CONVENCIONAL Y COMPACTADO
A RODILLO
COMPONENTES DEL
HORMIGON MASIVO
AGREGADOS
El mayor TM posible: 150 mm 75 mm
SALTO GRANDE
SALTO GRANDE
YACYRETA
YACYRETA
CEMENTOS
• Bajo Calor de Hidratación
• Adiciones Hidráulicamente Activas
Para alcanzar conjuntamente economía y baja elevación de temperatura se debe
limitar el contenido de cemento al valor mas bajo posible.
Del conjunto de los aditivos existen 3 familias que son las
más usadas para concreto masivo:
• Incorporadores de aire
• Reductores de agua y
• Retardadores de fraguado.
En concretos masivos no se utilizan aditivos acelerantes
porque no es necesario el desarrollo de alta resistencia a
corta edad y además porque los acelerantes contribuyen a
aumentar el desarrollo de temperatura.
ADITIVOS QUÍMICOS
MEZCLAS DE
HORMIGON MASIVO
MEZCLAS TRADICIONALES
• Diseñadas según ACI 211.1
• Bajo contenido de cemento
• Uso de adiciones
• Muy bajo asentamiento
• Incorporación de aire por
trabajabilidad
• Uso de plastificante / retardador de fraguado
• Bajas resistencias
• Construcción habitual: hormigón de núcleo mas pobre y
hormigón de revestimiento para protección
PROPIEDADES DEL
HORMIGON MASIVO
RESISTENCIA A COMPRESION - E
RESISTENCIA A TRACCION
DIRECTA
Creep y recuperación del creep de una probeta de mortero estacionada al aire a
HR = 95% luego de ser sometida a una tensión de 14,8 MPa y luego descargada.
Fuente: A. M. Neville, 1996 “Properties of Concrete”
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
Tiempo desde la aplicación de la carga [días]
0
200
400
600
800
1000
1200
Deformación
en carga
Recuperación
instantánea
Recuperación por creep
De
form
ac
ión
[ x
10
-6]
CREEP
FLUENCIA LENTA o CREEP
EXTENSIBILIDAD
La extensibilidad es el 95% del alargamiento de rotura a
tracción por flexión.
El ensayo se realiza a flexión lenta, con diferentes
velocidades de carga.
CONTRACCIONES
En el Hormigón Masivo de núcleo, las contracciones no
son importantes, por el nivel de protección y la baja
perdida de humedad.
En el Hormigón masivo de revestimiento, hay que
considerar las Retracciones: Autógena + Retracción por
secado. Estas deformaciones se suman a las retracciones
térmicas por enfriamiento.
Es común exigir una retracción máxima admisible, por ej.
0.05% a 90/180 días.
Contracción Total < 500 10-6 a
180 días ASTM C 157
CONTRACCIÓN POR SECADO
3,00
103,00
203,00
303,00
403,00
503,00
603,00
28
Ln(t-28)
Ln
(D)
PROPIEDADES TERMICAS
Las propiedades térmicas del hormigón como calor
específico, dilatación, elevación de temperatura
adiabática y difusividad son muy importantes para
mantener bajo el cambio de volumen en un hormigón
masivo y extraer el exceso de calor desde el seno del
hormigón.
El principal factor que afecta las propiedades térmicas de
un hormigón es la composición mineralógica del agregado.
Puesto que la selección del agregado a ser usado en un
proyecto se basa en otras consideraciones, casi no se
puede ejercer control sobre las propiedades térmicas del
hormigón.
CONSTRUCCION
MEZCLADO
ITAIPU
ITAIPU
Para movilizar al hormigón hasta la obra se usan :
• Camiones.
• Blondines (cable carril)
• Cintas Transportadoras
• Grúas.
• Combinación de dos o mas de los anteriores.
• Cintas Transportadoras
• Bombeo (TM < 50 mm)
TRANSPORTE
COLOCACION
La colocación incluye:
• Preparación de las juntas constructivas horizontales.
• Descarga
• Colocación por capas
• Consolidación.
ALGUNOS EJEMPLOS
HOOVER
Di Pace Consulting
GRAND
COULEE
Aliviadero - 1939
SALTO GRANDE
YACYRETA
YACYRETA
YACYRETA
YACYRETA
YACYRETA
YACYRETA
YACYRETA
PIEDRA DEL AGUILA
PIEDRA DEL AGUILA
THREE GORGES
THREE GORGES
INSTRUMENTACION
En general, existen magnitudes que deben ser registradas para
medir el desempeño de presas u otras estructuras masivas. Los
principales son:
• Desplazamientos estructurales.
• Deformaciones.
• Asentamientos.
• Filtraciones.
• Niveles piezométricos en la fundación.
• Presiones internas en la estructura.
• Temperaturas.
ENFRIAMIENTO Y CONTROL DE
TEMPERATURA
• Es una práctica común el pre-enfriamiento del hormigón
masivo antes de la colocación.
• Se dispone actualmente de equipo adecuado para
producir hormigón a una temperatura inferior a 7 ºC en
cualquier clima.
• Se utiliza agua helada, hielo y enfriamiento de
agregados.
• El ACI 207.4R ofrece consideraciones y
recomendaciones acerca del pre-enfriado del agregado
y del hormigón, aislaciones, protección contra la alta
temperatura ambiente y post enfriamiento
En las zonas de alta restricción cerca de las fundaciones,se puede enfriar el hormigón mediante un sistema deserpentines embebidos, cuando no se disponga de otrosmétodos de enfriamiento más económicos.
El sistema de enfriamiento mediante serpentinesembebidos esta también indicado para asegurar que seobtenga al menos la mínima apertura de juntas decontracción que permita una eficaz inyección de juntas enaquellas presas que lo requieran.
ENFRIAMIENTO Y CONTROL DE
TEMPERATURA
MODELACION DE TEMPERATURAS
Estos métodos fueron desarrollados inicialmente por el
Profesor Wilson de la U of C, Berkeley, a partir de 1976.
Con el advenimiento de las computadoras personales a
principios de la década de 1980, los programas se
refinaron. Como antecedente se puede citar el trabajo de
los Profesores Polivka y Wilson, de la misma Universidad.
Todos los programas posteriores se basan en esos
desarrollos.
HORMIGON COMPACTADO
A RODILLO (HCR)
HCR PARA ESTRUCTURAS
MASIVAS
El Hormigón Compactado a Rodillo para Estructuras Masivas tiene las
siguientes características:
• Consistencia seca o semi-seca
• Compactado mediante rodillos vibratorios
• Colocado habitualmente en espesores de aproximadamente 300 mm,
aunque existen casos de hasta 1 m (Japón)
• Se reduce el riesgo térmico por el calor generado en la hidratación del
cemento
• En presas construidas en climas tropicales, en general no es necesario
enfriar los agregados
• Menor costo que una presa de gravedad de hormigón convencional
• Mayor rapidez de ejecución
HCR MASIVO
Presas de Conc.
(h > 15m)
S/. Total
Hasta 1950 38%
De 1951 a 1977 25%
De 1978 a 1982 16%
De Hansen & Reinhardt, “RCC Dams”
RESEÑA HISTORICA
1964
Construcción de la Presa de Alpe Gera. (h=172m) Diseño: Giulio Gentile
1970/ 2
Conferencias de Asilomar, California. “Construcción rápida de Presas de Hormigón” “Construcción económica de Presas de Hormigón” Jerome Raphael: “The Optimum Gravity Dam” “Construcción de Alpe Gera”
1974
Reparación de Presa de Tarbella, Pakistan Contratista: Impregilo Vol: 350.000 m
3 en 42 días
ALPE GERA, ITALIA
CONFERENCIAS ASILOMAR, 1970-72
REPARACION DE LA PRESA
DE TARBELLA - PAKISTAN
• En agosto de 1974 uno de los 4 túneles de desvío colapsó
• Se colocaron 350.000 m3 de HCR en 42 días para evitar
mayores daños por las crecidas esperadas del rio Indus
• Posteriormente se utilizo esta técnica para reparación y
rehabilitación de la presa
• Se colocaron 2.7 millones de m3 de HCR entre 1974 y
1986
TARBELA, PAQUISTAN
RESEÑA HISTORICA
1982 Willow Creek Dam 331.000 m
3 de CCR en 5 meses
1985 Upper Stillwater Bureau of Reclamation. h = 90 m
1986 Concepto de contenido medio de pasta.
• C : 36 kg/m3
• Puzolana : 15 kg/m3
• A/C : 1,6
• R (28 d) : 8,2 MPa
• R (1 año) : 18,4 MPa
• TM Ag.G. : 75 mm
• Agregados sin lavar, en 3 tamaños.
• Paramento aguas arriba: paneles premoldeados y lamina
delgada de PVC.
• Mezcla de Asiento (bedding mix): parcial
WILLOW CREEK, 1982
Upper Stillwater
URUGUA-I
MODELACION TERMICA POR
ELEMENTOS FINITOS
PIEDRA DEL AGUILA
DOSIFICACION
H35 a 90 días
PROPIEDADES MECANICAS
FLUENCIA LENTA
ENSAYOS TERMICOS
ENSAYO VALOR
Difusividad Térmica 0,0033 m2/h
Dilatación Térmica 9,0 . 10 -6 1/ºC
Elevación Adiabática de
Temperatura21, 4 ºC (a 20 ºC)
ENSAYOS TERMICOS SOBRE LOS
COMPONENTES DEL HORMIGÓN
ENSAYOS TERMICOS SOBRE LOS
COMPONENTES
MODELACION TERMICA
DATOS HORMIGÓN:
• Coeficiente de dilatación térmica
• Difusividad
• Peso Unitario
• Elevación adiabática de temperatura
• Calor especifico
• Proporciones de la Mezcla
CONDICIONES DE OBRA:
• Temperatura ambiente e insolación
• Plan de hormigonado
• Post-enfriamiento
• Encofrados y aislaciones térmicas
• Curado
• Temperatura de colocación del hormigón
MODELACION DE TEMPERATURAS
102 h
MARCO DE FISURACION
AJUSTE DEL MODELO
COEFICIENTE DE SEGURIDAD A LA
FISURACIÓN TERMICA
TABLA 5 Seguridad a la Fisuración (Elemento No. 258)
TIEMPO 20 h 48 h 3 d 5 d 7 d 28 d 1 a 3 a +
RESISTENCIA T. (MPa) 0,19 0,56 0,63 0,66 0,70 1,3 1,4 1,4
TENSIÓN (MPa) -0,08 -0,12 -0,02 0,32 0,40 0,46 0,45 0,4
COEF. SEGURIDAD - - - 2,1 1,8 2,8 3,1 3,5
Software de predicción de temperaturas por elementos finitos: PRETEMP
Calculo de tensiones: Lotus 123, basándose en método ACI 207
Resistencias a tracción ante carga lenta: medidas en laboratorio
ABAQUS
a) Software de Elementos Finitos
El NISA (Análisis Estructural por Incrementos No-
Lineales) ha sido desarrollado usando el software de
elementos finitos ABAQUS que puede trabajar en 2D y
3D (Hibbitt, Karlsson, and Sorensen 1989) en conjunción
con el Modelo Constitutivo del Hormigón contenido en el
ANACAP-U (ANATECH Research Corp. 1992). Además
de las tensiones térmicas considera las tensiones
gravitatorias.
MODELADO Y ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
Modelo sólido de la estructura
Modelo sólido de la estructura en corte y proyección
Malla de elementos finitos
b) Sub-rutinas de Generación de Calor
Se pueden usar cualquiera de las sub-rutinas DFLUX y
HETVAL, que son del ABAQUS.
DFLUX esta orientada hacia los elementos mientras
que HETVAL esta orientada hacia los materiales
componentes.
Además de las propiedades térmicas de los materiales
constituyentes se consideran todas las condiciones
climáticas y de borde.
MODELADO Y ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
Contorno de Temperaturas
c) Sub-rutina de modelación del Material.
Se utiliza UMAT, que es una sub-rutina del ABAQUS
dedicada al análisis tensional. Contiene el modelo del
material incluyendo el creep, contracción y el modulo
de elasticidad en función del tiempo. Otros parámetros
usados en el UMAT son el Modulo de Poisson, el
alargamiento de rotura, el coeficiente de dilatación
térmica, el tiempo de fraguado y la resistencia a 3 días
del hormigón.
MODELADO Y ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
d) Posibilidad de fisuración
Se utiliza el ANACAP-U. Para determinar la fisuración utiliza la
aproximación de Fisuración Difusa, que es uno de los modelos de la
mecánica de fractura del hormigón. Si en algún lugar o instante se
produce una fisura, esta se modela en dirección perpendicular a la
máxima deformación de tracción. La fisura es introducida en el
programa por lo que se reformula la matriz del ABAQUS y se
recalcula el estado tensional, considerando tensión nula en la fisura.
El proceso es iterativo automáticamente en caso de aparición de
nuevas fisuras, hasta que esta se cierren por compresión o no
aparezcan nuevas fisuras. Dependiendo de la severidad de la
fisuración se reduce la resistencia al corte del hormigón en las zonas
fisuradas, pero la fisura mantendrá una resistencia limitada al
deslizamiento debido a la Fricción por el intertrabado de los
agregados.
MODELADO Y ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
d) Posibilidad de fisuración
El resultado final del ANACAP-U es un porcentaje de la
probabilidad de fisuración del hormigón con los
parámetros utilizados, siendo 100% la máxima
probabilidad de fisuración.
MODELADO Y ANÁLISIS
ESTRUCTURAL
5
MEJORAS TECNOLOGICAS EN EL
SIGLO XXI. TENDENCIAS
AGREGADOS
El mayor TM posible: 150 mm 75 mm 38 mmx
CEMENTOS
• Bajo Calor de Hidratación
• Adiciones Hidráulicamente Activas
• Nano elementos
• Cementos alternativos con reducción de CO2
Ej: Oxido de Mg – NOVACEM
• Se usan todas las familias de aditivos, con excepción de
acelerantes
• Se tiende al uso de mezclas mas fluidas, incluso
autocompactante.
• Hiperaditivos en base a Policarboxilatos (PSP)
• Aditivos de liberación controlada (CRT)
• Inclusión de nano elementos, partículas y nano fibras.
ADITIVOS QUÍMICOS
NANO TECNOLOGIA
• Nano SiO2 - Hiperpuzolana
• Nano componentes del Cemento Portland: C2S – C3S-C3A
y C4AF - Ata resistencia, inicial y final
• Nano Puzolanas – Mayor actividad – Mejora resistencia
inicial e inhibidor RAS
• Nano Fibras y Tubos de Carbono (CNT) – Flexión, Tracción
• Nano TiO2 Cemento y Hormigón - Autolimpiante
• Nano CaCO3 (nano filler)
• Nano Grafeno en partículas y plaquetas - Mejora la
resistencia a Tracción, Flexión e Impacto.
NANO ELEMENTOS
C-S-H
AFM
AFM
Palpador del AFM
CONICET
(a) Atomic Force Microscope (b) Lateral Force Microscope
Peled et al “AFM & LFM Examinations of Cement & Cement Hydration
Products” Purdue University
• Reducción TM de Ag. Grueso
• Mejora en la trabajabilidad
• Mezclas fluidas
• Mezclas autocompactantes
• Mezclas de retracción compensada
MEZCLAS MASIVAS
• Uso de nitrógeno liquido
• Hormigón fresco
• Agregados
• Agua
• Cemento
• Uso parcial de post-enfriamiento en estructuras
ENFRIAMIENTO
• Modelación de propiedades térmicas
• Usos de software de base
• ABAQUS
• FLAC
• Usos de software sobre base Excel
• ACI 207.2R
• θBCR
ESTUDIOS TERMICOS
• Se mantienen ensayos de compresión y E
• Modelación de Fluencia Lenta
• Modelación de Resistencia a Tracción / Flexión / Corte
ESTUDIOS MECANICOS
• Abandono del método de deformaciones máximas
• Método de tensiones exclusivamente
• Calculo inicial:
• ABAQUS
• FLAC
• Correlación con software en base Excel:
• ACI 207.2R
• Dimensionamiento del coeficiente de seguridad a la
fisuración térmica
SEGURIDAD A LA
FISURACION TERMICA
υ =𝑅𝑇𝑖
𝑓𝑇𝑖
Rti: Resistencia a tracción ante carga sostenida en todo
instante y lugar
fTi: Tensión de tracción, incluyendo cargas, deformaciones
impuestas y relajación
υ: entre 1 y 1.2
SEGURIDAD A LA
FISURACION TERMICA
• Uso de drones para inspección
• Transmisión de datos de forma remota
• Gran cantidad de termocuplas
• Uso de fibra óptica:
• Deformaciones
• Temperaturas
• Vibraciones
INSTRUMENTACION
FIBRA OPTICA
TERMOGRAFIA DE
INFRARROJO
Uso de métodos ND de ultima generación en estructuras
en construcción y terminadas
ENSAYOS NO
DESTRUCTIVOS
Transductor de Ecopulso
Arreglo de Fase (Phase Array)
Georradar (Reflexión Electromagnética)
Permeabilidad al Aire
Termografía de Infrarrojos
Evaluación de base de aerogenerador – Estructura masiva
Base de 20 m diámetro y 3 m de altura
La estructura presentaba fisuras y filtraciones
Se aplicaron técnicas de: esclerometría, ultrasonido, Eco pulso y radar scan. Asimismo se extrajeron testigos
SEMINARIO ONLINE DE LA INDUSTRIA
DEL HORMIGÓN ELABORADO
Caso 1
PERMEABILIDAD
AL AIRE
PERMEABILIDAD
AL AIRE
• Encofrado deslizante
• Bombeo (TM 38 / 50 mm)
• Autocompactante / Retracción compensada
TECNICAS
CONSTRUCTIVAS
1. Hard-Fill (suelo / grava
cemento + pantalla de
hormigón)
2. Presas hibridas
TECNICAS
INNOVATIVAS
3. Enrocado cementado
6
CASOS DE ESTUDIO
ADRIATIC LNG
2006 - 2008
DESCRIPCION DEL
PROYECTO
El objetivo del proyecto fue proveer al Norte de Italia de
una plataforma de gas capaz de redistribuir un mínimo
de 6.1 millones de toneladas por año de gas procedente
de Qatar (aproximadamente 10% del consumo italiano)
INSERCION DE TANQUES
Di Pace Consulting
HIDROELECTRICA TOCOMA 2009-2015
• Uso exclusivo de encofrado deslizante
• Hormigón Autocompactante de Retracción
Compensada en los anillos de asiento de turbinas.
• Reducción de TM a 38 mm – Uso intensivo de bombeo
• Modelación de temperaturas en línea
• Uso de técnicas avanzadas en pre y post enfriamiento
TECNOLOGIAS
INNOVATIVAS
PROYECTO TOCOMA - Venezuela
ENCOFRADO
DESLIZANTE
AUTOCOMPACTANTE BAJA
RETRACCION
SECUENCIA DE COLOCACIÓN DEL HORMIGÓN
MODELACION DE TEMPERATURAS Y TENSIONES
CONDICIONES DE BORDE DEL MODELO
Distribución de Temperaturas a los 2 años
FLAC (Version 5.00)
LEGEND
11-Apr-08 18:25
step 636048
Thermal Time 6.3245E+07
0.000E+00 <x< 2.600E+01
6.500E+01 <y< 7.800E+01
Temperature
2.76E+01
2.77E+01
2.78E+01
2.79E+01
2.80E+01
2.81E+01
2.82E+01
2.83E+01
2.84E+01
Contour interval= 1.00E-01
6.600
6.800
7.000
7.200
7.400
7.600
(*10^1)
0.250 0.750 1.250 1.750 2.250
(*10^1)
JOB TITLE : Tocoma - Temperature after 17520 hr (31 st DECEMBER)
jcd
jcd
Temperatura inicial de 12° _ 5 días de espera entre capas
Temperatura en los puntos 3 a 10 durante 2 años
10
15
20
25
30
35
40
0 360 720
Tiempo (dias)
Temperatura de colocacion del concreto 12° _ 5 dias de espera entre capas
Tem
pera
tura
s (
°C)
Pt 7 (90, 35)
Pt 9 (72, 42)
Pt 4 (96, 23)
Pt 3 (90, 19)
Pt 10 (64, 45)
Pt 5 (70, 30)
Pt 6 (42, 35)
Pt 8 (40, 42)
MODELACIÓN DE TENSIONES TÉRMICAS CON FLAC 5.00
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
0 360 720
Tiempo (dias)
Temperatura de colocacion del concreto 12° _ 5 dias de espera entre capas
Te
ns
ion
es S
zz (
MP
a)
Resistencia traccion (Mpa)
SZZ 7 (90, 35)
SZZ 9 (72, 42)
SZZ 4 (96, 23)
SZZ 3 (90, 19)
SZZ 10 (64, 45)
SZZ 5 (70, 30)
SZZ 6 (42, 35)
SZZ 8 (40, 42)
Temp. iníciale de 12°C _ 5 días de espera
Esfuerzos longitudinales en los puntos 3 a 10 durante 2 años
Temp. iníciale de 18°C _ 5 días de espera
Esfuerzos longitudinales en los puntos 3 a 10 durante 2 años
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
0 360 720
Tiempo (dias)
Temperatura de colocacion del concreto 18° _ 5 dias de espera entre capas
Ten
sio
nes S
zz (
MP
a)
Resistencia traccion (Mpa)
SZZ 7 (90, 35)
SZZ 9 (72, 42)
SZZ 3 (90, 19)
SZZ 10 (64, 45)
SZZ 5 (70, 30)
SZZ 6 (42, 35)
SZZ 8 (40, 42)
MODELACIÓN DE TENSIONES TÉRMICAS
CON FLAC 5.0
Se puede calcular el Coeficiente de Seguridad a la Fisuración Térmica
como el cociente entre la Resistencia del hormigón ante Tracción
directa sostenida Rt y la tensión de Tracción ft.
= Rt / ft
Condiciones
térmicas
Coeficiente de seguridad a la fisuración
Pt 3
(90, 19)
Pt 4
(96, 23)
Pt 5
(70, 30)
Pt 6
(42, 35)
Pt 7
(90, 35)
Pt 8
(40, 42)
Pt 9
(72, 42)
Pt 10
(64, 45)
12°C y 5
días 2,47 1,83 3,25 4,85 1,83 4,15 1,86 2,01
18°C y 5
días 1,04 1,38 1,51 0,92 1,47 0,93 1,03
12°C y 3
días 2,50 1,79 2,01 3,21 1,62 2,94 1,69 1,76
Temp. iníciale de 18°C _ 5 días de espera
Esfuerzos longitudinales en los puntos 3 a 10 durante 2 años
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 360 720
Tiempo (dias)
Temperatura de colocacion del concreto 18° _ 5 dias de espera entre capas
Co
efi
cie
nte
de
se
gu
rid
ad
a l
a f
isu
rac
ion
Pt 7 (90, 35)
Pt 9 (72, 42)
Pt 3 (90, 19)
Pt 10 (64, 45)
Pt 5 (70, 30)
Pt 6 (42, 35)
Pt 8 (40, 42)
BCR
Software Bidimensional de Cálculo de Temperaturas en función del tiempo en
Estructuras de hormigón Masivo, mediante el Método de Diferencias Finitas con
Construcción Incremental
CONTROL de TEMPERATURAS MEDIANTE la
MODELACION “EN LINEA” de TODAS las
ESTRUCTURAS de HORMIGÓN MASIVO y su
REALIMENTACION con TERMOCUPLAS
Ejemplo: Muro de Grúa Estructura de Toma
101,0 m
Proyecto Hidroelectrico TOCOMA – Venezuela 2012
TEMPERATURAS MODELADAS
Temperaturas Máximas en Zona de Post-Cooling
TEMPERATURAS MODELADAS
Temperaturas Máximas fuera Zona de Post-Cooling
TEMPERATURAS MEDIDAS
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0
TE
MP
ER
AT
UR
A
EN
º
C
TIEMPO TRANSCURRIDO EN HORAS
TEMPERATURAS MURO GRUA TOMA FUERA ZONA POST-COOLING
T2 T2A T3 T20 T20A T21
TENSIONES MODELADAS
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00
Ele
vacio
n h
/H
Coeficiente de Seguridad
Coeficiente de Seguridad
UTILIZACION de TECNICAS AVANZADAS de PRE y
POST ENFRIAMIENTO del HORMIGÓN MASIVO
TERMOCOUPLAS y SISTEMAS de PE
Estructura Termocuplas PC
Presa Transicion Izquierda 19 0
Aliviadero 901 249
Casa de Maquinas 237 44
Estructura de Toma 725 124
Muro de Grua 38 4
Nave de Servicio 30 10
Zona Turbogeneradora 13 0
Total 1963 431
TOTAL TERMOCUPLAS Y SISTEMAS PC
UTILIZACION de NITROGENO LIQUIDO para
ENFRIAMIENTO del HORMIGÓN FRESCO
AMPLIACION DEL CANAL DE
PANAMA 2009-2016
• Modelación Térmica con ABAQUS
• Encofrado trepante
• Se cambio por mezclas mas fluidas
• Se incorporo el Bombeo
• Refrigeración convencional
CARACTERISTICAS
SEQUENCE
CULVERT WALL – CHAMBER SIDE
FISURAS TERMICAS
CONSTRUCCION
CANAL CONCLUIDO
Junio 2016
COSCO SHIPPING PANAMA
TERCER PUENTE SOBRE EL CANAL DE PANAMÁ
– LADO ATLÁNTICO (2013 – 2019)
• Encofrado trepante
• Mezclas Superfluidas
• TM Agregado Grueso 19 mm / 12 mm
• Bombeo
• Refrigeración por hielo, agua helada y Nitrógeno Liquido
REPRESAS
RIO SANTA CRUZ
Condor Cliff
La Barrancosa
• Proyecto Agua y Energía Eléctrica 1980
• Contrato Design – Build
• Modelación de propiedades térmicas
• Modelación Térmica – Tensional con ABAQUS
• Intento de implementar tecnologías modernas…….
??????
CARACTERISTICAS
HORMIGON PARA
CONSTRUCCIONES NUCLEARES
ATUCHA II
CAREM 25
En Ejecución
DATOS DEL PROYECTO
CAREM25 es el prototipo del primer reactor nuclear de potencia,
desarrollado en Argentina por la Comisión Nacional de Energía
Atómica (CNEA), cuya construcción comenzó en febrero de
2014.
Se utiliza:
• Hormigón autocompactante, aun en secciones masivas
• Pre-refrigeración
• Modelación térmica de todos los elementos. Indicación de las
temperaturas máximas de colocación en función del clima.
CAREM 25
CAREM 25
CAREM 25
Enero 24, 2020
ASECQ – SISTEMA DE ELEMENTOS COMBUSTIBLES
QUEMADOS ATUCHA I
En construcción
ASECQ
• Consiste en la ampliación del repositorio de elementos
combustibles radiactivos.
• Por primera vez este repositorio va a funcionar en seco, sin
sumergir los elementos combustibles en piletones de agua.
• Se uso íntegramente Hormigón Autocompactante, aun en
elementos masivos.
• Se modelaron Temperaturas y Tensiones.
• Se verificaron las Temperaturas modeladas con termocuplas
instaladas y se realimento la modelación.