Fundamentos de Ingeniería Estructural: Hormigón Armado, Ensayos y Procedimientos de Obra


1. Composición del Hormigón, Dosificaciones y Resistencias

Materiales que componen el hormigón

  • Cemento: Aglomerante hidráulico (normalmente Portland).

  • Agregados finos: Arena (natural o triturada).

  • Agregados gruesos: Grava o gravilla (piedra triturada o rodados).

  • Agua: Activa la hidratación del cemento.

  • Aditivos (opcionales): Plastificantes, retardantes, acelerantes, aireantes, impermeabilizantes, fibras, etc.

Tres dosificaciones comunes (por volumen, orientativas)

  1. 1 : 2 : 3 (cemento : arena : grava) — Uso general en estructuras y obras no críticas.

  2. 1 : 1.5 : 3 (cemento : arena : grava) — Mezcla más rica en cemento para mayor resistencia y mejor acabado.

  3. 1 : 3 : 6 (cemento : arena : grava) — Mezcla pobre, para rellenos o morteros de base.

Dos resistencias típicas (ejemplos usuales)

  • M20 ≈ 20 MPa (Aprox. uso en obra residencial ligera y losas).

  • M25 ≈ 25 MPa (Uso estructural general: vigas, columnas y losas).

    (En algunos proyectos se usan M30, M35 o superiores para requerimientos especiales.)

2. Tiempos Requeridos para Ensayos a la Rotura (Compresión)

Los ensayos de compresión se realizan en probetas a edades normalizadas para evaluar la ganancia de resistencia del hormigón. Los tiempos usuales son:

  • 3 días: Control temprano (no siempre obligatorio).

  • 7 días: Control intermedio (útil para seguimiento de curado y fraguado).

  • 28 días: Ensayo estándar y referencia para la resistencia característica del hormigón.

  • 56 o 90 días: Pruebas adicionales para verificar ganancia tardía de resistencia en hormigones especiales.

En la práctica contractual y normativa, el ensayo a 28 días es el que determina normalmente la conformidad del hormigón con la especificación.

3. Las Probetas de Hormigón: Definición y Dimensiones

Definición

Las probetas son especímenes moldeados de hormigón que se confeccionan en obra o en laboratorio para ensayos mecánicos (principalmente compresión) y control de calidad.

Formas y dimensiones más comunes

  • Cilíndricas: 150 mm de diámetro × 300 mm de altura (estándar internacional) o 100 × 200 mm para ensayos de control en obra.

  • Cubo: 150 mm × 150 mm × 150 mm (común en muchos países; las lecturas de resistencia difieren ligeramente de las cilíndricas por forma).

Se hacen al menos 3 probetas por cada punto de ensayo (por ejemplo, 3 probetas para ensayo a 28 días) para obtener promedios y detectar variación.

4. Procedimiento para la Toma y Traslado de Probetas

Preparación del molde

  1. Limpiar y engrasar los moldes para evitar adherencia. Verificar dimensiones y planitud.

  2. Etiquetar cada molde con la identificación (obra, fecha, número de mezcla y edad de ensayo).

Llenado del molde

  1. Colocar el hormigón en el molde en capas (por lo general 3 capas para cilindro de 150×300).

  2. Compactar cada capa con varilla (rodado) o vibrador hasta eliminar huecos. Si se usa varilla, introducirla 25 veces por capa y distribuir las penetraciones. Si se usa vibrador, aplicar la vibración adecuada sin sobre vibrar.

Acabado

  1. Nivelar la superficie con regla y alisar con paleta. Colocar tapa si corresponde.

Cura inicial en obra

  1. Mantener las probetas en el obrador a temperatura ambiente controlada durante al menos 24 horas, protegidas del sol y viento directo.

  2. Después de 24 ± 4 horas (o según especificación) desmoldar con cuidado.

Cura posterior y almacenamiento

  1. Tras desmoldar, colocar las probetas en cuba de curado sumergidas en agua a 20 ± 2 °C o mantenerlas húmedas en cámara de curado hasta la edad de ensayo. Si no es posible, usar bolsa plástica húmeda y curado continuamente.

  2. Registro: anotar fecha de colado, hora, condiciones ambientales y número de probeta.

Traslado al laboratorio

  1. Si es necesario transportar las probetas al laboratorio, hacerlo lo antes posible respetando que no se sequen ni reciban impactos. El transporte se hace generalmente antes de llegar a la edad del ensayo (normalmente a los 7 días o antes del día 28), preferiblemente en contenedores que eviten golpeteos y manteniendo humedad.

  2. Entregar el registro al laboratorio, indicando las condiciones de curado y la historia de la muestra.

Nota: La normativa local puede exigir tiempos y procedimientos específicos (por ejemplo, número mínimo de probetas, tolerancias, etiquetado). En obra se suelen fabricar al menos 3 probetas por cada punto de control por edad.

5. La Prueba de Revenimiento (Slump Test)

Definición

La prueba de revenimiento (slump test) mide la consistencia o trabajabilidad del hormigón fresco mediante la reducción de altura de una muestra formada en un cono estándar (cono de Abrams).

Procedimiento resumido

  1. Colocar el cono (150 mm base pequeña, 300 mm base mayor y 300 mm altura según norma) sobre una base rígida y humedecida.

  2. Llenar el cono con hormigón en tres capas aproximadamente iguales.

  3. Compactar cada capa con 25, 25 y 25 varillazos (o el número especificado) o vibrar ligeramente.

  4. Nivelar la superficie superior.

  5. Elevar el cono verticalmente en 5–10 segundos.

Medir la caída (en mm) del vértice del hormigón con respecto al cono original: esa medida es el revenimiento (slump).

Interpretación

  • Slump bajo (0–25 mm): Hormigón seco o rígido, baja trabajabilidad.

  • Slump medio (25–75 mm): Consistencia normal para elementos estructurales.

  • Slump alto (> 75 mm): Hormigón fluido; para mezclas especiales o autocompactantes se usan criterios diferentes.

La prueba es rápida y útil para controlar variaciones en obra, pero no sustituye un diseño de mezcla ni el control de relación agua/cemento.

6. El Hormigón Armado y la Función del Acero

Definición

Hormigón armado: Es el material compuesto formado por hormigón y armadura de acero embebida. Combina las propiedades del hormigón (alta resistencia a compresión) con las del acero (alta resistencia a tracción).

Función del acero en el hormigón armado

  • Resistir esfuerzos de tracción y momentos flexionantes que el hormigón no puede soportar por sí mismo.

  • Confinamiento y mejora del comportamiento a cortante (con estribos).

  • Aportar ductilidad: El acero permite que las piezas fallen de manera más dúctil y predecible antes del colapso.

  • Distribuir cargas y controlar fisuración: Las armaduras limitan la abertura de fisuras y mantienen integridad estructural.

  • Anclaje y transmisión de esfuerzos entre elementos (vigas-columnas).

7. Diámetros Comerciales del Acero Corrugado

Cuatro diámetros comerciales habituales

  • Ø8 mm

  • Ø10 mm

  • Ø12 mm

  • Ø16 mm

(Otros diámetros comunes: Ø20, Ø25, Ø32 mm dependiendo del proyecto y normativas.)

8. ¿Qué es un Estribo?

Estribo: Barra o conjunto de barras cerradas (en forma rectangular o cuadrada) que envuelven las barras longitudinales de una viga o columna.

Funciones

  • Confinar las barras longitudinales para evitar pandeo.

  • Resistir esfuerzos cortantes y ofrecer enlace entre esfuerzos verticales y horizontales.

  • Mantener la geometría del alma de la viga o la columna.

  • Mejorar la ductilidad en zonas sísmicas (reduciendo separación entre estribos).

9. ¿Qué son los Bastones?

El término puede tener usos regionales; en el contexto de obra estructural, se refiere a:

Bastones (calzos o soportes): Elementos (de hormigón, plástico o metal) que se colocan debajo de la malla o del conjunto de armaduras para garantizar el recubrimiento mínimo del acero respecto a la cara del encofrado.

También se llaman calzos, separadores o «chairs» en inglés. Su función es evitar el contacto directo del acero con el encofrado y mantener la protección contra corrosión.

10. El Recubrimiento en un Elemento Estructural

Definición

Recubrimiento (cover): Distancia mínima entre la superficie exterior del elemento de hormigón y la cara externa de la armadura (barras longitudinales o estribos).

Función

  • Protege el acero frente a la corrosión y el fuego.

  • Asegura la adherencia acero-hormigón.

  • Contribuye a la durabilidad.

Valores típicos orientativos (varían por norma y exposición)

  • Losas: 20 mm.

  • Vigas: 25 mm.

  • Columnas: 40 mm.

  • Cimentaciones: 50 mm.

La especificación exacta depende de la clase de exposición ambiental, diámetro de la barra y normativa vigente.

11. ¿Qué es una Gualdera?

Gualdera (término constructivo empleado en la práctica del encofrado): Normalmente designa una viga o tabla longitudinal (de madera o metálica) que sirve como elemento de apoyo principal del encofrado o para recibir las tablas del tablero del encofrado. En otras palabras, la gualdera actúa como viga de soporte en el sistema de encofrado, transfiriendo carga a los puntales y cimbras.

Funciones

  • Soportar las tablas del encofrado (tableros).

  • Repartir cargas entre puntales.

  • Mantener la geometría y nivel del encofrado.

12. Elementos que Componen el Encofrado de una Losa

Un encofrado para losa típica incluye los siguientes elementos:

  1. Tableros o tablas de encofrado (acabado superficial).

  2. Gualderas o vigas longitudinales de apoyo.

  3. Vigas de borde (si existen dinteles o vigas de borde).

  4. Puntales o puntalillos (soportes verticales ajustables).

  5. Cimbras y cerchas si la luz o el peso lo requieren.

  6. Cabezas y zapatas para apoyo de puntales.

  7. Perfiles metálicos (IPE, HEB) o elementos metálicos en encofrados reusables.

  8. Tornillos/tuercas y chapas para regulación y unión.

  9. Aceite o desmoldante para facilitar el desencofrado.

  10. Clavos, grapas y elementos de fijación.

Además, se incluyen elementos de seguridad (barandillas temporales) y según diseño insertos o cajas para instalaciones.

13. ¿Qué es un Dintel?

Dintel: Elemento horizontal que salva una abertura en un muro (puerta, ventana) y transmite cargas a los apoyos laterales. Puede ser de:

  • Hormigón armado (dintel macizo o en forma de viga).

  • Acero (viga metálica).

  • Mampostería prefabricada o madera.

Su finalidad es soportar el peso de la pared y las cargas superiores sin que caigan sobre la abertura.

14. Tiempos de Desencofrado según el Elemento Estructural

Los tiempos varían según la mezcla, condiciones ambientales y normativa. Se puede expresar por tiempo mínimo o por resistencia alcanzada. Valores orientativos:

Desencofrado de encofrado de tablas (retirar tableros)

  • Paredes y columnas (encofrado lateral): 24 a 72 horas (según temperatura y resistencia).

Desencofrado de soportes (retirar puntales)

  • Vigas: Desencofrado lateral 24–48 h; retirar puntales superiores normalmente a los 7 días (si la resistencia alcanza el mínimo exigido).

  • Losas: Retirar encofrado superior (tablas) tras 24–48 h; retirar puntales y cimbras de soporte generalmente a 7 días (mínimo), aunque para cargas permanentes o vigas que soportan tránsito puede requerirse 14 a 21 días.

  • Columnas: Desencofrado de encofrado lateral 24–72 h; si soportan vigas o forjados, se mantiene puntalizado hasta que la losa supere la resistencia de diseño.

Criterio por resistencia

  • Muchos proyectos permiten desencofrar cuando el hormigón haya alcanzado una resistencia mínima (por ejemplo, 50–70% de f’c) según las indicaciones de la ingeniería o la norma local.

Nota: En condiciones adversas (clima frío, hormigón pobre) es preferible alargar tiempos; para precaución, 28 días proporciona la resistencia definitiva.

15. El Solape y el Cálculo de su Longitud

Definición

Solape (empalme por traslapo): Solapamiento longitudinal de dos barras de refuerzo para transferir esfuerzos sin usar acoplamientos mecánicos.

Cálculo de su longitud

  • Se determina como longitud de anclaje o de desarrollo (ld) en función de: diámetro de barra (d), resistencia del acero (fy), resistencia del hormigón (f’c), tipo de esfuerzo y condiciones de adherencia.

  • Regla práctica orientativa: La longitud de solape suele oscilar entre 30 d y 60 d (d = diámetro de la barra). En códigos puede ser 40 d como valor típico para condiciones normales; en suelos o condiciones agresivas se incrementa.

La longitud exacta se calcula según norma o por el ingeniero estructural con fórmulas de desarrollo del acero.

16. ¿Qué es una Camella?

En uso coloquial dominicano / de obra, camella suele referirse a una canaleta o zanja estrecha para conducción de aguas pluviales o drenaje en pavimentos y aceras.

Funciones

  • Drenar aguas superficiales.

  • Dirigir recuperaciones hacia sumideros.

  • A veces también se usa para referirse a pequeñas ranuras o “canales” en las soleras para pasos de tuberías.

(El término puede variar regionalmente; en planos profesionales se recomienda usar “canaleta” o “cuneta”.)

17. La Malla Electrosoldada: Definición y Usos

Definición

La malla electrosoldada (malla electro-soldada o WWM, welded wire mesh) es una cuadrícula de alambres longitudinales y transversales soldados eléctricamente en los puntos de cruce formando paneles con separaciones regulares.

Dos usos típicos

  1. Refuerzo de losas y pavimentos: Como refuerzo distribuido para controlar fisuración por retracción y soportar cargas superficiales en losas de hormigón.

  2. Refuerzo de muros y prefabricados: En elementos de fábrica o paneles prefabricados para dar continuidad y resistencia a tracción.

Otros usos: refuerzo en rampas, aceras y piezas industriales.

18. ¿Qué es un Muro de Contención?

Definición

Estructura vertical o casi vertical diseñada para retener o estabilizar el suelo en un lado y resistir el empuje lateral del terreno (o líquidos).

Tipos

  • Muro de gravedad: Estabilidad por su propio peso.

  • Muro en voladizo (cantilever): Placa de hormigón armado con base extendida.

  • Muro anclado: Con tirantes o anclajes al terreno.

  • Muro pantalla o pilote: Formado por pilotes contiguos.

  • Muro de tierra reforzada (gabion, geoceldas).

Usos: sostenimiento de taludes, contención de tierras en carreteras, cimentaciones, terrazas y obras hidráulicas.

19. Métodos para la Mejora de Suelos

Métodos comunes de mejora y estabilización de suelos:

  1. Compactación: Incremento de densidad mediante rodillos, vibrocompactadores.

  2. Sustitución: Excavar suelo débil y reponer con relleno seleccionado.

  3. Estabilización química: Adición de cal, cemento o cal-cemento para aumentar capacidad portante y disminuir plasticidad.

  4. Drenaje: Instalación de drenes o capas geotextiles para disminuir contenidos de agua.

  5. Preconsolidación (precarga): Cargar el terreno para acelerar consolidación (uso de geotextiles para disipar presiones).

  6. Vibrocompactación/vibro-replacement: Para suelos granulares sueltos (mejora con columnas de grava).

  7. Inyecciones (jet-grouting / lechadas): Para suelos finos y cohesivos, mejorar cohesión y rigidez.

  8. Uso de geosintéticos: Geogrigas, geotextiles y geomallas para refuerzo y separación.

  9. Soporte con pilotes o micropilotes: Transferir cargas a estratos competentes.

La selección del método depende del tipo de suelo, cargas, economía y condiciones ambientales.

20. Ganchos en el Acero: Definición y Longitud

Definición

Ganchos (o anclajes en gancho): Doblado terminal de una barra de refuerzo para mejorar el anclaje de la barra en el hormigón cuando no es posible disponer la longitud de desarrollo completa.

Tipos: Gancho de 90° o gancho de 180° (cuña).

Longitudes orientativas

  • Gancho 90°: Longitud de giro ≈ 6 × d (d = diámetro de la barra).

  • Gancho 180°: Longitud de giro ≈ 8–12 × d (muchas normas piden 12 d).

La longitud exacta se establece según la normativa aplicable y el diámetro de la barra; el gancho debe incluir un tramo recto final (cola) de cierta longitud para asegurar el anclaje.

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