capito 9 final 2

7/23/2019 Capito 9 Final 2

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HORMIGN PROYECTADO - CARACTERISTCAS Y DISEO DELA MEZCLA

9.1. CARACTERSTICAS Y PROPIEDADES DEL HORMIGN LANZADO

De acuerdo a Ryan [1] el hormign proyectado se define como un mortero u hormign transportadoneumticamente mediante una manguera que lo proyecta sobre la superficie a revestir.

Es decir, estos materiales constituidos por mezclas de cemento, ridos finos y gruesos, agua y productosde adicin (acelerantes, fibras, etc.) son transportados a travs de mangueras y lanzadas neumticamente

sobre la superficie a recubrir, fraguando, endureciendo y adquiriendo una considerable resistencia.La fuerza del lanzamiento genera un impacto sobre la superficie, produciendo el compactamiento delmaterial y un porcentaje de rechazo del material proyectado formado por los componentes que no seadhieren a la capa de hormign lanzado o a las armaduras, el cual se conoce con el nombre de rebote.

La gran versatilidad y diferentes usos del hormign lanzado, sigue aumentando a pesar de toda unaexperiencia de ms de 50 aos, desde la poca en que Karl E. Akeley desarroll el procedimiento deproyeccin por va seca.

Se utilizan dos procesos de mezclado, hmedo y seco, el ltimo en mencionarse se tratar con mayor

detalle por cuanto su uso est ms generalizado por ser el primer procedimiento empleado, adems de suversatilidad, baja inversin y mantenimiento. Igualmente es necesario mencionar la excelente adhesinque se genera al llenar los poros, fracturas y otros planos de discontinuidad. Por otro lado la proyeccin


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Hormign proyectado - caractersticas y diseo de la mezcla

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por va seca puede transportar la mezcla a grandes distancias en comparacin con la proyeccin enhmedo (mximo 150 m).

Sin embargo es necesario destacar que en los ltimos diez aos el hormign proyectado por va hmeda

ha tenido un notable incremento debido principalmente a la construccin de equipos de elevadaproduccin, al desarrollo de nuevos aditivos que permiten solventar los problemas de manejo de mezclashmedas, aparte de las regulaciones en materia de seguridad industrial debido a la gran reduccin depolvo que se obtiene con este procedimiento de proyeccin. Tambin se caracteriza por poseerrendimientos hasta de 15 a 18 m3/h (cuatro a cinco veces superior al proceso en seco), y al bajo rebote, elcual alcanza valores menores del 10 %.

Cabe destacar igualmente, que se reduce notablemente los problemas de emisin de polvo y por ende devisibilidad, con la ventaja que este tipo de proceso requiere de un consumo mucho menor de airecomprimido. Esto es debido a que gran parte del trabajo lo realiza el equipo de bombeo, inyectndosesolamente aire comprimido en la boquilla para impartirle velocidad a la mezcla bombeada. Comnmente el

consumo de aire es un 50 % menor con relacin a la proyeccin por va seca.

Sin lugar a dudas, el elevado rendimiento de la proyeccin por va hmeda, las altas resistencias a lacompresin simple y los mayores espesores alcanzados son claras ventajas que su aplicacin se harcada da ms popular.

En general las razones principales de utilizar hormign lanzado, son bsicamente:

Ayuda a prevenir o minimizar el desplazamiento del terreno.

Genera un aumento en la resistencia del suelo o macizo rocoso al rellenar los poros y fracturas.

Transfiere las presiones a la roca adyacente estable, como resultado de la adhesin que se genera. No se necesita de encofrado alguno para su colocacin en obras subterrneas. Se adopta perfectamente a las irregularidades superficiales de la roca.

El procedimiento por va seca, consta de una adecuada combinacin de arena y grava conjuntamente conel material aglomerante (cemento) dentro de una mquina mezcladora, la cual en muchos casos,dependiendo de las caractersticas de la obra se le adiciona fibra de acero y sustancias puzolnicas(microslice). Este material se conduce por aire comprimido a travs de la manguera de descarga a unaboquilla de lanzado, la cual est equipada con un distribuidor mltiple perforado, a travs del cual sepulveriza agua a presin que se mezcla ntimamente con los ridos y el cemento.

La granulometra en el hormign lanzado puede alcanzar tamaos de 16 mm, aunque tambin se empleanridos hasta 20 mm, lo que genera a un incremento en el rebote. Como una regla prctica el tamaomximo del agregado no debe ser superior a los 16 mm.

Aproximadamente el 60-70 % de los ridos con tamaos superiores a los 8 mm se encuentran en elrebote. Actualmente las tendencia es disminuir el tamao mximo del agregado con la finalidad de reducirlas prdidas de material que contribuyen a la resistencia del hormign.

Las enormes ventajas del hormign lanzado o proyectado como un proceso de construccin, han hechode esta tcnica una importante herramienta para una variedad de trabajos, donde estn presentes la

economa, flexibilidad, eficiencia y calidad.

En resumen el hormign proyectado se utiliza principalmente para:


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Impermeabilizaciones. Revestimiento temporal o permanente en tneles y galeras, con gran xito y profusin en el nuevo

sistema austraco de construccin de tneles (NATM). Consolidacin en edificaciones y otras obras civiles. Hormigonado de cpulas. Protecciones y blindajes para excavaciones. Hormigonado de muros de contencin, recipientes, tanques, piscinas, silos, etc. Estabilizacin de taludes. Pantalla atirantadas. Operaciones mineras. Fundacin de edificios. Obras hidroelctricas.

Revestimiento de canales. Reconstruccin y reparacin de puentes, tneles, edificios, muelles, etc. Restauracin de edificios atacados por incendios.

Por otra parte, el hormign proyectado se caracteriza por producir una buena adherencia, sellando enforma segura grietas y otras cavidades. La adhesin depender de la granulometra de las partculas,por cuanto en la fase inicial se forma una pequea capa constituida por mortero de cemento y partculasde arena menores de 0,20 mm, que penetran en los poros y grietas, la cual sirve de base para obtener elespesor deseado, logrndose a la vez alta resistencia e impermeabilidad, adems de una baja relacinagua/cemento.

Cabe indicar que este tipo de tcnica genera un ahorro en el encofrado, con la ventaja fundamental deobtener una proteccin rpida y segura en obras de peligro extremo, especficamente en taludes rocososmuy fracturados, y en especial en las construcciones subterrneas, como soporte temporal de la rocaexpuesta al llevarse a cabo la excavacin mediante el mtodo convencional de perforacin y voladura.

Asimismo, es importante destacar los siguientes aspectos concernientes a las caractersticas ypropiedades del hormign proyectado:

1. El hormign proyectado aplicado correctamente es un material estructural verstil, que posee grandurabilidad y adherencia con el acero, mampostera, hormign y otros materiales.

Por supuesto estas propiedades tan favorables dependern de un buen diseo de la mezcla, y de unacorrecta planificacin y coordinacin de los trabajos por parte del equipo de hormign lanzado.

Otro aspecto de inters que es necesario destacar, es la habilidad del lanzador de hormign, quienjuega un papel preponderante por cuanto es la persona que puede visualizar las condiciones de la rocay variar la cantidad de agua para lograr que la mezcla adquiera un mejor contacto con la superficieproyectada.

2. En general una mezcla diseada para colocarse por mtodos tradicionales puede mostrar unincremento hasta de un 30 % en resistencia si se aplica hormign proyectado. Esto es debido a que se

logra una mejor compactacin y al empleo de una relacin agua cemento ms baja (0,35-0,50). A lavez, como consecuencia del rebote se obtiene una mezcla resultante in situ, en la cual se producenun incremento en la cantidad de cemento por unidad de peso de agregado, adems de generarse unadisminucin en la relacin agua/cemento.


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Tambin en lugar de utilizar vibracin, la ptima compactacin del hormign proyectado se producecomo resultado de la elevada velocidad de impacto, con velocidades de las partculas de 90 a 120 m/s.

Con las caractersticas arriba mencionadas, se logra obtener un hormign proyectado muy resistente e

impermeable.3. El hormign lanzado ofrece muchas ms ventajas sobre el hormign convencional

Como previamente se mencion, esta tecnologa de proyeccin produce una economa importanteen el encofrado.

Se requiere de una pequea planta porttil para mezclado y colocacin en reas inaccesibles.

4. Una propiedad importante del hormign proyectado es su excelente adherencia con varios materiales.

5. Tiene caractersticas impermeables an en secciones delgadas.

6. Los valores reportados para la resistencia a los 28 das estn entre los lmites de fc= 20 a 50 MPa(200 a 500 kgf/cm2) y frecuentemente segn lo menciona Ryan [1] se alcanzan valores superiores a los70 MPa; especificndose por lo general resistencias mnimas a la compresin simple de f'c= 25 MPa, ya la traccin de t= 4 MPa (40 kgf/cm2), en la mayora de las obras de ingeniera.

Valores promedios y mnimos de la resistencia a la compresin simple fc, comnmente especificadosen los proyectos son los siguientes:

EDAD fc(MPa) MEDIA fc(MPa) MNIMO

8 horas 5 -1 da 8 53 das 15 127 das 20 17

28 das 30 25

7. El mencionado investigador considera que el uso del hormign proyectado es ideal para revestimientode tneles, recomendando la siguiente mezcla:

Contenido de cemento: 320 a 380 kg/m3de agregadoRelacin cemento: arena = 1:3,80 (por masa)Relacin cemento: agregado grueso = 1:2,50 (por masa)

En general alrededor de un 15-20 % de la mezcla corresponde al cemento, 30-40 % al agregadogrueso y un 40-50 % lo constituye la arena. Adicionalmente la arena representa entre el 60-65 % deltotal de los ridos. Los porcentajes indicados se refieren a unidades de masa. Igualmente es de vitalimportancia mencionar que la mezcla debe mantenerse en los siguientes lmites:

Para granulometras entre 0 - 4 mm, 450 a 600 kg de cemento/m 3de arena.

Para granulometras entre 0 - 8 mm, 350 a 450 kg de cemento/m 3de arena. Para granulometras entre 0 - 16 mm, 300 a 350 kg de cemento/m 3de agregado.


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En este punto es oportuno aclarar, que la mezcla de ridos con una granulometra mxima hasta de 8mm, recibe el nombre de gunita (mortero proyectado). Sin embargo con el objeto de evitar confusin,tanto el Instituto Americano (ACI)*, como los expertos en la materia prefieren utilizar el trminohormign o concreto lanzado para la proyeccin de la mezcla de cemento y agregado,

independientemente si se trata de un mortero o hormign**.

Con la finalidad de mejorar las propiedades del hormign proyectado a la flexotraccin se hanincorporado a la mezcla muchos tipos de fibras (fibras de vidrio, de plstico y de acero), siendo la fibrade acero la que ha tenido una mayor aceptacin debido a su alta resistencia a la traccin (~1.200MPa), adems que su incorporacin a la matriz del hormign lanzado modifica la forma de rotura defrgil a otra ms dctil.

En caso de utilizar fibra de acero, de vidrio o sinttica, la cantidad requerida es normalmente entre 50 a80 kg/m3 de mezcla. La fibra debe estar seca, libre de corrosin, aceite, grasa y de otroscontaminantes.

El hormign de fibra se caracteriza por una alta resistencia a la flexotraccin y a los choques,mejorando la energa de absorcin, la resistencia al agrietamiento y la ductilidad.

En el caso de fibras de acero la dimensin ideal es de 30 a 40 mm de longitud y dimetros entre 0,40 a0,50 mm.

El funcionamiento del hormign reforzado con fibras a la flexotraccin se determina a travs del ndicede tenacidad Ij, el cual es un parmetro adimensional, que se define como la relacin del rea (energaabsorbida) bajo la curva esfuerzo-deformacin del hormign proyectado para una deformacindeterminada, al rea en la cual la deformacin corresponde a la primera grieta que se origina. Los

ndices normalizados corresponden a I5, I10e I30, caracterizndose por estar definidos con flechas hastade 3 y 5,50 y 15,50 , siendo la flecha correspondiente a la primera grieta. Valores de I10= 6, eI30= 18 son recomendados, mientras que ndices de I10=8, e I30= 24, se describen como excelentes.

Por otro lado, un valor de diseo relacionado con la tenacidad de la fibra se obtiene a travs de laexpresin R30/10= 5 (I30- I10), cuyo rango debe estar entre 60 a 80. Si el material fuera perfectamenteelasto-plstico R30/10100.

Las fibras de acero se caracterizan tambin por la relacin de aspecto (the aspect ratio), la cual sedefine como la relacin entre la longitud (l) y el di metro (d) de la fibra (R = l/d). Si la fibra tiene seccin

cuadrada o rectangular, se determina el dimetro equivalente de, siendo de= 2 (A/)1/2

, y A el rea dela seccin transversal de la fibra de acero. Por ejemplo, si A = 0,60 0,40 = 0,24 mm2, de = 2 (0,24/)1/2= 0,55 mm. Por lo tanto considerando que l = 25 mm, R = l/de= 45.

Valores entre 45 y 100 son recomendables y son logrados en la prctica.

Es de hacer notar que algunas fibras, presentan en sus extremidades una deformacin con el objeto demejorar su anclaje con el hormign. De lo anterior resulta un retardo de la propagacin de la fisuracin,y como consecuencia una mayor tenacidad y resistencia del hormign reforzado.

Resumiendo las ventajas econmicas y tcnicas, se destacan los siguientes aspectos:

* En 1961, la ACI adapt el trmino hormign proyectado (Shotcrete), para morteros y hormign lanzados neumticamente,tanto para el proceso por va seca, como por hmeda.

** MELBYE, T. (1994).: Shotcrete for Rock Support. MBT Europe ( MAC spa ) , 152 p.


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Ventajas econmicas

Eliminacin de la malla como soporte metlico, adems de la economa del tiempo. Mayor rendimiento debido a que se puede proyectar en forma continua.

Refuerzo uniforme de toda la superficie a revestir. Ahorro de hormign lanzado al mantener en todo el permetro el mismo espesor.

Ventajas tcnicas

Aumento de la resistencia inicial despus de un da de su aplicacin. Incremento de la seguridad debido a la gran tenacidad y capacidad de deformacin. Mayor adherencia del hormign reforzado con fibras de acero por la eliminacin del riesgo de

cavidades detrs de la malla metlica. Una mayor impermeabilidad en la obra por el efecto anti-fisuracin que adquiere el hormign con

fibras de acero. Resistencia a la flexin y a la fisuracin muy elevadas, adems de una alta resistencia a los

impactos, a la fatiga y al cizallamiento. Gran capacidad de absorcin de energa.

La razn principal de agregar las fibras de acero, es incorporar la ductilidad en un material de roturafrgil. Su uso es muy corriente en la proyeccin por va hmeda con dosificaciones de 60 kg/m 3 demezcla, siendo menos frecuente su aplicacin en la proyeccin de la mezcla en seco, debido alelevado rebote que se produce a travs de este procedimiento. Sin embargo en caso de utilizarse, lasdosificaciones debern referirse con relacin a la masa total por metro cbico de la mezcla seca, y nodebern ser superiores al 3 %.

En base a lo indicado previamente el hormign de fibra se utiliza principalmente en aquellascondiciones en que se deben obtener capas de elevada resistencia a la flexotraccin con espesoresreducidos, como es el caso de tneles, adems de permitir ahorros de tiempo dentro del ciclo deexcavacin debido a que se elimina el trabajo de colocar la malla metlica.

En el Apndice A se indica la metodologa de diseo propuesta por Vandewalle * para calcular elespesor del hormign proyectado con fibra de acero y se compara con el espesor requerido sinconsiderar la malla metlica, e incluyndola.

A la vez en funcin del ndice de calidad del macizo rocoso Q propuesto por Barton, se muestra el tipo

de soporte primario que se necesita cuando se adiciona fibra de acero en la mezcla de hormignproyectado.

Lgicamente, en la tcnica del hormign proyectado se utilizan diversos tipos de aditivos, los cuales seaaden en pequea proporcin durante el mezclado, con la finalidad de modificar algunas de laspropiedades del hormign proyectado, tanto en el estado fresco como posteriormente en estadoendurecido.

Los aditivos pueden seleccionarse en funcin de los requerimientos tcnicos y caractersticas de laobras, tales como los que controlan la hidratacin, aceleradores de fraguado, superplastificantes,microslice (silica fume o polvo de slice), agentes de curado y otros.

* VANDEWALLE, M. (1990).: Tunnelling the World. N.V. Bakaert, S.A., 229 p.


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Los aditivos en forma lquida estn siendo cada vez ms utilizados debido a que se pueden utilizarsolos o en unin con el agua, y permiten mezclarse uniformemente con el hormign proyectado.

Con respecto al primero en mencionar se caracteriza por mantener el hormign lanzado fresco durante

un tiempo prolongado, incluso hasta 72 horas sin perder la calidad. Se puede usar tanto en mezclasproyectadas por va hmeda como secas, reduciendo a la vez el rebote. Por otro lado se obtiene mayorresistencia inicial, y una resistencia final ms alta.

En relacin a los aceleradores de fraguado, tradicionalmente se han utilizado en el hormign lanzado,por cuanto:

Aumenta la resistencia inicial ms rpidamente, lo que permite que el hormign lanzado sea mscompetente como elemento de soporte en la etapa preliminar de la excavacin, pero tienen ladesventaja que reducen la resistencia final del hormign.

Disminuye el nivel de rebote.

Se pueden obtener capas de mayor espesor en una sola aplicacin (hasta 10 cm). Permite aplicar el hormign lanzado en superficies hmedas con ligeras infiltraciones.

La dosificacin se encuentra entre el 2 % al 7 % en peso con relacin al cemento.

Las ventajas de los superplastificantes es que pueden ser utilizados como aditivos que incrementantanto la resistencia final como la trabajabilidad del hormign lanzado, especialmente cuando se utilizanequipos de bombeo y la mezcla contiene microslice.

Se utiliza con xito en la proyeccin por va hmeda, combinando las ventajas de un hormign muyfluido, fcil de bombear y lanzar, logrndose a la vez tiempos extensos de trabajabilidad y de fluidez,adems de altas resistencias iniciales y finales.

Prcticamente hoy da no se concibe preparar una mezcla por va hmeda sin la utilizacin de unsuperplastificante de alto rango, debido a las razones antes expuestas.

Este tipo de aditivo normalmente no se utiliza en las proyecciones de hormign lanzado por va seca,ya que no es efectivamente activado debido al tiempo muy corto que existe para humedecer la mezcla.

Con relacin al microslica (silica fume o polvo de slice), se ha demostrado que tiene un efecto muypositivo en las propiedades del hormign lanzado, con las siguientes ventajas:

Aumenta la densidad y la resistencia tanto inicial como final.

Mejora la resistencia qumica. Mejora la adhesin y aumenta la impermeabilidad. Reduce el rebote hasta un 50 %. Menos polvo en la proyeccin por va seca. Producto que fluye libremente. Permite la proyeccin de capas de mayor espesor en una sola aplicacin.

Posee una superficie especfica de 20 - 35 m2/gr con proporciones de SiO2 entre 65 % a 97 %. La

dosificacin vara entre un 4 al 12 % del peso del cemento. Siendo 10 % el porcentaje ms utilizado, yaque porcentajes mayores no incrementan significativamente las ventajas del uso de microslice en lasmezclas de hormign.


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Debido a la adicin de microslice en la mezcla, se producen subproductos cementantes en el procesode hidratacin, por tal motivo la ACI, considera su inclusin como un agente aglomerante al igual que elcemento, transformndose la conocida relacin en peso agua-cemento, m = A/C, en m = A/(C+Kp).Siendo p la cantidad de microslice, y K un coeficiente de eficiencia.

K = 2, cuando el contenido de microslice es menor del 8 %, mientras que K=1, cuando el contenido delmaterial puzolnico se encuentra entre un 8 % a un 15 %.

Finalmente con los agentes de curado, se logra aumentar la adherencia, una resistencia inicial y finalms alta, adems de reducir la permeabilidad. Se utiliza como un compuesto curador en grandessuperficies horizontales o inclinadas, tales como pistas de aeropuertos, pavimentos, muros, tneles,represas, y otras superficies donde se requiera un alto grado de retencin de agua. En consecuencia elrea de hormign es ms dura, y el agrietamiento por retraccin de secado se reduce a un mnimo.

8. El incremento en el uso del hormign proyectado en zonas donde existen condiciones severas ha

obligado a estudiar en detalle la durabilidad del hormign lanzado neumticamente.

Por lo general el uso de agregado pequeo es recomendable, ya que se incrementa la durabilidad.

De lo anterior se recomienda que el tamao mximo del agregado grueso no debe ser mayor de 16mm.

El contenido de cemento debe ser alto para obtener mayor durabilidad (400 kg/m3), es decir 9 1/2sacos*de cemento/m3de agregado.

Alta resistencia es un indicador de durabilidad. Muchos ingenieros recomiendan el esclermetro o

martillo Schmidt, para medir la resistencia a la compresin simple del hormign lanzado, slo debetenerse cuidado en seleccionar un rea plana libre de irregularidades para efectuar la prueba.

Para conseguir una superficie lisa y uniforme ser necesario raspar o esmerilar la zona a medir.

9. El Corps of Engineersen Estados Unidos, ha realizado diferentes tipos de ensayos con el objetivo decuantificar la durabilidad del hormign, stos son:

a) Determinacin de la relacin agua/cemento.b) Densidad del hormign lanzado.c) Porcentaje de vacos (ASTM C 642).c) Resistencia a la compresin simple.d) Contenido de aire.e) Factor de volumen de aire (Air voids spacing factor) ASTM C 457.

De acuerdo a Reading [2], una alta resistencia a la compresin y un bajo factor de volumen de aire (Airvoid spacing factor) mejora notablemente la durabilidad del hormign, igualmente menciona que staaumenta con el rebote, el cual prcticamente corresponde al agregado grueso.

Por otro lado Singh y Bortz [3], luego de una serie de experimentos y ensayos han llegado a la conclusinque la mejor relacin agregado fino/grueso es 65 %/35 % (vase Tabla 9.1).

* 1 saco = 42,50 kg


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TABLA 9.1. Diseo de la Mezcla de Concreto Proyectado, segn Singh y Bortz [3].

SACOS DE CEMENTO POR YARDA CBICA5 7 9COMPONENTES

Peso de los Componentes, librasCemento 470

(2,40)658

(3,35)846

(4,31)Arena seca92,55 lb/ft3

1.925(11,62)

1.925(11,62)

1.925(11,62)

Piedra triturada98,48 lb/ft3

1.103(6,66)

1.103(6,66)

1.103(6,66)

Total aguaSecahmeda

164,50 (2,64)188 (3,02)

230,30 (3,70)263,20 (4,22)

296,10 (4,75)338,40 (5,43)

Factor de cementoSecohmedo

5,795,70

7,467,31

8,898,67

Agua/cementoSecohmedo

0,350,40

0,350,40

0,350,40

Agregado/cemento 6,44* 4,60 3,58

* Se ha mantenido el sistema de unidades utilizado por los autores

En base a esta consideracin y con los valores antes calculados se obtiene una relacin por masaarena/cemento de 3,25:1 y de agregado grueso/cemento de 1,75:1, quedando finalmente el diseo comosigue al tomar en cuenta las recomendaciones de Plosting[4]:

0,4 : 1 : 3,25 : 1,75

Tomando en cuenta las recomendaciones de Singh y Bortz [3], la Tabla 9.1, muestra el balance de losmateriales en el diseo de la mezcla para diferentes relaciones agregado-cemento.

9.2. DISEO DE LA MEZCLA

A continuacin se lleva a cabo una metodologa sencilla, la cual puede servir originalmente como marcode referencia para disear la mezcla de hormign proyectado por va seca, tanto en taludes y muros comoen obras subterrneas.

Mc= Cantidad de cemento/m3de agregadoWc 340 kg/m3de agregado (valor escogido para el diseo)

Para efectos de diseo se ha considerado que la densidad aproximada del agregado en condicionesnaturales de humedad = 1.530 kg/m3.Contenido de humedad del agregado (arena + gravilla), = 4 %

Llamando Msla masa de los slidos del esqueleto mineral y Mwla masa de del agua, es posible escribir lassiguientes relaciones:


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Los valores dentro del parntesis indican volumen de slidos en pies cbicos del componente respectivo.

5 sacos/yd3= 6,50 sacos/m3(280 kg/m3)7 sacos/yd3= 9,10 sacos/m3(390 kg/m3)

9 sacos/yd3

= 11,75 sacos/m3

(500 kg/m3

)Ms+ Mw= 1.530 kg Ms= 1.471 kg (contenidos en un metro cbico)

1

4

M

M

s

w = Mw= 59 Kg (contenidos en un metro cbico)

Relacin agregado (seco)/cemento = 1.471/340 = 4,32/1Tamao mximo del agregado = 1/2" (12,50 mm)Relacin agua/cemento = 0,4:1 (por masa)

La cantidad de arena y gravilla considerando que la masa de los slidos contenidos en un metro cbico esMs= 1.471 kg, se ha distribuido de la forma siguiente:

65 % arena = 956 kgridos

35 % agregado grueso = 515 kg

Conociendo que la densidad aparente del cemento es de 1.500 kg/m3, indica que el volumen sueltocorrespondiente a los 340 kg es de aproximadamente 0,23 m3.

Durante el proceso de mezcla una fraccin del volumen de aglomerante (aproximadamente un 25 %),ocupa parte de los vacos del agregado, y el resto incrementa el volumen de la mezcla en la cantidad de0,75 0,23 m3= 0,17 m3, resultando por lo tanto 340 kg de cemento/1,17 m3de mezcla hmeda, es decir290 kg/m3de mezcla.

Igualmente si se toma en cuenta que el agregado posee una densidad de (1.471 kg de slidos + 59 kgde agua)/m3 como resultado de incorporar el rido constituido por 65 % de arena, y un 35 % de gravilla,conjuntamente con el agua contenida en los poros, se obtienen 1.471 kg/1,17 m3= 1.257 kg de slidos/m3de mezcla ms 50 kg de agua/m3de mezcla.

Adicionalmente, si se expresa la dosificacin en funcin del volumen de hormign fraguado resulta:

MASA DE LOSCOMPONENTES

(kg)

DENSIDAD RELATIVA(kg/m3)

VOLUMEN DE SLIDOS(m3)

1.471 (ridos)

340 (cemento)

136 (agua)

2.650(saturado con superficie seca)

3.100Total slidos

1.000Volumen total de hormign fraguado*

0,55

0,11=0,66

Volumen de agua = 0,14= 0,80 m3

*No se han tomado en cuenta las prdidas por rebote.

Por lo tanto se obtiene:


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fraguadohormigndecemento/mdekg425hormigndem0,80

cementodekg340 33 =

fraguadohormignderidos/mdekg983.1hormigndem0,80

ridosdekg471.1 33 =

Como se apreciar ms adelante dichos valores concuerdan perfectamente con los recomendados por laACI 506R-90 (Gua de Hormign Lanzado).

A la vez, durante el proceso de proyeccin una parte de la mezcla rebota en el instante del impacto contrala superficie aplicada, estimndose aproximadamente un 25 %, quedando por lo tanto un remanente de0,75 m3 que una vez compactada se reduce aproximadamente a 0,55 m3 de hormign proyectadoaplicado. Lo anterior resulta en un factor de compactacin del orden de 1,35 (ver en las pginas siguientesRelacin Volumen de Mezcla Volumen Compactado).

Si se compara con el metro cbico inicial de la mezcla, resulta la relacin 1/0,55 1,82. Obtenindose porlo tanto la siguiente regla emprica: Volumen de mezcla en la entrada de la gunitadora es igual a casi dosveces el volumen acabado.

Finalmente un 90 % de los 290 de cemento contenidos en el metro cbico de mezcla, es decir 261 kgestn presentes en los 0,55 m3 de hormign proyectado colocado en obra, logrndose en estascondiciones 475 kg de cemento por metro cbico colocado.

Lo anterior demuestra, como se incrementa el contenido de cemento al considerar el volumen final, debidoal efecto del rebote, ya que el mayor porcentaje corresponde al agregado con tamaos superiores a los 8

mm.

Por otro lado, la American Concrete Institute en su publicacin ACI 506R-90 del 1991 (Guide to Shotcrete)determina la resistencia aproximada a la compresin del hormign lanzado a los 28 das fc' en funcin dela cantidad de cemento por metro cbico colocado Cc (Cement factor), el cual corresponde al contenidofinal de cemento en kg/m3. En base a lo previamente indicado la ACI recomienda:

Cc (kg/m3) fc(MPa)300 380325 425380 500

212835

Los valores reportados de f'ccorresponden a muestras cbicas de 7,50 cm de lado.

Tambin es importante destacar las experiencias reportadas por Rivas de la Riega* en relacin a laresistencia a la compresin a los 28 das, tomando en cuenta la mezcla por masa in situ.

Dicho autor considera que estas cifras tan solo representan una directriz general, y recomienda que debellevarse a cabo un estudio del porcentaje de rebote, de las condiciones de la obra, y de la naturaleza de

los materiales.

*RIVAS DE LA RIEGA, J. L.(1991).: Morteros y Hormign Proyectados, Aliva, S.A., Suiza, 157 p.


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MEZCLA ENVOLUMEN

MEZCLA PORMASA

MEZCLA RESULTANTEIN SITU

(POR MASA)

RESISTENCIA A LACOMPRESIN A LOS

28 DAS ENMPa

1:6,51:5,51:5,01:4,51:4,01:3,41:2,2

1:6,01:5,01:4,51:4,01:3,51:3,01:2,0

1:4,11:3,61:3,51:3,21:2,81:2,01:1,2

20232425303640

9.2.1. Determinacin del volumen de la mezcla - condicin seca y hmeda

A travs de un programa de ensayos de laboratorio se ha obtenido para el caso particular investigado quela densidad seca de la mezcla constituida por el agregado y el cemento, tiene un valor de d= 1.810kg/m3. Es decir, dicha cantidad corresponde a la masa de la unidad de volumen de la mezcla del que seha eliminado el agua, por lo tanto es igual a la densidad en su estado de humedad natural menos lamasa del agua contenida en la unidad de volumen.

El volumen suelto para la condicin seca es entonces:

[ ] 33

d

css m1

m/kg810.1

kg340471.1MMV =

+=

+=

Adicionalmente para completar el estudio se llevaron a cabo varias pruebas de campo, las cualesarrojaron como resultado de diez ensayos una densidad promedio de la mezcla hmeda (= 4 %), de =1.598 kg/m3, resultando por lo tanto, para la condicin hmeda el siguiente volumen:

[ ] ( )

m

cws3h

WWW

m/kg598.1

kg34059471.1V

++=

++=

V = 1,17 m3

Es importante destacar al observar el ltimo resultado obtenido, que existe un volumen 1,17 veces mayorcon relacin a la mezcla seca, es decir la mezcla en la condicin hmeda se ha esponjado.

En este sentido Ryan [1] menciona lo siguiente: La arena con un contenido de humedad del 5 al 8 porciento puede esponjarse del 20 al 30 por ciento por arriba de su volumen suelto seco por peso unitario yuna mezcla de 1:3,5 dosificada en esta forma, usando arena hmeda, puede muy bien ser equivalente auna mezcla de 1:3 usando arena seca.

Por tal razn, es comn observar que las especificaciones correspondientes a las mediciones y pagos del

hormign proyectado (va seca) toman en cuenta el volumen seco a la entrada de la gunitadora a objetode evitar el mencionado porcentaje de esponjamiento que ocurre cuando el agregado contiene undeterminado porcentaje de humedad. Por lo tanto el ingeniero inspector debe convertir el volumen de la


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13

mezcla en condiciones naturales de humedad a seca, con la finalidad de no considerar el excedente devolumen de vacos que se genera cuando la mezcla est hmeda.

En base a lo previamente indicado, y con el propsito de poder observar las variaciones que experimenta

la densidad del agregado (arena ms gravilla) y de la mezcla (agregado ms cemento) en funcin delcontenido de humedad, a continuacin se muestran los resultados obtenidos a travs de los ensayos delaboratorio para el caso especfico estudiado.

DENSIDAD DEL AGREGADO (ARENA+GRAVILLA)agregado(kg/m3)

CONTENIDO DE HUMEDAD(%)

= d = 1.7301.6601.604

1.5621.530 (valor utilizado en el diseo de la mezcla)

1.5091.5021.5071.5221.5511.595

012

3456789

10

La ecuacin cuadrtica que relaciona = f(), utilizando la tcnica de los mnimos cuadrados,corresponde por lo tanto a (agregado)1.730,85 - 75,10 + 6,15 2, en el intervalo cerrado [0,10], es decir0 10 %.

Se observa que el valor mnimo de la masa por unidad de volumen se obtiene cuando = 6 %, luegocomienza a incrementarse hasta alcanzar el rido una densidad de 1.595 kg/m3cuando = 10 %.

DENSIDAD DE LA MEZCLA (AGREGADO+CEMENTO)mezcla(kg/m3)

CONTENIDO DE HUMEDAD(%)

= d = 1.8101.7301.6721.624

1.598 (valor utilizado en el diseo de la mezcla)1.5761.5731.5881.6171.6621.718

0123456789

10

De dichos valores se aprecia como una simple y grosera aproximacin que:mezcla(1,008 . agregado+ 68,76) kg/m3.


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Siguiendo el mismo procedimiento analtico se obtiene la ecuacin:

(mezcla) 1.811 - 85,10 + 7,60 2, en el intervalo cerrado 0 10 %.

Se aprecia igualmente que para valores de 0 6 %, la masa por unidad de volumen tanto delagregado como el de la mezcla decrecen, obtenindose a travs de los ensayos realizados que elcontenido de humedad crtico es de 6 % .

Es decir la funcin () alcanza el valor extremo aproximadamente en (6 %), por lo tanto la anulacin de

la derivada corresponde a 0%)6('d

d==

.

9.2.2. Diseo de la mezcla-proyeccin por va hmeda

Un mtodo preliminar en la proyeccin por va hmeda para determinar las proporciones ptimas deridos, conjuntamente con el aglomerante (cemento) y el agua, es estimar las cantidades requeridas en lamezcla referidas a volmenes absolutos (sin contar el volumen de vacos), aplicando la metodologasugerida en la gua ACI 506R-90 de hormign proyectado previamente mencionada.

A continuacin se lleva a cabo el siguiente ejemplo prctico:

Especificaciones:

Resistencia a la compresin simple a los 28 das fc 28 MPaTamao mximo del agregado 12 mmDensidad estimada del hormign proyectado 2.320 kg/m3

Cemento requerido 385 kg/m3Cantidad de agua considerando una relacin agua/cemento de 0,35 135 kg/m3

Cantidad de agregado (arena + gravilla) (2.320 - 385 - 135) kg/m3 1.800 kg/m3

Esta es la forma usual de disear las mezclas de hormign, la cual consiste en obtener las cantidades decemento, agua de amasado, ridos finos y gruesos en kilogramos por metro cbico de hormign fraguadosin tomar en consideracin las oquedades existentes.

Es decir, la mezcla est constituida por el volumen de slidos correspondientes al esqueleto mineral, as

como el volumen de la pasta de cemento que llena los vacos existentes entre los granos del rido. Laecuacin que expresa esta condicin se denomina ecuacin de volmenes absolutos.

En estas condiciones el diseo de la mezcla sera el siguiente partiendo del hecho que se conoce lacantidad de cemento.

DENSIDAD RELATIVA(kg/m3)

VOLUMEN DE SLIDOS(m3)

Cemento = 420 kgArena + gravilla = 1.750 kgAgua = 190 kg

Relacin agua/cemento = 0,45Volumen de aire atrapado = 1,5 %Total volumen

3.1002.650 (Saturado con superficie seca)

1.000

0,1350,6600,190

0,0151,000


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Por otro lado, al hacer referencia nuevamente a la proyeccin por va seca, sta puede dosificarse tambinen trminos de volmenes absolutos, con el objeto de obtener un metro cbico de hormign compactado.Es decir los volmenes correspondientes a los granos de ridos Va, la pasta de cemento Vpcy los porosareos Vareps, los cuales se expresan en partes de la unidad, por consiguiente:

Va+ Vpv+ Varea= 1. Siendo ptima la compactacin, cuando la porosidad area es casi nula (menos del 2%), por lo tanto se posible adoptar que la mezcla consta generalmente de dos partes integrantes: Losgranos de ridos y la pasta de cemento.

El siguiente paso a seguir se basa en determinar las masas ocupadas por los constituyentes de la mezclams la del agua de amasado. Posteriormente conociendo las densidades aparentes del cemento y delagregado, se obtienen sus respectivos volmenes sueltos, que sern incorporados a la mquina deproyeccin en seco.

Adicionalmente, es necesario enfatizar que la arena se distingue del rido grueso por poseer la capacidad

de modificar ampliamente su volumen y por ende su densidad, cuando la humedad vara desde cero hastael 25 %, por lo que se debe tomar en cuenta en el caso que la dosificacin sea volumtrica. Porconsiguiente, debido a que las arenas hmedas causan trastornos en la dosificacin en obra, se deberllevar a cabo los controles de humedad determinndola o conocindola en cada momento, con la finalidadde conocer la cantidad de arena requerida en la mezcla.

La Fig. 9.1 muestra la variacin del volumen de la arena en funcin de la humedad, de acuerdo a lasexperiencias reportadas por Gorchakov*en el Instituto Moscovita de Ingeniera Civil.

Teniendo en cuenta lo previamente indicado, es importante definir con claridad la forma de medicin y depago del hormign proyectado por va seca, bien sea considerando como patrn de referencia el volumen

seco medido en la entrada de la gunitadora o relacionndolo en funcin del volumen de hormigncompactado.

Tambin la base de pago puede ser tomando en cuenta el rea revestida, o por unidad de longitud en elcaso de tneles y canales (vase ACI 506R-90).

Teniendo en cuenta los procedimientos de diseo con antelacin descritos, es posible mencionar en unaforma simplemente referencial las siguientes dosificaciones relacionadas con el balance de los materiales:300 a 450 kg de cemento/m3 de ridos, los cuales equivalen aproximadamente entre 375 a 500 kg decemento/m3 de hormign fraguado. Al considerar el rebote, se obtienen valores de 400 a 550 kg decemento/m3de hormign proyectado colocado.

Una mezcla tpica (proyeccin por va seca) con microslice y fibra de acero en kg/m 3 de mezcla es lasiguiente:

DOSIFICACIN DE MEZCLA (kg/m3)Cemento

MicrosliceArena (saturado con superficie seca)

Agregado gruesoFibra de acero

Agua

3003085046050

120

*GORCHAKOV, G.I. (1984), Materiales de Construccin, Editorial Mir, 400 p.


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16

Figura 9.1. Variacin del volumen de arena en funcin del contenido de humedad (las curvas se refierena arenas con diferentes composicin granulomtrica) segn Gorchakov, G.I.

Finalmente a manera de orientacin la Tabla 9.7 recomendada por la American Concrete Institute, ACI [5],muestra diferentes dosificaciones que pueden ser utilizadas como una excelente gua de referencia hastalograr obtener la dosificacin ptima en base a la propia experiencia alcanzada en la obra.

Por ejemplo, una mezcla en peso de 0,40 : 1 : 3,48 : 2,60 (agua : cemento : arena : agregado grueso),

designacin DC-15, debe tener una resistencia a la compresin simple f'c= 428 kgf/cm2

(muestra cbicade 3" de lado), tal como se indica en la Tabla 9.9.

Igualmente recomiendan las siguientes proporciones de mezcla por masa designacin DC-16, para untamao mximo de agregado de = 12,5 mm.

Agua : cemento : arena : agregado grueso (= 1/2")0,4 : 1 : 2,5 : 1,8

De lo anterior se concluye que la relacin agregado (seco)/cemento debe variar entre 4,30/1 a 6/1aproximadamente.

El agregado fino (arena), debe tener un contenido de humedad entre 5 a 8 % y un mdulo de finura de2,40 a 3,20, no debiendo existir ms del 2 % del material pasante en la malla 200 (75 micras).


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Segn Plosting [4], las especificaciones en el Metro de Washington fueron las siguientes:

Cemento: 6,50 sacos/yd3(611 lb/yd3= 363 kg/m3de agregado), que corresponde 8,50 sacos/m3.Relacin agua/cemento = 0,4 : 1 (por masa)

Considerando una densidad de la mezcla (agregado ms cemento) en condiciones naturales de humedadm1.600 kg/m3, y tomando en cuenta adems una dosificacin de cemento de 363 kg/m3de agregado,es decir Cm= 308 kg/m3de mezcla, resulta*:

1.600 kg/m3de mezcla = (Cm+ Am + Wm)

siendo:

Cm= Cantidad de cemento en kg/m3de mezclaAm= Cantidad de agregado seco en kg/m3de mezcla

Am= Y CmY = Am / Cm= Relacin entre la masa del agregado seco y el de cementoWm = Cantidad de agua correspondiente al estado natural de humedad del agregado, medida en kg/m3de

mezcla.

Teniendo en cuenta que el agregado tiene un 5 % de humedad, la ecuacin anterior se transforma:

1.600 kg/m3de mezcla = (Cm+ Y Cm+ 0,05 Y Cm)

Conociendo que Cm = 308 kg/m3 de mezcla, se obtiene por lo tanto que la relacin por masaagregado/cemento es Y = 4.

9.2.3. Balance de los materiales

Por lo general resulta muy normal comparar el precio del hormign proyectado con el del hormigntradicional, a pesar de que existen caractersticas muy particulares relacionadas con la naturaleza de lamezcla en seco y con el fenmeno de rebote al aplicar la tcnica del hormign lanzado.

En el procedimiento de proyeccin por va seca, la mezcla est constituida por el rido en condiciones

naturales de humedad y el cemento. Este ltimo se determina por masa, mientras que en los agregados ladosificacin es por unidad de volumen o masa.

Por lo general el balance volumtrico es ms corriente, ya que la determinacin de la masa de losagregados requiere de equipos complicados y poco econmicos para las obras de hormign lanzado,adems que en muchos casos el rea de trabajo suele ser reducida.

Por otro lado, la dosificacin segn la masa sera ms ventajosa si el contenido de humedad presente enlos agregados, tuviese variaciones muy considerables, lo cual no es el caso en hormign proyectado porva seca.

* Para efectos de calculo se ha determinado que la mezcla hmeda constituida por el agregado (arena y gravilla), el aguacontenida en el rido y el cemento ocupan un volumen aproximado de Vh= 1,18 m3.


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En la mayora de los casos, el contenido de humedad () propio de los ridos se encuentra dentro delentorno 3 % 6 %, por consiguiente la densidad del agregado puede variar en promedio unos 45 kgpor metro cbico, lo que significa que una dosificacin efectuada por unidad de volumen, el margen devariacin resulta aceptable si se considera adems que existen otros parmetros que ejercen influencia

en la calidad del hormign proyectado. Teniendo en cuenta la importancia que tiene el rebote desde elpunto de vista econmico, seguidamente se determina la relacin aproximada entre el volumen de mezclaen la entrada de la mquina de proyeccin por va seca y el volumen terminado para un rebote del 25 %(vase Fig. 9.2).

Figura 9.2. Balance de los materiales en el hormign lanzado utilizando el procedimiento de P.Teichert.


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9.2.4. Relacin volumen de mezcla volumen acabado aplicando la metodologa de P. Teichert*

Se requieren aproximadamente 340 kg de cemento/m3de agregado, es decir: 8 sacos de cemento/m3deagregado (ridos). 1 saco = 42,50 kg.

c(cemento) 1.500 kg/m3(densidad aparente del cemento)

)sueltovolumen(m23,0m/kg500.1

kg340)cemento(V 3

3=

Durante la mezcla, una parte del cemento llena los vacos de los ridos y el resto aumenta el volumen dela mezcla. Aproximadamente el volumen suelto que ocupa el cemento se reduce en un 25 %, es decir,pasa de 0,23 a 0,17 m3. Por lo tanto, el volumen obtenido durante la mezcla es mayor que el volumen delagregado (arena + gravilla). La relacin entre el volumen de la mezcla y el de los ridos, (ambos

volmenes en condiciones naturales de humedad) se conoce como factor de rendimiento, y es una funcinde la composicin granulomtrica y de la humedad natural del agregado, as como de la dosificacin delcemento.

Figura 3.

En condiciones normales el material de rebote representa los siguientes porcentajes:

Aproximadamente un 10 % del cemento, es decir: 0,10 (290) kg = 29 kg.Alrededor de un 20 % de agua: 0,20 (50 + 66) kg = 23 kg.

Dependiendo del tamao del grano el rebote en el agregado se encuentra entre un 20 % a un 25 %.Tomando el caso ms desfavorable, resulta: 0,25 (1.257) kg = 314 kg

Cantidad neta de agregado contenida en el hormign proyectado compactado: (1.257 kg 314 kg) = 943kg.

Considerando que la densidad relativa del esqueleto mineral (basada en la condicin saturada y de

superficie seca) es de 2.650 kg/m3

, se obtiene un volumen de slidos en los ridos de:

*Teichert, P. (1981).: Hormign Proyectado, Editado por E. Laich, S.A., CH-6672, Avegno, Suiza, 89 p.


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3

3 m36,0

m/kg650.2

kg943=

Por otro lado, si la densidad relativa del cemento (sobre una base absoluta) es c = 3.100 kg/m3, se

obtiene el siguiente volumen de slidos en el cemento:

3

3 m08,0

m/kg100.3

kg261=

Cantidad de agua (relacin 0,40 : 1) = 0,40 x 290 23 (rebote) 93 kg

Volumen de agua 0,10 m3

Vtotal= 0,36 + 0,08 + 0,10 0,55 m3

Finalmente se tiene:

)2(82,1acabadom55,0

sueltamezcladem13

3

=

En base a lo arriba previamente calculado y considerando a la vez un rebote de aproximadamente 25 %,la siguiente regla prctica puede escribirse:

Volumen de mezcla en la entrada de la gunitadora es igual a dos veces el volumen acabado.

9.3. CARACTERSTICAS DE LOS AGREGADOS Y DEL HORMIGN PROYECTADO

Tanto la arena como el agregado grueso deben cumplir con los requerimientos granulomtricosestablecidos en las normas ASTM C33, tal como se especifican en las Tablas 9.2 y 9.3.

TABLA 9.2.

ARENA

TAMAO DEL CEDAZO(ABERTURAS CUADRADAS)

PORCENTAJE EN PESO - PASANTE

3/8 (9,52 mm) 100

N. 4 (4,76 mm) 95-100

N. 8 (2,38 mm) 80-90

N. 16 (1,19 mm) 50-95

N.30 (600 m) 25-60

N. 50 (300 m) 10-30N. 100 (150 m) 2-10


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TABLA 9.3.

AGREGADO GRUESO

PORCENTAJE EN PESO - PASANTETAMAO DEL CEDAZO(ABERTURAS CUADRADAS) N. 8 a 3/8 N. 4 a 1/2 N. 4 a 3/4

1 (25,40 mm) 100

3/4 (19,00 mm) 100 90-100

1/2 (12,70 mm) 100 90-100

3/8 (,95 mm) 85-100 40-70 20-55

N. 4 (4,76 mm) 10-30 0-15 0-10

N. 8 (2,38 mm) 0-10 0-5 0-5

N. 16 (1,19 mm) 0-5

A travs de la Tabla 9.4 se observan los lmites de gradacin para combinacin de agregados.Adicionalmente las Tablas 9.5 y 9.6, muestran parte de las investigaciones llevadas a cabo por laInternational Tunneling Association Working Group on Shotcrete Use, y preparado por el Swedish RockEngineering Research [6], donde resumen las experiencias sobre hormign proyectado en quince pasesdiferentes.

TABLA 9.4. Lmite de gradacin para combinacin de agregados.

PORCENTAJE EN PESO PASANTETAMAO DEL CEDAZO

(ABERTURAS CUADRADAS)GRADACIN N. 1 GRADACIN N. 2 GRADACIN N. 3

19,00 mm (3/4) 100

12,70 mm (1/2) 100 80-959,52 mm (3/8) 100 90-100 70-90

4,76 mm (N. 4) 95-100 70-85 50-70

2,38 mm (N. 8) 80-100 50-70 35-55

1,19 mm (N. 16) 50-85 35-55 20-40

600 m (N. 30) 26-60 20-35 10-30

300 m (N. 50) 10-30 8-20 5-17

150 m (N. 100) 2-10 2-10 2-10


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TABLA 9.5. Especificaciones de los ridos en el hormign proyectado.

AGREGADO GRUESO ESPECIFICACIN FUENTE

TAMAO MAXIMO DE AGREGADO:

MEZCLA SECA CONCRETOLANZADO

16 mmNormalmente 10 mm

(Posiblemente 20 mm)

Japan Tunnelling Association 1991Sprayed Concrete Association 1990

MEZCLA HUMEDA CONCRETOLANZADO

8 mm16 mm

Japan Tunnelling Association 1991Japan Tunnelling Association 1991

GRAVEDAD ESPECIFICA: 2,5 kg/dm3 Japan Tunnelling Association 1991

ABSORCION DE AGUA: 3 % Japan Tunnelling Association 1991

PERDIDA POR LAVADO: 1 % Japan Tunnelling Association 1991

ARCILLA: 0,25 % Japan Tunnelling Association 1991

ARENA ESPECIFICACIN FUENTE

MODULO DE FINURA 2,8 - 3,2 Japan Tunnelling Association 1991

CONTENIDO DE HUMEDAD 4,6 %Recomendado 2-4 %

Mximo 7 %

Japan Tunnelling Association 1991AFTES 1992AFTES 1992

GRAVEDAD ESPECIFICA 2,5 kg/dm3 Japan Tunnelling Association 1991

ABSORCION DE AGUA 3 % Japan Tunelling Association 1991

TABLA 9.6. Gradacin de los agregados, a travs de diferentes fuentes, Ita Report. [6].

PORCENTAJE QUE PASA (EN PESO) - ABERTURA DE TAMIZ, mmMEZCLA HUMEDA MEZCLA SECA NO ESPECIFICADO (1)

8 16 16 8 16

TAMAO DEL CEDAZO

(mm) 100 (3) 100 (5) 100 (5)

32 100 (2) 100 (3) 100(4) 100 (6) 100(6)80-100 100 100

16 100 85-100 85-97 100 100

56-100 100 60-88

8 90-100 70-100 66-81 100 71-88

40-100 61-85 36-74

4 73-100 58-99 46-66 68-80 51-96

28-58 36-71 21-62

2 55-90 42-78 20-50 48-63 38-52

18-32 21-57 12-49

1 37-72 30-56 18-30 32-48 28-40

10-20 14-39 8-34

0,5 22-50 19-38 8-20 20-30 18-30

4-11 5-21 3-18

0,25 11-26 10-25 7-18 10-16 10-19

3-10 3-9 1-9

0,125 4-6 (7) 8-15 3-10 5-10 7-10

4-12

(1) Probablemente para mezclas secas.(2) Norwegian Concrete Association 1992.

(3) Swedish Concrete Hand Book.(4) American Concrete Institute 1983.(5) Din 1045.(6) AFTES 1992.(7) Japanese Tunnelling Asociation 1991.


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TABLA 9.7.Concreto proyectado - diseo de mezcla utilizando diferentes dosificaciones de acuerdo a la

Aci, Publication SP-14, Shotcreting. [5] **.

CONCRETO PROYECTADO EN SITIO

CDIGOMEZCLA

PROCESOHUMEDOO SECO

TAMAOMXIMO DELAGREGADO

PROPORCIONESDE LA MEZCLA

PREVIO ALGUNITADO

CONDICINDEL

AGREGADOPOSICIN

PESOUNITARIO

lb/ft3

CONTENIDOCEMENTOsacos/yd3

RELACINAGUA/

CEMENTO(BRUTA)

RELACINAGUA/CEMENTO

(NETA)

%CONTENIDO

DE AIRE

WS-1 HMEDO ARENA 1:3 en peso seco Vertical 132,80 8,57 0,55 0,50 10,30

WS-2 HMEDO ARENA 1:3 en peso seco Horizontal 133,70 8,27 0,68 0,63 7,20



WS-5 HMEDO ARENA 1:3 en peso - Vertical 133,20 7,23 0,40 0,35 12,00

WC-6 HMEDO 3/8 in 1:4,65 en peso Vertical 146,00 7,67 0,35 0,29 7,50

WC-7 HMEDO 3/4 in1 : 2,5 : 1,5

volumenVertical 146,10 8,86 0,28 0,23 ND*

WC-8 HMEDO 1/2 in - Horizontal 152,70 8,00 0,33 0,27 ND

WC-9 HMEDO 3/4 in - Horizontal 148,00 6,63 0,44 0,35 ND

DC-10 SECO ARENA 1:4 en volumen Vertical 148,20 10,56 0,35 0,29 ND

DC-11 SECO ARENA 1:4 en volumen Vertical 148,50 8,96 0,41 0,36 ND

DC-12 SECO ARENA - Vertical 146,50 14,52 0,22 0,20 ND

DC-13 SECO ARENA - Vertical 144,60 8,99 0,34 0,29 ND

DC-14 SECO 4/4 in1 : 2 : 2 envolumen

Vertical 147,50 8,52 0,31 0,26 ND

DC-15 SECO 3/4 in1: 3,48: 2,60

volumenHorizontal 148,00 8,30 0,43 0,38 ND

DC-16 SECO 1/2 in1: 2,49: 1,77

volumenHorizontal 149,30 10,20 0,37 0,33 ND

DC-17 SECO 1/2 in1: 2,49: 1,77 en

pesoHorizontal 148,70 12,30 0,29 0,26 ND

*ND: No Determinado** Se ha mantenido el sistema de unidades utilizado en la citada referencia


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TABLA 9.8. Concreto proyectado-diseo de mezcla utilizando diferentes dosificaciones de acuerdo

a la Aci, Publication sp-14, Shotcreting.[5] **

CODIGOMEZCLA

PROCESOHUMEDOO SECO

TAMAODEL

AGREGADO

PROPORCIONES DE

LA MEZCLAPREVIO A LAPROYECCIN

POSICIONPESO

UNITARIOlb /f t3

CONTENIDOCEMENTO

SACOS / yd3

RELACINAGUA/

CEMENTO(BRUTA)

RELACI NAGUA/

CEMENTO(NETA)

%CONTENIDO

AIRE

2DS - 1 Seco N 41 : 3 envolumen

Vertical 147,20 14,94 0,24 0,22 ND*

2DS - 1A Seco N 41 : 3 envolumen

Vertical 149,20 10,77 0,38 0,34 ND

2DS - 2 Seco N 41 : 4 en

volumen

Vertical 146,60 13,25 0,28 0,25 ND


Vertical 149,20 10,26 0,39 0,35 ND

2DS - 2AE Seco N 41 : 4 envolumen

Vertical 144,30 9,33 0,41 0,36 ND


Vertical 145,20 11,71 0,30 0,26 ND


Vertical 149,50 8,21 0,50 0,44 ND


Vertical 143,00 10,36 0,33 0,29 ND


Vertical 146,40 9,52 0,39 0,35 ND

2DS - 4B Seco N 41 : 6 envolumen

Vertical 150,70 9,05 0,42 0,37 ND

2DS - 5 Seco N 81 : 3 en

volumen

Vertical 147,00 12,85 0,27 0,24 ND


Vertical 147,30 12,73 0,30 0,27 ND


Vertical 148,00 9,87 0,37 0,33 ND


Vertical 149,30 9,28 0,39 0,34 ND

2WC - 4 Hmedo 3 / 8 in.1 : 2.09 : 0,70

en pesoHorizontal 151,70 9,52 0,41 0,36 5,40

2WC - 5 Hmedo 3 / 8 in.1 : 1.86 : 1.01


2WC - 6 Hmedo 3 / 8 in.1 : 2.49 : 1.23


2WS - 2 Hmedo N 41 : 3 envolumen

Vertical 142,50 10,39 0,37 0,33 6,00

2WS - 3 Hmedo N 41 : 6 envolumen

Vertical 138,60 7,01 0,51 0,44 12,50

2WS - 4 Hmedo N 4 1 : 4.5 envolumen

Vertical 139,20 8,58 0,41 0,36 11,00

2WS - 4A Hmedo N 41 : 4.5 envolumen

Vertical 137,60 7,62 0,60 0,55 5,00

ND* : No Determinado** Se ha mantenido el sistema de unidades utilizado en la citada referencia


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25

TABLA 9.9. Resistencia a la compresin, flexin y mdulo de elasticidad para diferentes diseos demezclas de acuerdo a la Aci, Publication SP-14 [5]**.

7 DAS 28 DAS 90 DAS 6 MESES

CDIGOMEZCLA HMEDO HUMEDO SECO HMEDO SECO HMEDO SECORESISTENCIA A LA COMPRESIN, psi (cubos)

WS-1 2.590 4.230 4.750 6.060 5.120 6.780 4.870WS-2 2.130 3.140 3.510 5.250 4.210 5.680 4.110WS-3 1.900 3.440 3.800 4.980 3.890 6.050 3.870WS-4 2.080 3.780 4.050 4.680 4.060 5.940 4.040WS-5 3.810 5.310 4.610 4.620 3.890 4.660 3.830WC-6 8.440 9.400 11.570 11.210 10.680 11.970 10.470WC-7 7.320 10.460 10.170 11.360 10.280 12.330 10.500WC-8 5.790 7.440 8.350 8.560 7.520 8.450 7.400WC-9 7.120 9.330 10.480 9.770 10.480 9.410 9.350DS-10 10.740 12.050 12.860 14.700 14.150 15.410 13.100DS-11 8.000 10.130 11.010 10.890 10.490 10.250 9.900

DS-12 7.280 10.340 11.140 11.170 11.540 11.590 11.390DS-13 7.660 8.710 11.240 11.300 10.760 11.710 11.190DC-14 6.400 9.480 10.550 11.060 9.270 10.640 1.170DC-15 - 6.080 - 6.640 - 6.680 -DC-16 5.980 9.120 9.800 10.790 10.140 10.920 10.290DC-17 4.330 9.290 8.300 10.100 8.470 10.870 8.940

RESISTENCIA A LA FLEXION, psiWS-1 515 690 540 800 890 880 880WS-2 525 685 650 835 855 930 700WS-3 505 665 650 560 780 905 710WS-4 475 700 705 690 800 940 755WS-5 525 665 495 720 670 585 520WC-6 890 905 895 980 860 980 870WC-7 680 955 595 975 790 950 770WC-8 620 800 730 775 765 820 705WC-9 620 715 760 885 880 795 915DS-10 835 1.200 1.025 1.200 1.075 1.355 1.155DS-11 1.060 940 720 935 945 915 1.025DS-12 905 1.000 940 1.190 1.095 1.050 1.245DS-13 665 690 885 885 1.040 1.000 930DC-14 615 705 595 895 675 705 800DC-15 - 595 - 635 - 705 -DC-16 695 840 800 910 760 1.080 870DC-17 645 820 750 925 815 1.170 970

MODULO DE ELASTICIDAD, 106pslWS-1 2,15 2,74 2,87 3,91 3,28 3,94 2,94WS-2 2,10 2,65 2,68 3,57 2,67 3,95 2,56

WS-3 2,20 2,76 2,66 3,65 2,67 4,04 2,58WS-4 1,98 2,79 2,56 3,46 2,76 4,58 2,65WS-5 3,37 3,96 3,43 5,05 3,58 4,30 2,68WC-6 5,30 5,78 5,52 5,96 5,44 5,83 5,05WC-7 4,62 5,41 4,70 5,73 4,44 6,25 4,79WC-8 4,03 4,64 3,94 5,45 3,94 5,43 3,87WC-9 4,82 5,05 4,92 5,39 4,75 5,73 4,58DS-10 4,43 5,19 5,17 5,76 5,1 6,4 5,39DS-11 4,86 5,19 5,22 5,36 4,99 5,69 4,96DS-12 3,56 4,55 4,45 4,93 4,34 5,22 4,23DS-13 4,5 5,06 4,92 5,61 5,23 6,28 5,53DC-14 4,54 5,27 4,84 5,64 4,87 6,18 4,80DC-15 - 3,21 - 3,89 - 3,88 -DC-16 3,64 4,61 4,18 4,81 4,1 5,06 3,86

DC-17 3,12 4,42 4,07 5,27 4,07 5,23 4,07

** Se ha mantenido el sistema de unidades utilizado en la citada referenciado en la citada referencia


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26

TABLA 9.10. Resistencia a la compresin diseos de mezclas, flexin y mdulo deelasticidad para diferentes de acuerdo a la Aci, Publication SP-14,Shotcreting [5] **.

RESISTENCIA A LA COMPRESION, psi(lb/in2)

RESISTENCIA A LA FLEXION,(psi)

MODULO DE ELASTICIDAD X 106(psi)

7 DAS 28 DAS 7 DAS 28 DAS 7 DAS 28 DASCDIGOMEZCLA

HUMEDO HUMEDO SECO HUMEDO HUMEDO SECO HUMEDO HUMEDO SECO

2DS - 1 10.560 10.510 11.390 900 1.345 910 4,47 5,05 4,90

2DS - 1A 8.410 10.470 11.940 845 960 830 4,27

2DS - 2 10.020 10.540 12.490 810 1.410 840 4,38 4,77 4,83

2DS - 2A 6.220 7.210 7.660 825 965 970 3,92 4,54 4,51

2DS - 2AE 4.050 7.770 9.030 670 880 870 4,01 4,31 4,47

2DS - 3 8.090 10.130 10.430 760 1.025 900 4,25 4,74 4,87

2DS - 3A 6.410 6.610 7.770 770 885 975 3,51 4,25 4,34

2DS - 4 7.960 8.550 9.580 850 1.260 925 4,46 5,14 4,95

2DS - 4A 7.970 9.950 11.210 950 790 815 4,50 4,72

2DS - 4B 5.880 8.280 9.150 710 790 575 3,59

2DS - 5 9.680 12.930 14.790 765 935 815 4,74 5,12 5,17

2DS - 6 9.220 10.730 11.930 735 910 805 4,69 5,32 5,31

2DS - 7 7.850 8.920 10.460 805 1.035 755 4,80 5,52 5,40

2DS - 8 7.350 9.250 11.030 665 940 820 4,65 5,04 5,09

2WC - 4 5.430 9.070 9.950 820 925 820 4,27 4,69 4,77

2WC - 5 7.040 8.860 9.990 740 890 870 4,42 4,73

2WC - 6 7.180 8.600 9.220 655 875 1.195 4,12 4,60 4,69

2WS - 2 7.580 7.870 8.220 880 770 995 3,81 4,42 4,65

2WS - 3 4.900 4.600 5.490 595 605 865 3,11 3,79 4,10

2WS - 4 5.520 5.140 5.730 610 780 875 3,59 4,29 4,42

2WS - 4A 2.880 3.070 3.660 495 575 745 2,34 2,93 2,95

** Se ha mantenido el sistema de unidades utilizado en la citada referencia


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27

9.4. DETERMINACIN DEL ESPESOR DE HORMIGN PROYECTADO EN EL DISEOY CONSTRUCCIN DE OBRAS SUBTERRNEAS

De acuerdo a Mahar et al [7], el espesor de hormign proyectado puede determinarse como sigue:

FS'f

r.Pt

c

ic

= (9.1)

donde:

Pi = Presin interna de revestimiento (MPa).R = Radio de la excavacin (m).f'c = Resistencia a la compresin uniaxial del hormign lanzado (MPa).FS = Factor de seguridad 2 a 3.

El valor de Pi, al aplicar un anlisis elasto-plstico, y considerando a la vez que el tnel es de seccincircular, puede calcularse segn Rabcewicz [8], a travs de la ecuacin:

sen1

sen2

viR

r)sen1(P

= (9.2)

siendo:

v = z = Presin vertical debida a la carga gravitacional que se ejerce sobre la galera o tnel a laprofundidad (z).

= Peso unitario del suelo o roca (kN/m3). = ngulo de friccin interna.

R = Radio de la zona plstica (m).R = Radio del tnel (m).

En terrenos de consistencia normal y con revestimiento de hormign proyectado, ejecutado poco despusde la excavacin la relacin R/r vara entre 1,2 a 2.

Por otro lado Melbye [9], tal como se indica en la Fig. 9.4, determina el espesor de hormign proyectado tc,mediante la conocida frmula:

( )

=

2

2c

cir

tr1

2

1P (9.3)

c = f'c = Resistencia a la compresin simple del hormign proyectado (MPa).

Por ejemplo considerando que c= 30 MPa, tc= 0,12 m y r = 2,50 m, resulta segn (9.3):

( )MPa40,1

25,6

12,050,2130

2

1P

2

i =

=


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28

Figura 4.

Finalmente una frmula prctica para calcular el espesor de hormign proyectado tcen centmetros, enfuncin del ancho del tnel B en metros y la clasificacin RSR (Rock Structure Rating) desarrollada porWickman et al [10] es como sigue:

150

RSR65B8tc (9.4)

En trminos de RMR (RSR = 0,77 RMR + 12,40) es:

RMR4

353

150

B8tc (9.5)

9.5. DISEO DEL SOSTENIMIENTO MEDIANTE BULONES Y HORMIGN,PROYECTO CON FIBRA DE ACERO INCORPORADA

De acuerdo a Holmgren [11], el diseo del sostenimiento en estructuras subterrneas mediante laaplicacin de la tcnica de bulonaje y hormign lanzado con fibra de acero puede ser determinadoempleando la teora de las lneas de cedencia plstica (plastic yielding lines).


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29

Si Pt es la presin sobre el techo del tnel, y S l y Sr corresponden a la separacin longitudinal y radialrespectivamente del buln, el mencionado autor considera que para valores 0,80 < Sl/Sr< 1,25 la suma delmomento flector positivo (m) y negativo (m) se determina mediante la expresin:

(m+ m) = 0,16 Pt Sl Sr (9.6)

Al incorporar la fibra de acero en el concreto proyectado se consideran iguales los momentos positivos ynegativos, luego m = m, por lo tanto (m+ m) puede ser reemplazado por 2 m en la ecuacin previamenteindicada.

Por otro lado, el valor de (m) no debe exceder el momento resistente obtenido a travs de la ecuacin:

6

df

200

RR90,0m

2

s30,1010,5

+= (9.7)

siendo:

R5,10, R10,30 = Factores de tenacidad en la fibra o factores de resistencia residual, de acuerdo a la ASTMC1018.

fs= Esfuerzo a flexin correspondiente a la primera grieta.d = Espesor del concreto proyectado (d = tc)*.

Teniendo en cuenta que (m+ m) = 2 m, y Sl= Sr= S la ecuacin (9.6) se transforma:

2 m = 0,16 Pt S2 (9.8)

Adicionalmente, si el mdulo de rotura del concreto proyectado con la fibra incorporada es:

fu= 6 m/d2 (9.9)

Resulta al considerar (9.8) y (9.9) que:

u

t

f

P48,0Sd= (9.10)

9.5.1. Ejemplo de aplicacin en roca de calidad pobre

Como previamente se ha mencionado el valor de P tpuede calcularse considerando que el coeficiente n 2,40 (roca de calidad muy pobre, vase Fig. 7.2 , Captulo 7) , el peso unitario de la roca = 24 kN/m3, elancho del tnel B = 3 m y la aceleracin del sismo a = 0.

Por tanto al aplicar la ecuacin:

Bng

a1Pt

+= (9.11)

*En el presente trabajo se utiliza indistintamente d y tc para indicar el espesor del concreto lanzado.


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30

Resulta:

Pt= 24 kN/m3 2,40 3 m = 172,80 kN/m2

Teniendo en cuenta que fu= 4,17 MPa (valor aproximado), S = 0,50 m y aplicando (9.10) se obtiene:

cm7cm/kN4170

cm/kN80,17248,0cm50d

2

2

=

=

Adicionalmente, si a travs del estudio de amenaza ssmica se incluye el efecto de trenes direccionales deondas caracterizadas por aceleraciones mximas promedios de 370 cm/s2 (370 gal) se obtiene para estecaso particular, el siguiente valor de Pt:

2

3t m/kN74,236m3)37,01(40,2

m

kN24P =+=

En estas circunstancias, el espesor de hormign lanzado al incrementar la carga mediante un coeficientede seguridad en 1,50 Pt, resulta al considerar la expresin (9.9):

cm10m/kN170.4

m/kN35548,0cm50d

2

2

=

Es decir el espesor se incrementa en un 43 % por el efecto dinmico, y por la incorporacin de unconveniente factor de mayoracin de las cargas.

A la vez, cabe destacar que es de vital importancia incrementar en por lo menos un 20 % el espesor, esdecir a 12 cm para las condiciones de la roca antes descrita, por cuanto de esta forma se ofrece unmargen de seguridad adicional a la obra, en el caso que el terreno o el sostenimiento se deteriore, o parahacer frente a fenmenos de carga diferidas en el tiempo.

Estos espesores, pueden tambin determinarse utilizando el procedimiento de Vanderwalle [12], el cual seexplica en el Apndice (A).

Para mayor claridad del clculo, a continuacin se indican los parmetros e ndices, conjuntamente con laresistencia a la flexin del hormign lanzado en condiciones normales (plain shotcrete) y con la fibra

incorporada como un rido ms en la mezcla.

Datos(SFRS Steel Fibre Reinforced Shotcrete)

Fibra de acero 30/50 (longitud = 30 mm, dimetro = 0,50 mm)Relacin de aspecto = l /d = 30 / 0,50 = 60Dosificacin: 70 kg/m3Resistencia a la hormign simple del concreto = fc= 30 N/mm2(30 MPa)Mdulo de ruptura del hormign lanzado sin fibra (plain shotcrete) = f0

3 2

c0 'f4,0f = , N/mm2

(9.12)

3 20 )30(4,0f = = 3,86 N/mm2(3,86 MPa)


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31

Mdulo de ruptura con fibra de acero del concreto lanzado (SFRS)

ou

u f100

Rf = (9.13)

=

o

uu

f

f100R (9.14)

Ru= Coeficiente que determina la influencia de la fibra de acero sobre el mdulo de ruptura.

Por otro lado, el cociente de tenacidad Rese define utilizando la expresin:

=

o

ee f

f100R (9.15)

siendo:

fe= Resistencia equivalente a la flexin.

Corresponde a la condicin en la cual la flecha mxima no ha de ser superior a 1/150 de la luz de la vigaen el ensayo de la resistencia a la flexin (ensayo ASTM C78 Standard).

Los cocientes de tenacidad Ru y Re se determinan mediante grficos de identidad en funcin de ladosificacin de la fibra y sus dimensiones, tal como lo menciona Vandewalle [12] y el grupo de trabajo de

la Asociacin Internacional de Tneles [6], obtenindose:Ru= 115

R30,1099Re= 85

Por lo tanto, a travs de dichos valores, resulta al emplear las ecuaciones (9.13) y (9.15):

fu= 1,15 fo= 4,44 N/mm2(4,44 MPa)

fe = 0,85 fo= 3,28 N/mm2(3,28 MPa)

Por otro lado el factor de tenacidad puede determinarse mediante la ecuacin:

R30,10= 5 ( I30 I10 ) (9.16)

Siendo los ndices de tenacidad para fibras de refuerzo con valoracin en la categora excelente:

I30= 31,30 R30,10= 99

I10= 11,50

Igualmente el factor de resistencia residual R5,10en funcin de los ndices de tenacidad es:

R5,10= 20 (I10 I5) (9.17)


32/36


32

I1011,50 R5,10= 120

I55,50

Para efectos de diseo se pueden utilizar los siguientes valores promedios de los ndices de tenacidad alos 28 das.

I30 = 28I20 = 10I10 = 8I5 = 5

Reemplazando R30,10y R5,10en (9.7) se obtiene el valor del momento resistente sugerido por Holmgren[16].

Una vez conocida la resistencia a la flexin equivalente fey con la ayuda del Apndice (A) el espesor deconcreto lanzado utilizando el procedimiento recomendado por Vanderwalle [12] es determinado,considerando una franja de ancho unidad paralela al eje de la excavacin subterrnea:

ef

m6d

= (9.18)

Sustituyendo el valor (m) a travs de la ecuacin (9.8) en (9.18) resulta:

e

t

f

P48,0

Sd

= (9.19)

Lgicamente, el espesor d, obtenido a travs de esta ltima ecuacin resulta en un valor mayor, porcuanto no se considera la condicin lmite como es el caso de la frmula (9.10):

Por tanto:

Si Pt= 172,80 kN/m2, S = 0,50 m y fc= 3,28 N/mm2(fe= 0,74 fu), el valor de d es:

cm8m/kN280.3

m/kN80,17248,0cm50d

2

2

=

Al aplicar el caso seudo-esttico a travs de la ecuacin (9.11) y considerando que a = 0,37 gconjuntamente con un coeficiente de seguridad de 1,5 Pt, el espesor de concreto lanzado se incrementa ad = 11,50 cm.

9.6. BIBLIOGRAFA

1. RYAN, T.F. (1976).: Hormign Lanzado. Instituto Mexicano del Cemento y del Hormign, AC, 71 p.

2. READING, T. (1981).: Durability of Shotcrete. Concrete International, January 1981, Vol 3, No. 1 ACI,Shotcrete Applications, pp 27-33.


33/36


33

3. SINGH, M. y BORTZ, A. (1973).: Use of Special Cement in Shotcrete. Publication ACI SP-45, Use ofShotcrete for Underground Structural Support, pp 200-231.

4. PLOSTING, E.S. (1981).: Tunnel Shotcrete Lining. Concrete International, January 1981, Vol 3, No. 1

ACI, Shotcrete Applications, pp 95-97.

5. AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (1978).: Shotcreting. SP - 14, 223 p.

6. ITA WORKING GROUP ON SHOTCRETE USE (1993).: Shotcrete for Rock Support: A SummaryReport on the State of the Art in 15 Countries. Tunnelling and Underground Space Technology, Vol 8,No. 4, pp 441-470.

7. MAHAR, J. PARKER, H y WUELLNER, W. (1975).: Shotcrete Practice in Underground Construction.Report No. FRA-OE&D 75-90, Federal Railroad Administration Department of Transportation, pp 2-35 a2-40.

8. RABCEWICZ, L. (1969).: Stability of Tunnels Under Rock Load. Reprinted by Water Power, June andAugust, 20 p.

9. MELBYE, T. (1994).: Shotcrete for Rock Support. MBT Europe (MAC spa), 152 p.

10.WICKHAM, G, TIEDEMANN, H. y SKINNER, E. (1972).: Support Determination Based on GeologicalPredictions. Proc. Rapid Excavation Tunneling Conference, AIME, New York, pp 43-64.

11.HOMGREN, J. (1993).: Principles for a Rational Design of Shotcrete Linings in Hard Rock. Shotcreteof the Engineering Foundation Conference, Niagara on the Lake, Canada, David F. Wood

(Chairman) ASCE, pp 67-74.

12.VANDEWALLE, M. (1993).: Dramix Tunneling the World. N.V. Bekaert S.A., 229 p.


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34

APNDICE A

DETERMINACIN DEL ESPESOR DEL HORMIGN PROYECTADO CON FIBRA DEACERO APLICANDO LA METODOLOGA PROPUESTA POR VANDEWALLE [12]COMPARACIN CON LOS MTODOS CONVENCIONALES

Figura A.1.Procedimiento de Vandewalle [12].


35/36


35

Figura A.2.Procedimiento de Vandewalle [12]


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TABLA A.1. Soporte en funcin del ndice de calidad de la roca Q de acuerdo a Vandewalle [12].

Segn la tabla se aprecia:

100 mm (espesor de hormign lanzado) + malla = 65 mm de espesor con fibra de acero.200 mm (espesor de hormign lanzado) + malla = 135 mm de espesor con fibra de acero.

capito 9 final 2

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