CÁLCULO ESTRUCTURAL DE HORMIGÓN LIGERO SEGÚN EL CÓDIGO ESTRUCTURAL
GENERALIDADES
El hormigón estructural ligero se caracteriza por tener densidades más bajas que el hormigón convencional, de entre 1.050 y 2.150 kg/m3 (Tabla A19.11.1 Anejo 19 del Código Estructural). Esto se logra mediante la adición de áridos ligeros, como arcilla expandida, perlita o vermiculita en lugar de los agregados convencionales de grava y arena.
Este tipo de hormigón tiene varias aplicaciones donde se requiere reducir el peso de la estructura sin comprometer su resistencia, como por ejemplo la rehabilitación de forjados de viguetas de madera, forjados ligeros de chapa colaborante, construcción de edificios de varios pisos, estructuras de puentes, revestimientos de túneles, entre otros.
En el Anejo 8 y epígrafe 11 del Anejo 19 del Código Estructural disponemos de criterios para el cálculo de hormigón con áridos ligeros, por lo que desde RRGINGENIEROS revisamos en el presente post los aspectos más importantes al respecto.
CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO DE HORMIGÓN ESTRUCTURAL LIGERO SEGÚN ANEJO 8 y ANEJO 19.11 DEL C.E.
El cálculo de hormigón estructural ligero es similar al del hormigón convencional con las adaptaciones que comentamos a continuación.
Durabilidad
*Recubrimientos: Los recubrimientos mínimos para hormigón con áridos ligeros deben ser 5 mm superiores a los prescritos para hormigón convencional
*Resistencia frente a la erosión: No se recomienda el empleo de hormigones ligeros, para clase de exposición XM1, XM2, y XM3. Esto no inhabilita a los hormigones con áridos ligeros para soportar erosión eventual
Anclaje de armaduras corrugadas
La longitud básica de anclaje es la indicada para hormigones convencionales pero amplificadas por el factor 1/η1, siendo η1:
η1=0,4+0,6xr/2.200
Módulo de deformación longitudinal y coeficiente de fluencia
El módulo de deformación longitudinal secante, y el coeficiente de fluencia del hormigón con áridos ligeros puede obtenerse multiplicando los valores de indicados para un hormigón convencional por el coeficiente ηE:
ηE=(r/2.200)^2
Como vemos el módulo de deformación y el coeficiente de fluencia para hormigones con áridos ligeros puede resultar de un 30 a un 90% respecto al de un hormigón ordinario, lo cual podría producir diferencias significativas en el reparto tensional entre el hormigón y acero y en las deformaciones, lo cual se habrá de tener en cuenta en los programas de cálculo utilizados.
Resistencia a tracción del hormigón
La resistencia a tracción fct del hormigón con áridos ligeros puede obtenerse multiplicando los valores de indicados para un hormigón convencional de la misma resistencia a compresión característica por el coeficiente η1.
Valores de cálculo de las resistencias a tracción y a compresión
Tanto la resistencia de cálculo a tracción como a compresión del del hormigón con áridos ligeros se han de reducir por un “coeficiente de cansancio” del hormigón ligero de acc=0,85.
Diagrama tensión-deformación de cálculo
En el caso de hormigones con áridos ligeros los valores de deformación límites de la figura A19.3.3 y A19.3.4 del C.E. se deben reemplazar por los valores y de la tabla A19.11.3.1. que resultan reducidos respecto a los de un hormigón convencional.
Estados límite de agotamiento frente a cortante
*Esfuerzo cortante de agotamiento por compresión oblicua:
Se calcula de la misma forma que para un hormigón ordinario pero utilizando para la reducción de la resistencia por fisuración el siguiente coeficiente:
vp=0,5 x η1 x (1-flck/250)
Por lo que vemos que en este caso la resistencia a cortante por compresión oblicua se ve reducida considerablemente (del orden de un 20 a un 30%) respecto a un hormigón ordinario.
*Esfuerzo cortante por tracción del alma sin armadura de cortante
El valor de cálculo de la resistencia a cortante, de un elemento de hormigón ligero sin armadura de cortante se establece mediante:
Por lo que siendo η1 inferior a la unidad la resistencia a cortante para piezas sin armaduras de cortante se verá significativamente reducida respecto a la de un hormigón ordinario.
Estados límite de agotamiento frente a punzonamiento
La resistencia a punzonamiento por unidad de superficie de una losa de hormigón ligero se establece mediante:
Igual que en el caso anterior siendo η1 inferior a la unidad la resistencia a punzonamiento para losas sin armaduras de cortante se verá significativamente reducida respecto a la de un hormigón ordinario.
CONCLUSIONES
Como vemos en el Código Estructural se alcanza plena profundad en el cálculo de elemento de hormigón ligero, que en general podrá asimilarse al de un hormigón ordinario aplicando las adaptaciones comentadas de resistencia y rigidez.
Dichas reducciones en los parámetros de resistencia y rigidez, podrán verse por otro lado compensadas por la reducción en los esfuerzos debidos al menor peso propio de la estructura.
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