EL CONCRETO CELULAR CURADO EN AUTOCLAVE : APLICACIONES PRÁCTICAS PARA UN MATERIAL INNOVADOR DE CONSTRUCCIÓN OBJECTIVOS DE ESTA PONENCIA


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1 EL CONCRETO CELULAR CURADO EN AUTOCLAVE : APLICACIONES PRÁCTICAS PARA UN MATERIAL INNOVADOR DE CONSTRUCCIÓN Prof. Richard E. Klingner Universidad de Texas en Austin 1era Conferencia Internacional sobre Materiales Avanzados de Construcción Monterrey, NL, MÉXICOM 3-6 de Diciembre 2006 Ferguson Structural Engineering Laboratory - The University of Texas at Austin 1 OBJECTIVOS DE ESTA PONENCIA concreto celular curado en autoclave ( CCA ) comportamiento físicof materia prima y fabricación contexto normativo para el CCA normas EEUU bases técnicast aplicaciones posibles una invitación 2 1

2 Qué es el CCA? el CCA es concreto liviano celular resistencia compresiva kg/cm resistencia en tracción kg/cm densidad en seco kg/m módulo de elasticidad T/cm 2 buenísimo aislamiento térmicot y acústico buenísima resistencia a incendio Valores dependen de la clase de CCA 3 Cómo se hacen los elementos del CCA?... dosificar y mezclar materia prima cortar con alambres curar en autoclave 4 2

3 ... Cómo se hace el CCA? se mezclan cemento, arena, cal viva, agua y un agente expansivo se vacía a en moldes, y se deja expandir 5... Cómo se hace el CCA? luego de su fraguado inicial, se desmolda y se corta con alambres templados, sin separar las piezas se cura en autoclave ( 8-12 horas, 10 atmósferas, 180 C ) 6 3

4 ... elementos típicos t de CCA ( Ytong, Inc. Internet Product Guide ) unidades tipo mampostería a no reforzadas paneles reforzados elementos especiales tales como dinteles, tablones de entrepiso o techo, y escaleras elementos exteriores protegidos con estuco flexible o pintura 7... construcción n de elementos tipo muro cortante de CCA con bloques tipo mampostería poner mortero de pega poner mortero para nivelador en la base juntas delgadas 8 4

5 ... construcción n de elementos tipo muro cortante de CCA con paneles horizontales colocar paneles 9 Porqué usar el CCA? suficientemente fuerte estructuralmente termal y acústicamente eficaz bajo en masa fácil de usar producido en fábrica f -- confiable arquitectónicamente versátil amigable al medio ambiente 10 5

6 CONTEXTO NORMATIVA EEUU ( hecho 2005 ) apéndice MSJC sobre mampostería CCA códigos modelos, más s R y C d ( todas hechas ) ( se finaliza 2007 ) ( por hacer ) apéndice ACI 318 sobre paneles reforzados CCA especificaciones ASTM sólo s para mampostería a CCA especificaciones ASTM para CCA como material especificaciones ASTM sólo s para paneles reforzados CCA 11 provisiones MSJC de diseño para mampostería a CCA... diseño o para flexión n y carga axial : diseño o por resistencia bloque equivalente rectangular de esfuerzos compresivos refuerzo máximo m se limita para asegurar comportamiento controlado por tracción detallado de refuerzo varillas embebidas en concreto líquidol requisitos para anclajes y empalmes consideran sólo s el concreto líquido l, y limitan el porcentaje de acero en los vacíos 12 6

7 ... ecuación n para capacidad nominal flexionante factores claves máxima deformación útil en CCA ( ) refuerzo flector ( A s ) N fuerza axial ( N ) V c N n M n A s F y β 1 c provisiones MSJC de diseño para mampostería a CCA diseño o para corte en el plano : mampostería a CCA más m s varillas sólo s en soleras llenas de concreto líquidol revisión n de corte en el alma, corte deslizante, aplastamiento del puntal diagonal diseño o por capacidad contra corte diseño o para corte fuera del plano semejante a la mampostería a convencional 14 7

8 provisiones MSJC de construcción de mampostería a CCA La Especificación MSJC sobre Construcciones se requiere por la Norma MSJC sobre Diseño : aseguramiento de calidad materiales ( CCA por ASTM C1386, mortero CCA por fabricantes con verificación n por terceros ) ejecución ( métodos m, tolerancias ) 15 ENSAYO DEL ENSAMBLAJE CCA DE DOS PISOS Evaluar un espécimen que incorpora los aspectos esenciales de un edificio 3 - D conexiones losa muro y muro - muro conexiones del diafragma de entrepiso muros con alas Verificar que el comportamiento se gobierna por muros cortantes Confirmar ecuaciones de diseño previamente desarrolladas con base en ensayos de muros cortantes 16 8

9 bosquejo del ensamblaje muros cortantes de CCA con alas losas de CCA orientación n de paneles usar paneles verticales para simular el peor comportamiento esperado refuerzo vertical # 4 paneles verticales 18 9

10 ... selección n de refuerzo vertical Usar refuerzo mínimo m prescriptivo -- solamente bordes de paneles y intersecciones de alma y alas Secuencia de comportamiento pronosticado cedencia de refuerzo flector capacidad nominal flectora corte deslizante fisuración n del alma detalle de conexión n entre losa CCA y muro CCA junta con dos varillas de # 4, llena con concreto líquido varilla # 3 en ranura con concreto líquidol 20 10

11 ensayo del ensamblaje CCA de dos pisos 12 / 08 / entrepisos de tablas CCA paralelos perpendiculares muros cortantes con aletas paneles verticales CCA ( arreglo crítico ) corte basal verso deriva con deslizamiento sacado ductilidades de desplazamiento de 4 a Average drift ratio in % (south positive) lazos histeréticos ticos dominados por flexión

12 conclusiones sobre ensamblaje Comportamiento fue gobernado por muros cortantes con desempeño o confiable Solicitaciones fueron transferidas exitosamente de diafragmas de entrepiso a muros cortantes, por adherencia El ensamblaje mostró lazos histeréticos ticos gobernados por flexión n, con ductilidades de por lo menos 2.5 a 6, a pesar de la presencia de fisuración n del alma 23 Posibles Aplicaciones del CCA casas mampostería CCA multifamiliares mampostería CCA paneles reforzados CCA tabiques y revestimiento mampostería CCA paneles reforzados CCA 24 12

13 ... casas casa en Arizona, EEUU ( cortesía AACPA ) multifamiliares hotel en Las Palmas, BCS, MéxicoM ( cortesía AACPA ) 26 13

14 ... tabiques y revestimiento revestimiento, Calle 51 ciudad de Nueva York, EEUU ( cortesía AACPA ) 27 Detalles constructivos con el CCA instalaciones eléctricas y de plomería se hacen en canchas pequeñas o ductos acabados exteriores pintura o estuco flexible ( modificado con polímeros ), a prueba del agua líquida l, pero permeable al agua en forma gaseosa acabados interiores pintura, revoque flexible, o azulejos 28 14

15 Detalles constructivos vistas globales detalles de armado de conexiones ( cortesía Aercon Florida) 29 COMENTARIOS DE CIERRE El CCA es útil y confiable en muchas aplicaciones estructurales, incluyendo aplicaciones sísmicass smicas Ya existe una normativa completa para su uso en los EEUU, y se espera también n en México Se invita al gremio de arquitectos y calculistas, a ensanchar su uso de este material y sistema innovador, flexible y amigable al medio ambiente 30 15

16 ... OBJETIVOS DE ESTA PONENCIA el CCA contexto normativo para el CCA aplicaciones posibles una invitación Preguntas y respuestas? GRACIAS POR SU ATENCIÓN 31 16

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