Empuje lateral del hormigón fresco sobre elementos de encofrado vertical: Estudio experimental y desarrollo de un modelo empírico

Resumen

Para realizar el diseño de encofrados verticales, debe considerarse el valor de la presión lateral realizada por el hormigón en estado fresco. La solución más conservadora es la distribución hidrostática de un líquido de igual densidad que el hormigón, cuya utilización produciría encofrados robustos y de un elevado costo. Además, el aspecto económico se ve limitado por la seguridad: una subestimación de la presión lateral puede dar lugar a piezas de mala calidad o, en el peor de los casos, el fallo del encofrado. Por lo tanto, un conocimiento detallado no solamente de la máxima presión lateral, sino también de su velocidad de decaimiento, permitiría diseñar en forma óptima los encofrados verticales, así como los tiempos mínimos de desencofrado, con el consiguiente incremento en su competitividad. Sin embargo, dada la naturaleza heterogénea de las propiedades del hormigón fresco y la gran cantidad de factores que influyen en el fenómeno, la determinación de la máxima presión lateral es una tarea compleja, que generalmente se resuelve a partir de un modelo experimental. En la presente Tesis, la investigación se ha centrado en la presión lateral realizada por el hormigón vibrado, con el objetivo de realizar recomendaciones para la práctica habitual del cálculo de encofrados. Aproximadamente 200 datos experimentales, obtenidos por diferentes autores, han sido recopilados de la bibliografía. Estos datos han permitido, en primer lugar, evaluar la precisión de los distintos modelos experimentales, discutiendo en función del nivel de control de obra, la velocidad de llenado y la sección transversal de la pieza a realizar (columnas, paredes o grandes volúmenes de hormigón). En segundo lugar, detectar zonas donde es necesario un mayor esfuerzo experimental para mejorar los modelos empíricos. Posteriormente, se han realizado dos campañas experimentales, las cuales han permitido continuar con la evaluación de los modelos experimentales y determinar la influencia en la máxima presión lateral de factores que no se encuentran estudiados, o presentan contradicciones, en la bibliografía. En general, los datos experimentales recopilados y obtenidos muestran que la presión lateral es menor que la correspondiente a la distribución hidrostática. Por otro lado, las predicciones de los diferentes modelos a altas velocidades de llenado (> 10 m/hr) suelen coincidir con la distribución hidrostática. Para resolver este problema, se ha desarrollado un modelo experimental en base a intervalos de confianza de regresiones lineales simples, que permite obtener mejores resultados en el cálculo de la máxima presión lateral a elevadas velocidades de llenado. Así mismo, se ha propuesto un método basado en Splines cúbicos de alisado para determinar la velocidad de decaimiento de la presión lateral. Este método ha sido aplicado a una de las campañas experimentales para determinar la influencia de varios factores en la velocidad inicial de decaimiento de la presión lateral. Se pretende que todo el trabajo realizado en esta tesis permita el desarrollo de herramientas que permitan optimizar el diseño de encofrados verticales, así como avanzar en la mejora del conocimiento de los tiempos mínimos de desencofrado.