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Conferencia

Aplicaciones del Ferrocemento Experiencias Nacionales Ing. Carlos Barzola Gastelú

El Ferrocemento: Antecedentes; Aplicaciones; Tecnología. Experiencias: Tanque de Almacenamiento de agua.

FERROCEMENTO

Tipo especial de concreto reforzado compuesto de capas estrechamente espaciadas de alambre o malla continua metálica relativamente fina e insertada en el mortero. NTP 339.047

Ferrocemento es un tipo de construcción de concreto con espesores delgados, en el cual, generalmente, el cemento hidráulico está reforzado con capas de malla continua de diámetro relativamente pequeño. La malla puede ser de material metálico o de otros materiales adecuados. ACI 549-1R

EL INICIO: LOS INVENTORES

1848. Lambot, Lambot construye una pequeña barca, que patenta y presenta posteriormente en la Exposición Universal de París. 1849: Monier, Monier jardinero de Versalles. Fabrica una cesta para flores en ferrocemento. Estas obras son también, consideradas a nivel internacional como las primeras en concreto armado y el inicio de la tecnología del CA.

Bote de Lambot en el museo de Brignoles, Francia. La longitud de la embarcación es de 3.66 m y 1.22 de ancho con espesores de 2.5 a 3.8 cm.

Louis Joseph Lambot

La base del nuevo material es una malla metálica de alambre o de varillas interconectadas para formar un emparrillado flexible. Moldeo esta malla en forma similar al artículo que quiero crear, después utilizo cemento hidráulico y posteriormente una brea bituminosa o una mezcla para rellenar las juntas. Patente de Lambot.

VENTAJAS DEL FERROCEMENTO


Materias primas de fácil obtención en cualquier lugar del país.


El cemento, la arena y las mallas son materiales económicos al alcance de pobladores con escasos recursos.


La construcción de ferrocemento no requiere de habilidades especiales.


El ferrocemento

es un material sumamente versátil, pudiendo fabricarse elementos de cualquier forma según la necesidad del usuario.


La construcción en FC no requieren instalaciones pesadas, ni maquinarias.


Las obras de FC tienen gran durabilidad y no exigen mayor mantenimiento.

APLICACIONES POTENCIALES


Botes de recreo;
Depósitos para almacenar alimentos;
Almacenamiento de simiente (hortalizas, etc.);
Silos;
Tanques;
Depósitos de agua, piletas;
Canales de aguas negras, tanques sépticos y otras facilidades de tratamiento; alcantarillado;
Cubas para teñir;
Secadores.


Plataformas para secar té, café;
Comederos y bebederos para ganado;
Depósitos de agua potable y de irrigación;
Cañería y conductos de irrigación;
Planchas para techos;
Empanelado de paredes;
Postes para diferentes usos.

UN PRECURSOR

Fue el ingeniero y arquitecto italiano Pier Luigi Nervi (1891-1979) que con el gran prestigio internacional que adquirió con obras tan importantes como el edifico de la UNESCO 1958, el Palacio de Exposiciones de Turín 1949 y otras muchas, que puso en el escenario tecnológico mundial obras en ferrocemento en yates, barcos de pesca, coberturas de grandes luces se incluso, e incluso esculturas.

1946. Barco a Motor. 165 toneladas. Ing. Pier Luigi Nervi

1948. Barco de Recreo. Ing. Pier Luigi Nervi

1949. Sala de Exposiciones de Turín. Ing. Pier Luigi Nervi.

Palacio de Los Deportes. Elementos prefabricados.

1950. Piscina. Base de Trampolín. Kursaal. Ostia

P. L. NERVI

DESARROLLO TECNOLÓGICO

1972 Academia Nacional de Ciencias de USA organiza reunión internacional de expertos.

1972 La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación organiza Seminario Internacional de Diseño de Construcción de Barcos Pesqueros.

1976 Se establece el International Ferrocement Information Center, IFIC (Centro Internacional de Información sobre Ferrocemento) dentro del Asian Institute of Tecnology en Bangkok, Tailandia.

1977 Se edita el Journal of Ferrocement. Publicación períodica.

1977 El ACI constituye el Comité 549 sobre ferrocemento.  1981 1er International Symposium on Ferrocement. Organizado por el Instituto Técnico de la Construcción de la Universidad de Turín. Con el ACI y RILEM.  1993 El ACI aprueba la Guide for the Design, Construction, and Repair of Ferrocement. 

MATERIALES

Mallas


De alambre hexagonal, conocida como gallinero. Se fabrica con alambres que se entretejen en forma hexagonal.


El diámetro del alambre varia de 0.05 a 0.01 cm. y las aberturas de la malla de 1 a 2.5 cm.

Malla de alambre soldado
Está fabricada con acero resistente a la tracción. Presenta mayor rigidez. Permite fácil moldeo y curvas de líneas suaves. Malla entretejida
Los alambres se entretejen al tamaño de la cuadrícula requerida, no requieren soldadura, hay dificultad para mantenerlas en posición y presentan ondulaciones. Malla de metal desplegado
Constituida por una hoja delgada de metal en la cual se realizan aberturas.

Malla de alambre hexagonal

Malla de alambre soldado

Malla entretegida

Malla de metal desplegado

Acero de Refuerzo Se aplican en estructuras sujetas a esfuerzos importantes, como barcos, para hacer el armazón de la estructura sobre la cual se colocan las mallas. Las varillas se distribuyen longitudinal y verticalmente según se requieran, generalmente distanciadas en más de 30 cm.

Cemento Se utilizan todos los tipos de cemento normalizados: Cemento Pórtland, los cinco tipos, según la NTP 334.009. Cementos Pórtland adicionados, todos los tipos, según la NTP 334.090. Cementos de la norma de performance, NTP 334.082.

Arena Preferentemente de acuerdo a la NTP 339.037 y optar por canteras de materiales conocidos. Aditivos Únicamente en obras especiales, con asesoramiento tecnológico. Recubrimiento Pintura y materiales de vinilo y epóxicos.

CONSTRUCCIÓN

Colocación de la malla de alambre en la forma adecuada.  Mezcla de mortero.  Aplicación del mortero.  Curado.  En la mayoría de las estructuras la malla de alambre es el elemento principal que brinda resistencia y rigidez estructural. En estructuras sujetas a grandes esfuerzos como barcos, las varillas de acero contribuyen a este comportamiento. 

La cuantía de acero varía del 1 al 8%.  La colocación de la malla de alambre debe acomodarse en lo posible libremente y los traslapes deben tener como mínimo 5 cm. y no exceder en demasía.  La malla de acero se coloca a ambos lados de las varillas, cuando éstas están proyectadas.  Las mallas de alambre se amarran a las varillas con alambre galvanizado de 15 a 30 cm. 

El mortero debe tener protecciones adecuadas y en lo posible una relación agua cemento en peso de 0.45 a 0.40 y un dosaje de cemento de 340 k/m3 de mortero, para garantizar la durabilidad.  Las proporciones arena/cemento recomendadas varían entre 1.5 a 2.5.  Aplicación del mortero.  La aplicación del mortero es esencial en la performance de la estructura. La aplicación a mano es satisfactoria. 

En muchas obras no se requiere encofrado, sin embargo en muchos casos puede utilizarse como apoyo del mortero cualquier material apropiado hasta después de colocarse. Existen dos modalidades de aplicación: El método en una etapa se refiere a una sola aplicación monolítica del mortero para rellenar la malla de acero, dando el acabado tanto interior como exterior al mismo tiempo, antes que se inicie el fraguado del mortero de cemento.

El método en dos etapas se refiere al procedimiento de aplicar el mortero primero en un lado, presionándolo hasta que pase hasta las superficies internas del alambre central, se da el acabado al lado externo y se cura; los huecos que quedan se llenan después desde el otro lado, y posteriormente se les da el acabado y el curado.

Curado Los métodos de curado son los convencionales de acuerdo a las características de los elementos y lo disponible en el lugar de la construcción. El curado puede ser en baño de agua, por aspersión, y eventualmente con membrana impermeable.

DURABILIDAD

Las condiciones de durabilidad son las que corresponden al concreto reforzado en medios agresivos. Una ventaja interesante del ferrocemento es la casi nula fisuración en razón de la malla. Sin embargo, en estructuras de cobertura expuestas a la acción de la brisa marina hay una acción de corrosión por cloruros. Las precauciones son las mismas que en el caso del concreto: asegurar el espesor conveniente de mortero y un dosaje apropiado de cemento y a/c.

La corrosión por carbonatación que depende de las condiciones ambientales, puede ser controlada, como en el caso anterior con un dosaje alto de cemento y una baja relación agua/cemento. Así mismo, con el curado debido en los primeros 14 días la protección externa y el uso de malla galvanizada puede contribuir a eliminar los problemas de corrosión. En los casos que el elemento del ferrocemento está en contacto con suelos salitrosos o agua con presencia de sulfatos, deberá utilizarse cemento puzolánico o los tipos II o V según las condiciones de agresividad.

ENSAYOS

Los ensayos de los insumos generalmente no son requeridos, pues el cemento y la malla son productos normalizados con sello de calidad. Los ensayos aplicables en obras especiales: a) Del mortero; trabajabilidad y resistencia. b) Del ferrocemento; de acuerdo a las condiciones de trabajo, resistencias a la flexión, fisuración. c) En la investigación se efectúan ensayos de: módulo elástico del mortero; resistencia a la flexión y a la tracción del ferrocemento; resistencia a la tracción de la malla.

Ensayos previos en Obra Para garantizar una buena colocación del mortero se debe hacer ensayos previos en un prototipo pequeño que represente una sección del elemento a construir, con el diseño y materiales a emplear en la obra con el fin de estudiar la composición del mortero, determinando la característica de una arena dócil que no genere vacíos en la mezcla, que sea plástica y que permita una buena compacidad; a continuación se determinará la cantidad de agua para que el mortero no se deforme a la hora de su colocación.

Tomado del ACI 549.1R-93

EXPERIENCIA EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN RESERVORIO DE AGUA

La tecnología del ferrocemento ha sido aplicada exitosamente en una solución apropiada de rápida construcción y moderado costo en la construcción de un tanque de agua de 25 m3 de capacidad. Estas obras han sido construidas mediante la participación beneficiados, con el fin de mejorar las condiciones de servicio de dotación de agua de su zona.

Construcción de un Tanque de 25 m3

Se consideró la opción del ferrocemento por tratarse de un estructura delgada y rígida compatible con su comportamiento como un material compuesto, hecho de armadura de acero, malla de alambre tipo gallinero y mortero de cemento, ligados íntimamente.

En el caso del tanque de agua, se le ha diseñado considerando acero de ¢ 3/8”, formando anillos, que asumen las solicitaciones de tracción y el mortero 1 en 2 que transmite los esfuerzos a la malla de alambre tipo gallinero, dando la estanqueidad e impermeabilidad del caso, formando en conjunto un elemento delgado y rígido.

LAS ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Colocación de un matriz circular con varillas de acero. Colocación de solado. Armado de la estructura de acero. Construcción del piso de concreto, e=5 cm. Colocación de la malla de alambre a ambos lados de la armadura. Colocación de un encofrado exterior con planchas flexibles. Pañeteo del mortero de cemento desde el interior, para fijarlo en la estructura metálica e = 4 cm

8. 9.

Pañeteo con mortero de cemento e = 1 cm. Colocación del techo con vigas de concreto y malla de alambre de 3 cm de espesor. 10. Tiempo de construcción = 20 días. 11. Mano de obra Dirección: 1 ingeniero. Operario: 1 Albañiles: 3 Ayudantes: 3 12. Costo de los materiales: S/. 4,000 (cuatro mil soles)

La construcción del tanque consta de un solado de concreto para nivelar y separar la obra del suelo, el piso es de concreto f’c= 210 y un espesor de 4.6 cm.; la armadura esta formado por acero ¢ 3/8”, formando anillos rígidos apoyados en varillas verticales colocados a cada 20 cm.

Esta armadura se cubre con malla de alambre tipo gallinero a ambos lados para que sirva de soporte y refuerzo al mortero lanzado, dosificación 1 en 2 y espesor 4.6 cm. y finalmente se coloca un tarrajeo de 1 en 2 de 1 cm. de espesor. La cobertura del tanque fue construido con ferrocemento y apoyado con vigas de concreto y mallas de alambre.

Colocación de las varillas de acero verticales y horizontales

Inicio de la colocación de la malla de alambre. Después de colocar los anillos de acero ¢ 3/8”. Se procede a colocar en el primer metro de altura la malla de alambre tipo gallinero en la parte externa e interna.

Colocación de la malla de alambre, interior y exteriormente.

Colocación del mortero de cemento en la parte superior del tanque

Inicio del pañeteo de mortero de cemento desde la parte inferior hacia arriba

Pañeteo de la estructura metálica desde el interior e = 4 cm.

Adicionalmente en la base se coloca la tubería de salida de agua con una llave compuerta de diámetro 2”. Así mismo, se construye una caja de desagüe con tubería de 2” y llave compuerta. En la parte superior se coloca un rebose con una tubería de diámetro 2”.

Fase Final de la Construcción. La construcción del tanque se culmina con el tarrajeo de mortero de cemento en el interior y exterior, con el fin de formar una capa impermeable.

Finalmente se efectuó un curado permanente, durante diez días y luego fue llenado a medio tanque a los 21 días para verificar su normal funcionamiento y luego llevar a cabo el llenado total para su posterior puesta en funcionamiento.

Curado del tanque. Se realiza mediante el riego manual y mediante riego por goteo con botellas plásticas a las que se le ha hecho una perforación en su parte lateral inferior

CONCLUSIONES

El proceso constructivo permite la participación de la población beneficiada, en todas las etapas de la construcción, por lo que la posibilidad de construir nuevos tanques de agua con ferrocemento son alentadores. Su rapidez y costo, podría contribuir a reducir el déficit de tanques de agua y otras estructuras y equipamientos en los sectores de menores recursos.

Construcción del Techo de Ferrocemento

1.- Se construyó sobre el tanque 3 vigas de concreto armado, colocados al tercio central. 2.- Sobre estas vigas se colocó una doble malla de alambre, dejando una abertura lateral para la puerta de entrada al tanque. 3.- Sobre el borde de las paredes, se coloca armadura circular para cerrar el sistema. 4.- Se encofra desde el interior y se coloca una mezcla de mortero que es planchado para impermeabilizarla.

Construcción de un bote con ferrocemento en la UNI-Perú Bajo el asesoramiento del Ing. Carlos Pérez Bardales en los años 1990 -1995, se construyó en el laboratorio de Ensayos de Materiales LEM-UNI una embarcación con capacidad para 8 pasajeros con material de ferrocemento y que fue probado en la playa de Chorrillos, mostrando una buena capacidad marinera.

CONSTRUCCIÓN DE UN TANQUE DE FERROCEMENTO EN VILLA RICA – LA MERCED

Limpieza del terreno, corte y nivelación

Fijación de las varillas para determinar la colocación de la estructura

La construcción se inició con el corte del cerro, nivelación, fijación de varillas de fierro y colocación de una cama de piedras.

Colocación del falso piso

Colocación del falso piso

Amarre de las varillas horizontales tipo zuncho

Doblado de las varillas zuncho

Terminado de amarrar las varillas desde el interior del tanque

Inicio de la colocación de la malla gallinero en la parte exterior y terminado en la parte interior.

Cosido de la malla gallinero, vertical y horizontal

Encofrado exterior con varilla de ¼”, fijado a las varillas zuncho.

Batea de recepción del mortero para el pañeteo

Rampa para el traslado del mortero

Vista interior de la estructura encofrada

Preparación del mortero

Inicio del pañeteo desde la parte inferior para fijar el mortero en la estructura

Terminado del pañeteo e inicio del protachado. A las 24 horas se inicia el tarrajeo final

Terminado del tarrajeo y colocación del tubo de salida de agua excedente

Vista de las vigas prefabricadas y encofrado del techo

Pintado de protección exterior con aceite y petróleo

Terminado de la parte superior del tanque

Colocación del tubo de salida de agua excedente

Vista del techo de ferrocemento terminado y al abertura de entrada al tanque

Vista del pintado del techo con aceite y petróleo

Colocación de las varillas verticales y colocación de las varillas horizontales – tipo zuncho

Llaves compuerta de salida de agua y desagüe

GRACIAS