South Carolina Concrete

6 preguntas | 12 % del examen | Referencia: 29 CFR 1926 (OSHA: Construcción)

Conceptos clave

Equipo de protección individual (EPI)

• Según el §1926.20(f)(1), los requisitos de EPI imponen una obligación de cumplimiento independiente para cada empleado. No proporcionar EPI ni siquiera a un solo trabajador constituye una infracción independiente.
• Los trabajos con hormigón requieren: cascos de seguridad, gafas de seguridad, guantes (el cemento es cáustico —pH ~12–13—), botas de goma y máscaras respiratorias cuando haya polvo de sílice.
• Sílice (cristalina): Nivel de acción = 25 µg/m³ TWA; Límite de exposición permisible (PEL) = 50 µg/m³ TWA (8 horas) según el §1926.1153. Los empresarios deben implementar un plan escrito de control de la exposición cuando los trabajadores estén expuestos a niveles iguales o superiores al nivel de acción.

Protección contra caídas: encofrados y barras de refuerzo

• Se requiere protección contra caídas a partir de 6 pies por encima de un nivel inferior para los trabajadores de la construcción (art. 1926.502).
• Sistemas aceptables: sistemas de barandillas, sistemas de redes de seguridad o sistemas personales de detención de caídas (PFAS).
• Barras de armadura: los empleados que trabajen a más de 6 pies sobre el suelo con barras de armadura deben estar protegidos. Se requiere protección contra empalamiento: tapar o doblar los extremos expuestos de las barras de armadura.

7 preguntas | 14 % del examen

Conceptos clave

Tipos de suelo y capacidad portante

• Capacidad portante = capacidad del suelo para soportar una carga sin que se produzca un asentamiento excesivo. Depende de: la composición, el confinamiento y el contenido de humedad.
• Suelos más resistentes: grava compactada mezclada con arena o arcilla (capa dura) — excelente capacidad portante para la mayoría de cimientos.
• Marga compactada (arena + limo) a una profundidad considerable = buena capacidad portante.
• La arcilla no es fiable: firme cuando está seca, se expande y se debilita cuando está húmeda. Las arcillas expansivas requieren una evaluación geotécnica.
• Arena seca o arena húmeda confinada = generalmente aceptable; los suelos arenosos porosos se erosionan fácilmente.
• Suelos pantanosos o de tierra suelta = suelen requerir cimientos de pilotes.
• Roca sólida = la mejor superficie de apoyo, pero el apoyo parcial sobre roca conlleva el riesgo de asentamientos desiguales.

Estudios geotécnicos y análisis del suelo

• Pozos de sondeo abiertos = fiables para la exploración superficial; permiten la inspección visual de las capas de suelo y la realización de ensayos de campo.
• Taladros mecánicos y plataformas de perforación = se utilizan para obtener muestras profundas y para localizar la cota del nivel freático.
• Se requieren ensayos de suelo en laboratorio para obras de gran envergadura y excavaciones profundas.
• El informe del ingeniero geotécnico debe revisarse antes de que comience la construcción: compare las condiciones reales del emplazamiento con las descripciones del informe.
• Si el emplazamiento se encuentra sobre relleno: determine la calidad del material y el grado de compactación antes de continuar.

Conceptos clave

Diseño y dosificación de la mezcla

• La relación agua-material cementoso (w/cm) es el factor más importante que determina la resistencia y la durabilidad del hormigón. Cuanto menor sea la relación w/cm, mayor será la resistencia. Hormigón estructural típico: 0,40–0,50 w/cm.
• El asentamiento mide la trabajabilidad. Asentamiento estándar para la mayoría de los hormigones estructurales: 3–4 pulgadas. El hormigón bombeado puede alcanzar más de 5 pulgadas. Aumentar el agua para mejorar el asentamiento sin ajustar el cemento altera la relación w/cm.
• La incorporación de aire es necesaria para la exposición a ciclos de congelación-descongelación. El contenido total de aire suele ser del 4–7 %, dependiendo del tamaño del árido y de la clase de exposición. La incorporación de aire reduce la resistencia en aproximadamente un 5 % por cada 1 % de aire añadido.
• Aditivos: Los reductores de agua mantienen la trabajabilidad sin añadir agua. Los aceleradores aceleran el fraguado en climas fríos. Los retardadores ralentizan el fraguado en climas cálidos. Las cenizas volantes, la escoria y el humo de sílice son materiales cementosos suplementarios (SCM) que sustituyen a una parte del cemento Portland.
• Ensayo de resistencia: Los cilindros estándar miden 4×8 pulgadas o 6×12 pulgadas, con un curado de 28 días. Un ensayo de resistencia equivale a la media de dos cilindros de la misma muestra. Según la norma ACI 318, un ensayo de resistencia se considera fallido si: (1) cualquier ensayo individual se sitúa más de 500 psi por debajo de f'c, o (2) la media de tres ensayos consecutivos se sitúa por debajo de f'c.

Conceptos clave

Tipos de armado

• Barras deformadas (barras de refuerzo): Las más comunes; las deformaciones (nervaduras) mejoran la adherencia mecánica con el hormigón. Se utilizan en vigas, pilares, forjados y muros.
• Armadura de alambre soldado (WWR): Rejilla de alambres; los alambres transversales proporcionan anclaje (no se necesitan ganchos). Se utiliza en forjados y pavimentos.
• Hormigón reforzado con fibras: Fibras (de acero, sintéticas, de vidrio) dispersas por toda la mezcla; controla el fisurado por contracción plástica, pero NO sustituye a las barras de armadura estructurales.
• Tendones de pretensado: Alambres, cordones o barras sometidos a tensión. Pretensado = tendones tensados antes del vertido del hormigón. Postensado = tendones tensados después de que el hormigón se haya endurecido.

Calidades, tamaños y marcas de identificación de las barras de armadura

• Tamaños: Número de la barra = diámetro aproximado en octavos de pulgada (p. ej., barra n.º 4 = 4/8 = 1/2 pulgada de diámetro).
• Calidades (límite elástico): Calidad 40 (40 000 psi), Calidad 60 (60 000 psi —la más habitual en obras estructurales—), Calidad 75, Calidad 80.
• Marcas de identificación en la barra: (1) Marca de fábrica del fabricante, (2) Número del calibre de la barra, (3) Tipo de acero (S = lingote, A = eje, R = carril, W = baja aleación), (4) Marca de grado: el grado 60 tiene dos líneas o el número «4» (ya que 60 = 4 × 15); los grados 40 y 50 tienen una línea o carecen de marca de grado.

Conceptos clave

Definición de encofrado (OSHA §1926.700): Encofrado = el sistema completo, que incluye encofrados, puntales, apuntalamientos adicionales, herrajes y tirantes —no solo la superficie del encofrado en sí—.

Cargas del encofrado: - Carga muerta vertical: Peso del hormigón (150 pcf de peso normal) + peso del encofrado - Carga viva vertical: Personal, equipo, almacenamiento de material (mínimo de 50 psf para el diseño, o 75 psf si se utilizan carretillas motorizadas) - Carga lateral: viento, sísmica o un mínimo de 100 lb/ft aplicada en la parte superior del encofrado como base de cálculo - Combinaciones de cargas: las cargas muertas y vivas determinan las cargas verticales; la presión lateral determina el diseño del encofrado de muros y pilares

ACI 347R Presión lateral del hormigón — Factores clave: - Velocidad de colocación (pies/hora): una colocación más rápida implica una mayor presión - Temperatura del hormigón: una temperatura más baja implica un fraguado más lento, lo que conlleva una mayor presión - Peso unitario del hormigón - Aditivos (los retardadores aumentan la presión; los aceleradores la disminuyen) - Profundidad de vibración (los vibradores internos a menos de 6 pies del fondo aumentan la altura de líquido)

Ecuaciones de presión de la norma ACI 347R (encofrados de muros):

Para muros, cuando la velocidad de colocación R ≤ 7 pies/hora:

p = C~w~ C~c~ [150 + 9000R/T] (máx. = w·h, mín. = 600 C~w~)

Para velocidades de colocación entre 7 y 15 pies/hora:

p = C~w~ C~c~ [150 + 43 400/T + 2800R/T]