1. MANUAL DEL CONCRETO ESTRUCTURAL Confonne a Ia Nonna COVENIN
1753:2003 IIProyecto y Disefio de Obras en Concreto Estructuralll
JOAQuiN PORRERO S. CARLOS RAMOS R. JOSE GRASES G. GILBERTO J.
VELAZCO
2. MAN U A DEL C 0 RET 0 E "I R l' (1 l. R ' L
MANUALDELCONCRETOE8TRUCTURAL Joaquin Porrero 8.1 Carlos RaITIos
R.tJose Grases G.I GilbertoJ. Velazco Tercera Edici6n Caracas,
Abril 2009 HECHO EL DEPOSITO DE LEY Dep6sito Legal 1f62820036631651
ISBN 980-6403-66-5 COORDINACION EDITORIAL Miguel Angel Alvarez
PRODUCCION CRAFICA/PORTADA Abaco Arte DISENO cRAFlco Cecilia Feo
Figarella IMPRESION IITIpresos Minipres, C.A. L C 0 C 1 F c) E (
PRESENTACION Este Manual del Concreto Estructural es un paso mas en
la tarea iniciada el ano 1975 con la primera edicion del Manual del
Concreto Fresco, auspiciada en aquel momenta por el Comite Conjunto
del Concreto Armado (CCCA). EI rumbo de ese camino 10 marco, con la
vision propia del Maestro que siempre fue, el Dr. joaquin Porrero
Sampedro (1927/1992); 10 secundaron en esa labor los Profesores
Carlos Ramos R. y jose Grases G. En 1979 se edito la segunda
version de aquel Manual y en 1987 la tercera; con tirajes de varios
miles de ejemplares, todas esas ediciones no solo se agotaron, sino
que se multiplicaron ediciones no autorizadas, nacionales y
extranjeras, 10 cual no fue sino prueba de la utilidad de esa
iniciativa. A mediados del ano 1990, el Dr. Porrero asomo la
posibilidad de extender e} alcance del Manual hacia las propiedades
y caracteristicas del concreto en etapas posteriores a su fraguado,
idea esta que conto con el infaltable y entusiasta respaldo de
SIDETUR. Para cubrir areas menos conocidas del acero y del concreto
armado, el equipo de trabajo se fortifico con la incorporacion del
profesor Gilberto]. Velazco. Puestos a trabajar, la muerte
sorprendio allider de esta iniciativa en plena produccion de la
idea por el concebida, con 10 cual se perdio una insustituible
experiencia. Invitamos entonces al profesor Rafael Salas jimenez,
hombre de vastos conocimientos en el tema por su labor en la
Asociacion Venezolana de Productores de Cementos (AVPC) , hoy en
Espana, y, en 1996, se publico el Manual del Concreto en el cual se
retuvo la experiencia del trecho andado desde 1975. De nuevo la
edicion se agota y, una vez mas, comienza a ser reproducido en
forma subrepticia para cubrir la demanda de profesionales de 1a
ingenieria, estudiantes y constructores. Paralelamente, a 10 largo
de los ultimos anos, en el pais se revisan y actualizan un conjunto
de Normas COVENIN, y se publican documentos elaborados por
organismos especializados en el acero y el concreto, todo ello
directamente relacionado con la mejor comprension y buen uso de
este material, el mas empleado en obras hechas por el hombre en
nuestro medio y en el mundo entero. Esto fue un estfmulo para
emprender un proyecto de mayor alcance que actualiza el contenido,
profundiza el tratamiento de los temas propios del concreto
estructural y se vincula mas estrechamente al empleo de ese
material en su forma de concreto reforzado. La organizacion y
presentacion mantienen el mismo formato que Ie supo dar el Prof.
Porrero, a quien deseamos rendir homenaje con este nuevo aporte
generosamente auspiciado por SIDETUR. Los Autores Caracas, Octubre
de 2003
3. DEI CONCR ToE S T Rue T L R A L "Estrictamente hab1ando, no
hay investigacion sistematica que no sea precedida de pruebas...
hechas por e1 mismo investigador:.., hechas por otros
investigadores... o estar producif~ndose !como/ fenomenos
naturales". "E1hombre aprende investigando; basicamente se entrena
y cu1tiva por este procedimiento"... "Pasamos un muy considerable,
y tambienjustificado, numero de aDOS 'haciendonos'
profesiona1es"(1) (1) Tornado del articulo: Porrero,]. (1975). La
investigaci6n, Boletin Tecnico IMME XII:5 1, 33-57, Caracas.
Mi1jLAL DE-I. CO~JCRFTO ES'l.RUCTI. RAt JOAquiN PORRERO (1927/1992)
SEMBLANZA DE UN INVESTIGADOR Joaquin Porrero fue toda su vida y por
encima de cualquier otro titulo, Investigador a Tiempo Completo.
Nacido en Sama de Langreo, pueblo ubicado en la Provincia de
Asturias, Espana, culmina su licenciatura en la Universidad de
Oviedo en 1952. A partir de alli, su experiencia en su tierra natal
se desarrolla como Profesor Ayudante en la Catedra de Quimica
Inorganica, Universidad de Oviedo, y Jefe de Control de Calidad de
una fabrica de cementos de escoria de alto homo. En el ano 1957
presenta credenciales para optar al cargo de Jefe de la Secci6n de
Investigaci6n Quimica del Instituto de Investigaciones y Ensayos de
Materiales (IDIEM) de la Universidad de Chile, resultando
seleccionado e iniciandose desde ese momenta su periplo por otras
tierras. En Chile; donde permanece casi 11 anos, contrae matrimonio
con Lidia Alfaro y nace Rogelio su primer hijo; completaria la
familia con Marilena, nacida en Venezuela, ambos profesionales de
la medicina hoy en dia. En Septiembre de 1967 el profesor Jose
Crases, para aquel entonces Director del Instituto de Materiales y
Modelos Estructurales (IMME), viaja a Chile para asistir a una
reuni6n de Rilem Latinoamericana. Alli conoce a Joaquin y concreta
una primera visita a Venezuela bajo el patrocinio del Consejo de
Desarrollo Cientifico y Humanistico, y la Facultad de Ingenieria de
la Universidad Central de Venezuela. En este primer viaje, desde
Octubre de 1967 hasta Febrero de 1968, organiza el Laboratorio de
Cementos del IMME, entrena al personal y dicta un curso a los
tecnicos de distintas plantas de cementa instaladas en el pais.
Regresa Joaquin a Chile, pero ya los aires tropicales 10 habian
cautivado y la gente del IMME habia aquilatado su valia. En Julio
de 1968 regresa a Venezuela con toda su familia y un contrato como
Profesor Asociado. A partir de 1971 ejerci6 el cargo de Jefe de la
Divisi6n de Estudio y Ensayo de Materiales del IMME. En 1974
obtiene el titulo de Doctor en Ciencias Quimicas en la Universidad
Complutense de Madrid con el trabajo "Estudio de a1gunas de las
variables que intervienen en 1a corrosion de las armaduras del
hormigon", donde postula que: "el Mecanismo Corrosivo en Medios
Homogeneos se desarrolla inicialmente con un proceso electroquimico
que consume metal, proceso que posteriormente se frena y sustituye
al menos en parte, por reacciones, posiblemente hidrataciones,
cristalizaciones y modificaciones cristalinas, responsables del
deterioro del material a mas largo plazo. La corrosi6n posiblemente
sea una funci6n del contenido global de poros y del tamano de los
mismos".
4. MAN A I LJ F CON C R r 0 RU'jfCRAL Aun cuando fallece joven
(65 aflos) el 11 de Julio de 1992, su producci6n intelectual es
amplia. Participa en proyectos de investigaci6n en el area de
materiales de construcci6n empleados en obras de ingenieria en toda
su extensi6n: concretos, agregados, concretos especiales, control
de calidad, cementos, polimeros, durabilidad, corrosi6n,
reparaciones, baldosas, ladrillos, frisos, plasticos, cales, yesos
y otros. Todo un espectro de problemas que fue objeto de cuidadoso
estudio. Profesor guia de mas de 90 trabajos especiales de grado de
estudiantes universitarios, tambien dej6 una obra escrita de mas de
40 titulos publicados en revistas tecnicas y presentados en
congresos. Autor lider del Manual del Concreto Fresco en sus tres
ediciones, del Manual del Concreto publicado poco despues de su
desaparici6n fisica, y dellibro Preparaci6n y Control de Concretos
para los Sistemas de Pared De1gada. Reconocido consultor en
multiples empresas publicas y privadas, nacionales y extranjeras.
Como docente dict6, durante muchos arlOs, la Catedra de Materiales
y Ensayos (pregrado) y Tecnologia del Concreto (postgrado).
Adicionalmente, dict6 unos treinta cursos de extensi6n de
conocimientos y entrenamiento en diversas Instituciones
principalmente el Colegio de Ingenieros. Toda esa labor forma parte
del legado que Joaquin Porrero sembr6, cultiv6 y enriqueci6 junto
con sus alumnos y con los que disfrutamos el privilegio de su
amistad. A su memoria dedicamos esta publicaci6n. Los Autores
Caracas, Octubre de 2003 DEL C01CRI:TO CONTENIDO PRESENTACI6NV
JOAQuiN PORrlERO (1927/1992) SEMBLANZA DE UN INVESTIGADORVII
ADVERTENCIAXXIII NOTACI6NXXV CAPrTULO I GENERALIDADES31 1.1
DEFINICI6N Y DESARROLLo HIST6RIco31 1.1.1 Definici6n31 I. 1.2
Antecedentes31 1.1.3 Concreto Reforzado32 1.1.4 Inicios en
Venezuela33 1.2 COMPONENTES34 1.3 PREPA,RACI6N Y COLocAcI6N35 1.4
PRINCIPALES CARACTERisTICAS DEL CONCRET036 1.5 TIPos DE CONCRET036
1.6 CONTROL DE CALlDAD37 EST Rue T l R A L 1.7 RELACIONES ENTRE LA
CALIDAD DEL CONCRETO Y SU COMPOSICI6N38 1.7. 1 La Relaci6n
Triangular38 1.7.2 La Ley de Abrams40 1.8 CALIDAD GRANULOMETRICA DE
LOS AGREGADOS41 1.9 ESQUEMA GENERAL DE RELACIONEs41 1.10
ENDURECIMIENTO DEL CONCRET043 CAPiTULO II CARACTERisTICAS DEL
CONCRETO FRESC045 II. 1 REOLOGiA45 II. 1 1Fluidez45 11.1.2
Compactibilidad46 11.1.3 Estabilidad a 10 Segregaci6n46 11.2
TRABAJABILlDAD46 11.2.1 Cono de Abrams47 11.2.2 Otros
Procedimientos48 11.2.3 EI Asentamiento como indice del Contenido
de Agua51 11.3 RETRAccI6N51 11.4 MECANISMO DE LUBRICAcI6N52 11.4.1
Caracteristicas a considerar segun el Mecanismo de Lubricaci6n54
11.4.2 Pasta54 11.4.3 Cantidad de Agua (0)55 11.4.4 Granulometria
de los Agregados (13)55 11.4.5 Tamaiio Maximo del Agregado (P)56
11.4.6 Rugosidad de los Agregados56 11.4.7 Resumen56 11.4.8
Conclusiones57
5. M A ., U A I D F CO(I~LTO ESTRLCIlJRAi 11.5 ALTERACIONES DE
LA REOLOGiA58 115. 1 Tiempo58 11.5.2 Tem eratura58 CAPiTULO III
AGREGADOS61 111.1 ORiGENEs61 111.2 NIVELES DE CALlDAD62 111.2.1
Agregados Controlados62 111.2.2 Agregados Conocidos con
Controllnsuficiente62 111.2.3 Agregados na Empleados con
Anteriaridad63 111.3 REQUISITOS DE CALlDAD63 111.4 GRANULOMETRiA63
111.4.1 Agregados por Fracciones64 111.4.2 Combinacion de
Agregados66 111.5 TAMANO MAxlM067 111.6 SEGREGACI6N71 111.7 M6DULO
DE FINURA71 111.8 ULTRAFINos72 111.8.1 Ensayos74 111.8.2 Accion de
los Ultrafinos74 111.8.3 Requisitos y Precauciones75 111.9
IMPuREzAs76 111.9.1 Materia Organica76 111.9.2 Sales Naturales77
111.10 REACTIVIDAD Y DISGREGABILlDAD77 111.11 RESISTENCIA DE LOS
AGREGADOs78 111.12 FORMA y TEXTURA DE LOS GRANos79 111.12.1 Forma79
III. 12.2 Textura Superficial80 111.13 PESO POR UNlOAD DE VOLUMEN80
111.13.1 Peso Unitario Suelto80 111.13.2 Peso Unitario Compacto81
III. 13.3 Peso Especifico81 111.14 HUMEDAD81 III. 14. 1 Secado al
Fuego84 III. 14.2 Speedy-Vac84 111.14.3 Polenciometro84 111.14.4
Ondas Ultrasonicas84 111.1 5 RELACIONES CON LAS PROPIEDADES DEL
CONCRET084 111.16 CONTROL DE CALlDAD85 III. 16. 1 Grado de
Control85 111.16.2 Granulometria87 111.16.3 Humedad88 111.16.4
Otros Ensayos de Calidad89 1 , U , CAPfTULO IV CEMENT091 IV.1
CONsTlTUcI6N91 D C(),CRFrO IV.2 HIDRATA,16N DEL CEMENTo94 IV.3
CLASIFICACI6N. TIPos96 IV.4 CEMENTO CON ADICIONES97 IV.5 CALlDAD98
IV.6 TIEMPO DE FRAGUAD099 IV.7 RESISTENCIAS MECANICAS99 IVI 1 Arena
Normalizada 102 IV.8 FINURA 103 IV.9 DESARROLLO DE RESISTENCIAS 104
IV.10 CALOR105 IV.11 CEMENTO CALIENTE106 IV. 12 OTROS CEMENTOS109
IV.13 MANEJO 11 0 IV.14 RESISTENCIA A ATAQUES QUiMICOS 111 IV.15
ENVEJECIMIENTO111 IV. 16 MEZCLA DE CEMENTOS 111 REFERENCIAS 11 2
CAPfTULO V AGUA PARA CONCRETO 113 V.1 INTRODUCCI6N 113 V.2 AGUA DE
MEZCLADO114 V.3 AGUA DE CURADO114 V.4 EFECTOS DE LAS IMPUREZAS
SOBRE EL CONCRETO115 V4.1 Carbonatos 115 V4.2 Sales de Hierro l16
V4.3 Otras Sales l16 V4.4 Aguas Acidas 116 V4.5 Aguas Alcalinas 116
V4.6 Azucares 117 V4.7 Porticulas en Suspension 117 V4.8 Aceites
117 V4.9 AIgas l17 V4. 10 Efluentes Industriales117 V4.1 1 Sulfatos
117 V4. 12 Agua de Marl18 V4.13 Desechos Sanitarios y Sustancias
Industriales118 V.5 CALIDAD DEL AGUA 119 V5 .1 Analisis Quimico l19
V 5.2 Morteros de Prueba 121 REFERENCIAS 122 CAPiTULO VI DISENO DE
MEZCLAS123 VI.1 CONSIDERACIONES GENERALES123 [ S T R leT U R A
[
6. MANI.AL DE CONCRETO ESTRUCILRAL VI.2 FUNDAMENTOS DEL METODO
DE DISENO PROPUESTO 124 VI.3 CALCULO DE LA PROPORCI6N ENTRE
AGREGADOS FINOS Y GRUESOS 125 VI.3.1 limites Granulametricos 125
VI.3.2 Relacion Beta (13) 127 VI.3.3 Precision de 13 129 VI.4 DATOS
DE ENTRADA PARA EL DISENO DE MEZCLA 130 VI .4.1 Condiciones
Ambientales de 10 Obra 130 VI.4.2 Tipo de Obra 0 parte de la
Estructura 130 V1.4 .3 Tipo de Agregado y Tipo de Cemento 131
V1.4.4 Resistencia Promedio RequeridalFcrl 132 VI.5 LEY DE ABRAMS
135 VIS 1 Enunciado y C61culo 135 VI.S.2 Correcciones de ex 136
VI.S.3 limites de ex por Durabilidad 138 VI.6 RELACI6N
TRIANGULAR139 VI.6.1 Enunciado y C61culo 139 VI.6.2 Correcciones
del Cemento 141 VI.6.3 Dosis Minima de Cemento por Durabilidad 142
VI.7 CALCULO DE LOS RESTANTES COMPONENTES 142 VlI1 Volumen de Aire
Atropado 142 VII2 Volumen Absoluto de los Granos de Cemento 143
VII3 Volumen Absoluto del Agua 143 VII4 Volumen Absoluto de los
Agregados 143 VIIS Ecuacion de Volumen y C61culo de 10 Dosis de
Agregados 144 VI.8 EXPRESI6N DE RESULTADOS 144 VI.9 ESQUEMA DE
DISENo145 VI.l0 DISENOS INVERSOS 145 VI.ll AJUSTE SEGUN LA
RESISTENCIA DEL CEMENTO 145 VI. 12 CORRECI6N POR HUMEDAD 147 VI. 13
AJUSTES DE LA MEZCLA 148 V1. 13.1 Ajustes de 10 Relacion Triangular
148 VI. 13.2 Ajuste de 10 Ley de Abrams 149 VI.14 DOSIFICACI6N PARA
OBRAS DE POCO VOLUMEN DE CONCRETO 150 VI. 14. 1 Receta Simple 150
VI. 14.2 Receta Ampliada 151 VI.15 DOSIFICACI6N EN VOLUMENl 52 VI.
lS. 1 Dosis de Cemento 152 V1.1S.2 Dosis de Agregados 152 VI.16
EJEMPLOS DE DISENOS DE MEZCLA 153 CAPITULO VII ADITIVOS 165 VII.l
GENERALIDADES 165 VII.2 EFECTOS DE LOS ADITIVOS 167 VII.3
MODIFICADORES DE LA RELACI6N TRIANGULAR 168 VII.3.1 Accion
Plastificante168 VI1.3.2 Aharro de Cemento 171 VII. 3.3 Reduccion
de Agua 173 J'vj'NUAL DI'I CONCRI;TO ESTRLCTURAL VII.4 MEJORADORES
DE LA TIXOTROpiA. PLASTIFICANTES Y SUPERPLASTIFICANTES 175 VII.5
MODIFICADORES DE LOS TIEMPOS DE FRAGUAD0176 VIIS 1 Aditivos
Aceleradores 176 VII. S. 2 Retardad