Construcciones en Concreto Armado Ing. Gianfranco Ottazzi P.
¿Por qué debemos hacer bien las cosas? - Diseñar - Detallar - Construir - Supervisar
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Peru
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
TurquĂa
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos TurquĂa, Filipinas
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Popayรกn, Colombia
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Losas planas sin vigas
Hospital Juárez – Terremoto Méjico 1985
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Viaducto Hanshin –Kobe 1995 –Diametro Columnas 3.1 m
Chile, 2010
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Chile, 2010
Las solicitaciones ocasionadas por un
sismo fuerte, son, en edificios convencionales, las solicitaciones mĂĄs
severas que deberĂĄ resistir una estructura durante su vida Ăştil
La construcci贸n: La materializaci贸n del proyecto Las pr谩cticas constructivas no deben modificar:
- La seguridad de la estructura. - Las condiciones de servicio (fisuraci贸n, deflexiones)
Los pilares para una seguridad “razonable” y un buen comportamiento bajo condiciones de servicio son: - La estructuración del edificio. La fase conceptual del proyecto. - El diseño y detallado de los refuerzos.
- La calidad de los planos. - La compatibilidad entre los diversos sistemas que conforman el edificio (sanitarios, eléctricos, mecánicos, seguridad, comunicaciones, etc.) - La construcción: La materialización del proyecto.
Calidad del Concreto
Calidad del Concreto Resistencia a la Compresión f c se utiliza como indicador de la calidad del concreto. Pueden existir otros indicadores (resistencia a la tracción, tracción por flexión, abrasión, potencial de retracción y de flujo plástico, resistencia a los ataques de sulfatos, impermeabilidad, etc.). Los códigos relacionan las características mecánicas del concreto con f c .
Resistencia a la Compresión Se determina sobre ensayos de laboratorio: - Proceso de confección de las probetas. - Probetas Cilíndricas 6” x 12” (el ACI acepta 4” x 8”). - Proceso de curado (laboratorio, obra). - Proceso de ensayo. Ensayo controlado por carga o por deformación.
Slump = 8” f’c = 210 (probetas)
Resistencia a la Compresi贸n
Resistencia a la compresi贸n
Principales Factores que Afectan - f c -
Asumiendo que tanto los agregados como el cemento son de buena calidad.
Relación agua cemento (w/c). Una w/c baja reduce la porosidad del concreto endurecido, mejora la traba entre los sólidos
Influencia de la relación w/c
Influencia de la relación w/c en la resistencia y la forma de la curva.
Cuidado con el agua añadida en obra
Efecto de w/c en concretos con y sin aire incorporado.
El aire incorporado en la mezcla a trav茅s de aditivos, tiende a reducir la resistencia en compresi贸n. Tambi茅n aire atrapado por una consolidaci贸n no adecuada del concreto dentro de los encofrados, tiende a reducir la resistencia.
Condiciones de humedad y temperatura durante el curado. Proceso continuo de hidrataci贸n del cemento.
Resistencia del Concreto en la Estructura Real La resistencia del concreto en la estructura real, tiende a ser menor que el f c de laboratorio. En teorĂa, las probetas de laboratorio miden el potencial resistente del concreto al cual representan.
Las principales razones son:
Diferencias en el curado. Diferencias en la colocación y compactación. Efecto de la migración del agua hacia arriba (vigas). Efecto de la segregación en las columnas. Diferencias de forma y tamaño. Diferencias en el régimen de esfuerzos entre la probeta y el elemento real.
Segregaci贸n de los agregados
Cangrejeras y segregación en una columna. f ’c = ??
Cangrejeras en una placa. f ’c = ??
Cangrejeras en placas delgadas f ’c = ??
Cangrejeras (vacĂos)
Cangrejeras, ausencia de recubrimiento
Curado ??
La resistencia del concreto en una estructura real no se puede estimar con precisi贸n. En caso de serias dudas sobre la calidad del concreto colocado, se puede acudir a los testigos
perforados o al Escler贸metro para tener una idea de la uniformidad del concreto.
Extracci贸n de testigos de una estructura existente
Extracci贸n de testigos
Escler贸metro para tener una idea de la uniformidad del concreto
Muros Anclados
Cuidado con el apuntalamiento
Cuidado con la secuencia de excavaci贸n
Cuidado con el llenado del concreto
Recubrimiento de concreto para el refuerzo
Recubrimiento de concreto para el refuerzo - Protecciรณn del refuerzo de acero contra agentes externos tales como la humedad. - Protecciรณn del refuerzo contra el fuego El concreto protege al acero de la acciรณn directa de las altas temperaturas que se pueden alcanzar en un incendio. Cuando mayor sea el recubrimiento de concreto, mayor serรก el tiempo de exposiciรณn a las altas temperaturas que puede soportar el acero.
Recubrimiento de concreto para el refuerzo - Adherencia entre el acero y el concreto
Un adecuado recubrimiento permite que se desarrollen plenamente los esfuerzos de adherencia entre el acero y el concreto. Recubrimientos insuficientes pueden conducir a fallas prematuras de adherencia.
Recubrimiento de concreto para el refuerzo .
- Facilidad de colocación del concreto: Los recubrimientos mínimos permiten que el concreto fluya fácilmente alrededor de las barras.
Si los recubrimientos son muy pequeños es posible que el concreto no llene completamente el espacio
comprendido entre las barras y las superficies libres del elemento.
Falta de recubrimiento
Falta de recubrimiento
Anclaje del refuerzo???
Falta de recubrimiento , mala calidad del concreto
Recubrimiento excesivo
Espaciamiento entre armaduras de refuerzo
Espaciamiento MĂnimos Espaciamientos mĂĄximos.
Espaciamiento entre armaduras de refuerzo
- Espaciamiento MĂnimos - Necesidad de garantizar el flujo del concreto
fresco dentro de los espacios libres entre las barras y entre estas y el encofrado, de tal modo
que no se generen “cangrejeras� en el concreto.
Espaciamiento entre armaduras de refuerzo
Espaciamiento MĂnimos - Asegurar la adherencia entre las barras y el
concreto. Si las barras de una capa estĂĄn poco espaciadas,
puede sobrevenir una falla de adherencia que se manifiesta con una hendidura (split) a lo largo del
concreto a la altura de la capa de refuerzo.
Espaciamiento entre armaduras de refuerzo
Espaciamiento entre armaduras de refuerzo
- Espaciamiento MĂĄximos
Asegurar un agrietamiento mejor distribuido y evitar que grandes porciones de concreto se queden sin ningĂşn refuerzo.
Corrosi贸n del Acero de Refuerzo Durabilidad. Las estructuras de concreto armado no son eternas
Corrosión del Acero de Refuerzo (Durabilidad) La corrosión del acero de refuerzo es considerada uno de los problemas más importantes para el mantenimiento de obras civiles tales como puentes, túneles, muelles y
edificios. Los daños que puede ocasionar la corrosión pueden tener un impacto económico y social muy importante.
Corrosión del Acero de Refuerzo El concreto protege al acero de refuerzo mediante dos mecanismos: 1)Formando una barrera física que separa a las barras de refuerzo de la exposición directa al medio ambiente. 2) Debido a que la solución encerrada en los
poros del concreto es altamente alcalina se forma una capa pasiva que protege al acero de la corrosión.
Corrosión del Acero de Refuerzo
Cómo se afecta la durabilidad de la estructura: • La corrosión reduce la sección de las barras de acero y merma fuertemente su adherencia con el concreto. La capacidad estructural del elemento resulta seriamente comprometida. • El volumen de la herrumbre volumen es varias veces superior al de los componentes que le dieron origen. Este aumento de volumen genera esfuerzos internos de tracción en
el concreto que agrietan progresivamente el recubrimiento de concreto e incluso, lo desprenden totalmente en situaciones de corrosión avanzada.
Corrosión del Acero de Refuerzo Cuando el concreto está expuesto a condiciones externas “agresivas” tales como la presencia de fuentes externas de cloruros provenientes de la aplicación de productos
anticongelantes, agua de mar, rocío del agua de mar, agua salobre, aguas servidas, suele ser necesario incrementar los recubrimientos de concreto. Cuando las condiciones de exposición son agresivas no resulta suficiente incrementar los recubrimientos, en estos casos la calidad del concreto y su impermeabilidad son
decisivos para una adecuada protección del refuerzo.
Cangrejeras, ausencia de recubrimiento
Falta de recubrimientos. Mala calidad de concreto
Corrosi贸n en las armaduras de un aligerado exterior. Falta recubrimiento. Acero mal colocado
Corrosi贸n en las armaduras de un aligerado. Falta recubrimiento. Acero mal colocado
Volados Expuestos a la brisa marina
TabiquerĂa (Elementos no Estructurales)
Tabiquer铆a (Elementos no Estructurales) No le prestamos la atenci贸n debida: - Tabiques sin amarre (columnitas). - Mala calidad del ladrillo.
- Espesores reducidos. - No hay supervisi贸n del mortero ni de sus
componentes. - Las instalaciones el茅ctricas y sanitarias debilitan
seriamente a los tabiques.
Aporticado con muros de relleno
Terremotos de Pisco y Tacna
Terremotos Turquía y Popayán
Tubos para instalaciones sanitarias. Y el muro portante de ladrillo? Bien, gracias.
Tubos para instalaciones elĂŠctricas. Y el tabique de ladrillo? Bien, gracias.
Tubos para instalaciones elĂŠctricas. Y el muro portante y la columna? Bien, gracias.
Encofrados
Encofrados
Desencofrado Prematuro
Juntas de llenado
Se recupera la fe en la humanidad
Se recupera la fe en la humanidad
Funciones o Propósitos del Refuerzo
Los refuerzos de acero en el concreto cumplen numerosas funciones, para construir bien hay que entender las funciones que está cumpliendo cada refuerzo colocado por el diseñador
Funciones o Propósitos del Refuerzo 1) Resistir los esfuerzos de tracción. Acero longitudinal y estribos (tracción diagonal corte y torsión).
2) Asegurar que los anchos de grieta, bajo condiciones de servicio, no excedan de ciertos
límites. 3) Prevenir el agrietamiento excesivo producido por la
retracción y los cambios de temperatura restringidos.
Funciones o Prop贸sitos del Refuerzo 4) Proveer fuerzas de compresi贸n cuando el
concreto solo no puede resistir los esfuerzos actuantes. 5) Restringir el pandeo de las armaduras en compresi贸n (estribos). 6) Proveer confinamiento al concreto en las zonas de esfuerzos de compresi贸n altos de vigas, columnas, nudos.
Las mĂşltiples funciones de los refuerzos
Las mĂşltiples funciones de los refuerzos
Falla por cortante
Falla por cortante en columna. Sismo Moquegua 2001
Falla por cortante en columna con estribos. Sismo San Fernando 71
Falla masiva por cortante en columna. Con fractura de estribos
Falla masiva en columnas.
Falla por cortante en placas
Pandeo del refuerzo longitudinal. Ausencia de estribos
Falla masiva en placa. Pandeo de armaduras. Ausencia de estribos.
Pandeo del refuerzo longitudinal. Ausencia de estribos en el nudo.
Pandeo del refuerzo longitudinal. Ausencia de estribos en el nudo.
Falla masiva en nudos
多Y los estribos en el nudo?
Colocaci贸n del Acero de Refuerzo
Norma de Concreto - Estribos Ganchos s铆smicos: doblez de 135 grados m谩s una extensi贸n de 8 db al extremo libre de la barra, extensi贸n no menor de 75mm. 8 db 75 mm 8 db 75 mm
Estribos Abiertos
Estribos deficientes. Mala habilitaci贸n del fierro
Elementos de borde en Placas
Pandeo del refuerzo longitudinal. Ausencia de estribos
Empalmes
En los empalmes traslapados con las barras en
tracci贸n, los esfuerzos se transfieren de una barra a otra por adherencia. En los empalmes traslapados con las barras en compresi贸n, parte de los esfuerzos se transfieren por efecto de punta (apoyo directo de la barra sobre el concreto). En consecuencia las barras en tracci贸n necesitan mayores longitudes de anclaje y empalme.
•
Empalmes
100% de barras verticales empalmadas
Empalme del 100% de las Barras
Anclajes y Empalmes • Posibilidad de emplear dispositivos mecånicos para el anclaje y empalme de barras.
Juntas de construcci贸n
Tal vez sea uno de los aspectos m谩s descuidados de la construcci贸n.
Juntas de Construcci贸n
Proceso constructivo deficiente. Junta frĂa horizontal en vigas
Juntas de Construcci贸n
Juntas de llenado
Juntas de llenado
Juntas de llenado en placas
Juntas de llenado en placas. Transferencia del Cortante?
Juntas de llenado en placas. Transferencia del Cortante?
Incompatibilidad entre Estructuras e Instalaciones
Ductos y cajas para instalaciones el茅ctricas. Del muro de concreto no qued贸 nada
Ductos y cajas para instalaciones el茅ctricas. Del muro de concreto no qued贸 nada
A単os 1920 - 1935
Pontificia Universidad Católica del Perú Departamento de Ingeniería Sección Ingeniería Civil
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
Ing. Gianfranco Ottazzi Pasino