COMITÉ DE MOLDAJES
OBJETIVO DEL COMITÉ
Grupo conformado por profesionales de la construcción que aportan su experiencia y conocimiento para preparar Especificaciones Técnicas relativas a la utilización de moldajes para elementos de hormigón armado, y su influencia en tiempos de desmolde de elementos, fisuración, optimización de usos y tolerancias dimensionales de terminación asociadas a su uso.
Integrantes Comisión de Construcción que validó esta Especificación Técnica;
Participante Organismo Participante Organismo
Sr. Patricio Tapia Asociado Sr. Yuri Tomicic ICH
Sr. Enrique Bollmann Asintota S.A. Sr. Federico Delfin IDIEM
Sr. Cristián Masana Asociado Sr. Armando Quezada Quezada y Boetsch SA
Sr. Jorge Montegu Asociado Sr. Zeus Aguilera MOP
Sr. Renato Vargas Asociado Sr. Carlos Videla PUC
Sr. Bernhard Paul Bechtel Chile S.A. Sr. Carlos Fernandez Asociado
Sr. Jorge Del Pozo Cementos Bío Bío Sr. Oscar Guarda Sigdo Koppers
Sr. Sergio Vidal Cementos Bío Bío Sr. Hernán Medina Cemento Melón
Sr. Arturo Holmgren Cemento Polpaico Sr. Ciro Solar MOP
Sr. Jorge Bravo Cruz y Dávila Sr. Edgardo González U. de Chile
Sr. Florián Silva Concil Sr. Augusto Holmberg ICH
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
ET 003-06 Tiempo de Desmolde en Elementos Verticales
ET 004-06 Tolerancias Dimensionales para Elementos de Hormigón Armado
Integrantes del Comité:
Salvador Nasra Secretario Técnico salvador.nasra (salvador.nasra@skchile.cl)@skchile.cl
Cristian Masana Asesor Comité
Participante Organismo Participante Organismo
Yuri Tomicic ICH
Cristian Masana ICH
Sven Hempel Doka
Carlos Fernandez Asociado
Enrique Bollmann Asintota
Salvador Nasra Sigdo Koppers
Oscar Guarda Sigdo Koppers
Bernardo von Beck Moldajes Efco
Monserrat Naranjo Cementos Bio Bio
ET 008-13
“TIEMPO DE DESMOLDE DE ELEMENTOS HORIZONTALES DE HORMIGÓN ARMADO”
ET 008-13: TIEMPO DE DESCIMBRE DE ELEMENTOS HORIZONTALES DE HORMIGON ARMADO
CONTENIDO COMENTARIOS
I.- GENERALIDADES
I.1 OBJETIVO
I.1.1 El objetivo de la presente Especificación Técnica es definir las condiciones del elemento para establecer el tiempo mínimo para el descimbre de losas y fondos de vigas de hormigón armado, horizontales y/o inclinadas en proceso de construcción, de manera que no sufran deformaciones mayores que las permitidas.
C.I.1.1.1 En este documento se establecen valores para las deformaciones máximas admisibles por procesos de construcción. El mandante y/o arquitecto, pueden especificar valores diferentes si las exigencias del proyecto lo requieren, siempre que hayan sido validadas por el ingeniero estructural del proyecto.
C.I.1.1.2 La presente especificación técnica considera la posibilidad de reducir los tiempos mínimos comúnmente especificados para realizar el proceso de desmolde de un elemento horizontal, con el fin de optimizar los plazos de construcción.
El DTE 008-13 sirve como apoyo y/o justificación de los requisitos establecidos en la presente especificación.
I.2 ALCANCE
I.2.1 Esta Especificación Técnica se aplica al proceso de descimbre de elementos horizontales (o inclinados) de hormigón armado, que han sido diseñados considerando las disposiciones típicas para elementos en flexión de ACI 318. En el caso particular de losas, este procedimiento es aplicable a las de espesor 10 cm.
I.3 DEFINICIONES
En esta Especificación Técnica se utilizan los términos siguientes:
a) Sistema de Moldaje Horizontal: Corresponde a cualquier elemento que sirva para sostener el hormigón en estado fresco y dar forma a la superficie inferior de un elemento horizontal o inclinado. Se incluye en el molde horizontal el sistema de sujeción mediante alzaprimas o cimbras, envigado de vigas primarias y secundarias y el sistema de
Y DEL HORMIGÓN DE CHILE
“TIEMPO DE DESMOLDE DE ELEMENTOS HORIZONTALES DE HORMIGÓN ARMADO”
placas o paneles sobre el cual se vacía el hormigón fresco.
b) Descimbre de Elementos Horizontales: Corresponde al retiro del sistema de moldaje horizontal.
c) Alzaprimas o Puntales: Elementos verticales diseñados para soportar las cargas asociadas al proceso de construcción del elemento horizontal o inclinado.
d) Realzaprimado o reapuntalamiento: colocación de elementos verticales que soportan elementos horizontales, y que son instalados después de retirar las alzaprimas y dentro de un periodo de tiempo pre establecido después del desmolde (ver punto II.3 1. 2 )
e) Resistencia del hormigón en el elemento: Es la resistencia que tiene el hormigón en el elemento, que se puede determinar en forma directa (ensayando probetas curadas en obra) o estimarla por métodos indirectos, por ejemplo madurez. Ver ACI 318S-11, Sección 6.2.1.1.
f) Ancho tributario: Ancho de losa que descarga sobre cada viga, expresado en (m)
g) Carga lineal: Carga distribuida uniformemente sobre la viga, producto del peso propio de la viga y del peso correspondiente al ancho tributario de la losa que descarga sobre ella, expresada en (kgf/m)
C.I.3.b El descimbre puede ser parcial o total.
C.I.3.c Alzaprimas: puntales de losa, mesas o torres de apuntalamiento.
C.I.3e) Se debe definir un procedimiento validado por el mandante o su representante, de acuerdo al método de determinación o estimación de la resistencia del hormigón elegido (frecuencia, cantidad de mediciones, otros).
Otros comentarios:
a) En caso que se requiera descimbre a edades tempranas por consideraciones constructivas, se deberá consultar al ingeniero estructural del proyecto si el diseño y la curva de desarrollo de resistencia del hormigón en el elemento, permiten lo propuesto, sin que se produzcan deformaciones excesivas por flexión.
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II.- ESPECIFICACIÓN TÉCNICA
II.1. Consideraciones Técnicas
II.1.1 Los requisitos para definir los tiempos mínimos para realizar el desmolde son: deflexión máxima admisible en función de las dimensiones del elemento, resistencia mínima a la compresión del hormigón colocado al momento del descimbre y si se realizará o no realzaprimado.
II.1.2 La determinación de la resistencia del hormigón se debe basar en la resistencia de probetas curadas en las mismas condiciones que el elemento o en otros métodos de ensayo, como medición de madurez del hormigón colocado u otro método que sea aprobado por el proyecto.
CII.1.2.1 El ACI 318 incluye los siguientes métodos para determinar la resistencia del hormigón del elemento:
(a) Ensayos de cilindros fabricados en obra, de acuerdo con ASTM C873. El empleo de este método está limitado a losas de hormigón cuyo espesor sea de 125 a 300 mm.
(b) Resistencia a la penetración de acuerdo con ASTM C803M.
(c) Resistencia a la extracción de acuerdo con ASTM C900.
(d) Correlación y mediciones del factor de madurez, de acuerdo con ASTM C1074.
CII.1.2.2 A modo de referencia, la curva de desarrollo de resistencia puede ser consultada al proveedor del hormigón o determinada mediante ensayos en el caso de hormigón confeccionado en obra.
II.2. Requisitos de deformación máxima.
II.2.1 La deformación máxima admisible en el momento de desmolde de un elemento horizontal no deberá sobrepasar L/300 ó 20 mm.
CII.2.1.2 La deflexión de la losa se obtiene midiendo el descenso del punto central, ya sea por la cara superior o inferior, teniendo como referencia la condición previa al descimbre. La precisión del equipo de medición debe ser de ± 0,5 mm
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II.3 Requisitos para el Desmolde
El Ingeniero estructural del proyecto, basándose en consideraciones típicas de comportamiento estructural de elementos en flexión, deberá especificar la resistencia mínima que debe tener el hormigón del elemento para que pueda ser descimbrado. De no existir especificación para la resistencia mínima a compresión del hormigón al momento del descimbre, se debe aplicar lo siguiente:
II.3.1 Consideraciones para el descimbre de losas:
II.3.1.1 Caso sin realzaprimado
Se podrá desmoldar las losas sin colocar soporte posterior sólo cuando el hormigón de dicho elemento tenga una resistencia cilíndrica a la compresión mayor o igual que el 75% de la resistencia de diseño, o mayor o igual que 18 MPa, cuando el 75% de la resistencia especificada supere 18 MPa, siempre que las sobrecargas de construcción no superen las sobrecargas de diseño del elemento.
II.3.1.2 Caso con realzaprimado.
Las losas se pueden descimbrar cuando el hormigón del elemento tenga una resistencia cilíndrica a la compresión mayor o igual que 15 MPa, considerando sólo el peso propio, y mayor o igual que 20 MPa, si se considera adicionalmente la sobrecarga, para ser reapuntaladas posteriormente.
Una vez descimbrada, la losa se debe reapuntalar dentro de la jornada de trabajo, siempre y cuando no sea cargado externamente. En el caso que el elemento requiera ser cargado, se deberá reapuntalar previamente.
C.II.3.1.2Se debe proceder a reapuntalar en el menor tiempo posible, por lo que se recomienda que en la medida que sea posible, este tiempo sea inferior a dos horas.
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II.3.2 Consideraciones para el desmolde de vigas:
Para el caso de las vigas, el desmolde se podrá realizar teniendo una resistencia mayor o igual que el 75% de la resistencia de diseño y siempre que se cumpla además, lo siguiente:
II.3.2.1. Caso sin realzaprimado:
Razón L/H (Largo viga/alto viga) sea menor o igual que 10.
La carga tributaria por peso propio de losa y viga sea menor que 1,4 veces la sobrecarga de diseño.
(Ver punto CII.3.2.1)
La sobrecarga de construcción no exceda de 75 kgf/m2 o equivalentemente, sólo tránsito de personas y sin acumulación de materiales.
II.3.2.2. Caso con realzaprimado:
Descimbrar las vigas y posteriormente proceder con el realzaprimado.
Se debe realzaprimar al menos a los tercios de luz libre de la viga.
El realzaprimado se debe efectuar lo antes posible dentro de la jornada de trabajo, preferentemente antes de dos horas desde el descimbre.
C.II.3.2.1. Metodología de cálculo de ancho tributario y carga lineal:
Leyenda:
Ancho Tributario (m)
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III. ACTUACIÓN CON PROCEDIMIENTO PROPIO
III.1 En el caso que la empresa constructora cuente con procedimientos propios para establecer el desarrollo de la resistencia a la compresión y de la rigidez a lo largo del proceso de endurecimiento del hormigón, se podrá fijar una resistencia mínima necesaria para realizar el desmolde.
III.2 La empresa constructora, en coordinación con la Inspección Técnica cuando corresponda, podrá definir el tiempo requerido para realizar el desmolde basándose en la información de la curva de desarrollo de resistencia típica del hormigón que será utilizado en el proyecto, ateniéndose a lo indicado en II.3.
III.3 El procedimiento propuesto deberá ser respaldado y documentado por la empresa constructora, y posteriormente debe ser aprobado por el Ingeniero Proyectista o la Inspección Técnica, previo al inicio de la obra.
III.4 De requerir reapuntalamiento, éste debe ser realizado dentro del plazo límite establecido en el numeral II.3.1.2 y II.3.2.2, según corresponda.
IV. ACTUACIÓN SIN PROCEDIMIENTO PROPIO
CIII.1.1 Las curvas de endurecimiento se deben obtener para cada dosificación de un determinado proyecto, considerando las condiciones de la faena.
CIII.1.2 La rigidez no varía significativamente si el descimbre se realiza después del tercer día en condiciones normales de temperatura de curado (ver curvas en el DTE).
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IV.I En caso que no se conozca la resistencia del hormigón de la estructura, el moldaje se debe mantener un periodo de tiempo mayor o igual al indicado en la tabla siguiente:
Distancia entre apoyos Plazo mínimo en días Losas Fondo vigas
Moldaje lateral 12 horas 12 horas
Vigas
<3 m luz
3-6 m luz
>6 m luz
Losas armadas en una dirección:
<3 m luz
3-6 m luz
> 6 m luz
7 días (*)
14 días (*)
21 días (*)
4 días (*)
7 días (*)
10 días (*)
(*) Si los moldajes pueden ser removidos sin alterar el reapuntalamiento, se puede usar la mitad de dichos plazos, pero no menos de tres días.
Plazos de acuerdo con lo establecido en ACI 347.
C.IV.1 Antes de proceder de esta forma, se deben hacer pruebas con el proveedor/productor para verificar que el hormigón alcanza una resistencia mínima de 75% de la resistencia de diseño a los 4 días, o 20 MPa, considerando condiciones ambientales similares a las de la obra.
Los valores señalados en la tabla son válidos siempre que la temperatura ambiente media diaria sea mayor que 10°C. En el caso que se presenten días con temperaturas menores que 10°C, se deben aumentar los plazos en la cantidad de días en que se presentaron bajas temperaturas.
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INDICE
1.- Alcance
2.- Introducción
3.- Diseño de Elemento Horizontales de Hormigón Armado
4.- Desmolde de Elementos Horizontales
5.- Deflexión Máxima Aceptable
6.- Especificación Técnica
7.- Procedimientos de Control de Deflexiones
8.- Consideraciones para el Cumplimiento del Estándar de deflexión
Aceptable
8.1.- Actuación con procedimiento propio
8.2.- Actuación sin procedimiento propio
9.- Bibliografía Recomendada
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1.- ALCANCE
El presente documento DTE 008-13 contiene información que sirve como respaldo a la Especificación Técnica ET 008-013 “Desmolde de Elementos Horizontales de Hormigón Armado”. Por lo tanto, los conceptos contenidos en este documento no forman parte de esta especificación técnica.
2.- INTRODUCCIÓN
El proceso de desmolde de elementos horizontales puede inducirle grandes deflexiones si éste es realizado cuando el hormigón no tiene suficiente resistencia. Debido a que no se dispone de una metodología reconocida para poder estimar el tiempo mínimo requerido para realizar esta actividad, la especificación de diseño protege los elementos estableciéndose tiempos en ocasiones excesivos, que aumentan los costos y disminuyen la productividad de la obra.
Por otra parte, no se cuenta con recomendaciones de diseño que apunten al momento de desmolde y a la deflexión máxima que puede tener un elemento horizontal, ya sean losas o vigas, para que no tenga deflexiones excesivas en edades tempranas, teniéndose que éstas solo apuntan a sobrecargas de largo plazo y al aumento de deflexiones por esta causa. Por lo anterior, se puede encontrar que los plazos son muy largos para losas que tienen altas resistencias tempranas o en ocasiones muy cortos si el elemento es de muy bajo espesor y con baja resistencia a temprana edad.
La información contenida en este documento ha sido obtenida de análisis realizados por el ICH para definir estos procedimientos, basándose en una investigación particular de deflexiones de corto plazo de elementos horizontales y la experiencia observada en terreno
3. DISEÑO DE ELEMENTOS HORIZONTALES DE HORMIGÓN ARMADO
El diseño de elementos horizontales de hormigón armado, considera espesores mínimos de losas y vigas para protegerlo de sobrecargas en exceso cuando el elemento es cargado en el largo plazo, en que ya ha alcanzado su resistencia mínima admisible. Sin embargo, normalmente no se realiza un análisis de corto plazo, considerando la resistencia a diferentes edades tempranas del hormigón joven.
El procedimiento para el cálculo de deflexiones de losas estructurales de hormigón armado se basa en la ecuación: , Donde K corresponde a un factor que depende de las condiciones de apoyo de la losa, se adopta 5 para elementos simplemente apoyados y 1 para losas continuas, w la carga distribuida sobre la viga, l el largo del elemento, E el módulo de elasticidad del hormigón a la edad de desmolde obtenido de la curva módulo/edad del hormigón de interés, e I el momento de inercia de la sección. ACI 318 acepta que I se determine según la ecuación del Módulo de Inercia Efectivo
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propuesta por Branson (1965) y largamente aceptada para el cálculo de deflexiones en elementos en flexión.
donde , , y en MPa, para hormigones de peso normal.
El código de diseño de hormigón armado ACI 318-05 propone dos aproximaciones para el control de las deflexiones de miembros de hormigón. En la primera aproximación los requerimientos de espesor mínimo son entregados tanto para losas en una como en dos direcciones. El espesor mínimo es especificado como una fracción del largo de la luz. En la segunda aproximación las deflexiones son calculadas y comparadas con límites específicos que entrega el código y que deben ser cumplidos.
Los valores propuestos según dichas aproximaciones se presentan en las Tablas siguientes:
Tabla 1: Espesor mínimo de vigas no pretensadas o losas en una dirección, a menos que las deflexiones sean calculadas.
Espesor mínimo, h Simplemente apoyadas Con un extremo continuo Ambos extremos continuos En voladizo
Elementos
Elementos que no soporten o estén ligados a divisiones u otro tipo de elementos susceptibles de dañarse debido a deflexiones grandes
Notas: Los valores dados en esta tabla se deben usar directamente en elementos de hormigón de peso normal (wc=2.300 kg/m3) y armadura de refuerzo grado 420 MPa. Para otras condiciones, los valores deben modificarse como sigue:
a) Para hormigón liviano estructural con densidad wc dentro del rango de 1.440 a 1.920 kg/m3, los valores de la tabla deben multiplicarse por (1,65 – 0,0003 wc) pero no menos de 1,09.
b) Para fy distinto que 420 MPa, los valores de esta tabla deben multiplicarse por (0,4 + fy/700)
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Tabla 2 Máximas deflexiones permisibles
Tipo de Elemento
Cubiertas planas que no soporten ni están ligadas a elementos no estructurales susceptibles de sufrir daños debido a deflexiones grandes.
Entrepisos que no soporten ni estén ligados a elementos no estructurales susceptibles de sufrir daños debidos a deflexiones grandes.
Sistema de entrepiso o cubierta que soporte o esté ligado a elementos no estructurales susceptibles de sufrir daños debidos a deflexiones grandes.
Sistema de entrepiso o cubierta que soporte o esté ligado a elementos no estructurales no susceptibles de sufrir daños debidos a deflexiones grandes.
Deflexiones considerada
Deflexión inmediata debida a carga viva, L
Deflexión inmediata debida a carga viva, L
La parte de la deflexión total que ocurre después de la unión de los elementos no estructurales (la suma de las deflexiones a largo plazo debida a todas las cargas permanentes, y la deflexión inmediata debida a cualquier carga viva adicional)
Limite de deflexión
180 *
360
480
240 §
* Este límite no tiene por objeto constituirse en un resguardo contra el empozamiento de aguas. Este último se debe verificar mediante cálculos de deflexiones adecuados, incluyendo las deflexiones debidas al agua estancada, y considerando los efectos a largo plazo de todas las cargas permanentes, la contraflecha, las tolerancias de construcción y la confiabilidad de las medidas tomadas para el drenaje
Las deflexiones a largo plazo deben determinarse de acuerdo con las ecuaciones 9.5.2.5 ó 9.5.4.3 de ACI 318, pero se pueden reducir en la cantidad de deflexión calculada que ocurra antes de unir los elementos no estructurales. Esta cantidad se determina basándose en datos de ingeniería aceptables correspondientes a las características tiempo-deflexión de elementos similares a los que se están considerando.
Este límite se puede exceder si se toman medidas adecuadas para prevenir daños en elementos apoyados o unidos
§ Pero no mayor que la tolerancia establecida para los elementos no estructurales. Este límite se puede exceder si se proporciona una contraflecha de modo que la deflexión total menos la contraflecha no exceda dicho límite.
Tabla 3: Espesor Mínimo de Losas sin Vigas Interiores*
Sin Ábacos Con Ábacos
Paneles Exteriores Paneles Interiores Paneles Exteriores Paneles Interiores
fy, MPa
* Para construcción en dos direcciones, n es la luz libre en la dirección larga, medida entre caras de los apoyos en losas sin vigas, y entre caras de las vigas, para losas con vigas u otros apoyos en otros casos.
Para fy entre los valores dados en la tabla, el espesor mínimo debe obtenerse por interpolación lineal fine en la sección 13.2.5 de ACI 318
§ Losas con vigas entre las columnas a lo largo de los bordes exteriores. El valor de f para la viga de borde no debe ser menor que 0,8
Estos requisitos del Código ACI 318, son propuestos como una medida de control de deflexiones de elementos de hormigón armado, sin embargo, algunas críticas al método (Scanlon, 2006) van por el lado de que: i) el monto de deflexión que puede ser esperado para un espesor seleccionado es desconocido, ii) el espesor mínimo es independiente de la carga aplicada, iii) el rango de luces para el cual las recomendaciones pueden ser aplicadas no se especifica, iv) los valores de espesor mínimo para construcción en un sentido son para
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elementos no soportando o amarrados a particiones u otras construcciones propensas a ser dañadas por deflexiones, y v) no existen limitaciones dadas en el código para la aplicación de las recomendaciones en construcciones en dos sentidos más que el que dice relación con que “estos límites aplican solo al dominio de experiencia previa en cargas, ambiente, materiales, condiciones de borde y largos de elementos”.
4. Desmolde de Elementos Horizontales
El procedimiento de desmolde de elementos horizontales debe ser realizado cuando el hormigón ha alcanzado una resistencia suficiente para evitar deformaciones excesivas por cargas de peso propio en el hormigón, que le induzcan mayores deflexiones que las calculadas por diseño.
Se ha encontrado que el desmolde de elementos que son cargados solo con su peso propio y con espesores sobre 10 cm puede ser realizado al alcanzar el 75% de la resistencia de diseño especificada, para obtener deflexiones similares que en desmoldes a tiempos mayores.
5.- Deflexión Máxima Aceptable
Las deflexiones máximas aceptables, para efectos de este documento, corresponden a los criterios señalados en el código ACI318.
6.- Especificación Técnica
La Especificación Técnica de Tiempo de Desmolde de Elementos Horizontales tiene como objetivo establecer condiciones de comportamiento de deflexiones de una losa de hormigón armado para definir el momento en que es posible desmoldarla.
Los valores propuestos se basan en mediciones sobre una experiencia con deflexiones reales realizada por el ICH en que se descimbró a diferentes edades. Se ha encontrado que el método de estimación de deflexiones instantáneas de desmolde es bastante adecuado para predecir deflexiones a edades menores a 3 días, o cuando el elemento no es llevado a rotura al momento de desmolde y puede ser usado con confianza.
En la Figura 1 se muestran los valores de deflexiones reales obtenidos para diferentes situaciones de losas que se indican:
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fc ´ = 20 MPa. h=13 cm. Enfierradura inferior fc ´ = 20 MPa. h=13 cm. Enfierradura superior e inferior fc ´ = 20 MPa. h=10 cm. Enfierradura inferior fc ´ = 30 MPa. h=13 cm. Enfierradura inferior
Edad
del hormigón (días)
Figura 1: Deflexión de losas según espesor, cuantías de enfierradura y resistencia especificada del hormigón usado (ICH, 2006).
De la figura se desprende que para espesores sobre 13 cm el desmolde a edades sobre 3 días es bastante similar y no se obtiene una deflexión menor a medida que se aumenta la resistencia especificada del hormigón usado.
En efecto, al analizar la resistencia del hormigón del elemento al momento del desmolde, se puede ver que la disminución de deflexión empieza a ser marginal para resistencias cilíndricas sobre los 18 MPa, según la tendencia mostrada para losas de igual espesor y diferente resistencia.
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Figura 2: Influencia
de la resistencia especificada del hormigón de las losetas en la deflexión instantánea al momento de desmolde. Se incluye deflexión estimada con ACI318 referencial.
7.-Control de Deflexiones
Las deflexiones pueden ser controladas por diversas acciones que limiten su aumento en el tiempo, dentro de las cuales se puede considerar cambios el diseño del elemento (espesor y enfierradura), descimbre a distintas edades, utilización de hormigones con altas resistencias tempranas que permitan un desc temprano u otras que puedan ser sugeridas en base a la experiencia previa o mejores prácticas constructivas de la empresa constructora.
La decisión de cual método utilizar dependerá del análisis y evaluación de las mejoras que involucra cada procedimiento y la conveniencia de modificar el proyecto, por ejemplo al disminuir los tiempos de descimbre se reducen también los costos asociados a esta actividad, optimizando y aportando eficiencia a la construcción, no obstante los costos de materiales o tecnología involucrados en este procedimiento podrían variar.
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8.-Análisis de sensibilidad - Descimbre de vigas.
Teniendo en consideración el distinto comportamiento estructural de losas y vigas, la comisión ha realizado un análisis para determinar las condiciones seguras para el descimbre de vigas de hormigón armado, sin considerar y considerando realzaprimado. El estudio consideró constantes la separación entre vigas y el ancho de las mismas. Como variables se contemplaron 3 resistencias de hormigón, 3 largos de la viga, 3 valores de sobrecarga de diseño y 4 posibles cargas de construcción (la más alta equivalente a la carga de diseño). Como metodología, en un principio se diseñó cada viga tanto a flexión (supuesto simple apoyo) y corte, tal de satisfacer resistencia sin quedar en exceso sobredimensionadas (diseño racional) y luego se verificaron estos diseños en construcción siguiendo la metodología de tensiones admisibles (es decir, sin mayorar las cargas y verificando que hormigón y acero se mantienen en sus rangos elásticos).
Las conclusiones principales se resumen como:
1) Sin realzaprimar. Esto sólo se podrá aceptar satisfaciendo:
- Razón L/h (largo viga/altura viga) sea menor a 10.
- La carga tributaria por peso propio de losa y viga sea menor a 1,4 veces la sobrecarga de diseño.
- La sobrecarga de construcción no exceda de 75 kgf/m2 o equivalentemente sólo tránsito de personas y sin acumulación de materiales.
- La resistencia del hormigón es mayor al 75% de su capacidad en compresión
- Satisfechos los puntos anteriores, entonces no habrán problemas de deflexiones excesivas. Las conclusiones indicadas pueden hacerse extensivas para losas con espesor mayor a 100 mm.
Al analizar losas de 100 mm de espesor, se nota que para las vigas efectivamente diseñadas la sobrecarga de construcción puede llevarse a un máximo de 300 kgf/m2.
2) Al realzaprimar. Se puede asegurar que no habrá problemas o fallas (demandas sobre el 75% de la resistencia a compresión del hormigón) si:
- El realzaprimado se hace al menos a los tercios de la luz libre de la viga.
DE CHILE
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METODOLOGIA Y CAMPO DE INFERENCIA DEL ESTUDIO
La siguiente figura muestra el conjunto de condiciones geométricas analizadas: L
e.losa
e.adicional
400 mm
Figura 3: Geometría de análisis.
Además de esta geometría se consideraron las siguientes otras variables:
- Grado de hormigón: H25 , H30 y H35.
- Sobrecarga de diseño (SD): 600 kgf/m2 (zonas públicas), 400 kgf/m2 (Oficinas), 200 kgf/m2 (Vivienda).
- Sobrecarga de Construcción (SC): 75 kgf/m2, 0,5*SD, 0,75*SD y SD.
- Acero de refuerzo calidad A630-420H.
Josué
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Además se analizó el caso de losas de 100 mm de espesor, para mismas dimensiones de vigas y largos de 4.0m, 6.5m y 9.0m. El resto de las variables se mantienen en este análisis.
En definitiva la combinatoria de las condiciones enunciadas genera 1296 posibles casos para diseño. Aplicando los siguientes criterios:
- Razón L/h < 24, según ACI318-11 para elementos a flexión en un sentido.
- Cuantía de refuerzo longitudinal 0,0033 < Ro < 0,025 (máxima cuantía de 0,05 total) para cumplir requisito mínimo de flexión y evitar congestión de refuerzo.
- Esfuerzo de corte máximo admisible equivalente a 4 veces la resistencia a corte del hormigón (ACI318-11).
- Diseño por factores de carga y resistencia (último).
Este universo de casos se reduce a 864 que efectivamente tienen una solución de diseño estructural, distribuidos en 264 casos con hormigón H25, 296 casos con hormigón H30 y 304 casos con hormigón H35.
Con posterioridad, a los casos ya diseñados y considerando los refuerzos antes definidos, se evalúa cada condición geométrica y de resistencia del hormigón para la condición de Peso propio + Sobrecarga de Construcción con el método de tensiones admisibles bajo los siguientes criterios:
- La resistencia de corte es 0,55 veces la resistencia que se obtendría si la evaluación se hace por resistencia última.
- La tensión en el hormigón se debe mantener bajo 0,45*f’c.
- La tensión admisible en el acero es 0,6*fy.
- La relación para el módulo de elasticidad del hormigón Ec(f’c) es la indicada en sección 8.5.1 de ACI318-08 para hormigón de densidad normal.
- El realzaprimado toma un 70% de la carga y el restante 30% debe ser resistido por la viga. En este caso, el esfuerzo a flexión se calcula considerando que el realzaprimado se hace a los tercios de la luz libre del elemento.
- Sólo se han verificado resistencias. Luego se verifican deformaciones en los casos que satisfacen los criterios anteriores.
Al ejecutar esto, y definiendo como “falla” el no cumplimiento de alguno de los criterios anteriores o si la resistencia requerida del hormigón para satisfacerlo excede del 75% de la resistencia de diseño (tal como señala la especificación), se deduce:
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- De los 620 casos analizados sin realzaprimar, las fallas por resistencia de corte se reducen a un 6,5% de los casos, en tanto que las fallas por resistencia a flexión llegan a un 80%. Las condiciones que permiten evitar estas fallas se enuncian en la página 9 de este documento.
- Al realzaprimar, por el contrario, las fallas por resistencia de corte no existen y las fallas por resistencia a flexión se reducen a un 2% de los casos. Dichas fallas se eliminan al garantizar un realzaprimado a lo menos a los tercios de la luz libre del elemento.
9.- Bibliografía Recomendada
- ACI 435R-95 Standard Practice for Control of Deflections in Reinforced Concrete, American Concrete Institute, 1995.
- ACI 224R-01 Cracking of Concrete, American Concrete Institute, 2001.
- ACI 318-11 Código de Diseño de Elementos de Hormigón Armado, basado en ACI 318. Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile.
- ACI 347 Guide to Formwork for Concrete. American Concrete Institute, 2004, 32 pp.
- Branson, D. E., “Instantaneous and Time-Dependent Deflections on Simple and Continuous Reinforced Concrete Beams,” HPR Report No. 7, Part 1, Alabama Highway Department, Bureau of Public Roads, Aug. 1965, pp. 1-78.
- ACI318 – 2008. Código de Requisitos de diseño para Edificios de Hormigón
- ACI350M – 2006. Código de Requisitos para Ingeniería Ambiental de Estructuras de Hormigón. Apéndice I “Método de Diseño Alternativo”.
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