Post on 29-Nov-2015
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
Turquía
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Turquía, Filipinas
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Popayán,
Colombia
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
Una de nuestras principales preocupaciones: Los sismos
Chile, 2010
Una de nuestras
principales
preocupaciones: Los
sismos
Chile, 2010
Las solicitaciones ocasionadas por un
sismo fuerte, son, en edificios
convencionales, las solicitaciones más
severas que deberá resistir una
estructura durante su vida útil
La construcción: La materialización del proyecto
Las prácticas constructivas no deben modificar:
- La seguridad de la estructura.
- Las condiciones de servicio (fisuración, 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
fc 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 fc .
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 Compresión
Resistencia a la compresión
Principales Factores que Afectan - fc -
Asumiendo que tanto los agregados como
el cemento son de buena calidad.
Influencia de la relación w/c en la
resistencia y la forma de la curva.
Influencia de la relación w/c
Cuidado con el agua añadida en obra
Relación agua cemento (w/c). Una w/c baja
reduce la porosidad del concreto endurecido,
mejora la traba entre los sólidos
Efecto de w/c en concretos con y sin aire
incorporado.
El aire incorporado en la mezcla a través de aditivos, tiende
a reducir la resistencia en compresión. También aire
atrapado por una consolidación no adecuada del concreto
dentro de los encofrados, tiende a reducir la resistencia.
Condiciones de humedad y temperatura durante el
curado. Proceso continuo de hidratación del
cemento.
Resistencia del Concreto en la Estructura Real
La resistencia del concreto en la estructura real,
tiende a ser menor que el fc de laboratorio.
En teoría, 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.
Segregación de los
agregados
Cangrejeras y segregación en una columna. f ’c = ??
Cangrejeras en una placa. f ’c = ??
Cangrejeras en placas delgadas f ’c = ??
Cangrejeras (vacíos)
Cangrejeras, ausencia
de recubrimiento
Curado ??
La resistencia del concreto en una estructura real no
se puede estimar con precisión.
En caso de serias dudas sobre la calidad del
concreto colocado, se puede acudir a los testigos
perforados o al Esclerómetro para tener una idea de
la uniformidad del concreto.
Extracción de testigos de una estructura existente
Extracción de testigos
Esclerómetro para tener una idea de la uniformidad del concreto
Muros Anclados
Cuidado con el
apuntalamiento
Cuidado con la secuencia de excavación
Cuidado con el llenado
del concreto
Recubrimiento de concreto para el refuerzo
Recubrimiento de concreto para el refuerzo
- Protección del refuerzo de acero contra agentes
externos tales como la humedad.
- Protección del refuerzo contra el fuego
El concreto protege al acero de la acción directa de
las altas temperaturas que se pueden alcanzar en
un incendio. Cuando mayor sea el recubrimiento de
concreto, mayor será el tiempo de exposición 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 Mínimos
Espaciamientos máximos.
Espaciamiento entre armaduras de refuerzo
- Espaciamiento Mínimos
- 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 Mínimos
- Asegurar la adherencia entre las barras y el
concreto.
Si las barras de una capa están 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 Máximos
Asegurar un agrietamiento mejor
distribuido y evitar que grandes
porciones de concreto se
queden sin ningún refuerzo.
Corrosión 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
Corrosión en las armaduras de un aligerado exterior.
Falta recubrimiento. Acero mal colocado
Corrosión en las armaduras de un aligerado.
Falta recubrimiento. Acero mal colocado
Volados Expuestos a la brisa marina
Tabiquería
(Elementos no Estructurales)
Tabiquería (Elementos no Estructurales)
No le prestamos la atención debida:
- Tabiques sin amarre (columnitas).
- Mala calidad del ladrillo.
- Espesores reducidos.
- No hay supervisión del mortero ni de sus
componentes.
- Las instalaciones eléctricas 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 eléctricas. Y el
tabique de ladrillo? Bien, gracias.
Tubos para instalaciones
eléctricas. 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 Propósitos del Refuerzo
4) Proveer fuerzas de compresión cuando el
concreto solo no puede resistir los esfuerzos
actuantes.
5) Restringir el pandeo de las armaduras en
compresión (estribos).
6) Proveer confinamiento al concreto en las zonas
de esfuerzos de compresión altos de vigas,
columnas, nudos.
Las múltiples funciones
de los refuerzos
Las múltiples 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
¿Y los estribos en el nudo?
Colocación del
Acero de Refuerzo
Norma de Concreto - Estribos
Ganchos sísmicos: doblez de 135 grados más
una extensión de 8 db al extremo libre de la barra,
extensión no menor de 75mm.
8 db
75 mm
8 db
75 mm
Estribos
Abiertos
Estribos deficientes. Mala habilitación del fierro
Elementos de borde en Placas
Pandeo del refuerzo longitudinal.
Ausencia de estribos
Empalmes
En los empalmes traslapados con las barras en
tracción, los esfuerzos se transfieren de una barra a
otra por adherencia.
En los empalmes traslapados con las barras en
compresión, parte de los esfuerzos se transfieren por
efecto de punta (apoyo directo de la barra sobre el
concreto).
En consecuencia las barras en tracción 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 mecánicos
para el anclaje y empalme de barras.
Juntas de construcción
Tal vez sea uno de los aspectos más descuidados
de la construcción.
Juntas de Construcción
Proceso constructivo
deficiente. Junta fría
horizontal en vigas
Juntas de Construcción
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 eléctricas.
Del muro de concreto no quedó nada
Ductos y cajas para instalaciones eléctricas.
Del muro de concreto no quedó nada
Años 1920 - 1935
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION
Pontificia Universidad Católica del PerúDepartamento de Ingeniería
Sección Ingeniería Civil
Ing. Gianfranco Ottazzi Pasino