Construcciones en Concreto Armado

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


Turquía


Turquía, Filipinas


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


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 .


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

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


- 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.


- 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.


.

- 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

Anclaje del

refuerzo???

Falta de recubrimiento ,

mala calidad del concreto

Recubrimiento

excesivo

Espaciamiento entre armaduras de refuerzo

Espaciamiento Mínimos

Espaciamientos máximos.


- 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 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 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.


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.


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.


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

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


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.


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

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.


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


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 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

Construcciones en Concreto Armado

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