Construcciones en Concreto Armado

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Requisitos que tenemos que tomar en cuenta para cuando se construya edificaciones de concreto Armado.

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CONSTRUCCIONES EN CONCRETO ARMADO

INTRODUCCION

El sismo del 15 de Agosto ha producido muchos daos en edificaciones de concreto armado, llegando en algunos casos a producir el colapso de los edificios o hacer necesaria la posterior demolicin de ellos. El comportamiento de estos edificios debe analizarse considerando la antigedad de estas construcciones, ya que las exigencias reglamentarias para condiciones sismo resistentes de nuestros edificios se comienzan a aplicar desde hace unos treinta aos.

En los edificios con ms de treinta aos de antigedad, y conforme a las prcticas de diseo de esas pocas, aunque muchos diseos consideraban solicitaciones ssmicas aplicadas con criterios diferentes a los empleados actualmente, no se encuentran disposiciones de refuerzo que permitan un comportamiento dctil de la estructura. Se encuentra as columnas con armadura vertical hasta de de dimetro con estribos de espaciados cada 30cm en toda la altura de la columna y con traslapes o longitudes de anclaje reducidas con relacin a las exigencias actuales. Esta situacin se ha presentado, por ejemplo, en el Hospital Regional de Ica.

Estas edificaciones han basado su resistencia ssmica en la resistencia a fuerzas cortantes de sus muros de albailera, normalmente de ladrillos macizos en amarre de cabeza, comenzando a presentar daos en la estructura cuando se supera la resistencia de la albailera. Este comportamiento nos muestra que es necesario hacer inversiones en estos edificios, en las zonas del pas donde todava no se han presentado sismos fuertes, para mejorar su comportamiento agregando muros de corte de concreto armado ya que no es posible dar ductilidad a las columnas y vigas existentes.

Se encuentran tambin edificios que han sufrido mucho dao, llegando hasta al colapso, y que tienen pocos aos de haber sido construidos. Estos edificios se han proyectado y construido cuando en el pas tenemos, por experiencia de eventos ssmicos propios y por los presentados en otros pases, conocimientos suficientes sobre cmo construir edificios que puedan soportar adecuadamente estos movimientos. Estas experiencias se reflejan en la enseanza en las universidades y en nuestro reglamento ssmico, muy moderno y que ha mostrado que el cumplimiento de sus exigencias da resultados satisfactorios en el comportamiento de los edificios.

Sin embargo el tipo de daos presentado muestra que hay muchas edificaciones que se estn construyendo sin cumplir con las exigencias ssmicas reglamentarias y esto refleja un desconocimiento de las normas, un desconocimiento de una manera simple de aplicarlas, posiblemente el desarrollo de proyectos de estructuras por personas que no son ingenieros o que sindolo no tienen los conocimientos necesarios para ejecutarlos. Esto tambin refleja de manera muy importante la falta de control municipal en la aprobacin de los proyectos y en la verificacin de su cumplimiento durante la construccin de ellos.

EXIGENCIAS DE LA NORMA SISMORRESISTENTE E.030

Recordemos un concepto importante de la Norma E.030 Diseo Sismorresistente. En su artculo 3 dice que la filosofa del diseo Sismorresistente consiste en:a. Evitar prdidas de vidasb. Asegurar la continuidad de los servicios bsicosc. Minimizar los daos a la propiedad

Esto significa que la estructura no debe colapsar, ni causar daos graves a las personas debido a movimientos ssmicos severos que puedan ocurrir en el sitio y que se pueden producir daos dentro de lmites aceptables.

Para que una estructura resista un sismo severo con este tipo de comportamiento es necesario que cumpla dos condiciones:1. Que sea rgida, para que los desplazamientos horizontales sean pequeos.2. Que sea dctil, para que en determinadas zonas pueda tener un comportamiento inelstico, lo que significa fisuracin, sin perder su resistencia ni de que se produzca una falla frgil.

El cumplimiento de la condicin 1 necesita de un proyecto arquitectnico que permita que adems de las columnas y vigas necesarias para soportar las cargas de la estructura, permita que se coloquen muros de corte, de ladrillo macizo o de concreto armado, que aumenten la rigidez a desplazamientos horizontales de la estructura.

El cumplimiento de la condicin 2 necesita que se cumplan las exigencias de la norma de concreto armado, particularmente los artculos referidos al diseo sismorresistente. Esto trata principalmente del tipo de estribos, su espaciamiento, longitudes de anclaje, longitudes de traslape y detalles sobre la colocacin de las armaduras dentro de las vigas.

Adems de cumplir estas condiciones, para tener un buen comportamiento ante sismos severos nuestros edificios deben tener en lo posible: Simetra, tanto en la distribucin de masas como la de rigideces., para reducir excentricidades que producen rotaciones que incrementan los desplazamientos horizontales produciendo mayores daos en los elementos estructurales y no estructurales. Peso mnimo, especialmente en los pisos altos. Esto lleva a la recomendacin que estamos aplicando en forma general en el diseo de nuestros edificios, de evitar los tanques elevados en las azoteas de los edificios. Es mucho ms conveniente emplear equipos hidroneumticos o de presin constante para asegurar el suministro adecuado de agua en todo el edificio. Seleccin y uso adecuado de los materiales de construccin. En las fotos 5 y 6 se ven los daos producidos en n edificio en Pisco, donde el muro de relleno entre las columnas y vigas que se muestran, ha sido construido con ladrillo pandereta en lugar de ladrillo macizo o de paos de concreto armado. El ladrillo pandereta es muy poco resistente a fuerzas horizontales de corte y los casos de falla han sido muy numerosos en este sismo. Se recomienda que se reduzca su empleo, empleando en su lugar ladrillos macizos.

Foto 1 Edificios en buen estado

Foto 2 Edificio demolindose en Ica

Foto 3 Edificio con columnas cortas, Pisco

Foto 4 Detalle de columnas cortas, Pisco

Foto 5 Edificio con dao graves, Pisco

Foto 6 Detalle de daos en edificio, Pisco

Foto 7 Edificio colapsado, Pisco

Foto 8 Falla de columna corta, Ica

Resistencia adecuada. Esto es aplicable principalmente a los elementos verticales, ya que su falla puede producir el colapso del edificio como se ve en la foto 7. Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevacin. Es muy importante que lo elementos verticales, particularmente los ms rgidos, que toman una parte importante de la fuerza horizontal no desaparezcan, creando lo que se denomina un piso blando. Inclusin de lneas sucesivas de resistencia. Esto lleva a considerar como ms adecuado el sistema dual, empleando prticos de columnas y vigas con un sistema de muros de corte. Esta combinacin le permite al edificio controlar los desplazamientos horizontales de manera que estn dentro de lo admisible por el Reglamento y en el posible caso que se exceda la resistencia de los muros de corte, tener una segunda lnea de resistencia en los prticos, los que deben tener la ductilidad necesaria para entrar a un rgimen inelstico, con fisuracin en las zonas donde se formen las rtulas plsticas, pero sin prdida de resistencia y evitando fallas frgiles.

EXIGENCIAS DE LA NORMA DE CONCRETO ARMADO (ACI 318-05)

La Norma Peruana de Concreto Armado E.060 fue aprobada en Febrero de 1989 y por lo tanto es muy antigua, particularmente cuando la investigacin y el anlisis de las experiencias de daos ssmicos a nivel mundial se han incrementado mucho. Por esta razn, aunque es nuestra ley y tenemos que cumplirla, las exigencias para una adecuada resistencia ssmica que presentamos a continuacin estn referidas a la Norma ACI 318 aprobada el ao 2005.

1.- La resistencia requerida por la Norma E.060 en su artculo 10.2.1 tiene que modificarse en lo referente a cargas de sismo, ya que como indica la Norma E.030 en su artculo 12, Para el diseo por resistencia ltima las fuerzas ssmicas internas deben combinarse con factores de carga unitarios.

De acuerdo con esto, las combinaciones de carga indicadas en 10.2.1 de la Norma E.060 son:

2.- Los recubrimientos mnimos de concreto para proteger el acero de refuerzo son los siguientes:

Concreto vaciada contra el terreno y expuesto permanentemente a l 75mm Concreto en contacto con el suelo o a la intemperie: barras de 5/8 o menores 40mmbarras de 3/4 o menores 50mm Concreto no expuesto a la intemperie ni en contacto con el suelo:losas, muros y viguetas 40mmvigas y columnas 50mm

3.- Barras estndar ASTM.

#Denominacindb(mm)As(mm2)Peso(kg/m)

33/89,5710,56

412,71291,01

55/8162001,57

6192842,23

77/8223873,04

81255104,00

91-1/8296455,06

101-1/4328196,43

111-3/83610067,90

4.- Lmites de espaciamiento entre barras.

Consideramos el caso en que el agregado grueso del concreto tiene piedra de un tamao nominal .

Para vigas el mnimo espacio libre entre barras, en sentido horizontal y vertical, es igual al dimetro db (mm) de la barra, pero no menor a 25mm.

Para columnas el mnimo espacio libre entre barras, en sentido horizontal, es igual a una y media veces el dimetro db (mm) de la barra, pero no menor a 40mm.

5.- Exigencias para el refuerzo longitudinal de elementos sometidos a flexin.

Se consideran elementos en flexin, vigas, a aquellos en los que se cumple que la fuerza amplificada de compresin axial en el elemento, Pu, no excede de Agfc/10 y que la luz libre del elemento es mayor que cuatro veces su peralte d.

El ancho bw del alma de la viga no debe ser menor a 250mm y no debe ser mayor que el ancho de la col