El ACI 318S-14 y La Supervisión de Obras de Concreto UNI

7/25/2019 El ACI 318S-14 y La Supervisión de Obras de Concreto UNI

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El ACI 318S-14 y la Supervisión deEstructuras de Concreto

Ing° Luis Flores – Junio 2015

Taller de Patología del Concreto

CAPÍTULO PERUANOACI PERÚ

CAPÍTULO DE ESTUDIANTESACI - UNI



AMERICAN CONCRETE INSTITUTE



¿Qué es el ACI?

El Instituto Americano del Concreto es la

organización más grande a nivel mundial que

desarrolla y distribuye normas y estándares técnicos,cursos y seminarios sobre el diseño, construcción y

materiales relacionados al concreto, gracias a

contribuciones de profesionales e institutos

comprometidos con el buen uso del concreto.



El American Concrete Institute – ACI- se funda en

1904 en Michigan, EEUU. Desde entonces, lidera

el conocimiento y normalización en el campo delconcreto.

Tiene 99 Capítulos, 65 Capítulos de Estudiantesy cerca de 23,000 miembros y

está presente en másde 120 países.



Los Comités del ACI se encargan de desarrollar y

promover las últimas actualizaciones, normas y

reportes en los temas relacionados al concreto.

Hay más de 100 Comités existentes y pueden

Comités Técnicos, Educativos y de Certificación.

Más de 3,000 profesionales voluntarios en elmundo conforman estos Comités.



ACI Committee 318 at the ACI Spring 2014 Convention

in Reno, NV



El ACI PERÚ se funda en 1984, siendo el Ing°

Teodoro Harmsen su 1er. Presidente.

En el 2014 el Ing° Enrique Pasquel fue distinguido

Miembro Honorario del ACI y algunos miembros

reconocidos como Miembros Fellow por el ACI,

como el Ing° Gianfranco Otazzi, etc.

Más de 30 años difundiendo el conocimiento en lo

referente a tecnología del concreto en el Perú…



Directiva ACI Perú2014-2015

Presidente: Luis Flores 1er. Vice-Presidente: Luciano López

2do. Vice-Presidente: Luis Villena

Tesorero: Julio Rivera

Secretaria: María Inés Castillo

Directores: José Alvarez

Aleksey Beresovski

William BacaChristian Chacón

Julio Higashi

Raúl Quesada

Christian Sotomayor



Más de 12 años como¡Excellent Chapter!



EL ACI 318S-14Requerimientos de Diseño para

Concreto Estructural



Historia del ACI 318

• 1910 – Primer Reglamento publicado: “Regulacionesestándar para el uso de concreto reforzado enedificios” por el ACI.

• Hasta 1956, los requisitos estructurales utilizaban elmétodo de esfuerzos admisibles

• Para 1971, se adopta el método de la “Resistencia

última”, eliminando los esfuerzos admisibles.

• En general, la organización del ACI 318 se ha basadoen el comportamiento del concreto reforzadoconstruido en sitio



Historia del ACI 318

ACI 318-63 ACI 318-71 (78 pg, 750 requisitos) vs ACI 318S-1460 pg ACI 318-11 (500 pg, 2500 req)

1910: “Regulaciones Estandar para uso de concreto reforzado en edificios”



Cambios importantes(desde 1971)

• Longitudes de desarrollo

• Resistencia a la torsión

• Diseño y detallado sísmico

• Clases de exposición del concreto

• Factores de reducción de resistencia basados en la

deformación unitaria

• Anclaje al concreto



Organización del ACI-318(desde 1971 hasta el 2011)

Los capítulos 7 al 12 fueron fundamentales dentro de la

organización

Análisis

Funcionamiento (Deflexiones, control de fisuración, etc.)

Resistencia (Flexión, cortante, etc.)

Detalles del refuerzo relacionados



Resistencia a flexión y carga axial

Resistencia a cortante

Factores dereducción deresistencia, f

Empalmes por traslape

Recubrimiento

Estribos

Estribos en el nudo

Doblado

Capítulo 10

Capítulo 11

Capítulo 9

12.15-12.17

7.8.1.1

11.10.2

7.7

7.10.5

ACI 318-11Organización



¿Necesita una herramienta?



Proceso de reorganización del ACI318-14

2003: el Comité inicia la discusión

2006: encuestas a los usuarios, grupos de discusión /talleres Los ingenieros quieren que toda la información relacionada

con el diseño y detallado de los elementos sea fácil deencontrar. Los ingenieros desean que el Reglamento esté configurado en

paralelo con la misma forma como diseñan los miembros

2007: Se decide reorganizar y se desarrolla un plan de

temas

2008: el Comité aprueba realizar la reorganización



¡Mayor facilidad de uso! Que la información seencuentre más rápido.

Que haya certeza de que un diseño cumple acabalidad con el Reglamento: Hoja de Ruta

Que haya un lugar para la información nueva

Es decir…¡Ordenar el garage!

Objetivos Principales de laReorganización del ACI 318-14



2008: Se comenzó a ordenar el garaje…



¿Cómo se ve el 318S-14?

LOSAS ENUNA

DIRECCIÓN

SISTEMASESTRUCTURALESCOLUMNAS DIAFRAGMAS

CIMENTACIONESMIEMBROS DE

CONCRETOSIMPLE

GENERALIDADES-ALCANCE,

APLICACIÓN,INTERPRETACIÓN

VIGAS



Organización del ACI 318-14

Capítulos generales• 1: Generalidades: Alcances e interpretaciones

• 2: Nomenclatura y terminología

• 3: Normas citadas y materiales aceptables




Capítulos de Sistemas• 4: Requisitos para sistemas estructurales (nuevo)

• 5: Cargas

• 6: Análisis estructural: Se añade análisis con

elementos finitos




Capítulos de los Elementos:

• 7: Losas en una dirección

• 8: Losas en dosdirecciones

• 9: Vigas

• 10: Columnas

• 11: Muros

• 12: Diafragmas(nuevo)

• 13: Cimentaciones

• 14: Concreto simple



Organización del ACI 318S-14

Secciones típicas de un capítulo de miembrosX.1 Alcance

X.2 Generalidades

X.3 Límites de diseñoX.4 Resistencia requerida

X.5 Resistencia de diseño

X.6 Límites del refuerzo

X.7 Detallado del refuerzo

X.?



1411

10.7.17.7

Factores de reducción deresistencia, φ,

Resistencia a flexión y

carga axial,

Resistencia a cortante

Empalmes por traslapo

Recubrimiento

Estribos en el nudo,

Pendiente

Estribos

10.5.2

10.5.3

10.7.5

10.7.4

10.2.2

10.7.6.1

10.5.1

Capítulo 10

Capítulo 11

Capítulo 9

12.15-12.177.8.1.1

11.10.2

7.10.5

ACI 318-

Organización del

¡ Ya notenemos que

Adivinardónde estála

información!



Nudos / Conexiones

15: Nudos viga-columna y losa-columna

16: Conexiones entre miembros

17: Anclaje al concreto




Capítulo de sismo resistencia• 18: Estructuras sismo resistentes




Capítulos de los materiales• 19: Concreto: Propiedades, Requisitos de diseño

y durabilidad

• 20: Refuerzo de acero, propiedades, durabilidad

y embebidos




Capítulos “Caja de Herramientas” - Complementarios

• 21: Factores de reducción de resistencia

• 22: Resistencia de las secciones de los miembros• 23: Modelos puntal-tensor

•

24: Requisitos de funcionamiento• 25: Detalles del refuerzo




7.6.7.1— El espaciamiento entre el extremo y el centro de los tendones

de pretensado a cada lado de un elemento no debe ser menor que 4db

para torones ó 5db para alambres, excepto que si la resistencia del

concreto a la compresión especificada al momento del preesforzado

inicial, f ci′ , es de 28 MPa o más, el espaciamiento mínimo, medido

centro a centro, de los torones debe ser 45 mm para torones de 12.7

mm de diámetro nominal o menores, y de 50 mm para torones de 15.2

mm de diámetro nominal. Véase también 3.3.2. S

Estilo del ACI 318-11



Estilo del ACI 318-14Ahora los mismos requisitos están en una tabla

, MPaDiámetro nominal

del torón, mmmínimo

< 28 Todos

≥ 28

< 12.7 mm

12.7 mm 45 mm

15.2 mm 50 mm

Tabla 25.2.4 — Espaciamiento mínimo medido centro a centrode los torones de pretensado en los extremos de un miembro

s

4bd

4bd

c f



Las Obras de Concreto en el Perú



La Informalidad en el Perú

En Lima: 60% de las viviendas son por Autoconstrucción

En el Perú: más del 80% de las viviendas son informales

Ti d i l d i i d



Tipo de Material usado en Viviendaen el Perú

Fuente INEI 2013

51%34%

6%

9%

Concreto / Ladrillo

Adobe

Madera

Otros



La Autoconstrucción

Características:1. Ausencia de Planos

2. Sin dirección técnica

3. Mano de obra no calificada4. Deficiente Control de

Calidad

5.

Más cemento, más fierro…6. Concreto más caro …. pero

de baja resistencia



Mal Diseño

Fuego

Choques

Sismos

Exceso deSobrecarga

Reacción Alcali-Agregado

Malos materiales

Mala Construcción

¿QA/QC?

Hielo/Deshielo

Corrosión Etc,etc…

T d C i i d l



Tasa de Crecimiento delSector Construcción - Perú

4.50%4.70%

8.40%

14.80%

16.60%16.50%

6.10%

17.40%

11.30%10.60%

8.50%

3.00%

0.00%

2.00%4.00%

6.00%

8.00%

10.00%12.00%

14.00%

16.00%

18.00%

20.00%

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Fuente : INEI - BCR

Prom: 10.2%

Ob d I ió S t



Obras de Inversión SectorConstrucción 2015-2016



Principales Daños y Deterioros

En Estructuras de Concreto



Patología del Concreto

Es la ciencia que estudia las“enfermedades” del

concreto (defectos, dañosy/o deterioro) , sus causas, y

efectos.

P é d t i



¿ Por qué se deteriora unaestructura de concreto?

DefectosDiseño,

Materiales,

Construcción

DañosSobrecarga,

Derrames químicos

Sismo

Fuego

DeteriorosCongelación,

Deshielo,

Corrosión

Reacción Alcali-agregado

1 DEFECTOS en el Concreto durante



1. DEFECTOS en el Concreto duranteel Diseño y la Construcción

Durante el Diseño:

1. Mal metrado de cargas,

2. Error de Criterio o Cálculo estructural

3. Falta de compatibilización

4. Falta de especificaciones y detalles constructivos claros,etc.

Durante la Construcción:

1. Selección inadecuada de materiales, QA/QC?

2. Error en el diseño de mezcla,

3. Mal procedimiento constructivo,

4. Desconocimiento de propiedades del concreto



Ñ



2. DAÑOS en el Concreto

Por Cargas (Sobrecargas)

CV CV

CM

CMv

CI

CS

Esf.Corte

Esf.Comp.

Esf. Tensión

Zona en compresión

Zona en tensión

Compresión

Tensión

Posible zona decorrosión

2 DAÑOS l C



Sobrecarga no Esperada


3 DAÑOS l C t



Esta sobrecarga genera sobre-esfuerzos en loselementos, deflexiones y pandeos, fisuras, etc.


Sobrecarga no Esperada

2 DAÑOS en el Concreto por



El concreto puede ser afectadopor el ataque de:1. Acidos inorgánicos,

2. Acidos orgánicos,

3. Soluciones alcalinas,4. Soluciones salinas, etc,

Caso 1: La pasta de cemento es atacada:Los agregados se desprenden.

Caso II: Los ácidos disuelven losagregados de piedra caliza o dolomita.

2. DAÑOS en el Concreto por Ataque Químico




2. DAÑOS en el Concreto por Ataque Químico




Sismo en Pisco-ICA : 2007: 7.9°

2. DAÑOS en el Concreto por Sismos




Dic’2013: Incendio en Almacén de Llantas

2. DAÑOS en el Concreto por Fuego




20°C

20°C

50°C

540°C

00h00m

00h30m

01h00m

65°C

650°C

870°C

100°C

Deformaciones por momento y

empuje entre miembros

-Agrietamiento por flexión excesiva

2. DAÑOS en el Concreto por Fuego

02h00m




Set’13: Almacén de Frío

RANSA - Callao

2. DAÑOS en el Concreto por Congelación




Cuando se presentan estas condiciones:

1. Ciclos de congelación y deshielo en el concreto,

2. Concreto poroso que absorbe agua

Zona

de

saturación

Microagrietamiento

por tensión

Poros Capilares





El agua que se congela satura losagregados y astilla el concreto

circundante

La velocidad del deterioro del

concreto está condicionada por:

• Mayor porosidad,

• Mayor saturación de

humedad,• Número incrementado de

ciclos de hielo y deshielo,

• Aire incluído,

• Superficies horizontales queatrapan agua estancada


3 P i i l DETERIOROS l C t



3. Principales DETERIOROS al Concreto:Uso de Incorporadores de Aire

P:¿Qué pasa con lasburbujas de aireincorporadocuando el concretose congela?

R:Se achican,

permitiendo que lapasta se expandasin crear esfuerzosinteriores

2 DETERIOROS en el Concreto



2. DETERIOROS en el Concreto

Corrosión en el Acero

de Refuerzo

Ataque Químico





Intemperismo Ataque de Sulfatos

Depende de los constituyentes del

concreto, la calidad del concreto y

concentración de sulfatos

Na, K , Mg, Ca





Ataque de Cloruros



Corrosión del acero por recubrimiento insuficiente

3. La Corrosión en el Acero



3. Corrosión del Acero por Cloruros

Años

Años Años

A mayor penetración de cloruros Mayor corrosión



Años

Junta de construcción o grieta

Años Años

3. Las Grietas y Cloruros

3 Principales DETERIOROS al Concreto:



2012: Sede Administrativa UGEL de Ilo - Moquegua

3. Principales DETERIOROS al Concreto:Por Corrosión por Exceso de Cloruros

3. Corrosión por Carbonatación



Por contacto con Gases atmosféricos y/o industriales

- CO2 + = CO3H2

- SO2 + = SO3H2

Frente de

Carbonatación

CO2

años

pdel Concreto



Entonces… ¿cómo puedo

proteger al Concreto?



El ACI 318S-14 y la Durabilidad

en el Concreto



Concreto Durable

Es aquel concreto capaz de resistir la acción delmedio ambiente que lo rodea, de los ataquesquímicos y biológicos, mecánicos y/o de cualquier otroproceso de deterioro.

16%

45%

39%

Causas que ProducenProblemas de Durabilidad

MaterialesDiseño

Construcción

Concreto Durable:



La Compacidad del Concreto

Es la capacidad que tienen las partículas sólidas de acomodarse.

Para mejorar la compacidad delconcreto:

Uso de cementante de buena calidad.

Bajas relaciones agua/cemento. Uso de agregados densos, poco porososy bien graduados.

La menor cantidad de agua de mezclado. Adecuado manejo, colocación y

compactación del concreto Adecuado retiro de los encofrados. Protección y curado apropiado.

Concretoresistentey durable

Para obtener un Concreto



Durable

Factores que Intervienen en el Durabilidad del Concreto:

1. La Compacidad de Concreto

2. La Porosidad del Concreto : Macroporos

Poros Capilares Fisuras

3. El Micro-Clima Humedad

Temperatura Presión

4. La presencia de Agentes Agresivos

Concreto Durable:



¿Qué dice nuestro RNE?

E-060: Concreto Armado

CAPÍTULO 4.REQUISITOS DEDURABILIDAD

4.0 ALCANCE

4.1 RELACIÓN AGUA-MATERIALCEMENTANTE

4.2 EXPOSICIÓN A CICLOS DECONGELAMIENTO Y DESHIELO

4.3 EXPOSICIÓN A SULFATOS

4.4 PROTECCIÓN DEL REFUERZOCONTRA LA CORROSIÓN

Concreto Durable:



¿Qué dice el ACI 318S-14?

Concreto Durable:



Exposiciones Especiales a



Congelamiento y Deshielo



El ACI 318S-14 y la Construcción e

Inspección del Concreto

Construcción e Inspección:



Capítulo 26 – DOCUMENTOS DE CONSTRUCCIÓN EINSPECCIÓN

• El 318 está escrito para el ingeniero y no para elcontratista de construcción.

• Los requisitos de construcción deben comunicarsea través de los documentos de construcción.

• En el 318-14, todos los requisitos de construcción se

han reunido en el Capítulo 26.





Otras Normas ACI a tener en

cuenta

ACI 221: Guía para la Durabilidad del



Concreto

Definiciones Concreto Fresco

Congelación y deshielo delconcreto.

Reacción alcali – agregado Ataques químicos

Abrasión Recomendaciones

ACI 222: Guía de Diseño y Construcción



para mitigar la Corrosión

Consideraciones para elDiseño

Impacto de la dosificación,materiales y tipos de metalesembebidos en el concreto

Práctica constructiva Evaluación y protección de

estructuras en servicio.

ACI 435: Control de Deflexiones en



Estructuras de Concreto

Deflexiones en elementos deconcreto a flexión.

Deflexiones en losas armadasen 2 sentidos

Control y reducción dedeflexiones en elementos deconcreto,

Método de la sección decurvatura para el cálculo dedeflexiones.

ACI 437: Evaluación de la Resistencia



del Concreto en Edificaciones Existentes

Investigación preliminar. Métodos de evaluación de

materiales. Condiciones y métodos para

las pruebas de carga. Evaluación del concreto. Método de la carga cíclica.

ACI 546: Guía de Reparación del



Concreto

Remoción, y preparación delconcreto, técnicas dereparación.

Preparación de la superficie.

Materiales de reparación. Sistemas de protección. Técnicas de reforzamiento, etc

ACI Perú: www.aci-peru.org



ACI: www.concrete.org



Procedimiento ACI para atender un

Caso de Patología del Concreto

Procesos en la PatologíaE t t l



Estructural

Defectos y/o Daños

Congénitos

Contraídos

Accidentales

Síntomas

ManchasCambios de color

Fisuras

Pérdidas de masa

Investigación de laestructura enferma

Inv. Preliminar

Inv. Profunda

Procesos en la PatologíaEstr ct ral



Estructural

Investigación de laestructura enferma

Diagnóstico y CausasTipos de daños

Magnitud de los daños

Cantidad de daños

Pronóstico Vulnerabilidad

Optimista Pesimista

Procesos en la PatologíaE t t l



PesimistaOptimista

Terapias

Pronóstico

• Preservación

• Restauración• Reparación• Rehabilitación• Reforzamiento

• Amputación• Demolición

Estructural

Procedimiento ACI para la Reparación deE t t d C t



Estructuras de Concreto

ACI 546R-04:Guía para la

Reparación deestructuras de

concreto

¿En qué casos podemos aplicar esteét d ?



método?

Estructuras con daños por sobrecarga, explosiones,

vibraciones, fuego, etc. Estructuras con evidente estado de deterioro como

fisuración, delaminación, corrosión, deflexiones

excesivas, etc. Estructuras con errores durante el diseño, detallaje,

materiales o construcción.

Estructuras que requieran ensayos, reparación y/o

reforzamiento. Adecuación sísmica de estructuras (seismic retrofit)

Cambios de uso, etc.

Metodología ACI de Reparación




1. Para llevar a cabo una evaluación y reparación

existosa, debemos comprender las causas queoriginan el deterioro.

2. Es esencial separar las causas de los síntomas o

deficiencias observadas.SINTOMA CAUSAS

Fisuración • Retracción plástica

• Sobrecarga• Corrosión, etc





1. Evaluación

Preliminar2. Causas delDeterioro

3. Método deReparación y

Materiales

4. Planos yespecificaciones 5. Ejecución dela Obra

1 Evaluación Preliminar



1. Evaluación Preliminar

Revisión de:

1. Expediente Técnico de la obra (Planos, MD, ET, etc)

2. Memorias de cálculo.

3. Cuaderno de Obra, Ocurrencias, etc.

4. Registro de cambios durante la obra.5. Pruebas y ensayos durante la obra

6. Inspección visual de la estructura.

7. Pruebas destructivas y no destructivas.8. Ensayos químicos, análisis petrográficos,

1 1 Pruebas y ensayos al concreto



1.1 Pruebas y ensayos al concreto

1 1 Pruebas y ensayos al Concreto



1.1 Pruebas y ensayos al Concreto

1 2 Evaluación de los Materiales



1.2 Evaluación de los Materiales

El Concreto: Extracción de muestras Análisis petrográfico: densidad, tipo de cemento,

cantidad de puzolanas, proporciones del agregado,

porosidad, contenido de aire, etc. Análisis químico: sales, sulfatos, profundidad de

carbonatación

Resistencia f ’c

1 3 Evaluación de los Materiales



1.3 Evaluación de los Materiales

El Acero de Refuerzo: Determinación del Esfuerzo de Fluencia “fy”

Toma de muestras (ASTM A-370) Presencia de corrosión – área afectada

2. Determinación de las Causas delDeterioro



Deterioro

Desperfectos Causas

Defectos - Diseño- Materiales,- Construcción

Daños - Sobrecarga,- Derrame químico,- Sismo,- Fuego

Deterioro - Congelación,- Erisión,- Corrosión,- Sulfatos

3. Selección del Método de Reparación ymateriales



materiales

A tener en cuenta:

1. Buscar soluciones para anular las causas deldeterioro: exposiciones a sustancias,sobrecargas, vibraciones, etc.

2. Considerar restricciones: operación encaliente, clima, costo/beneficio, etc.

3. Si no se puede anular la causa del daño, se

buscará extender su vida útil.4. PROS y CONTRAS de reparaciones

permanentes vs. temporales

3. Selección del Método de Reparación ymateriales



materiales

5. Mantener la seguridad estructural antes,durante y después de la reparación.

6. Si se incorporar elementos que cambian laconfiguración Nuevo análisis estructural.

7. Verificar hasta dónde ha avanzado eldeterioro (p.e. corrosión del acero)

8. Información actualizada de materiales,

aditivos, equipos: revisar la Hoja Técnica9. Experiencia del Contratista Reparador

4. Preparación del Expediente Técnicode Reparación



de Reparación

Planos, Especificaciones Técnicas,Procedimientos, etc.

¿ Cómo…

Apuntalar y sostener la estructura existente? Retirar el concreto ? Preparar la superficie ? Habilitación del refuerzo ? Colocar los materiales de reparación. ? Anclajes, concreto de reparación, aditivo para

pegar concreto nuevo con concreto viejo…

5 Ejecución de la Obra



5. Ejecución de la Obra

A considerar:

1. “Los trabajos de reparación requieren másatención a los detalles y buena prácticaconstructiva que una obra nueva”

2. Selección del Contratista Reparador –

Experiencia.3. Verificar la seguridad estructural antes de empezar

la obra.4. La reparación puede alterar la distribución de

fuerzas y cargas sobre la estructura. Es esencial quese verifique el apuntalamiento necesario en la obra.





5. Al remover el concreto deteriorado prestar muchaatención al “sonido hueco del concreto” paradeterminar la extensión del trabajo.

6. Especial cuidado con los equipos de remoción.

7. Controles de seguridad y calidad durante lareparación.

8. Mantenimiento preventivo luego de la reparación.



¡ Gracias porsu atención !

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