Extendiendo la vida útil de las Estructuras de Tratamiento de Agua

7/24/2019 Extendiendo la vida til de las Estructuras de Tratamiento de Agua

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2014CONCRETOALDA

EN ESTA EDICIN:

Extendiendo la vida til de las Estructuras de Tratamiento de Agua

Un prximo hito para el Cdigo ACI 318 Mitigacin del Agrietamiento Trmico en Cimentaciones Masivas Evaluacin de Condicin y Planificacin por durabilidad

Setiembre 2014 - N 1 - 2014

Revista Digital del ACI PERU

PREGUNTAS FRECUENTES: Tolerancias en el recubri-

miento de concreto.

Determinacion de anchos

de suras o grietas.

Siempre avanzando


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CONCRETO ALDAREVISTA DIGITAL DEL ACI PER

Revista Digital Concreto al Da N 01-14Ao 01 N 01-14 (Setiembre 2014)

JUNTA DIRECTIVA ACI PER 2014-2015Presidente: Luis Flores1er. Vice-Presidente: Aleksey Beresovsky2do. Vice-Presidente: Luciano LpezTesorero: Luis VillenaSecretaria: Mara Ins CastilloDirectores: Jos Alvarez Christian Chacn Julio Higashi Ral Quesada

Julio Rivera Christian Sotomayor

COMIT EDITORIALLuis FloresLuciano LpezChristian SotomayorChristian ChacnIan Campos

COLABORADORES EN ESTE NMERO:Luis FloresLuciano LpezChristian SotomayorChristian Chacn

Jorge BaznIan CamposCaptulo de Estudiantes Universidad San PedroCaptulo de Estudiantes Universidad Privada Norte

CONCRETO AL DAUna publicacin digital del Captulo Peruano del Instituto Ameri-cano del Concreto

ACI-PERwww.aci-peru.org - [email protected]: (511) 275-3330

(511) 256-0891


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Editorial

SECCION TECNICA

Extendiendo la vida til de las Estructuras de las Plantas de

Tratamiento

Un prximo hito para el Cdigo ACI 318

Mitigacin del Agrietamiento Trmico en Cimentaciones Masivas

Evaluacin de Condicin y Planicacin por durabilidad

SECCION PREGUNTAS FRECUENTESTEMA 1Tolerancias en el recubrimiento de Concreto

TEMA 2Determinacin de anchos de suras o grietas

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INDICE

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2014


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SETIEMBRE2014 - CONCRETO ALDA ACI PER

EDITORIAL

Este ao el lema Siempre Avanzando representa el es-pritu renovado del ACI en el mundo entero. En ACI-PERlo hemos hecho nuestro y reejar nuestra actitud paracontinuar trabajando difundiendo el avance en todos losaspectos del campo del concreto. Siempre Avanzandotambin reeja nuestra posicin en contribuir cada vezms al crecimiento profesional de nuestros asociados.

Con este primer nmero de nuestra Revista DigitalConcreto al Da, que esperamos tenga una distribu-cin bi-mensual, ACI PER da un paso importante en dos

de los objetivos ms ambiciosos de esta gestin: Primero, adecuar nuestraInstitucin a los requerimientos actuales en cuanto a la tecnologa de lainformacin y segundo, acercarnos ms a nuestros asociados, con mayoresy mejores benecios. Con Concreto al Da queremos llegar a ms asocia-dos y no asociados en nuestra misin de difundir el conocimiento. Estamosen la era digital, era en que las distancias han desaparecido, y con ello, losproblemas logsticos que podan signicar llevar y entregar una revista enun punto alejado de nuestra sede. Hoy, gracias al internet y al cada vezmayor acceso a una computadora, la informacin viaja y se entrega de ma-nera inmediata. Gracias a ello y a la iniciativa de nuestros colaboradores,

usted amigo lector, est leyendo este primer nmero que estamos segurosle ser de mucha utilidad.

La estructura de la Revista es muy sencilla y fcil de seguir, tenemos as: laSeccin Tcnica, en la cual Concreto al Da no solo presentar artculosnacionales de inters en el campo del concreto, sino que tambin y graciasa una autorizacin especial, estaremos ofreciendo temas actualizados de larevista Concrete International que edita el American Concrete Institute.En la Seccin Preguntas Frecuentes, estaremos aclarando grandes interro-gantes que se presentan en el da a da de nuestra profesin, ya sea en eldiseo o en el campo, y cuyas respuestas sern siempre enfocadas bajo losCdigos de ACI.

Si usted desea recibir esta Revista, basta que su correo electrnico esten nuestra base de datos y, seas asociado o no, la recibirs puntualmente.Aydanos a difundir esta iniciativa entre tus amigos y contactos para que seinscriban en nuestro portal principal: www.aci-peru.org

Queremos desde ya, conocer tu opinin sobre este primer nmero y recibirtus aportes e ideas para implementarlas en los nmeros siguientes, no du-des en escribirnos a: [email protected]

ACI PER, Siempre avanzando!


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SETIEMBRE2014 - CONCRETO ALDAACI PER 5

SOCIOS

PATROCINADORES20

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De acuerdo al Reporte de la Infraestructura de Canad, alrededor del 40% dela infraestructura de aguas residuales de la nacin canadiense (plantas de tra-tamiento, estaciones de bombeo, y los tanques de almacenamiento) est enpsimas condiciones. El costo de reemplazo para estos sistemas deteriorados

se estima en $ 39 billones de dlares. La infraestrucztura de agua potable (quecomprende las plantas de tratamiento, reservorios y estaciones de bombeo)tambin es motivo de preocupacin, ya que aproximadamente el 14% se cla-sic como en muy malas condiciones. El costo de reemplazo para estos siste-mas deteriorados se estima en $ 25.9 billones de dlares.

La corrosin electroqumica del acero de refuerzo se destaca como unade las principales causas del deterioro de este tipo de obras civiles en infraes-tructura. Las plantas de tratamiento son particularmente susceptibles a estedeterioro, porque el concreto armado (RC por sus siglas en ingls, ReinforcedConcrete) de los tanques y otras estructuras en estas plantas estn expuestos

a mecanismos de corrosin y ataques qumicos. Los diseadores estn en labsqueda de concretos libre de grietas o de baja porosidad para proteger lasbarras de refuerzo en las construcciones de plantas nuevas.

Aunque se vienen utilizado diseos especiales de mezcla con bajas rela-ciones agua-cemento o aditivos especiales, agregados o materiales cementi-cios suplementarios, se ha obtenido un xito limitado en la proteccin de laacero de refuerzo. Claramente, el dar el paso siguiente para utilizar materialesde refuerzo ms duraderos para superar completamente los efectos perjudi-ciales de tales ambientes corrosivos para el concreto.

En la ltima dcada, las barras de refuerzo no corrosivas de polmero re-forzado con bra de vidrio (GFRP por sus siglas en ingls, Glass Fiber-Reinfor-ced Polymer) han sido aceptados como alternativas efectivas y rentables a lasbarras de acero en muchas aplicaciones. Como se han ido desarrollando nue-vos cdigos de diseo y ya se han realizado muchas aplicaciones exitosas, yahemos llegado a nivel de entendimiento y confort en el uso de esta tecnologa,las barras GFRP ya se vienen utilizado en diferentes tipos de infraestructuracomo puentes, estacionamientos, tneles y estructuras marinas. Hasta hoy noconocamos de ningn uso previo de barras GFRP para mejorar la resistencia ala corrosin en tanques de concreto reforzado.

EXTENDIENDO LA VIDA TIL DELAS ESTRUCTURAS DE LASPLANTAS DE TRATAMIENTO

Uso de barras de refuerzo con polmero de fibra de vidrio reforzadoen la construccin de plantas de tratamiento de agua

Autores: Brahim Benmokrane y Hamdy M. MohamedTraduccin y adaptacin para el ACI-Per: Ing Luis Flores Tantalen


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En este artculo, se presenta un tanque de RC construido para una nueva plan-ta de tratamiento de agua en Thetford Mines, QC, Canad. Los autores han co-laborado en el diseo estructural del tanque con Roche Ltd. Consulting Group.El contratista general para la planta de tratamiento y el tanque fue Wilfrid AllenCompany. Por el uso, el tanque estar en constante contacto con el cloro, por

lo que el equipo de diseo elegido utiliz barras de refuerzo GFRP en todos loselementos de la estructura.

GeneralidadesLos muros del tanque rectangular de 24 x 23 m (78,7 x 75,5 pies) estn apo-yados en una losa de cimentacin de concreto armado apoyado en roca. Unmuro central recorre todo el ancho, separando el espacio en dos cmaras ce-rradas y cada cmara est parcialmente dividida por una pared tipo compuer-ta. Todos los muros tienen una altura de 4.65 m (15 pies 3 pulgadas). Los muroso paredes exteriores, la pared central, la losa superior y la losa de cimentacinson 0.35 m (13,75 pulgadas) de espesor y el muro compuerta o deector es de

0.30m (12 pulgadas) de espesor.

Las paredes estn rgidamente conectados a la platea. La losa superior fue dise-ada como una losa uni-direccional continua de cuatro paos sobre soportesrotulados y los muros exteriores fueron diseados como losas de un solo pao.Los espesores se determinaron en base a diseos por esfuerzos de trabajo. Elreforzamiento fue seleccionado para cumplir los criterios de serviciabilidad yresistencia exigidos por las normas CAN / CSA-S806-12, CAN/CSA-A23.3-04, ACI440.1R-06, y ACI 350-06.

Los muros laterales estn en contacto con el relleno compactado, y la losa su-perior soporta un relleno de 0.60m (2 pies) de material suelto de tierra. Lascondiciones de carga incluyen el agua, el suelo, las cargas muertas y vivas enla cimentacin, presin de agua y suelo en los muros; y para la losa superior elpeso del relleno y cargas muertas y vivas existentes.

MaterialesEl expediente tcnico para la construccin del tanque de concreto indicabaque deba ser construido con concreto de peso normal con una resistencia a lacompresin a los 28 das de 35 MPa (5000 psi), un slump de 65 a 100 mm (de 2,5a 4 pulgadas), un tamao mximo del agregado de 19 mm (0,75 pulgadas) y el

contenido de aire 4%. Para el cemento se especica una composicin de 92%de cemento portland y un 8% de humo de slice.

Los documentos tcnicos tambin indicaban que tanto las losas como los mu-ros del tanque deban ser reforzados con barras de refuerzo GFRP fabricadosde bra de vidrio (E-glass) y resina vinilster, fabricados mediante un procesode pultrusin. Este tipo de barras tienen una capa de arena para mejorar la ad-herencia al concreto y se suministran en dos grados, segn lo establecido porel mdulo de elasticidad y la resistencia por la norma CSA-S807-10. Las propie-dades mecnicas de las barras, segn lo previsto por el fabricante, se resumenen la Tabla N 1. Los tamaos de barras fueron elegidas tomando en cuenta

que el agrietamiento podra controlarse mejor mediante el uso de ms barrasde dimetros pequeos en lugar de menos barras de dimetros grandes.


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Tabla N 1:Propiedades de las barras de refuerzo GFRP

Tamao deBarra

Dimetro mm(in.)

rea, mm2(in.2)

Mdulo de elastici-dad, MPa (psi)

Resistencia a la tensingarantizada,MPa (psi)

No. 15*(No. 5)No. 15

(No. 5)

15.9(0.625)

15.9(0.625

199(0.31)

199(0.31)

55.4x103(8,033x103)

64.7 x 103

(9,382 x 103)

934(135x103)

1105(160 x 103)

No. 20

(No. 6)19.1

(0.75)284

(0.44)62.6 x 103

(9,077 x 103)1059

(153 x 103)

* Barras GFRP de Grado II (CSA S807) Barras GFRP de Grado III (CSA S807) f*

fu= resistencia a la tensin promedio menos tres veces la desviacin estndar

Tabla N 2:Refuerzo GFRP usado en los muros y la losa superior

Ubicacin Tipo de refuerzo Grado, tamao de barra , espaciamiento

Murosexteriores

Primario Grado III, No. 15 (No. 5), 120 mm (5 in.)

Secundario Grado II, No. 15 (No. 5), 250 mm (10 in.)

Contraccin-temperatura Grado II, No. 15 (No. 5), 250 mm (10 in.)

Murosinteriores Todos Grado II, No. 15 (No. 5), 250 mm (10 in.)

Losa

Superior Grado III, No. 15 (No. 5), 90 mm (3.5 in.)

Inferior Grado III, No. 15 (No. 5), 140 mm (5.5 in.)Contraccin-temperatura Grado II, No. 15 (No. 5), 250 mm (10 in.)

En el diseo se ha usado bastante las barras N 15, pero tambin barras N 19han sido especicadas en seccin de la cimentacin con un gran momento deexin. La Tabla N 02 muestra las dimensiones de las barras, grados y espa-ciamientos. Las barras de Grado III han sido utilizadas en la armadura principal(distribuidas en la direccin corta de los muros exteriores y paneles de losas).Para controlar los costos, se utilizaron barras de Grado II en el refuerzo secun -dario (en la direccin longitudinal de los muros exteriores y en los paneles de

losa y en ambas direcciones en los muros interiores).

ConstruccinLa excavacin en sitio se inici en febrero de 2012, y las barras de GFRP fueronpuestas en obra a mediados de marzo. La capa inferior de refuerzo en la plateafue apoyada en apoyos de plstico continuos colocados en la direccin longi-tudinal del tanque cada 0. 70m (27 pulgadas). La capa superior de refuerzo fueapoyado en soportes individuales cada 0.90m (36 pulgadas) de espaciamientoen ambas direcciones. La losa de cimentacin (Figura 1) se complet a nalesde marzo.


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Figura 1: Vista general de la cimentacin del reservorio, mostrando la colocacin delas barras GFRP. El tanque que se aprecia al fondo tiene un reforzamiento con barrasde acero convencional.

Figura 2: Los muros exteriores e interiores del tanque tambin fueron reforzados

usando barras GFRP: (a) una seccin del muro exterior mostrando el tamao de lasbarras, grado y espaciamiento y (b) foto tomada durante la colocacin del encofradode los muros mostrando tambin las barras de refuerzo GFRP (Nota : N 15 = N5; 10mm = 0.40 pulg)

La construccin de los muros (Figura 2) se inici el 27 de mayo del 2012 y secomplet el 05 de junio del 2012. Los encofrados de los muros interiores fueronremovidos un da despus de que el vaciado fue completado, mientras que elencofrado exterior de los muros exteriores se dejaron hasta que el vaciadode la losa superior se complet. La colocacin del encofrado y el refuerzo dela losa superior (Figura 3), se inici inmediatamente despus de retirar el en-

cofrado de los muros interiores. La losa superior se termin el 22 de junio de2012 y se cur durante 10 das. El encofrado se retir completamente 5 das


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despus. La losa de cimentacin se limpi y a mediados de Julio se vaci unacapa de nivelacin de mortero de cemento, luego de que el tanque pasar laprueba hidrulica a tanque lleno para detectar la existencia de fugas.

Figura 3: Trabajadores completando la colocacin del concreto en la losa superior del tanque.

InstrumentacinLas barras de refuerzo GFRP fueron ensayadas en lugares crticos por medio desensores de bra ptica (FOS) (Figura 4) para medir tensiones. Una de las pare-des exteriores del tanque fue ensayada con 6 FOS en la ubicacin del momentomximo para las condiciones de carga de presin de agua y de la tierra. Loscables de FOS se distribuyeron en la losa superior del tanque y se conectarona un sistema de recoleccin de datos.

Figura 4: Los sensores de bra ptica fueron adheridos a lasbarras de refuerzo GFRP para monitorear los esfuerzos durantey despus de la prueba hidrulica.

RESULTADOS

Rendimiento GeneralLa prueba hidrulica o de fugas se realiz durante los siguientes 3 das despusde que se retir el encofrado de la losa superior y antes los rellenos. Una de lasceldas se llen completamente con agua, mientras que la otra celda permane-ci vaca. Las supercies de los muros exteriores se inspeccionaron mientrasque el tanque era llenado. El agua se mantuvo hasta el nivel de prueba duran-te 3 das. Despus de ello, las grietas visibles fueron marcadas, y el agua se


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transri a la otra celda. La gura 5 proporciona una vista general del tanquedurante la prueba de fuga de una de las celdas.

Figura 5: Vista del tanque al empezar la prueba de fuga.En la zona posterior, se aprecia a los trabajadores colocandoel material de drenaje

El Agrietamiento del ReservorioDurante la prueba de fugas, no se detectaron grietas de exin horizontales.Sin embargo, los inspectores detectaron fugas en siete grietas verticales y dia-gonales que se atribuyeron a la contraccin moderada. Algunas de las grietashan sido resaltadas en la Figura 6. El ancho de grietas fue medido utilizandoun microscopio y se encontr que oscilan desde 0,06 hasta 0,18 mm (0,0024-0,0070 pulgadas) menos que la anchura admisible establecido por el ACI 350.Aunque era predecible la aparicin de grietas y stas podan considerarse demenor importancia, fueron inyectadas con espuma de poliuretano. Despusde asegurarse de que las inyecciones detuvieron las fugas, se coloc el rellenocompactado alrededor de los muros exteriores y en el techo del tanque, mate-rial de suelo sin compactar.

Figura 6: Las grietas verticales y dia-gonales que aparecieron durante laprueba de fugas fueron inyectadascon espuma de poliuretano, antes decompletar el relleno del terreno. Enesta imagen se ha resaltado la ubica-

cin de la grieta.


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Deformaciones en el TanqueLa gura 7 muestra las mediciones de las deformaciones obtenidos usandocalibradores de sura adheridos a las barras de refuerzo vertical. Las lecturasiniciales de deformacin por tensin se registraron unas pocas horas antes delvaciado (punto cero en el eje x). Despus del vaciado, las lecturas de defor-

macin se registraron diariamente durante una semana. Despus de eso, laslecturas se registraron semanalmente.

Figura 7: Las mediciones promedio de las deformaciones en el refuerzo vertical de losmuros del tanque durante la construccin, durante la prueba de fugas y despus dela construccin.

Los valores de deformacin registrados durante los primeros 10 das reejanlos efectos de la hidratacin de cemento y la contraccin por fragua. Las capasde barras interiores y exteriores comenzaron a registrar tensiones despus deque el concreto se coloc y calent por efectos de la hidratacin. La retraccindel concreto posteriormente gener esfuerzos de compresin en ambas capas.Tan pronto se retir el encofrado de las losas, los muros se exionan, hacien -do que las deformaciones en la capa externa se acerque a una deformacincasi cero y la capa interior entre en compresin. Durante la prueba de fugas,el pandeo en el muro causado por la mxima deformacin por tensin en lacapa externa aument considerablemente, llegando nalmente a 60 micro-deformacin durante la prueba de fuga y despus de inicio del relleno (este

pico representa menos del 1% de la capacidad de deformacin ltima de lasbarras GFRP). El relleno comenz inmediatamente despus de que se sellaronlas grietas por contraccin, sin embargo, la tensin en las barras exteriores si-gui aumentando hasta que la tierra fue colocada sobre la losa superior. Du-rante las operaciones, la deformacin por tensin disminuy un poco y luegose estabiliz.

Se esperaba una baja deformacin por tensin en las barras, pues los clculosmuestran que el momento inducido durante la prueba de fugas podra generarun esfuerzo de traccin mximo de slo 0,5 MPa (73 psi) en el concreto, muypor debajo del esfuerzo de agrietamiento. Tambin hay que sealar que no se

observaron grietas por exin durante la prueba de fugas.


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Demostracin contnuaLa planta de tratamiento de agua se pone en servicio el 6 de noviembre de2012. Despus de 16 meses de servicio, el tanque ha funcionado muy bien y hallegado a un desempeo estructural normal, como lo demuestran los datos dedeformacin. Esta experiencia impuls la construccin de un segundo tanque

de agua en la ciudad de concreto reforzado con barras GFRP.

AgradecimientosLos autores agradecen a la Ciudad de Thetford Mines, Roche Ltd., a la empresa WilfridAllen Company, al Consejo de Ciencias Naturales e Investigacin de Ingeniera de Ca-nad (NSERC), y a los Fonds de recherche du Qubec sur la nature et les tecnologas(FRQNT) por su apoyo y esfuerzos.

Los Autores

Brahim Benmokrane, FACI, es un profesor encargado de Consejo deInvestigacin de Ciencias Naturales e Ingeniera y encargado de lactedra de Investigacin en refuerzo FRP para estructuras de con-creto y el Tier-1 en Canad. Asimismo dicta la Ctedra de Investiga-cin en Materiales Avanzados compuestos para Estructuras Civilesen el Departamento de Ingeniera Civil de la Universidad de Sher-brooke , Sherbrooke, QC, Canad. El ha sido elegido como Fellowpor la Academia Canadiense de Ingeniera, entre otras distinciones.

Hamdy M. Mohamed , miembro del ACI tiene un grado Postdoctora-do en el Departamento de ingeniera Civil en la Universidad de Sher-brooke. El recibir su grado BSc y MSc en la Facultad de Ingenierade la Universidad de Helwan, Helwan, Egipto, en 1999 y 2005 res-

pectivamente, y su grado PhD en la Universidad de Sherbrooke en2010. El ha estado involucrado en el diseo, construccin, pruebasde campo, y el seguimiento de estudios de estructuras de concretoarmado con barras de FRP. Sus intereses de investigacin incluyenlas pruebas a gran escala experimental de elementos de concreto

armado, la construccin, y el seguimiento de las estructuras de concreto armado conmateriales compuestos de FRP.

Nota:El presente artculo ha sido extrado de Concrete International publicada por el AmericanConcrete Institute, February 2014 Vol. 36 N 02, pgina 40.

Traduccin y adaptacin para el ACI-PER : Ing Luis Flores Tantalen con autorizacin delAmerican Concrete Institute.


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Los profesionales de la construccin se basan en las disposiciones del ACI 318,Requisitos del cdigo de construccin para el concreto estructural y comenta-rios para un amplia gama de aplicaciones desde el diseo de edicacin y las

especicaciones del proyecto, hasta la evaluacin y reparacin de estructurasexistentes, con la resolucin de problemas en la obra. A travs del tiempo seha hecho evidente que un cdigo modernizado, uno que siga ms de cerca elproceso de diseo del mundo real, fue necesario para hacer frente al comple-jo crecimiento de la construccin y las expectativas para el desempeo delconcreto. En dos artculos anteriores, Charles Dolan y yo presentamos el casopara revisin del ACI 318 y presentamos la estructura general del cdigo reor-ganizado.

Despus de un proceso de varios aos, el cual incluy un aporte minucioso yextenso por medio de encuestas, talleres y reuniones del comit, el ACI 318-14

ser presentado este ao. Reorganizado para una mayor facilidad de empleo,el nuevo documento comprender la primera gran reestructuracin del cdigodesde 1971.

Es importante sealar que la organizacin del documento est siendo modi-cado para satisfacer mejor las necesidades de los usuarios en el diseo moder-no y en el ambiente de la construccin. Mientras que el contenido del ncleodel cdigo no est siendo cambiado, el nuevo formato ha hecho necesario ha-cer cambios menores en la redaccin de algunas disposiciones. Adems, pocoscaptulos nuevos han sido creados para llenar los vacos identicados duranteel proceso de reorganizacin.

En este artculo, dar una breve historia del cdigo; un resumen de la labor delcomit ACI 318, del cdigo de construccin para el concreto estructural, comoello avanz hacia la reorganizacin del documento, enumero algunos de losprincipios rectores que entraron en la reorganizacin y cito los muchos bene-cios que el nuevo documento ofrecer a todas las entidades que trabajan conconcreto estructural.

Un vistazo rpido hacia atrs

El primer cdigo de construccin en concreto armado de los Estados Unidosdata de 1910, producido a travs de los auspicios de la Asociacin Nacional

de usuarios del cemento. Fue solo de 14 pginas de extensin. Con el tiempo,el cdigo se desarroll con el cambio de las necesidades y tecnologas de la

UN PRXIMO HITO PARA ELCDIGO ACI 318

El Cdigo 318-14 ofrecer beneficios a los profesionales del diseo yconstruccin

Autor: Randall W. PostonTraduccin y adaptacin para el ACI-PER: Captulo de Estudiantes Universidad San Pedro

Revisin Tcnica para el ACI-PER: Ing Cristian Sotomayor Cruz


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construccin y se modica desde un cdigo basado en el desempeo a unoms prescriptivo.

La presente organizacin del cdigo fue desarrollada en la dcada del 60 y esen gran medida estructurada en torno a los comportamientos fundamentalesdel concreto armado preparado in situ. El ACI 318-71, el primer cdigo publi-

cado para uso de esta organizacin, tuvo 750 disposiciones recogidas en 78pginas. Con 10 ediciones del cdigo publicados desde entonces, el ACI 318 haaumentado a ms de 2500 disposiciones que se contemplan en 500 pginas.Estos incrementos reejan cambios signicativos realizados en reas como lalongitud de desarrollo, resistencia a la torsin, el reforzamiento integral, el di-seo ssmico y detalles, clases de exposicin del concreto, y anclaje del concre-to. En otras palabras, el cdigo evolucion a travs de los aos como resultadode las nuevas tecnologas y la comprensin del comportamiento del concretoestructural.

Como se agregaron nuevas disposiciones, sus ubicaciones dentro del cdigo

se basan en la estructura organizacional. Es decir, se agregaron nuevas dispo-siciones sobre la base de sus relaciones a los comportamientos y no como lasedicaciones se disean. Y como el nmero de disposiciones aumentaba, lasdisposiciones del cdigo relacionados para un tipo de miembro dado fueroncolocadas en varios captulos. Mientras que el cdigo se basa en la suposicinde que cada usuario conoce que disposiciones aplican en cada uso, ms de2500 disposiciones evalan este supuesto y a los mismos usuarios.

LA REORGANIZACIN DEL ACI 318

Procesos y principios.En el ao 2003, el comit ACI 318 comenz las discusiones sobre la organizacindel cdigo. Estos esfuerzos se intensicaron en el 2006, incluyendo la convo-catoria de los grupos de enfoque que comprenden los ingenieros en ejercicio.

En el ao 2007, el consenso del comit fue que el esfuerzo de la reorganizacindebera ir adelante y en la primavera del 2008, se hicieron asignaciones al co-mit de reorganizacin del cdigo.

Los detalles y requisitos de resistencia para el diseo de columnas demuestran algunos de losbenecios de un cdigo reorganizado: (a) en las versiones anteriores del cdigo, el diseadortena que revisar las disposiciones de al menos cinco captulos; pero (b) en el ACI 318-14, el ca-ptulo sobre diseo de columna proporcionara directamente la mayora de las disposiciones o

se reeren a disposiciones de una caja de herramientas.


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Este comit multinacional comprende aproximadamente 90 expertos distri-buidos en 8 subcomits. Estas personas representan una fuerte diversidad deexperiencia, conocimientos e intereses, y ellos incluyen a ingenieros de mate-riales, ingenieros estructurales, contratistas, funcionarios de la construccin yprofesores universitarios.

El grupo de trabajo ACI 318 sigue los procedimientos formales que aseguranun balance honesto de opiniones. Todas las aprobaciones son realizadas enconsenso y las revisiones tcnicas son como lo exige el Instituto Americano deEstndares Nacionales (ANSI en ingls) y el proceso de revisin tcnica est enmarcha inclusive un periodo de comentario pblico.

Con el objetivo nal de hacer el cdigo ms fcil de usar, el principio funda -mental detrs de su reorganizacin fue de organizarlo desde una perspectivadel ingeniero estructural para tenerlo lgicamente uido en colaboracin conel proceso de diseo. As, cada tipo de miembro de construccin (por ejemplo,vigas, columnas, muros y fundaciones) tendr su propio captulo conteniendo

diseos completos y reglas de detalle. Siempre que sea posible, los captulosy las secciones se han escrito en paralelo a los procesos de diseo y siguen elujo de fuerzas de la losa para fundacin.

En general, el ACI 318-14, har ms fcil entender los requisitos del Cdigo. Es laesperanza del Comit que el nuevo Cdigo no solo fomentar un mejor diseode concreto estructural, sino que tambin apoyar a una mejor comunicacinentre los diseadores, ingenieros y contratistas. Al hacerlo, el ACI 318-14 debe-ra fomentar ms documentos contractuales completos, los cuales deberanconducir a una mejora en la gestin de la construccin y reducir el potencialde las responsabilidades de ejecucin en la instalacin construida. Es ms, el

comit supone que el nuevo cdigo ser mucho ms fcil para los estudiantesy los nuevos ingenieros para aprender y aplicar.

En apoyo de estos objetivos, los principios de la organizacin para el ACI 318-14 incluyen:

Un ujo lgico de los captulos para que los usuarios encuentren lainformacin que necesitan ms rpidamente y en mayor detalle.

Una estructura que permita al usuario disear un elemento siguiendolas disposiciones dentro de un captulo sobre ese tipo de elementoespecco y tener la seguridad de que todas las disposiciones para eldiseo de ese elemento han sido satisfechas.

Una estructura que siga, en general, una jerarqua de mtodos, desdela ms simple seguida por las ms complejas alternativas.

Una estructura que incluya captulos de caja de herramientas paradisposiciones que aplican a varios artculos del Cdigo. De la mis-ma forma que se accede a una subrutina dentro de un programa decomputadora, el usuario accede a la informacin de la caja de herra-mientas solo si la caja de herramientas se cita dentro de un sistema ocaptulo aliado, y el usuario entonces retorna al sistema o captuloaliado para continuar el diseo.

Mantener el actual Cdigo de lado a lado y el formato de comentario.


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Mejorar la coherencia del lenguaje y el estilo de frases, tablas, ecua-ciones, listas, notaciones, y guras, mientras que se hace un mayoruso de grcos y tablas.

Revisin e ImplementacinComo se observa, esta reorganizacin ha estado desde hace muchos aos enejecucin. La reorganizacin misma ha seguido un desarrollo extremada-mente riguroso, un proceso de autenticacin y aprobacin. Como una inspec-cin nal, habr un perodo de comentarios pblicos, a mediados del 2014,seguido por la respuesta del comit. Se tiene previsto que la publicacin ocu-rra a nales del 2014. El cdigo reorganizado ser publicado en ambos U.S yen las unidades del Sistema Internacional (S.I.) y aparecer en ingls, espaol,chino y otros idiomas. Adicionalmente, el Comit ACI 318 se congratula que elACI 318-14 ser referido por el Cdigo de Construccin Internacional (IBC) del

2015, desarrollado y publicado por el Internacional Code Council (ICC). Estoapoyar nuestro objetivo de una aplicacin uniforme y completa del ACI 318-14, como el IBC constituye la base para los cdigos de construccin para todolos Estados Unidos y muchos otros pases.

El ACI 318 incluir un nuevo captulo proporcionando los requisitos mnimos para sistemasestructurales, y el captulo de anlisis estructural incluir una nueva seccin sobre requisitospara el anlisis de elementos nitos. El captulo sobre el diseo de los sistemas ssmicos man-tendr su alcance actual, proporcionando el diseo y los requisitos detallados basados sobre

el sistema de fuerza-resistencia seleccionado y la categora de diseo ssmico.

El ACI 318-14 estar disponible en varios formatos electrnicos y en la copiaimpresa tradicional. Las Publicaciones de recursos incluirn una clave de tran-sicin que trace las disposiciones del ACI 318-11 a aquellos del ACI 318-14. Paragarantizar que los usuarios sean conscientes de los prximos eventos, el ACIya est dando presentaciones en numerosas ciudades, realizando seminariosva web, y participando en conferencias nacionales e internacionales y otroseventos para presentar el cdigo reorganizado.

Benefcios

Organizado desde la perspectiva de un ingeniero, el ACI 318-14 ofrecer mu-chos benecios al concreto y a la comunidad de la construccin, incluyendo


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a los diseadores, contratistas, supervisores de construccin, y la comunidadacadmica. Entre estos benecios:

El Cdigo uir mejor, con espacios y redundancias eliminadas, conreferencias cruzadas reducidas, y un mayor uso de grcos y tablas.

Ser mucho ms fcil de entender qu requisitos del cdigo aplicana un diseo particular, incrementando la certeza sobre si un diseocumple plenamente el Cdigo.

En la medida de lo posible, los captulos y secciones irn paralelo alproceso de diseo y seguirn el ujo de fuerzas desde la losa a la fun-dacin;.

Ser mucho ms fcil para los estudiantes y los nuevos ingenierosaprender y aplicar el Cdigo.

El Cdigo fomentar los documentos de contrato ms completos, que

debera dar lugar a una mejor gestin de la construccin y menor po-tencial de responsabilidad por desempeo en la instalacin construi-da.

Ser ms fcil introducir nuevos tpicos en el futuro.

Por ltimo, como Presidente del Comit ACI 318, estoy muy orgulloso de lacomunidad de concreto estructural por sus aportes y contribuciones a esteesfuerzo y el esfuerzo titnico de los miembros del Comit 318. Las miles dehoras de trabajo voluntario puesto en esta reorganizacin reejan bien el ta-lento, el conocimiento, el compromiso y, a veces, la diplomacia de aquellosque forman parte en este trabajo. Todos los involucrados entienden la respon-

sabilidad de reorganizar tal documento bsico para nuestra industria: uno queinformar e impactar todo el diseo de concreto estructural, construccin,inspeccin, evaluacin de proteccin, y la experiencia del usuario nal en elfuturo. Nos hemos dedicado a un proceso largo, cuidadoso, con revisiones ex-tensas y comprobaciones y balances, todo en apoyo de nuestra misin princi-pal de construir los edicios ms seguros posible para los ocupantes.

Creemos que el resultado de nuestros esfuerzos ser un Cdigo que es mu-cho ms accesible y utilizable que su predecesor, adaptable a los nuevostemas, al conocimiento y a los estndares de construccin para muchas d-cadas a venir. Para mayor informacin acerca del ACI 318-14, visitar la web:

www.concrete.org/ACI318

Referencias

1. Poston, RW, y Dolan, CW, Reorganizacin de ACI 318, Concrete Interna-tional, V. 30, No. 7, julio de 2008, pp 43-47.

2. Dolan, CW, y Poston, RW, El Reorganizada ACI 318 Estructura del Cdigo,Concrete International, V. 32, No. 10, octubre de 2010, pp 37-39.

Seleccionado por los editores para inters del lector.


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El Autor

Randall W. Poston, FACI, es director de WDP & Associates, PC, Austin, TX.Es presidente del Comit ACI 318, Structural Concrete Building Code.

Ex miembro del Consejo Directivo del ACI y del Comit Tcnico deActividades (TAC) y Past Presidente del comit de Rehabilitacin yReparacin TAC. Miembro del Comit Asesor de la Junta directivasobre la norma ISO TC-71 y de los Comits del ACI 222, Corrosinde Metales en el Concreto; 224 sobre Fisuracin; y 562 sobre Eva -

luacin, Reparacin y Rehabilitacin de los edicios de Concreto. Obtuvo su grado deIngeniero en la Universidad de Texas en Austin.

Nota:El presente artculo ha sido extrado de Concrete International publicada por el AmericanConcrete Institute, January 2014 Vol. 36 N 01, pgina 35.

Traduccin y adaptacin para el ACI-PER : Captulo de Estudiantes ACI PER - UniversidadSan Pedro, con autorizacin del American Concrete Institute.


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Al momento de su culminacin, la Estacin de Bombeo Principal de Aguas Re-siduales de Norte de Yeda en Arabia Saudita, se convirti en una de las msprofundas y ms grandes estructuras de ese tipo en el mundo. El proyectoinvolucr la construccin de tres losas de cimentacin de concreto reforzado(CR) construidas en sitio a 70 m por debajo del nivel de terreno (Fig.1). Las lo -sas designadas como B1 y B2 estn localizadas sobre el cilindro de un tanquede bombeo. Cada una tiene un dimetro de 42.6 m, un rea horizontal de 1,426m2 y un espesor de 5.5 m, con un volumen estimado de concreto premezcladode alrededor de 7,845 m3. La losa B3 es la cimentacin de la estructura. Tieneun dimetro de 44 m, un rea de 1,521 m2, y un espesor de 4.5 m. El volumende concreto necesitado para B3 fue de alrededor de 6,846 m3.

Considerando que las tres losas deban ser clasicadas como concreto masivoy que la suracin trmica sera un serio riesgo, los planes originales fueronconstruir cada una en tres capas, permitiendo que haya tiempo suciente en-tre capas subsecuentes para la disipacin del calor de hidratacin antes delcolado de la siguiente capa. Sin embargo, esta propuesta hubiera sido bas-tante problemtica porque las losas estaban en el fondo de tanques muy pro-fundos y tenan refuerzos muy densos, adems hubiera sido extremadamentedifcil consolidar el concreto en las capas inferiores. As, se decidi construir laslosas masivas usando un procesos de colado continuo y un concreto autocon-solidante (CAC). El tiempo de colado esperado para cada una de las tres losasde cimentacin fue de 24 a 30 horas y a velocidades de 262 a 327 m3/h para laslosas B1 y B2, y velocidades de 229 a 286 m3/h para la losa B3. No se permitie-ron juntas fras en este proceso de colado continuo.

La resistencia de diseo a 28 das fue de 37 MPa, basada en ensayos de cubos.Adems de la necesidad de manejar el potencial de suracin debido al cam -bio de diferenciales trmicos, fue necesario disear las mezclas de concretopara tener resistencia a la penetracin de agua salada y la difusin de sustan-cias dainas como iones de sulfatos o cloruros para asegurar la durabilidad ymitigar la corrosin del refuerzo de acero. La mezcla necesitaba tambin sercapaz de consolidarse por su propio peso sin vibracin y ser resistente a lasegregacin y exudacin.

Este artculo detalla el desarrollo de las mezclas de CAC para las losas, discutela planicacin para mitigar la suracin trmica y resalta las decisiones y ac-ciones que permitieron al contratista una colocacin exitosa del CAC para laslosas de cimentacin.

Mezclas de concreto autoconsolidante exitosamente usadas en losasde gran espesor en una estacin de bombeo de aguas residuales.

Autores: Moncef L. Nehdi, K. Al Shareef, y H. Kamil AlgoneidTraduccin tcnica y adaptacin para el ACI-PER: Ing Christian Chacn Fernndez

MITIGACIN DEL AGRIETAMIENTOTRMICO EN CIMENTACIONESMASIVAS


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ACI PER 21SETIEMBRE2014 - CONCRETO ALDA

Antecedentes

Para proveer un volumen coloidal que permita una mayor cohesividad y resis-tencia a la exudacin y segregacin, los diseos de mezclas de CAC a menudoinvolucran mayor contenido de arenilla. Ms an, el contenido de agregado

grueso y el tamao mximo de partculas son muchas veces reducidos paramitigar la friccin y el bloqueo del ujo del CAC. Tales medidas no conducen aldesarrollo de aplicaciones de concreto masivo, requirindose una reduccinen el calor de hidratacin que provea de resistencia a la suracin trmica. As,hay una escases de informacin en el uso de CAC para aplicaciones de concre-to masivo.

Kaszynska 1explor los efectos de los cambios de temperatura debido al calorde hidratacin del cemento de concretos masivos sobre las propiedades me-cnicas del CAC en edades tempranas y maduros. Para predecir la suracindel CAC en edades tempranas, Kang y otros 2exploraron las relaciones entreesfuerzo y agrietamiento del CAC en el tiempo. Kaszynska 3tambin presentresultados del anlisis del calor de hidratacin y las propiedades mecnicas(resistencia a la compresin, resistencia a la tensin y mdulo de elasticidad)de concreto de alto desempeo y mezclas endurecidas de CAC dentro de es-tructuras masivas. Sin embargo, el uso de CAC en estructuras masivas de esca-la completa no est bien documentado en la literatura.

La hidratacin del cemento es una reaccin exotrmica. As, en elementosde concreto masivo, la temperatura interna puede elevarse sustancialmente.El diferencial entre la temperatura interna y la temperatura de la superciepuede inducir cambios de volumen no uniformes y subsecuentes esfuerzos detensin. A mayor gradiente de temperatura, mayores sern los esfuerzos detensin. Cuando los esfuerzos de tensin alcanzan o exceden la resistencia atensin del concreto (la cual es tpicamente entre 7% y 10% de su resistenciaa la compresin), los esfuerzos sern liberados a travs del agrietamiento tr-mico. Tales suras trmicas pueden ser perjudiciales para la durabilidad de lasestructuras de concreto formando caminos para el ingreso de medios hostilescomo iones de cloruros y sulfatos.

De esta forma, un adecuado control de la temperatura es primordial para ase-gurar las condiciones de servicio y el desempeo a largo plazo de las estruc-turas de concreto masivo. El cambio de volumen y el agrietamiento trmicoinducido pueden ser mitigado por medidas como reducir el contenido de ce-

mento, reemplazar parte del cemento con puzolanas, preenfriamiento, pos-enfriamiento, insulados para controlar la tasa de calor absorbida o perdida,juntas de construccin u otras medidas de control de temperatura indicadas

1. Kaszynska, M., Eect of Temperature on Properties of Fresh Self-Consolidating Concrete, Archives ofCivil Engineering, V. 52, No. 2, 2006, pp. 277-287.

2. Kang, S.-T.; Kwon, S.H.; and Park, H.Y., Variation of Stress-Crack Opening Relationships for Tensile Crac -king of SelfConsolidating Concrete at Early Age, Canadian Journal of Civil Engineering, V. 39, No. 2, Feb.2012, pp. 237-247

3. Kaszynska, M., Mechanical Properties of HPC and SCC Cured in Mass Structures, Bridge Maintenance,Safety and Management, Life-Cycle Performance and Cost, Proceedings of the 3rd International Conference

on Bridge Maintenance, Safety and Management, Paulo J. da Sousa Cruz, Dan M. Frangopol, and Luis C.Canhoto Neves, eds., CRC Press, Porto, Portugal, 2006, pp. 839-840.


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en ACI 207.1R-05 4y ACI 207.4R-05 5. Las medidas que son eventualmente se-leccionadas para el control del agrietamiento trmico dependern en gran me-dida de la economa del proyecto y de la severidad del posible agrietamiento.

Fig.1: Las losas de cimentacin de la estacin de bombeo fueron construidas en el

fondo de 70 m de tanques profundos.

Diseo de Mezclas

El concreto uido requiere de volmenes relativamente grandes de nos parareducir la friccin entre agregados y el bloqueo del ujo. Sin embargo el usode cemento portlant solo para suplir el volumen de nos necesitado podrallevar a grandes gradientes de temperatura, ya que la generacin de calor esdirectamente proporcional a la cantidad y tipo de cemento en la mezcla deconcreto. Materiales puzolnicos, sin embargo, contribuyen mucho menos ala generacin de calor que el cemento. Por ejemplo, la contribucin de calor

en edad temprana de la ceniza volante (y ash) se ha estimado en un rangoentre 15% y 35% de la contribucin de calor de un peso similar de cemento.Tambin hay una gran cantidad de investigaciones y datos que demuestran ladurabilidad superior de cementos ternarios que incorporan slica fume y ceni-za volante (por ejemplo Nehdi y otros - Thomas y otros 6). As, para cumplir conlos requisitos de resistencia, uidez y durabilidad, desarrollamos una mezclacon un aglutinante ternario compuesto de cemento ASTM C150 Tipo I/II, slicafume, ceniza volante Clase F en dosicaciones de 270, 25 y 170 kg/m3 de con-creto, respectivamente (Ver Tabla 1).

El agregado grueso seleccionado fue granito chancado con un tamao mximode partculas de 12.5 mm, absorcin de 1.85%, gravedad especca aparentede 2.74, y una densidad volumtrica e 1,561 kg/m3. El ndice de escamacindel agregado grueso fue de 12.8% y su ndice de elongacin fue de 33.7%. El

4. ACI Committee 207, Guide to Mass Concrete (ACI 207.1R-05) (Reapproved 2012), American ConcreteInstitute, Farmington Hills, MI, 2005, 30 pp.

5. ACI Committee 207, Cooling and Insulating Systems for Mass Concrete (ACI 207.4R-05) (Reapproved2012), American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, 2005, 15 pp.

6. Nehdi, M.L.; Pardhan, M.; and Koshowski, S., Durability of Self-Consolidating Concrete IncorporatingHigh-Volume Replacement Composite Cements, Cement and Concrete Research, V. 34, No. 11, Nov. 2004,

pp. 2103-2112.


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agregado no seleccionado fue una arena natural con un mdulo de neza de2.68 y una gravedad especca aparente de 2.65. Agua fra y hielo triturado fue-ron usados para la mezcla para reducir la temperatura del concreto fresco. Unaditivo reductor de agua de policarboxilato de alto rango fue usado como unaditivo retardante compatible. Para mejorar an ms la resistencia al agrieta-miento, el diseo de mezcla propuesto incorpor un refuerzo de bras de po -

lipropileno sinttico para controlar el microagrietamiento en edades tempra-nas. El peso unitario dle concreto fresco fue de 2,410 kg/m3 con un contenidode aire atrapado de menos de 2.5%. El ujo de revenimiento (slump) del CACen el sitio de trabajo fue de 670 30 mm. La diferencia entre el ujo de reveni-miento y el ujo en anillo en J fue de menos de 25 mm sin que se observe unbloqueo. La temperatura del concreto fresco entregado en el sitio de trabajoestuvo entre 22 C y 25 C.

Tabla 1: Dosificaciones de la Mezcla de Concreto

Material o Propiedad Cantidades, kg/m3, o como se indiqueCemento portland tipo I/II 270

Silica Fume 25

Ceniza volante clase F 170

Agregado grueso 865

Agregado fino (arena) 805

Agua 195

Policarboxilato 6

Aditivo retardante 2

Fibra de polipropileno 3Aire atrapado (mtodo de presin)


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Fig.2: La mezcla CAC no mostr segregacin o exudacin, incluso luego de una colocacin condescarga de alta energa a 70 m en el fondo del tanque.

Modelacin Numrica

Un modelo numrico implementado usando un programa de computadora fueusado para anlisis trmico y prediccin de incremento de temperatura en lascimentaciones de CR. El programa est basado en el mtodo de la diferencianita. Toma en cuenta las propiedades del cemento, materiales puzolnicosy aditivos qumicos en la mezcla de concreto, como tambin las condicionesclimticas, temperatura de colocacin del concreto fresco, y geometra y con-diciones de borde de la cimentacin.Un resultado tpico de la simulacin trmica es presentado en la Fig.3. La tem-peratura mxima predicha en el ncleo de la cimentacin es de alrededor de65 C. Las condiciones de borde del modelo incluyeron el suelo en la base y

lados de la cimentacin, como tambin una capa de aislamiento trmico en lasupercie. El aislamiento consisti en una manta de 50 mm de espesor de po-liestireno expandido con una conductividad material de 0.036 W/(mK), usadoen toda la supercie circular de las losas de cimentacin. La mxima diferen -cia de temperaturas en las cimentaciones antes de quitar el aislamiento fuede alrededor de slo 5 C, la cual fue considerada aceptable para mitigar elagrietamiento trmico.

Fig.3: Grco de las predicciones del modelo de diferencias nitas para la evolucindel calor en las losas de cimentacin masivas.


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Maqueta y Modelo de Validacin

Adicionalmente a la prediccin del modelo de diferencias nitas del incremen-to de la temperatura (Fig. 3), una maqueta a gran escala (2.9 x 2.4 x 2.4 m) fueconstruida en el lugar del proyecto usando la mezcla de concreto propuesta.En la Fig. 4 se muestran una vista general y detalles del refuerzo interno. Lamaqueta fue instrumentada con sensores de temperatura cerca al fondo, enel centro de masa y cerca a la cara superior. Las temperaturas del concreto yambiental fueron grabadas usando un sistema de adquisicin de datos. Losresultados de la maqueta de prueba son mostrados en la Fig. 5. Se puede ob-servar que la temperatura mxima en el ncleo alcanz alrededor de 66 C yel mximo diferencial trmico fue de alrededor de 22 C. La mxima tempera-tura de ncleo obtenida de la maqueta de prueba valid las predicciones delmodelo de diferencias nitas, el cual dio una temperatura de ncleo mximade 65 C. Sin embargo, el diferencial de temperatura mximo de la maquetade prueba a gran escala fue mayor que la prediccin numrica debido a las

diferentes condiciones de borde entre el modelo de maqueta y el modelo dela cimentacin a escala completa. Basndonos en las temperaturas pico pre-dichas y observadas, el diferencial de temperaturas observado en la maquetay las condiciones del clima anticipadas durante la colocacin del concreto, unplan trmico fue diseado para la construccin a escala completa.

Fig.4. Colocacin del concreto en la maqueta de prueba (a) vista general; (b) manguera debombeo extendida a travs de las capas de barras de refuerzo.

Para asegurar que las resistencias a compresin de diseo de 37 MPa para cu-bos eran alcanzables, se extrajeron diamantinas de la maqueta a los 7 das se-gn ASTM C42/C42M-12, Standard Test Method for Obtaining and Testing Dri-

lled Cores and Sawed Beams of Concrete. La resistencia a compresin medidafue de 38.2 MPa, que corresponden a una resistencia de cubos de alrededor de44 MPa, lo cual es adecuado.

Construccin a escala completa y Evaluacin

El CAC para las losas de cimentacin fue producido y transportado en cuatroplantas estacionarias usando camiones mezcladores de trnsito. No se permi-ti el uso de agua adicional de mezclado en el lugar de obra, pero a los camio-nes mezcladores que arribaron despus de 45 minutos de viaje se les permitique sean dosicados con un mximo de 0.5 L/m3 de aditivo reducidor de agua

de alto rango. Los camiones que no entregaron el concreto dentro de 60 minu-


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Fig.5. Datos de temperatura adquiridos de la maqueta instrumentada despus de ser llenadacon 17 m3 de la mezcla de CAC propuesta: (a) lecturas tomadas por los sensores montados alo largo de la lnea central vertical de la maqueta (interior); y (b) lecturas tomadas por los sen-sores montados cerca a la cara.

tos fueron rechazados. El CAC fue colocado 70 m por debajo del nivel de sue-lo usando una bomba central y chutes de descarga (Fig. 6). Ensayos a escalacompleta para la colocacin del CAC usando un chute de descarga mostraronque la cintica de la caa libre de 70 m del concreto en una tubera de 200 mmde dimetro era excesiva, as que se decidi incluir un reductor de 130 mmde dimetro cerca al fondo. Los 5.5 m de espesor y 42.6 a 44.0 m de dimetrode las losas fueron colocados de manera continua sin vibracin. Un total de24,000 m3 de CAC fue usado. No se requiri terminacin supercial. Luego dela colocacin, las losas fueron cubiertas con un aislamiento de un valor de re-sistividad total de 1.40 m2K/W.

Las losas de cimentacin fueron instrumentadas usando termo coplas en 5ubicaciones a lo largo del dimetro (Fig. 7). Los datos trmicos fueron auto-mticamente guardados cada 30 minutos. Un grco ejemplo se muestra enla Fig. 8. La temperatura alcanz un pico de alrededor de 68 C alrededor de5 das despus del inicio del colado del concreto. Este pico de temperaturaest razonablemente en acuerdo con la prediccin numrica de 65 C y con losdatos de la maqueta de 66 C. Las primeras horas mostraron temperaturas uni-formes debido a la colocacin continua de concreto. Mientras que las tempera-turas en el fondo de las losas se elevaron bruscamente mientras que las capas

superiores de CAC eran colocadas, la temperatura se estabiliz en alrededorde 45 C debido a la transferencia de calor al suelo subyacente.


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Luego de un tiempo que reeja el periodo de colocacin, la temperatura enel ncleo de las losas empezaron a elevarse bruscamente, seguido por unaelevacin de la temperatura en el tope de la losa. Debido a la presencia delaislamiento en el tope, la temperatura en la capa superior de la losa se incre-ment ms que la temperatura en el fondo de la losa. El ms alto diferencial de

temperatura entre el ncleo y la supercie de la losa fue de alrededor de 25 C,alcanzado luego de 3 das de colado. El diferencial tendi a disminuir luego deello, llegando a ser alrededor de 15 C dos das despus. Este comportamientopuede ser explicado por el time lag durante la colocacin. El ncleo fue colo-cado varias horas antes de la capa superior de la losa, as que el tope de la losaestaba todava relativamente fro cuando el ncleo estaba generando muchodel calor de hidratacin.Una vez que la hidratacin en la capa superior estaba ms avanzada, el dife-rencial de temperatura se estrech. El aislamiento en el tope de la losa tam-bin ayud a minimizar las prdidas y diferenciales. Esta tendencia es favora-ble porque el concreto continu ganando una mayor resistencia a la tensin,mientras que el diferencial trmico decreci gradualmente. Se not que elmodelo numrico predijo una menor temperatura diferencial porque no con-tabiliz la diferencia de las edades del concreto a travs del espesor de la losa.

Fig.6. El CAC fue colocado a travs de 5ubicaciones en cada losa. En el punto cen-

tral, el concreto fue descargado de unabomba en una ubicacin ja. En cada unade las 4 ubicaciones en la periferia de lalosa, un chute de cada exible, permitial concreto ser entregado sobre un cua-drante completo de la seccin transversalcircular.

Fig.7. se instalaron sensores de tempera-tura en 5 ubicaciones a travs del anchode cada losa. En cada ubicacin, las medi-ciones de temperatura fueron tomadas enel fondo, mitad y cara superior de los 5.5 mde espesor de las losas.


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Fig.8. Ejemplo de datos de temperatura adquiridos de una de las losas de cimenta -cin.

El aislamiento fue removido 14 das despus de la colocacin, cuando los da-tos de la temperatura y las medidas de resistencia a la tensin indicaron que el

agrietamiento trmico ya no era un riesgo signicativo. En efecto, el gradientetrmico estaba en un rango seguro (menos de 20 C) al momento de la remo-cin del aislamiento. Luego de esta remocin, las inspecciones realizadas a lasupercie expuesta y una cuidadosa examinacin de las diamantinas en dife-rentes ubicaciones no dieron indicacin de agrietamiento.

Resumen

Tres losas masivas de cimentacin de 5.5 m de dimetros de entre 42.6 m y44 m fueron coladas a 70 m por debajo del nivel del suelo en la Estacin deBombeo de Aguas Residuales de Yeda Norte. Una mezcla de CAC ternario conaltos niveles de reemplazo de cemento fue usado para permitir una coloca-cin continua y as minimizar el calor de hidratacin. Agua fra y hielo trituradotambin fueron usados para reducir la temperatura del concreto fresco. Final-mente se instal un aislamiento supercial para reducir el diferencial entreel ncleo y las temperaturas superciales. En total 24,000 m3 de CAC fueroncontinuamente colocados sin vibracin para la construccin de las losas decimentacin.

Un modelo numrico de diferencias nitas fue usado para predecir los incre-mentos de temperaturas en las cimentaciones y el modelo fue validado usan-

do una maqueta instrumentada. Las losas de cimentacin reales fueron ins-trumentadas para adquirir datos trmicos. Mientras el pico de temperaturaobtenido del modelo numrico, la maqueta y las losas de cimentacin mos-traron una buena aproximacin, se recomienda que la modelacin de concre-to masivo que es colado en periodos extendidos de tiempo debera reejarla secuencia del colado (la edad real del concreto en cada capa) para lograrpredicciones ms precisas de gradiente de temperatura en edades tempranas.

Se ha demostrado que el CAC puede ser usado exitosamente para la construc-cin de elementos masivos de concreto. Sin embargo, los materiales locales y

las condiciones ambientales, como tambin la geometra especca y condi-ciones de contorno, deben ser tomados en consideracin antes de transponer


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los hallazgos de este estudio a otras estructuras.

Reconocimientos

Este trabajo fue posible a travs del apoyo de MTL, Yeda, Arabia Saudita. Losautores se encuentran agradecidos con el contratista del proyecto Abuljadayel

Co. por su asistencia y colaboracin. Tambin agradecemos a la Compaa Na-cional de Agua Saud, que es propietaria de la Estacin de Bombeo Principalde Yeda Norte, STUCKY que es el diseador, y a los consultores del proyectoconsorcio SAFEGE-p2m Berln por la oportunidad de contribuir a este proyectode alto perl.

Nota: Informacin adicional de las normas ASTM discutidas en este artculo pueden ser encon-tradas en www.astm.org

Los Autores

Moncef L Nehdies profesor del Departamento de Ingeniera Civil yMedio Ambiental del Western University, Londres, Ontario, Canady es consultor tcnico de MTL Yeda, Arabia Saudita. Es miembro delos Comits 225 Cementos Hidrulicos, 236 Ciencia de Materialesdel Concreto, 238 Trabajabilidad del Concreto Fresco y 555 Concretocon Materiales Reciclados.

K. L. al Shareef es tecnlogo de concreto con ms de 20 aos deexperiencia en el desarrollo de mezclas de concreto, control de ca-lidad de produccin y ensayos. Es actualmente consultor tcnico deModern Technologies Laboratories, Yeda, Arabia Saudita.

H. Kamil Algoneid es ingeniero de materiales con experiencia enconcretos autoconsolidantes, encofrados deslizantes y concretosen altura. Actualmente es el director de laboratorio en ModernLaboratories Technologies, Yeda, Arabia Saudita.

Nota:El presente artculo ha sido extrado de Concrete International publicada por el AmericanConcrete Institute, July 2014 Vol. 36 N 07, pgina 38.

Traduccin y adaptacin para el ACI-PER : Ing Christian Chacn Fernndez, con autorizacindel American Concrete Institute.
http://www.astm.org/http://www.astm.org/


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El deterioro del concreto genera siempre cambios irreversibles en las caracte-rsticas mecnicas, qumicas, electroqumicas y de permeabilidad as comomecanismos de transporte al interior de la estructura. Por lo tanto, para esta-blecer mtodos racionales de diseo de reparacin que proporcionan tanto

durabilidad y seguridad estructural, es necesario recolectar toda la informa-cin relevante sobre estas caractersticas y mecanismos.

Mientras tanto, nos es claro que algunas estructuras reparadas no llegarn altiempo de servicio esperado o no funcionarn como lo esperado, tambin esevidente que se podran haber prevenido muchos problemas durante la eva-luacin de condicin y procesos de planicacin por durabilidad. Si un pro -yecto de reparacin est basado en supuestos de una condicin inadecuada oinexistente u olvidando una priorizacin de condiciones de durabilidad duran-te el diseo detallado, el riesgo de fracaso aumenta .

Fig 1. Factores en el fracaso de los proyectos de reparacin

La reparacin de una estructura deteriorada o sobre-esforzada es algo anlo-go al tratamiento de una persona enferma. Antes de prescribir cualquier tra-

tamiento ecaz, la enfermedad debe ser diagnosticada se deben realizarpruebas sucientes de modo que el mdico puede desarrollar un conocimien-

Autores: Alexander M. Vaysburd y Benot BissonnetteTraduccin y adaptacin para el ACI-PER: Captulo de Estudiantes - Universidad Privada del Norte

Revisin Tcnica para el ACI-PER: Ing Luis Flores Tantalen e Ian Campos Seijas

EVALUACIN DE CONDICIN YPLANIFICACIN POR DURABILIDAD


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ACI PER SETIEMBRE2014 - CONCRETO ALDA 31

to cuidadoso de la enfermedad (es). Del mismo modo, el ingeniero patlogodebe llevar a cabo pruebas sucientes para determinar los grados y causasdel deterioro. Tambin es necesario determinar las fuentes incidentales de losdaos y deterioros, as como la causa primaria.

Las evaluaciones de la condicin y los diagnsticos deberan ser seguidos por

una planicacin por durabilidad y una seleccin de remedios convenientes(de una variedad de tratamientos posibles) para encontrar objetivos realistasdel proyecto. Como en la medicina, algunos tratamientos sern solo curativosy paliativos, y otros sern soluciones completas.

La reparacin del concreto generalmente se dene como una accin tomadapara rehabilitar a un nivel aceptable de funcionalidad a una estructura o suscomponentes defectuosos, deteriorados, degradados, o daados de algnmodo; y esto se debera completar sin restriccin de los materiales o segn losmtodos empleados.

Las consideraciones para ser tomadas en cuenta en un proyecto de repara-cin se resumen en Fig. 2. Los autores preeren denir la reparacin como unasolucin continua, sin lmites determinados, aproximada de un problemaexacto.

Fig. 02 Temas a tratar en un proyecto de reparacin de concreto


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Fig. 03 Diagrama de ujo del proyecto de diseo por durabilidad

Es ms importante asegurar un buen rendimiento o performance que proveerde una solucin exacta a un problema determinado, o una solucin aproxima-da de un problema aproximado.Adems de los problemas de evaluacin de condicin y soluciones, este artcu-lo habla de la importancia de la planicacin por durabilidad para el procesode diseo de la reparacin y especicaciones (Fig. 3). Este artculo tambinapunta al rol de la planicacin por durabilidad en la decisin del tratamientoy/o soluciones de proteccin como algo muy apropiado para denir los objeti-vos de proyecto, durabilidad y de ptimo costo, y una funcionalidad satisfac-toria. Creemos que no hay una gua apropiada o informacin sobre estas con-sideraciones, y algunos instrumentos de evaluacin disponibles no son ables

y algunas pautas adoptadas y especicaciones son muy superciales.

Evaluacin de la condicinLa evaluacin de condicin es un aspecto crtico importante y una tarea tcni-ca compleja. En un mundo ideal, una simple inspeccin visual y unos cuantosensayos semi-destructivos y/o no destructivos (NDT) podran bastar para de-terminar la condicin de una estructura. Pero debido a la increble variedad deestructuras de concreto armado, tanto en trminos de diseo y caractersticas,y los numerosos problemas que puedan experimentar, el seguimiento de talcurso de accin sera lleno de riesgos.

Cara a cara con la estructura existente y sus denidas o indenidas calidades,el ingeniero especialista en reparaciones debe determinar las condiciones dela estructura, problemas, causas y conveniencia de uso. Las decisiones debenestar basadas en la experiencia personal, experiencias documentadas porotros, resultados de pruebas y anlisis.

En general, el ingeniero conar en una combinacin entre la inspeccin visual,mtodos NDT convenientes (tpicamente sondeos de percusin, o mtodos aveces ms sosticados), muestras representativas y pruebas de laboratoriopara obtener informacin que permite la identicacin, cuantitativa evalua-

cin y explicacin (causas) del deterioro /sobre-esfuerzo a en la estructura.


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Fig. 03 Esquemtica de una incompatibilidad electroqumica en la barra de acero en-

tre un rea reparada y rea sin reparar contaminada por el cloruro (adaptado de Guet al10)

El establecimiento de la causa (s) se complica por tres principales factores: Cada caso de reparacin es nico; El acero se somete al deterioro electroqumico cuando es expuesto a

ambientes distintos (Fig. 4); y El rendimiento malo es por lo general el efecto combinado de otros

variados factores.

Como resultado de esto, a veces puede resultar muy difcil establecer la causaprincipal de un dao inicial.

El personal implicado en el programa de diseo de la evaluacin de condiciny en la ejecucin de la evaluacin de condicin debera tener conocimientos ycontar con la experiencia necesaria . Ellos deben:

Conocer a fondo la estructura y los materiales a ser evaluado; Saber cmo realizar los mtodos de pruebas disponibles y cmo ha-

cer funcionar el equipo necesario Conocer las limitaciones de los mtodos de prueba;

Ser capaz de seleccionar correctamente las pruebas necesarias, inter-pretar adecuadamente los datos recolectados, y entender su signi-cado; y

Ser capaz de establecer claramente las causas que han generado elproblema de deterioro o daos.

Obviamente, uno no puede evaluar una estructura de concreto y denir susdeciencias sin poseer tambin un conocimiento fundamental tanto en es-tructuras como en ingeniera de la ciencia de materiales.El mejor entendimiento de concreto como un material compuesto con acerode refuerzo al interior y de las interferencias complejas que se pueden presen-tar en su ambiente del servicio debe ayudar al ingeniero de reparacin para


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descubrir ms fuentes reales de los verdaderos problemas y/o sus causas yayudar a separar de ellos los factores secundarios (y los no importantes enabsoluto). Por ejemplo, en el anlisis de las causas de deterioro, tiene pocosentido tener una conanza ciega en parmetros como, el nivel de cloruros ola permeabilidad del concreto, basados en los resultados de una prueba comoel ASTM C1202, Mtodo estndar de prueba para indicacin elctrica de la

capacidad del concreto para resistir a la penetracin del in del cloruro.

Lamentablemente, las reglas y directrices a veces sustituyen el anlisis basadoen la experiencia, el sentido comn, y el pensamiento lgico. Esto probable-mente ser siempre cierto debido a la tentacin de obtener los mximos re-sultados con el mnimo de tiempo, esfuerzo y, sobre todo, la responsabilidadpersonal.

La tentacin de la utilizacin de un nmero (por ejemplo, el nivel de cloruro) oalguna frmula de recuadro negro para indicar qu, cmo y cundo hacerlo,no es nuevo, y se est volviendo recurrente en algunos ingenieros.

Problemas estructuralesLa condicin general de una estructura de concreto est muy inuenciadapor el propio sistema estructural. Por ejemplo, las estructuras con muchoselementos articulados son signicativamente menos duraderas que las es-tructuras ms monolticas. En el caso de puentes y muelles, las articulacionesson generalmente los componentes que son ms vulnerables a un deterioroprematuro. El deterioro del material adyacente a las juntas de dilatacin escomn, y que a menudo afecta a las zonas de alto esfuerzo de corte en los

componentes estructurales. Esto complica an ms la evaluacin estructural,y como las fallas de corte son generalmente frgiles y se pueden vericar conuna inspeccin visual. La corrosin puede generar una prdida del concreto derecubrimiento y con ello la prdida signicativa de la seccin de refuerzo, porlo que el descascaramiento inicial puede ser el primer signo de reduccin delfactor de seguridad estructural.Siempre hay una fuerte interaccin entre las condiciones de exposicin localesy los detalles estructurales. Los elementos o zonas vulnerables dentro de laestructura (incluyendo las articulaciones o zonas con cobertura insuciente,las grietas, o refuerzo congestionado) pueden ser factores que contribuyen al

deterioro o dicultades. Esto signica que hay una relacin directa entre ladurabilidad, o la ausencia de la misma, y el diseo estructural y el detalle.Cabe sealar que los errores y las deciencias son muy comunes en los infor-mes de apreciacin del estado donde se evaluaron la naturaleza y causas dela suracin. Est claro para un ingeniero, o por lo menos as debera ser, quelos esfuerzos de traccin internas son siempre la causa de grietas o disconti-nuidades producidas en materiales. En un material, a base de cemento, so-metido a esfuerzos de traccin, se inicia el agrietamiento tan pronto como suextensibilidad se agota. Los esfuerzos pueden ser inducidos en los elementosde concreto por varias causas o agentes, tales como:


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Las cargas de gravedad (carga muerta ms la carga de servicio); Esfuerzos por restriccin (por ejemplo, por contraccin por secado o

deformaciones trmicas); Hinchazn interna (por ejemplo, productos de corrosin del acero, la

reaccin lcali-agregado, o la formacin de etringita); y Asentamientos diferenciales.

La triste realidad es que la resistencia a la traccin (es decir, resistencia a latraccin directa) de concreto existente muy rara vez se est midiendo o repor-tando en las evaluaciones de condicin. Y en general, la resistencia del con-creto se expresa nicamente en trminos de resistencia a la compresin. Sinembargo, la realidad que ignoramos es que la mayora de los problemas conel concreto, en especial que se reere a la durabilidad, estn de hecho rela-cionados con su comportamiento en tensin. En este contexto, recordemosbrevemente algunas consideraciones importantes:

La resistencia del concreto al esfuerzo cortante y torsin depende so-

bre su resistencia a la traccin y extensibilidad; La resistencia de adherencia entre las barras de refuerzo y el concreto

concreto es una funcin directa de la resistencia a la traccin del re-cubrimiento del concreto y el recubrimiento del concreto es general-mente de menor calidad que ncleo del concreto y tiene una menorresistencia a la suracin; y

Se ha observado que despus de muchas dcadas, la resistencia resi-dual a la traccin del concreto puede ser tan baja como la mitad delvalor inicial de resistencia a la traccin, incluso en las partes de la es-tructura, que estn libres de la inuencia del medio ambiente.

Los ingenieros que deben realizar las inspecciones y los informes sobre la esta-do de la estructura de concreto tiene que entender los materiales que evalan.De lo contrario, una aplicacin al pie de la letra de las disposiciones de durabi-lidad sin un conocimiento adecuado de mecanismos patolgicos, fenmenosde transporte de uidos, y soluciones basadas en remedios cientcos puedenconducir a graves errores y poner en peligro el performance de la estructurareparadas.

Medio Ambiente InternoUno de los objetivos principales de una evaluacin de condiciones es denir

las condiciones ambientales internas y las cargas existentes en la estructurade concreto existente. Estas condiciones y sus grados de gravedad no se apli-can necesariamente a la estructura de concreto en su conjunto, sino a los ele-mentos y partes de la estructura que pueden tener diferentes micro-condicio-nes de una a la otra. La severidad del medio interno puede de hecho ser muydiferentes en funcin del entorno exterior local. Por ejemplo, las condicionesde exposicin predominantes en el lado de barlovento puede ser muy dife-rentes de aquellos en el lado de sotavento de un muelle. Del mismo modo, lasreas de muelles sujetos a la pulverizacin de agua salada, pero protegido dela lluvia estn expuestas a un ataque de cloruro ms severo que las que estnexpuestas a lluvias.


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Si bien no es ningn secreto que la gran mayora de las estructuras de concretodeterioradas implican la corrosin del acero de refuerzo embebido, determi-nar las verdaderas causas de la corrosin y el deterioro puede ser bastantecomplejos. Esta complejidad surge no slo de la distribucin de material com-puesto del propio concreto, sino tambin en gran medida de las inuenciasmultifacticas de las condiciones climticas locales y globales.

Para analizar exactamente las causas de deterioro de una estructura concretaexistente durante la evaluacin de condicin fase del proyecto, y luego deter-minar las opciones correctas en la fase de planicacin por durabilidad para laampliacin de su tiempo de servicio, es esencial entender mecanismo de losprocesos de transporte de uidos. El comportamiento futuro de la estructurareparada depender principalmente de estos procesos. De hecho, si estos pro-cesos se previnieron totalmente, ni el envejecimiento ni el deterioro ambientaldel concreto ocurrir. El transporte de sustancias a travs de y dentro de laestructura es el resultado de una combinacin compleja de los siguientes pro-cesos: ujo lquido a travs de macro y micro grietas, sistemas de transporte

capilar, difusin y efectos osmticos. La contribucin exacta de cada procesoal deterioro se tiene que considerar en cada situacin particular. Se tiene queconsiderar los efectos de cada variable como la localizacin de la estructura;el ambiente qumico; la cantidad, espesor y distribucin de grietas; la distri-bucin de la temperatura y humedad; y la historia de las tensiones.

El conocimiento de la condicin ambiental interna y los procesos de transpor-te que prevalecen en la estructura existente, basado en sucientes ensayos ydocumentacin de la evaluacin de condicin, es necesario para evaluar lasfuentes dedignas como el posible el transporte potencial y procesos de de -

terioro que probablemente pueda desarrollarse en un nuevo sistema de re-paracin compuesto. Por ltimo, el principio general es que los que reduce eltransporte de uidos dentro de la estructura mejorar normalmente su dura-bilidad total.

Planifcacin por durabilidad

La planicacin por durabilidad debe ser una parte fundamental del procesode diseo de reparacin que lleva a las especicaciones y dibujos. Tpicamen-te, hay seis etapas principales:

La valoracin de los resultados de evaluacin de condicin;

El anlisis de las consecuencias de deterioro de la estructura rendi-miento y riesgos estructurales y cuestiones relacionadas con la eco-noma;

Modelado matemtico y evaluacin basada en la experiencia consi-deraciones de futuro tiempo de servicio;

El establecimiento de requisitos de rendimiento y proyecto objetivos; El listado de las opciones de reparacin (alternativas de las solucio-

nes) para encontrar los objetivos de reparacin; y Conduccin de anlisis de costes del ciclo vital.

El concepto de la planicacin por durabilidad ecaz est unida con el concep-to de evaluar el futuro tiempo de servicio de la estructura reparada y estable-


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cimiento de los objetivos del proyecto de reparacin objetivos. La estrategiadel dueo para el mantenimiento tambin tiene a tener que ver con el estable-cimiento de objetivos del proyecto. En adicin, se deben considerar los facto-res de seguridad apropiados para las limitaciones en la futura prediccin deltiempo de servicio.

Las necesidades del rendimiento de la durabilidad de estructuras de concretoreparadas para revisarse a la luz de un entendimiento cuidadoso de condicio-nes ambientales externas e internas predominantes del sistema de reparacincompuesto y el riesgo inevitable de corrosin de acero. Se deben de considerarlas consecuencias y la probabilidad de una corrosin continuada y el deterioro.

Vamos a revisar estas cuestiones. Tres preguntas bsicas se tienen que hacerantes de seleccionar las medidas de reparacin a especicar:

Cules son las causas del deterioro? Se pueden tomar las medidas para reducir la marcha o parar los pro-

cesos? Cules son las consecuencias estructurales de los daos existentes o

proyectados?

La evaluacin de las condiciones adecuadas la tarea tcnica del descubri-miento de los problemas exactos que afectan el concreto existente la estructu-ra permite que entienda el plan del enemigo de ataque y desarrolle tcticadefensiva y soluciones alternativas.

Las maniobras defensivas no se limitan con la prioridad de los ataques fron-

tales. A veces, es suciente hacer un movimiento de bordear las acciones delenemigo. Despus de todo, basado en la valoracin completa de la evaluacinde condicin resultados, uno puede:

Que no se haga nada; Monitorear; Aplicar una proteccin; Hacer reparaciones; Aplicar un refuerzo; o Sustituir la estructura.

Tambin son posibles las combinaciones de estas acciones.

El concreto es un sistema dinmico, vivo. Y como tal, tiene la capacidad de re-ajustarse ante algunas perturbaciones y amenazas durante su vida de serviciotil. Sin embargo, si las fuerzas destructivas son severas y constantes, comien-za a deteriorarse irreversiblemente y cada vez ms pierde su integridad. Encierto modo, se hace autodestructivo, y las nicas opciones son la reparacino reemplazo.

Las estructuras concretas reparadas tambin son sistemas compuestos vivos.

Depende de nosotros para hacerlas bastante adecuados para sobrevivir jun-to con una eciencia tcnica y econmica. Aunque la evaluacin de la condi-


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cin sea completa, el subsecuente anlisis de consecuencias del deterioro con-tinuo es complejo en principio y difcil de conseguir exactamente en la prcticapor muchos motivos. Por ejemplo, la mayor parte de mtodos de las pruebasque se estn usando para la evaluacin del concreto pueden peligrar al nomedir estrictamente y exactamente las propiedades y caractersticas que sonesencial para rendimiento adecuado del concreto reparado de la estructura.

De hecho, las pruebas prcticas comnmente usadas slo evalan calidadesdel material en un sentido amplio y, adems, los datos de las pruebas slopueden ser aplicables bajo una variedad limitada de condiciones de servicio.Por lo tanto, el conocimiento ganado por el ingeniero a travs de la experienciasiempre desempear un papel vital en el anlisis, conclusiones, y al estable-cer los objetivos de proyecto.

El primer paso para establecer los objetivos realistas de proyecto de repara-cin son denir las condiciones existentes ambiental internas qumico, fsi-co, y electroqumico y identicar los procesos de transporte predominantes.El segundo paso debe analizar correctamente la inuencia de las condiciones

del ambiente externo sobre los que prevalecen internamente. El tercer paso esconectar todo la informacin recolectada al las opciones disponibles de repa-racin para derivarse a una prediccin aproximadamente de rendimiento y seestablezcan los objetivos de proyecto.

El modelado de la prediccin del tiempo de servicio es una gran herramientacomo parte del planeamiento de durabilidad basado en una completa evalua-cin de la condicin. Pese a que el modelo matemtico no permite estimarexactamente una prediccin de la vida de servicio, si nos permite compararotras alternativas. Sin embargo, se pueden esperar resultados errneos.

En la planicacin de la durabilidad, es muy importante considerar la impor-tancia de los materiales a usarse para la reparacin de concreto deteriorado.El material de reparacin debe ser de primera y resistente al agrietamiento ycompatible con el material de substrato existente.

Usualmente, las restricciones econmicas pueden prevalecer sobre los reque-rimientos tcnicos. Muy a menudo, el propietario tendr dicultades en eva-luar las consecuencias de las alternativas de solucin a largo plazo. En ciertogrado, esto se puede explicar por el hecho que los ingenieros no son siemprecapaz de evaluar exactamente los costos de mantenimiento futuro para cada

alternativa de solucin. Como resultado, a corto plazo, una solucin baratapodra prevalecer como la mejor alternativa. Esto probablemente se ha trans-formado en algo natural, dada la losofa de bajo costo extendida en la in-dustria de la construccin. Lamentablemente, esto no ayuda a concretar losobjetivos deseados y a implementar una solucin a largo plazo de reparacin,que por lo general signica un mayor costo inicial.

En la seleccin de las alternativas de solucin, el ingeniero debe decidir cmoestimar el costo de la vida til en la planicacin por durabilidad. El tiempode vida til de la reparacin es importante para el dueo y esto se tiene queconsiderar como tal por el ingeniero. El tiempo de vida til permite a los dise-adores y el dueo para comparar los gastos totales de soluciones alternativas


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sobre el tiempo de servicio estimado de la estructura, si es dejado como est,reparado o sustituido. Los parmetros y consideraciones para el planeamientode Durabilidad se pueden resumir en la siguiente Tabla 1.

Tabla 1: El Planeamiento por Durabilidad requiere evaluar diferentes Parme-

tros y Consideraciones

Parmetros Consideracin asociadaFuncin y Tipo de la Estructura Necesidades bsicas del cliente

Requerimientos de Performance Performance tcnico aceptableCriterios de servicialidad y seguridadImportancia de la continuidad de oper-acin durante la reparacin.AccesibilidadVida til deseable

Estrategia de mantenimiento.Cargas y efectos ambientales Cargas viva y muerta

Cargas de vientoEfectos del agua y temperaturaAgentes agresivos y acciones

Condiciones Internas Fisuracin, micro-suracin y otros defec-tosCarbonatacin, contenido de clohidros,reaccin lcali-agregado, ataque de sulfa-tos y ataque de sales.Corrosin del refuerzo, prdida de secciny adherencia.

Enfoque global del diseo Estrategia bsica de reparacin.(Solo monitoreo; proveer proteccin; repa-rar; o hacer reparaciones, proveer protec-cin y monitorear)

Evaluacin de las Alternativas deSolucin

Costos,Constructabilidad y parmetros de calidadExperiencia previa de performance

Apuntes Finales

En el presente documento, se ha descrito un enfoque sistemtico para la me-jora del rendimiento de estructuras reparadas de concreto. Sin embargo, para

un enfoque satisfactorio se requiere como requisito previo llevar a cabo lossiguientes pasos del proceso que deben abordarse de manera adecuada: Evaluacin de la condicin;

Planicacin por Durabilidad; Establecimiento de objetivos realistas; Desarrollo de detalles de diseo, diseos construibles y especicaciones; Construccin; Garanta de aseguramiento de calidad y supervisin del control de calidad; Mantenimiento.

Las fases de evaluacin de la condicin y de la planicacin por durabilidad


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del proyecto de reparacin son de suma importancia, y stas asegurarn deque, con un diseo adecuado, los materiales de reparacin, control de la manode obra, y la calidad, la vida de servicio esperada de la estructura reparada selogre con una probabilidad sucientemente alta. En este sentido, el conoci-miento, experiencia, y la integridad del equipo de ingeniera son obviamenteindispensables.

Esperamos que este artculo contribuya a una mejor comprensin de la im-portancia crtica de la evaluacin de la condicin y planicacin por durabi-lidad antes del proceso de reparacin del concreto. Por supuesto, un mejorentendimiento de esto no implicar liberarnos de riesgos, pero implica quelas posibilidades puedan ser al menos ms claramente denidas. Por lo me-nos, esto puede conducir a un uso ms eciente y econmico del recurso delos propietarios conforme al tiempo de mejora del rendimiento general de lasestructuras. Al mismo tiempo, proporcionar ideas sobre por dnde podra(o tal vez no debera) conducirse el diseo, tambin una mejor comprensinde la importancia de la condicin evaluacin y planicacin por durabilidad

pueden proporcionar mejores herramientas para que los ingenieros puedanexplorar nuevas direcciones e innovaciones en el diseo de proyectos de repa-racin.

Los Autores

Alexander M. Vaysburdes Socio Principal de Vaycon Consulting,MD, una rma especializada en el concreto y tecnologas de repa-racin. Es miembro del Comit ACI 213, Agregados y concretos li-

geros; 364 Rehabilitacin y 365 Prediccin de las Vida de Servicio.Vaysburd est a cargo del Programa Norte Americano de Repara -cin del Concreto (CREEP). El es autor de ms de 200 estudios ypresentaciones sobre el concreto y reparacin del concreto.

Benoit Bissonette,FACI, es profesor del Departamento de Ingenie-ra Civil de la Universidad de LAVAL, donde ha estado a cargo delNSERC Departamento de Investigacin Industrial del Concreto Du-

rable y Mantenimiento Optimizado del Concreto por los ltimos 10aos. El es coautor de ms de 125 artculos tcnicos y cientcos.Es miembro de diversos Comits del ACI, de ICRI y de CREEP.

Nota:El presente artculo ha sido extrado de Concrete International publicada por el AmericanConcrete Institute, Mayo 2014 Vol. 36 N 05, pgina 55.

Traduccin y adaptacin para el ACI-PER : Captulo de Estudiantes - Universidad Privada del

Norte, con autorizacin del American Concrete Institute.


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PREGUNTAS

FRECUENTES


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PREGUNTA:

Al inspeccionar las colocaciones de las barras de refuerzo, hemos notado que

algunos contratistas argumentan que las barras se puede colocar 1 a 2 (25a 51 mm) ms all del recubrimiento especifcado. En otras palabras, indicanque la tolerancia en el recubrimiento slo limita a la distancia mnima de labarra a la superfcie del concreto. Yo sostengo que al hablar de una toleranciadel recubrimiento, por ejemplo, de 3/8 (10 mm) signifca que la barra debe

ser posicionada a no ms de 3/8 (10 mm) ms cerca o ms lejos del recubri-miento especifcado. Es esto correcto?

RESPUESTA:

La colocacin de las barras a 1 a 2 (25 a 51 mm) ms all del recubrimientoespecicado no es aceptable, pues se afectarn signicativamente las capaci-dades en exin y corte del elemento. El Comit ACI 117-10 se reere a estetema proporcionando las tolerancias en la colocacin de barras. Mientras quela tolerancia en el recubrimiento limita slo la distancia mnima de la barra a lasupercie del concreto, la tolerancia en la colocacin de las barras de acero nopre-esforzadas limita tanto las distancias mnimas como las mxim

Extendiendo la vida útil de las Estructuras de Tratamiento de Agua

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