DISPOSICIÓN DE MATERIALESEJECUCIÓN Y FALLAS

JUAN-LUIS MENARES

CONCEPTOS INICIALES

ELEMENTOS: Cada una de las partes que constituye una estructura y que posee una función resistente dentro del conjunto. Tales como: Vigas, Pilares, Cadenas, Sobre cimientos, Fundaciones, Losas o Muros de Corte.

PIEZAS: Unidades que constituyen un elemento estructural, pudiendo ser independientes o parte de una solución.Tales como Barras, Estribos, Alambres, Ladrillos, Áridos, Cemento, Madera o Cubiertas

CONEXIÓN: Encuentro de elementos que permiten definir una solución estructural y dar uncorrecto desempeño ante solicitaciones –trabazón-.Tales como: Marcos rígidos, retículas, estereométricas, Pilotes y encuentros en general.

UNIÓN: Soluciones que permiten definir o consolidar una conexión de elementos mediantepiezas o aditivos de pega.Tales como uniones apernadas, soldaduras, pega, clavado o amarras.

REVISIÓN DEL ORIGEN DE LAS FALLAS

EL ORIGEN DE LAS FALLAS PUEDE ATRIBUIRSE A UNA O MAS DE LAS SIGUIENTES

A.- LAS NORMAS RELATIVAS A LAS UNIONES NO SE CUMPLIERON EN PROYECTO

B.- LAS SOLICITACIONES PREVISTAS PARA LA UNIÓN ERAN MENORES A LAS QUE REALMENTE EXITIERON

C.- LA NORMATIVA NO GARANTIZÓ LA SEGURIDAD (PÉRDIDA DE VIGENCIA O IMPRECISIONES)

FALLAS EN UNIONES

LO VULNERABLE DE LAS UNIONES QUEDA PATENTE EN LOS TERREMOTOS, DONDE SE MANIFIESTAN LAS FALLAS DE MATERIALES ERRADAMENTE DISPUESTOS. MEDIANTE EL ANALISIS DE FALLAS RESCATAREMOS LECCIONES PERTINENTES A LARESISTENCIA DE MATERIALES ANTE ESFUERZOS DINÁMICOS

UNA GRIETA DE ORIENTACIÓN DIAGONAL ESCALONADA SIGUIENDO LAS SUPERFICIES DE CONTACTO DE LAS JUNTAS CON LOS LADRILLOS DENOTA FALLAS DE ADHERENCIADEBIDO A MALA CALIDAD DE LOS MORTEROS.

CUANDO EL ALBAÑIL LEVANTA UN MURO CADA VEZ QUE FORMA UNA HILADA, A LO LARGO DE ELLA EXTIENDE UN TENDEL DE MORTERO Y ASIENTA LOS LADRILLOS DE LA HILADA SUPERIOS. HAY UN TIEMPO ENTRE EL CONTACTO DE AMBAS HILADAS CON LA JUNTA. A MAYOR ESPERA EL MORTERO PERDERÁ PLASTICIDAD Y SU ADHERENCIA.

JUNTAS DE HORMIGONADO

ES LA REANUDACIÓN DEL HORMIGONADO DESPUÉS DE UNA INTERRUPCIÓN QUE HAYA PERMITIDO EL ENDURECIMIENTO DEL HORMIGÓN COLOCADO PREVIAMENTE.

UBICACIÓN DE LAS JUNTAS

LAS JUNTAS DE HORMIGONADO SE UBICAN, EN GENERAL, PERPENDICULARMENTE A LAS TENSIONES PRINCIPALES DE COMPRESIÓN Y EN LAS ZONAS EN QUE LAS TENSIONES DE TRACCIÓN O DE CORTE SON NULAS O LAS MENORES POSIBLES

a) EL HORMIGÓN QUE LA RECIBIRÁ DEBE SER CON LA MENOR CANTIDAD DE AGUA POSIBLE.

b) LA COMPACTACIÓN DEBE REALIZARSE HASTA EL EXTREMO FINAL.

c) LA SUPERFICIE DEBE SER REGULAR, EVITANDO LOS EXCESOS DE LECHADA Y MORTERO EN LOS CASOS DE JUNTAS DE CORTE HORIZONTAL.

FORMACIÓN DE LA JUNTA

EN MUROS Y PILARES LA JUNTA DE TRABAJO DEBE SER HORIZONTAL Y UBICARSE 0,2 Ó 0,3 M MÁS ABAJO DEL NIVEL INFERIOR DE LOS ELEMENTOS HORIZONTALES O INCLINADOS EN QUE ÉSTOS SE APOYAN EN LOSAS Y VIGAS

LAS JUNTAS DE HORMIGONADO DEBEN UBICARSE APROXIMADAMENTE A UNA DISTANCIADE UN CUARTO DE LA LUZ, PASADO EL APOYO, Y SU DIRECCIÓN INCLINADA A 45º

EN MUROSLA JUNTA DE HORMIGONADO DEBE SER HORIZONTAL Y QUEDAR MÍNIMO 0,1 M MÁSABAJO DEL NIVEL SUPERIOR DEL VANO

EN CRUCES Y ENCUENTRO DE VIGASLA JUNTA DEBE UBICARSE EN LA VIGA QUE SE HORMIGONARÁ POSTERIORMENTE, A UNADISTANCIA IGUAL AL DOBLE DEL ANCHO DE LA VIGA QUE SE ESTÁ HORMIGONANDO

CRUCESE TIENE UN CRUCE CUANDO UN ELEMENTO PROSIGUE AL OTRO LADO DE LA CONEXIÓN

ENCUENTROEL ENCUENTRO SE PRODUCE CUANDO EL ELEMENTO NO PROSIGUE MÁS ALLÁ DE LA CONEXIÓN

UNIONES EN HORMIGÓN ARMADOA CONTINUACIÓN DEFINIREMOS LAS PRINCIPALES UNIONES DEL HORMIGÓN ARMADOA TENER PRESENTES EN EL ESTUDIO DE CASOS.JUNTAES LA UNIÓN DE HORMIGÓN FRESCO CON HORMIGONES ENDURECIDOS –CON MAYOR TIEMPO DE FRAGUADO-

EMPALMEES LA UNIÓN DE UNA BARRA DE ACERO CON OTRA PARA FINES DE CONSOLIDACIÓN O EXTENSIÓN DE LA ARMADURA DEL HORMIGÓN –SUELE SER POR TRASLAPE-

ANCLAJEES LA UNIÓN DE ACERO CON HORMIGÓN CON FINES DE AMARRE DE ELEMENTOS MEDIANTE LONGITUDES APROPIADAS DE ADHERENCIA –ROCE-

TRASLAPEES EL EMPALME DE BARRAS MEDIANTE MONTA Y AMARRE DE EXTREMOS EN UNA LONGITUD ADECUADA QUE MAYORE ADHERENCIA

VIBRADOMEDIANTE MEDIOS MECÁNICOS LA MEZCLA VERTIDA DE HORMIGÓN ES VIBRADA CON LOS SIGUIENTES OBJETIVOS.

Para acomodar el hormigón y extraerel aire atrapado

Para lograr una mayor densidad,compactación y homogeneidad

Mayor Unión o Adherenciacon la ArmaduraMayor calidad de las Juntas deConstrucción, durabilidad y terminación

VIBRACIÓN ADECUADAEL VIBRADO DEBE CONSIDERAR LA S SIGUIENTES1.- SUMERGIR RÁPIDAMENTE EL VIBRADOR2.- EXTRAERLO LENTAMENTE 1” A 2” POR SEG.3.- VIBRAR ALINEADO AL SENTIDO PRINCIPAL DEL ELEMENTO.4.- NO TOCAR EN NINGÚN CASO LA ARMADURA O EL MOLDAJE, NI VIBRAR FUERA5.- ESTABLECER UNA MALLA DE VIBRACIONES PARALELA

ESFUERZOS ESTRUCTURALES

COMPRESIÓN: Capacidad de resistencia de un elemento a cargas de aplastamiento. Los cimientos trabajan a la compresión por que resisten las cargas de la edificación.

TRACCIÓN: Actuación de fuerzas en direcciones contrarias, que tienden a producir el estiramiento. Se mide tal como la compresión en kg/cm². Resisten la tracción el acero y la madera, el hormigón armado precisamente porque tiene acero en su interior)

FLEXIÓN: La flexión es una forma de esfuerzo en que intervienen los dos tipos de trabajo recién estudiados compresión y tracción. una viga que recibe carga se dice que trabaja a la flexión,

PANDEO: Se llama así a una brusca curvatura fuera de su eje que sufre el pilar o la barra y que generalmente termina en su ruptura. El pandeo se produce al comprimir un elemento esbelto longitudinalmente. Las fuerzas al trasladarse en línea recta a lo largo del eje, se anulan o contrarrestan en punto intermedio del paramento, antes de alcanzar fundación.

CORTE O CIZALLE: Un elemento se halla sometido a corte cuando dos fuerzas transversales y contrarias a su plano mayor, tenderán a desgarrar la superficie del mismo. Por lo general se manifiesta en grietas colineales a la línea de empuje o en 45º -entre esquinas-

FALLAS EN JUNTA DE HORMIGONADO

Junta de hormigón fallada a lo largode zona con barras mal traslapadas

Junta de hormigón falladaal interior de una vivienda

Junta de hormigón fallada conlíneas de filtración de líquidos

Muro volcado y falla en conexión de pilar y viga, a causa de una junta mal ejecutada –grieta horizontal aislada y espontánea-

Falla y desplazamiento

EMPALMES, ANCLAJES Y RECUBRIMIENTO DEL ACERO

Para lograr el funcionamiento integrado del hormigón con el acero es necesario que se genere fuerzas de adherencia en la superficie de contacto de los 2 materiales.

Son las fuerzas de adherencia el mecanismo básico de transferencia de las solicitaciones que actúan desde el hormigón hacia el acero de refuerzo, y desde el acero de refuerzo hacia el hormigón.

EMPALMES DE VARILLAS DE ACERO

Mientras el hormigón, por su consistencia plástica en estado fresco, puede tener lasdimensiones continuas que el diseño estructural requiera, las dimensiones longitudinalescomerciales de las barras de acero pueden ser insuficientes para cubrir las necesidadesde los elementos. En dichos casos será necesario empalmar algunas barras, colocados de manera continua, para asegurar el comportamiento de cada sección de estructural

La discontinuidad del acero de refuerzo puede atentar contra la capacidad resistente de la estructura, por lo que se requeriría de algún mecanismo de transferencia de los esfuerzos de una varilla hacia otra. Por lo general SOLDADURA, UNION ENROSCADA o TRASLAPE

El traslape de varillas es el mecanismo de empalme de mayor uso en nuestro medio. Enprincipio las 2 varillas deben cruzarse una longitud apropiada para que el acerotransmita esfuerzos al hormigón por adherencia, y este último los restituya a la otravarilla, sin acumular esfuerzos elevados de tracción en el hormigón, pues estos últimosprovocarían una fisuración extensa, con sus consecuencias indeseables

ANCLAJES

A partir del sitio en que la barra de acero alcanza su esfuerzo máximo –encuentros- , se debe desarrollar un mecanismo de anclaje en el hormigón para asegurar su funcionamiento adecuado. Las alternativas utilizadas son

- Anclaje por desarrollo de la longitud de la varilla dentro del hormigón.- Ganchos de anclaje dentro del hormigón en el extremo de la varilla- Anclaje mecánico de la varilla a través de dispositivos especiales.

Los códigos permiten combinar técnicamente varias de las alternativas de anclaje antesmencionadas.El desarrollo del anclaje se requiere en las dos o más direcciones para evitar la generaciónde intersticios inadecuados para el escurrimiento libre del hormigón –NIDOS-

FALLAS EN ANCLAJES

Colapso de viga por defectos de anclaje

Detalle de ganchos desprendidos. Son permitidos, pero vulnerables

Falla hormigón en encuentro saturado de ganchos de anclajeGrieta de corte en albañilería

Desplome de muro Catedral de Valdivia. La armadura de murallas no estaba anclada al sobrecimiento

Cuando se empalma una columna, lo ideal es hacerlo en los dos tercios centrales (empalme A). Sin embargo, a veces se empalman en la parte inferior de la columna (empalme B y C), lo que no es recomendable ya que debilita esa sección. En el caso que se hagan los empalmes B ó C, la longitud de empalme deberá aumentar en 30% y 70% respectivamente, la distancia entre estribos disminuirá en estos puntos para suplir la inevitable pérdida de resistencia

LONGITUD DE EMPALME EN COLUMNAS

LO CORRECTO ES EVITAR LA DISPOSICIÓN ERRADA DE LOS EMPALMES EN FORMA PARALELA O EN CERCANÍA AL NIVEL DE PISO, PARA EVITAR GRIETAS. LAS SOLUCIONES PRESENTADAS SON PROPIAS DEL OFICIO EN EDIFICIOS PARTICULARES DONDE EL PRESUPUESTO OBLIGA REPARAR

El acero superior debe empalmarse en el centro de la viga; y los inferiores, cerca de los extremos. En el caso de usar empalmes inadecuados, se debe aumentar la longitud del traslape obtenida para el tipo A en un 30% y el B en 70%. Cerca de la zona de traslape se aumentará levemente la distancia entre estribos.

LONGITUD DE EMPALME EN VIGAS:

FALLAS EN EMPALMES DE BARRAS TRASLAPADAS

Rotura de una cadena en zonade traslapos paralelos

Falla a la compresión de pilares en zona de traslapos paralelos y NIDOS

Pandeo de barras porfalta de estribos

Doblado y de Barras (curvas y anclaje)

Cuando se dobla una barra, se debe cumplir con un diámetro mínimo de doblado y con una longitud mínima del extremo doblado. El primero nos garantiza que se pueda doblar la barra sin fisuras, y el segundo, asegura un adecuado anclaje del refuerzo en el hormigón

En obra, generalmente se dobla el fierro con tubo y trampa, para lo cual se deben respetar ciertas distancias mínimas, es decir, las distancias del tubo a la trampa, que nos aseguren un adecuado procedimiento de doblado

Para el doblado de fierros -curvas, anclajes, horquillas o estribos- se utiliza bancos que pueden ser de fierro o de madera con cubierta metálica o de tablones.En bancos con cubierta metálica estas piezas se confeccionan soldando trozos de fierro ubicados estratégicamente de manera que se produzcan apoyos precisos para lograr el doblado adecuado (mínimo aproximado: 4 diámetros en estribos, 6 diámetros en barra)

LONGITUD DE DESARROLLOEs la longitud que se requiere embeber a una varilla de acero dentro del hormigón, paraalcanzar los esfuerzos especificados en el diseño

Factores que Influyen en la Longitud de Desarrollo

FLUENCIA: Mientras mayor sea el esfuerzo de fluencia, se requerirá proporcionalmente una mayor longitud de desarrollo

Esfuerzo de fluencia: Es el esfuerzo para el cual termina la proporcionalidad entre elesfuerzo y la deformación

ÁREA DE BARRAS: Cuanto mayor sea la sección transversal de la varilla, ejercerá una mayor fuerza, y se necesitará proporcionalmente una mayor longitud de desarrollo

PERÍMETRO DE BARRAS : Mientras mayor sea el perímetro, existirá una mayor superficie de hormigón en la que se desarrolle adherencia, por lo que se requerirá menor longitud de desarrollo

RESISTENCIA A TRACCIÓN DEL HORMIGÓN: Cuanto mayor sea la resistencia a tracción delhormigón se podrán desarrollar esfuerzos más altos de adherencia, por lo que se requerirá menor longitud de desarrollo

En consideración a los criterios expuestos una fórmula basica para el cálculo de la longitud de desarrollo, que incluye todos los factores, sería:

Donde:

Ld: longitud de desarrolloα: coeficiente de proporcionalidadFy: esfuerzo de fluencia del aceroAb: área de una varillaPb: perímetro de la varillaft: resistencia a la tracción del hormigón

Dado que la resistencia a la tracción del hormigón es proporcional a la raíz cuadrada desu resistencia a la compresión, se tendría la siguiente modificación

La longitud básica de desarrollo para barras con resaltes, en tracción, debe calcularse, pero EN NINGÚN CASO PODRÁ SER MENOR QUE 30 CM –TRACCIONADA- EN NINGÚN CASO PODRÁ SER MENOR QUE 20 CM –COMPRIMIDA-

La longitud básica de desarrollo Ld para barras corrugadas en compresión debe calcularse como la mayor de las siguientes expresiones:

RECUBRIMIENTO DEL ACERO

Con el objeto de que el acero pueda desarrollar los esfuerzos de adherencia con elhormigón que le rodea, y que además se encuentre adecuadamente protegido del medioambiente, la norma especifica recubrimientos mínimos de hormigón para el acero –basados en la norma americana ACI Reinforced Concrete Design Manual-

Se debe tomar en cuenta que este recubrimiento se mide desde la cara exterior del estribo. A continuación, se presenta un cuadro resumen con los recubrimientos:

Barras poco recubiertas, dobladas por corte sísmico

FALLAS POR BAJO RECUBRIMIENTO

Falla en empalme poco recubierto Sismo Valdivia 1960

Pandeo de barras de aceroen encuentro mal recubierto

Recubrimiento desprendido ante oxidación por bajo espesor

Recubrimiento desprendido por falta de vibrado

Llamamos configuración a un conjunto de características que tiene todo estructura y que, según como se ha diseñado, definirá el comportamiento del edificio ante las cargas gravitatorias o las cargas sísmicas.

CONFIGURACION HORIZONTAL

Lo configuración se refiere a la forma del edificio en su conjunto, a su tamaño, naturaleza y ubicación de los elementos resistentes y no estructurales.

Estructuras Irregulares:

Irregularidad de masa La Masa de un piso es mayor que el 150% de la masa de un piso adyacente

Irregularidad de rigidez Piso blando, esbeltez estructural bajo plantas estructuralmente compactas o de menor alturaSe forman rotulas y falla al corte.

Irregularidad de geometría Dimensión de salientes en planta es mayor al 150% de volumen adyacente (·)

Irregularidad torsional Con losas rígidas, que el desplazamiento de algún entrepiso exceda el 50%

Irregularidad de diafragma Evitar losas superiores con discontinuidades (·)

La IRREGULARIDAD significa un diseño mucho mas largo en tiempo y dedicación y por consecuencia mas costo. Las estructuras regulares no necesitan tanto trabajo como las irregulares. La experiencia muestra que los edificaciones de configuración irregular rara vez muestran eficacia a comparación con las regulares. La irregularidad también pide al diseño conexiones especiales y otro tipo de miembros mas fuertes y caros.

Se ha hablado de la necesidad de proyectar plantas estructurales regulares, con el fin de poder predecir su comportamiento y efectos estáticos equivalentes. En la figura se ilustran, en forma cualitativa, las disposiciones en planta que resultan recomendables y las que son inconvenientes.

CIMIENTOS DE AMARRE Y JUNTAS DE DILATACIÓN

MUROS DE CORTE

Los muros de corte, también conocidos como placas: son paredes de hormigón armado –porLo general- que dada su mayor dimensión en una dirección –ancho de importancia- dan enaquella orientación una gran resistencia y rigidez ante movimientos laterales principalmentesísmicos o bien –si procediere- viento, rellenos o marea.

LECTURA DE PLANOS ESTRUCTURALES

Los Planos Estructurales son una representación gráfica de elementos estructurales. permiten guiarnos en la materialización de cualquier obra, por tal motivo, debe tener el orden secuencial del proceso constructivo, haciendo constar, cada etapa de manera general, mostrando además los detalles de cada elemento estructural que la conforma o que se construyen conjuntamente

CONTENIDO

PLANTA DE FUNDACIONES CIMIENTO Y SOBRECIMIENTOS: Puntos –zapata- o fundación corrida – envigado-

PLANTA DE ESTRUCTURAS PARAMENTOS VERTICALES:, muros de corte, pilares, y sus armaduras.

PLANTA DE CUBIERTA TECHUMBRE: Cerchas en planta o bien envigado de cielos y armadura de losas

ELEVACIÓN ESTRUCTURAL MUROS Y ARMADO atención a anclaje, empalme, traslapo, estribos, ganchos y piezas en general

DETALLE ESTRUCTURAL PIEZAS Y UNIONES vistas en sección –sin contexto- que consolidan los elementos anteriormente vistos

CORTES VISTA INTERIOR de los diferentes elementos estructurales que conforman la estructura general.

FORMATO

Es el tamaño de la hoja o papel del Plano, en el que se representan los elementos de construcción, está definido por su ancho y su alto. Las medidas más comunes en nuestro medio son las del Formato ISO, Serie A –antiguo DIN A-

La escala es la proporción en la que se ha reducido el tamaño real del diseño, en el plano. Señala en cuanto se reducen las medidas reales para dibujarlas en el plano. Las medidas del plano pequeño se indican de la siguiente manera:

ESC 1/N ó 1: NDonde:N representa en cuanto se ha reducido el plano real y se lee:UNO EN N (También UNO es a N)

ESCALA

EJEMPLOS:1. Se tiene un plano a escala 1:200, quiere decir que cadacentímetro del plano representa 200 cm (2 metros)sobre el terreno.2. Un plano a escala 1:50 representa que cada centímetrode dibujo corresponde a 50 centímetros (medio metro)sobre el terreno.3. Un plano topográfico de escala 1:20,000 representa porcada centímetro, 20,000 centímetros (200 metros).

El escalímetro es una regla triangular que presenta seis caras e indica directamente los tamaños sobre el terreno, según la escala respectiva. Por ejemplo si medimos en el plano una escala de 1:100, el escalímetro nos indica directamente que cada centímetro corresponde a un metro.

ESCALÍMETRO

Deben estar en el ángulo inferior derecho de la lámina, con posibilidades de ampliación hacia la izquierda y hacia arriba –existen varios tipos según norma DIN. Su tamaño está en función de las dimensiones de la lámina. Debe contener las siguientes indicaciones:

· TITULO: Clase de dibujo (croquis, anteproyecto, proyecto, etc)· CONTENIDO Distintas proyecciones de la edificación (ubicación, planta,primer piso, etc)· GUIAS Norte, Escala, Rol, Fecha, Dibujante y Proyectista, otros· El número del plano ubicado en la parte inferior derecha

RÓTULOS

NOMENCLATURA DE ENFIERRADURA ENPLANOS

F ø8 @ 22 cm

F = Fierro –si son estribos se antepone E-Ø8 = Diámetro 8 mm@ 22 = Cada 22 cm desde el ejes = postura superior fierros –i inferior-

NOTA: Puede anteponerse el numero de barras

Algunos prefieren reemplazar el numero del plano en el rótulo (lamina 1 de …) por una sigla inicial del tipo de plano: arquitectura (A-1;A-2); estructuras: (E-1;E-2) instalaciones sanitarias: (IS-1;IS-2); instalaciones eléctricas (IE-1;IE-2).

Se indicarán otros aspectos en función de la institución a la cual se presentan: Municipio, Ministerio, etc. Acompañarán el nombre del profesional o empresa y el propietario.

DETALLES

Cortes de los cimientos: donde puede observarse laprofundidad de la zanja, la altura del sobrecimiento y elfierro, si se ha previsto.

Columnas: que generalmente se encuentran en la intersección delos ejes en la planta de funaciones o en planta de estructura

Zapatas: indicando profundidad, altura, posición de lascolumnas, etc.

A continuación se presenta un detalle de la representación de losdistintos tipos de suelo.

Las partes principales que componen un plano son las siguientes:

• Ejes• Acotaciones• Nombre de los espacios• Representación gráfica• Tipos de planos• Clave y número de plano• Escala• Norte• Simbología y especificaciones

INTERPRETACIÓN DE PLANOS

EjesLos ejes son líneas punteadas con una numeración consecutiva por un lado. Y con letras por el otro eje.

ACOTACIONESLas acotaciones son líneas que aparecen enseguida de losejes.Las acotaciones son líneas continuas y se dividen en:• Cotas generales• Cotas parciales• Cotas específicas

Las cotas generales proporcionan la distancia total del área a construir.

Las cotas parciales están en el renglón de abajo de las cotas generales y proporcionan la distancia entre los ejes.

Las cotas específicas proporcionan las medidas de vanos y espesores

Planta de cimentación donde se indica el tipo de cimentación de la obra.

EJEMPLOS

Plano estructural contiene la información al detalle de los elementos estructurales como columnas, pilares, muros y lozas. Puede sumar al de fundaciones

Detalles de vigas de la planta de entrepiso y azotea.

planta de cubierta

Detalle viga losa-