Por: Angel San Bartolomé y Alejandro Muñoz
Website: http://blog.pucp.edu.pe/concretoarmado
Desde el 2001 hasta el 2006, seutilizaba en los muros de todoslos pisos malla electrosoldadaen la zona central y refuerzovertical dúctil en los extremos. Apartir del 2006 se prohibió el usode malla electrosoldada en losprimeros pisos.
Estas mallas tienenductilidad reducidaen comparacióncon las varillasconvencionales.
Puesto que los muros son de 10cm de espesor, sus bordes nopueden confinarse con estribos y tampoco puede colocarsedoble malla, por esa razón a estas edificaciones se les denomina:
SISTEMAS DE DUCTILIDAD LIMITADA
ENCOFRADOS FORSA
Encofrado para Muros Encofrado para Techos
Elementos del encofrado FORSA para muros
Tableros Desmoldante
Tableros coplanaresconectados con pernosranurados ajustadoscon chiletas
Conectores de tableros paralelos (corbatas en la unión de 2 tableros)
corbata
Alineadores ypuntales
Extractor de corbatas
soporte delalineador
Encofrado FORSA para Techo
Las losas y muros sevacían almismo tiempo
Encofrados EFCO para muros
Primero se vacíanlos muros
Encofrado EFCOpara techos En la segunda etapa se vacía el techo
El concreto que se utiliza espremezclado rheoplástico, conslump = 10” y baja relación a/cf´c (mín) = 175 kg/cm2
preparado en Mixer y vaciadocon Bomba
VENTAJAS:•Rapidez constructiva•Economía
DESVENTAJAS:•Poca acústica•Baja termicidad•Fisuras
1) Fisuración porContracción deSecado
•Corrosión del refuerzo a largoplazo si no se sellan las fisurasimpermeabilizándolas
•Plano potencial de falla, cuandoocurran sismos, se pierde “Vc”
Al secar el concreto trata decontraerse, pero, al encontrarserestringido en sus bordes, segeneran tracciones queoriginan fisuras, principalmenteen zonas débiles, por ejemplo,donde existen tuberías. Estasfisuras pueden dar lugar a:
fisurado
0.1 mm
Al disminuir la rigidezlateral, se genera unaredistribución delos esfuerzos sísmicos,variando los resultadosdel análisis elástico.
Los efectos que causa lafisuración por contracciónde secado aún no han sidoanalizados experimentalmente,pero, fisuras finas por flexiónhan generado gran pérdidade rigidez lateral.
sin fisurar
Fisuras por Flexión
CAUSAS QUE INCREMENTAN LA CONTRACCIÓN DE SECADO
•Excesiva cantidad de polvo en los agregados.•Excesiva cantidad de agua o de cemento en la mezcla.•Técnica inadecuada de curado. Antes los encofrados se retirabana los 7 días, ahora se retiran al día siguiente del vaciado y se usancuradores químicos en los muros.
En ciertos casos hapodido observarseque el uso de cementopuzolánico atenúa lafisuración por secado.Esto aún no ha sidoinvestigado en losedificios deductilidad limitada.
En losas no debe usarsecuradores químicos
polvo en exceso
Fibra dePolipropilenoFibermesh
Juntas decontrol
Pero, usualmentesellan las fisuras conpintura polivinílica
fibra metálica
PARA ATENUAR LA CONTRACCIÓNSE PROPONE USAR:
2) Cangrejeras
•Congestión derefuerzo
•Congestión de tuberías
SE PRODUCEN POR:
•Mala compactación del concreto.•Agregado grueso muy grande.•Concreto de poca fluidez.
El concreto rheoplástico debe ser preparadoen mixer, vaciado con bomba y compactadocon vibradora de aguja o golpeando alencofrado externamente.
3) Segregación del concreto en la base de muros
f´c = ???
El concreto queda debilitadoen una zona crítica, sujetaa flexión y cizalle.
•Filtración delechada enencofradosno herméticos
•Altura de vaciadomayor que 1.2m
CAUSAS DE LA SEGREGACIÓN:
Por lo general resananexternamente la zonasegregada empastándola,pero internamentesiguen presentes.
4) Junta de construcción lisa
Estas juntas deberían serrayada, limpias de lechadasy de partículas sueltas.
5) Traslapes a la misma altura
En el primer piso el refuerzo vertical debería ser continuo, porque allí seformará la rótula plástica cuandoocurran terremotos.
Tubería Continua
6) Barras verticales grifadas
Una barra doblada notrabaja hasta que seenderezca
Talónflexocomprimido,
trituracióncorto circuitoincendio
momento flector
Pérdida de secciónbaja resistenciaa flexión, cortey a compresión.
7) Tuberías en Muros
8. Escaso recubrimiento corrosión
suelo
solado
muro
Sin nerviosCon nervios
9. Anclaje
9) Baja densidad de muros en una dirección
Edificio semejante a unladrillo pandereta
10) Emparrillados deTransferencia
cochera
Usualmente se obvian lasaceleraciones verticales enel análisis estructural punzonamiento del techo
OBJETIVOS:
• Estimar el factor de reducción de las fuerzas sísmicas “R”.
· Determinar los niveles de desplazamientos inelásticos quepermitan asegurar un adecuado comportamiento del sistema.
· Analizar la efectividad de las mallas electrosoldadas.
Alejandro Muñoz, Mariela Villa García y Claudia Acuña
10
240
50 200 50
25
35
5 5
44
20
[] 3/8", 10 @ 10, r @ 20
6 f 3/4"
[] 1/4", 4 @ 10, r @ 20
4 f 3/8"
3 φ ½”
Los tres muros tuvieron la misma cuantía de refuerzo vertical yhorizontal (0.0025), asimismo, el refuerzo concentrado en los
extremos fue 3 φ ½ “
3#4
malla elect. Q257(7mm @ 15 cm)
traslape = 50
10
3#4
5 5 5
Placa P1 (usual)
suple enobra real
3#4
#3@25
#3@25
3#4
5 5 5
10
Placa P2(refuerzo dúctil y continuo)
10
3#4
5 5 5
Doble malla electr.Q128 (7mm @ 30)
3 #4
#2, 1 @ 54@ 10, r 20
8mm @30
conectadas conganchos @ 60
50
@60
80
Placa P3
horquilla
ACI:1) Doble malla cuando Vu > Vc2) Confinar cuando σ > 0.2 f´c
P1P2
P3P3
cangrejera sincangrejera
concangrejera
P = 16 ton
σ = 0.04 f´c
Lazos histeréticos conrigidez degradante
La envolvente V-D fue similar, perolas formas de falla fueron distintas:
P1
D = 15 mmDistorsión = 0.006
deslizamiento
P1
D = 20 mmDistorsión = 0.008
malla
deformaciones unitariasverticales
P1
P3 – D = 20 mmcangrejera
falla prematura porflexocompresión
espiga
horquilla
El confinamiento fueefectivo en la esquinasin cangrejera
Las espigas no seactivaron por cizalle
NO SE RECOMIENDA ELUSO DE DOBLE MALLAEN MUROS CON t = 10 cm
P2 - D = 20 mm
cizalle
varillas dobladas
Refuerzo en el eje(P1 y P2) inestabilidad lateral
Chile, 1985
malla
espiga
t
bordes longitudinales triturados
Falla por Deslizamiento
sección nula
segregación
El refuerzo vertical deberíadiseñarse para que absorbala acción simultánea de M y V
10 c
espiga de acero convencional
malla electrosoldada sismo
en zigzag
M
V
CAUSAS DE LA FALLA PORDESLIZAMIENTO
1) Defectos en la Construcción
2) Defectos en el Diseño
P
GEORGINA MADUEÑO y ROLANDO CAVERO
3#4
malla elect. Q257 (7mm @ 15 cm)
10
3#4
5 5 5
Características Comunes de las 3 Placas
cimentación
placa
3#4
malla elect. Q257(7mm @ 15 cm)
traslape = 50
10
3#4
5 5 5
Placa P1 (usual)
juntalisa
3#4
malla elect. Q257(7mm @ 15 cm)
10cm
3#4
5 5 5
50
30
2cm
malla
espiga
10cm
espiga
espigas
Placa P2, junta rayada y espigas enzigzag de acero dúctil (sólo comotraslape del refuerzo vertical de la malla)
P2
3#4
malla elect. Q257(7mm @ 15 cm)
10
3#4
5 5 5
50
30
2
malla
espiga
10
espiga
Placa P3, junta rayada y con el doble deespigas. Las espigas adicionales a las detraslape tuvieron la función de proporcionarresistencia a cizalle.
P3
segregación – ninguna tuvo cangrejera
Ensayo de Carga Lateral Cíclicasin Carga Vertical
P1
P3
P1
P2
Placa P1D = 20 mm
malla cizallada
Placa P2D = 20 mm
espiga doblada
Placa P3D = 20 mm
P3
LVDT
P3D = 25 mmDist.= 0.01
Vc
cizalleen P1
Ref. Horiz.
V
D
ciclo estable en fase 7
Eh
Ee
Ve
Vr
h/200
Ko
energía elástica equivalente
Cálculo de “R = Ve / Vr”
Vr
EhKo
Vr
VeR
2==
VALORES DE DISEÑO
1) Cuando se utilice malla electrosoldada en los traslapes:
R = 3 y Distorsión máxima = 0.005
2) Cuando se utilice espigas dúctiles, diseñadas parasoportar el cizalle:
R = 4 y Deriva máxima = 0.007
En la Norma E.060 del 2006, se especifica usar refuerzodúctil en el tercio inferior de la altura y diseñar con:R = 4, deriva máx. 0.005
PROPUESTA DE DISEÑO(R = 4, Deriva = 0.007)
1) Calcular el refuerzo verticalpara soportar Mu.
2) Trazar el diagrama deinteracción M-P y hallarel momento nominal Mn.
3) Calcular el cortanteasociado al mecanismo defalla por flexión:Vn = Vu (Mn/Mu)
4) Diseñar las espigas parasoportar Vn.
Vn = ρ fy µ t L
ρ = As / (s t) s = As µ fy L / Vs
M
V As
(Mu/φ, Pu/φ)
Pgata
celdaplancha
D1
D2 D3
40 cm 45 cm 40 cm
5 cm
5 cm
55 cm
20 cm
10 cm
Q257
40 cm 45 cm 40 cm
5 cm
5 cm
55 cm
20 cm
10 cm
en 2 prismas de 3 bloquesvaciados en diferentes etapas
lisa rayada
M1 M2
D3
D1
B1 B2 B3
Construcción deespecímenes
Ensayo de corte directo
Celda de500 kN
B1B2
M1cizalle
B1
B2
B3
B1B2 B3
M2
Pgata
celdaplancha
D1
D2 D3
D3
D1
(junta rayada)
(junta lisa)
fisura de tracción por flexión
Sin embargo:
Cuando se presenta una falla por flexión,la zona traccionada rayada no aportaresistencia al cizalle.
soleraplaca
cizalle puro
cimentación
placacizalle + tracción por flexión
V
V
(no hubo deslizamiento)
(deslizamiento en P1 y P2)
P1
junta lisa
junta rayada
FERNANDO MADALENGOITIA
70x70 cm
Los objetivos de reemplazar la malla electrosoldada por fibra son:
1) Atenuar los problemas de fisuración por contracción de secado.2) Eliminar el problema de cangrejeras.3) Acelerar el proceso constructivo evitando las partidas de
habilitación e instalación de la malla.
refuerzo en extremosy espigas
Placa
Murete sinrefuerzo
fallaexplosiva
falla local
Emplear refuerzo dúctil(vertical y horizontal) enel tercio inferior
Puede emplearse mallaelectrosoldada en la partecentral del muro
-PROYECTO PRODAC- Nació a raíz de la prohibición de la Norma E.060 de emplear malla electroso. en el tercio inferior de la altura.
Norma E.060:
Se construyeron 4 muros, todos con las mismas dimensiones y3 φ 5/8” en los extremos. Se varió la cuantía de refuerzo central:
ME1: malla Elec. ρ = 0.0025 MD1: malla dúctil ρ = 0.0025
ME2: malla Elec. ρ = 0.005
MD2: malla dúctil ρ = 0.005
Falla Teórica: Flexión
Falla Teórica: Corte
El ensayo fue de carga lateral monotónicamente creciente,no se aplicó carga vertical:
degradaciónde resistenciaen RD1
ME1RD1
ME1 y RD1 con ρ = 0.0025, fallaron por corteambos tuvieron distorsiones > 0.005
La menor resistenciade ME1 se debió ala menor resistenciade las varillaselectrosoldadas
degradaciónde resistenciaen RD2
descarga en ME2
ME2 y RD2 con ρ = 0.005, fallaron por corte-flexión. Ambostuvieron distorsiones > 0.005. En RD2 se trituró el talón.
ME2 RD2
Alabeo en RD2
En conclusión, se solicitó al ComitéTécnico E.060, levantar la prohibición de usar ME en el tercio inferior de la altura.