errores en edificaciones de concreto armado
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2017
DOCENTE:
Ing. PAOLO MACETAS PORRAS
PARTICIPANTES:
CAJA OCHOA, EDWARD (362356)
MENDOZA ESPÍNAL, VERONICA (362275)
MENDOZA ESPÍNAL, YVONNE (362581)
REYES ESPINOZA, JORGE LUIS (363577)
ROMAN ESPINOZA, M. ELISA (362252)
Concreto Armado II
ERRORES EN LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS
DE CONCRETO ARMADO
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ERRORES EN LA CONSTRUCCIÓN DE VIVIENDAS
Está claro que un terremoto puede hacer que se derrumbe un edificio, sobre todo en zonas del mundo
donde no hay estructuras antisísmicas.
Pero no siempre eventos extremos como los movimientos telúricos son la causa de los desplomes.
Construcciones poco adecuadas o bien errores y descuidos de los encargados de erigir las edificaciones
pueden ser también los responsables.
Existen algunos problemas comunes entre las causas del colapso de edificios.
La construcción se considera como un arte muy antiguo el cual ha ido evolucionando a medida que
avanza el tiempo y con esta la ciencia, ya que esta aporta a la utilización de nuevos materiales de
construcción, métodos o formas de construir. Lo más importante de la construcción es a que está dirigida
a la humanidad, si no lo hacemos bien puede afectar directamente a la población que se beneficie de las
obras que cada uno de los ingenieros civiles construyamos, pero si hacemos buena práctica de lo
aprendido los resultados serán satisfactorios.
Lo ideal es aprender de errores documentados para no cometerlos, estudiándolos y apropiándonos de
los métodos de construcción recomendados que nos eviten cometer estos tipos de errores comunes.
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DISEÑO
Previa a la construcción se tienen el diseño de la edificación, mediante las normas de edificación y
sísmica se tienen consideraciones por la Zona, así como el tipo de suelo sobre el cual se construirá la
edificación
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Errores desde la convención del proyecto se dan a partir de:
Análisis, por parte del proyectista sobre la factibilidad de la construcción
Inadecuado estudio de las condiciones locales.
En San Miguel y Barranco se detectan grietas y hundimientos que serían producto
de las construcciones en acantilado
Desobediencia de las normas por parte de los proyectistas.
• Errores durante la construcción:
Uso de materiales impropios o con características distintas de las especificadas en el proyecto.
Adopción de métodos incorrectos y equipo inadecuado.
Empleo de mano de obra inadecuada al trabajo
Fallas no previstas durante la construcción:
Falta de coordinación en los diversos niveles entre: proyectistas, constructor, proveedores,
supervisor, propietario
Ausencia de supervisor o de un buen juicio
Inadecuado conocimiento de la ingeniería por parte del constructor y/o desobediencia a las
normas, códigos y especificaciones.
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Estructuración adecuada
Simetría
Sencillez
Rigidez y Resistencia
en ambas direcciones.
Regularidad en
PLANTA y ELEVACIÓN
Los errores que vamos a detallar a continuación son:
COLUMNA CORTA
Casi en toda su totalidad las estructuras de columnas cortas son de alturas menores en comparación a
los elementos estructurales verticales que las componen.
Una mayor rigidez lateral de una columna implica mayor resistencia a la deformación, por tanto mientras
mayor es la rigidez, mayor será la fuerza necesaria para deformarla. Si una columna corta no está
diseñada adecuadamente para resistir esta fuerza, va a sufrir daño durante el evento telúrico. A este
comportamiento se le ha llamado “Efecto de Columna Corta”.
Para que las estructuras no colapsen durante un terremoto éstas deben ser capaces de absorber o
consumir la energía entrante mediante los miembros portantes de la misma. Las columnas consumen
esta energía mediante los desplazamientos que experimentan. Como los desplazamientos de las
columnas son proporcionales a sus longitudes, la capacidad de consumir energía en las columnas cortas
es muy baja.
Por esta razón, las columnas cortas son los elementos que más daño infligen a la construcción. El pobre
comportamiento de las columnas cortas se debe al hecho que en un terremoto, columnas de diferentes
alturas libres tendrán la misma demanda de desplazamiento lateral, Sin embargo, al ser las columnas
cortas más rígidas que las columnas más largas, estas atraen mucho más fuerza horizontal.
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El daño en este tipo de elemento se presenta a menudo en una grieta en forma de X, como la muestra la
imagen, debido a fuerzas bidimensionales ocasionando fallas en cortante. Uno de los problemas más
comunes de configuración estructural es el conocido efecto de columna corta, que se caracteriza porque
la columna no está cautiva por los tabiques de relleno en toda su altura, usualmente para permitir una
ventana en la parte alta del tabique. Dicha columna tiende a fallar en forma frágil al ser sometida a
esfuerzos cortantes excesivos que se generan por estar impedida su deformación hasta la altura de los
tabiques.
https://www.youtube.com/watch?v=4KckyoC0Lgk
Es común que debido a la presencia de muros de ladrillo de relleno parcial entre las columnas que
cubren verticalmente el espacio desde el piso hasta el umbral de una ventana se genere el efecto no
deseado conocido como “Columnas cortas”. Éstas han producido en muchos casos daños severos e
incluso colapsos. Dicho efecto provoca que falle la columna en forma frágil al ser sometida a esfuerzos
cortantes excesivos que generados por estar impedida su deformación hasta la altura de los ladrillos.
La columna corta es uno de los defectos de estructuración encontrado con mayor frecuencia en las áreas
de gran destrucción después de un sismo intenso. Resulta preocupante que en los edificios escolares
para la educación de la niñez y la juventud, las columnas cortas abundan por las necesidades de
iluminación y ventilación. Todo se origina por desorganización existente acerca de quién lleva la
responsabilidad del diseño de los elementos no estructurales dado que una persona diseña la estructura
sin muros y otra decide donde van los muros. Asimismo, las entidades de planeación que aprueban
licencias de construcción, sólo observan que cumplan la distorsión de entrepiso, ya que las columnas
cortas no están taxativamente prohibidas. Si la responsabilidad de distribución de los muros recae sobre
el diseñador estructural, es casi seguro que en nuevas construcciones se reducirá el problema de las
columnas cortas. La recomendación que se deriva de las consideraciones expuestas es que las
columnas cortas deben evitarse en toda construcción.
El Efecto de Columna Corta consiste en una restricción parcial del desplazamiento lateral del cuerpo de
una columna, que obliga a concentrar toda la demanda de deformaciones y tensiones en su porción libre.
El caso más común se presenta cuando hay paredes que no abarcan toda la altura, sino que dejan un
espacio vacío para la ventana. También es conocido como Efecto Ventana o Columna Cautiva.
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SOLUCIONES
1.- Incluir mampostería liviana esto va a permite que los esfuerzos cortantes no se vean incrementados
sobre las columnas.
2.- No forzar a las estructuras a la iluminación natural si no se tiene el espacio suficiente, en estos casos
se coloca iluminación interna artificial, así nos permite reducir esta debilidad estructural.
3.- Colocación de junta entre columnas y muros esto ayudara a que en el caso de un sismo la energía
que se carga en la columna sea disipada en todo su longitud.
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4.- Incluir desde la modelación la presencia de la mampostería, es así que los efectos de corte llaman a
incluir los efectos de estos.
CONCLUSION
Como vemos en el país el 90% de las edificaciones fueron construidas sin tomar en cuenta el efecto de
columnas cortas este efecto no lo podemos eliminar en un 100%, pero si evitar a futuro siempre y
cuando se pueda trabajar conjuntamente con los arquitectos para tomar en cuenta las solicitaciones
arquitectónicas y solicitaciones estructurales, siempre y cuando la solicitaciones arquitectónicas no
afecten el comportamiento sismo resistente de toda la estructura.
ERROR EN LA CONSTRUCCIÓN DE UNA COLUMNA
Las columnas son aquellos elementos verticales que soportan fuerzas de compresión y flexión,
encargados de transmitir todas las cargas de la estructura a la cimentación; es decir, son uno de los
elementos más importantes para el soporte de la estructura, por lo que su construcción requiere especial
cuidado.
Para garantizar la ductilidad de los pórticos que conforman las estructuras de concreto es necesario
confinar los nudos, colocando estribos en su interior para garantizar que bajo la acción de un sismo, la
fisuración se forme en las vigas, fuera del nudo. Así se garantiza la formación de articulaciones plásticas
en los extremos de la viga. Por lo tanto, las zonas de confinamiento garantizan el desarrollo de la
ductilidad establecida en las condiciones de diseño.
Las columnas son diseñadas con una sección y refuerzo según los esfuerzos que debe resistir,
generalmente repartiendo el esfuerzo longitudinal simétricamente en la cara de la sección, para no
causar excentricidades en el elemento.
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Los cambios bruscos de sección deben hacerse siempre en los entrepisos. El doblado de las varillas
longitudinales debe hacerse según los requerimientos del Reglamento Colombiano de Construcción
Sismo Resistente NSR-10, en el que se establecen las condiciones para estas modificaciones.
Columnas de concreto
Las columnas de concreto tiene como tarea fundamental transmitir las cargas de las losa hacia los
cimientos, la principal carga que recibe es la de compresión, pero en conjunto estructural la columna
soporta esfuerzos flexionantes también, por lo que estos elementos deberán contar con un refuerzo de
acero que le ayuden a soportar estos esfuerzos.
Las columnas deben dimensionarse conforme a todos los momentos flectores relacionados con una
condición de carga.
En el caso de columnas situadas en esquina y de otras cargas en forma desigual en lados opuestos de
direcciones perpendiculares, deben tomarse en consideración los momentos flectores biaxiales
PROBLEMA
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Ausencia
de
refuerzo
Nos encontramos con una edificación que construyo una escale sin proyectar la columna como se
muestra en la figura a continuación.
SOLUCIÓN:
REFORZAMINETO ESTRUCTURAL Y USO DE ADITIVO EPOXICO PARA UNIR
CONCRETO VIEJO CON UNO NUEVO
PASO 1
Elegir el aditivo adecuado, mediante pruebas de laboratorios con el uso de testigos probar la resistencia
del aditivo que se empleará.
Ausencia
de
refuerzo
Ausencia
de
refuerzo
Ausencia
de
refuerzo
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PASO 2
Se prepara el concreto viejo para recibir el nuevo concreto a fin de evitar que se dañen las propiedades
tanto de uno como del otro
Antes de iniciar el colado, se recomienda “cepillar “ con cepillo de alambre la zona a adherir.
El concreto adicional debe ser adherido al existente con dowels pegados con epóxicos a 60cm como
máximo.
El adhesivo epóxico para la unión de concreto nuevo y antiguo utilizado en columnas y vigas, también
puede ser usado como puente de adherencia para materiales como mortero, acero, hierro, piedra,
madera. Etc.
Se prepara el antiguo concreto para recibir el nuevo Se unta la zona con el epóxico
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Luego del encofrado, se vierte en nuevo concreto
El resultado final será una buena adhesión del concreto y un refuerzo estructural adecuado.
CONCLUSIONES
La resistencia del concreto nuevo no debe ser menor que la delos materiales existente.
Observar las indicaciones de estos productos, para su manipulación, ya que esto puede ser perjudicial
para la persona que lo esté aplicando.
Si bien en el mercado existen adhesivos económicos, debe elegirse el adhesivo de mejor calidad para
prevenir futuros problemas estructurales; por lo tanto, para una mejor calidad de adhesión se debe optar
por un adhesivo certificado.
PROBLEMAS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO DE LAS VIVIENDAS
La falta de conocimientos técnicos y de dirección por parte de los albañiles, maestros de obra
o pobladores hace que se cometan errores durante el proceso constructivo de las viviendas. El c
onstructor realiza cambios en la configuración estructural inicial sin saber si ello ocasionará un aumento
en la vulnerabilidad sísmica de la vivienda. En viviendas informales es común observar el uso de
materiales deficientes como la madera para encofrado. También se observa que personal inexper
to (peones) realizan las dosificaciones para el concreto y aumentan agua de acuerdo a la facilid
ad de su trabajo. Casi siempre el concreto para cimentación y techo es mezclado en tolvas o t
rompos (mezcladoras), pero el concreto para vigas, columnas, escaleras y falso piso es mezclad
o a mano.
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ERRORES QUE CAUSAN DAÑO A LAS VIGAS DE CONCRETO ARMADO
En varios casos, el daño a las vigas, nudos, etc., y soportes no es causado por falla en el diseño o en el
trabajo de ejecución. Estos elementos estructurales son usualmente dañados por la falla o deformación
de otros elementos estructurales del edificio. Como por ejemplo las placas, columnas, etc.
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Cangrejeras y acero de refuerzo expuesto
El encofrado sirve para moldear a los elementos de concreto en estado fresco. Por lo general e
n la construcción de viviendas se utiliza como encofrado elementos de madera. Estos encofrado
s tienen un costo de adquisición menor a otros tipos de encofrados como los metálicos. La ma
dera que se va a utilizar no debe dañar al concreto, debe estar en buenas condiciones y no debe t
ener más de ocho usos,
el encofrado que utiliza es inadecuado. La madera muchas veces presenta grietas, rajaduras y no t
ienen los cantos verticales. Además, los albañiles combinan encofrados de madera con otros ele
mentos como latones, pedazos de ladrillo y papel de la bolsa de cemento (Fig. ).
Esto ocasiona que los elementos de concreto armado queden desplomados y que presenten can
grejeras. De acuerdo a pruebas de compresión en probetas de concreto se concluye que las cangreje
ras pueden reducir hasta un 40% de la resistencia del concreto.
COLUMNAS DE CONCRETO ARMADO
La falla de columnas individuales bajo cargas sísmicas es frecuentemente debido a un inadecuado
diseño. Cuando las columnas de concreto armado muestran deterioro en su superficie y las varillas son
visibles, este tipo de fallas pudo haberse causado debido a insuficiente estribos, insuficiente anclaje, y el
acero está ubicado en áreas críticas de la columna.
El daño a las columnas puede frecuentemente causar que pisos o incluso estructuras puedan colapsar.
Esto es particularmente cierto cuando un piso no es lo suficientemente rígido y las fuerzas horizontales
solo se transmiten a la cimentación a través de las columnas
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común ver este defecto en las losas y columnas donde por razones económicas el proceso de
techado se realiza en varios años. Es decir, que se construye por etapas de tal forma que los
pobladores se ven en la necesidad de dejar acero de refuerzo expuesto para el empalme futuro
ig. ).
Las cangrejeras muchas veces ocasionan que las armaduras queden expuestas a la intemperie.
Una armadura expuesta a la intemperie es susceptible a corrosión. Con ello se reduce la resistencia
conjunta de los elementos estructurales.
Otra de las causas de cangrejeras en el proceso constructivo tiene que ver con los materiales
utilizados para hacer el concreto. Claro ejemplo Lo constituye el uso de agregado grueso con
espesor mayor a 3/4”, que ocasiona que la piedra quede atrapada entre las armaduras y no deje
pasar al concreto. Cuando se finaliza parcialmente la construcción no se tiene especial cuidado
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en la protección del acero de refuerzo, dejándolo libre a la intemperie
Las vigas son elementos estructurales de concreto armado sometidos principalmente a flexión y
corte (Fig.). A comparación de las vigas de confinamiento, las vigas no se construyen sobre los
muros, sino que tienen espacio libre debajo de ellas y se apoyan solo en sus extremos. Las vigas se
construyen cuando se necesitan elementos que soporten el peso de tabiques sobre la losa. La
s vigas cuyas alturas son iguales al de la losa aligerada se denominan vigas chatas. Una carac
terística de estas vigas es que su ancho es mayor a su altura y necesita más refuerzo que las vi
gas con mayor peralte. Es recomendable tener vigas de peralte mayor al de la losa porque tien
en un mejor comportamiento y un ahorro en el refuerzo de acero. El peralte de las vigas suele
predimensionarse entre un 1/14 a 1/12 de la lu z libre de la viga.
COMENTARIO
•Existe un desconocimiento casi general sobre el curado en los elementos de concreto armado.
Por lo general, los autoconstructores solo curan las losas y durante tres días.
•Un factor determinante para el peligro sísmico es la ubicación de las viviendas.
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Las.viviendas ubicadas sobre suelos blandos y en zonas con pendientes pronunciadas presentab
an mayores problemas (como por ejemplo fisura
en muros) que las viviendas ubicadas en suelos firmes y en zonas llanas
Existe la mala tendencia de construir muchos muros en la dirección perpendicular a la calle y pocos muro
s en la dirección paralela. Esto genera que en una de las direcciones la vivienda no tenga adecuada de
nsidad de muros.
Un factor determinante que afecta la vulnerabilidad sísmica de las viviendas es la escasa densid
ad de muros. En mas del 50% de
viviendas no tiene adecuada densidad de muros al menos en una de sus direcciones principale
s.
Esto implica que estas viviendas estarán más propensas a que sufran daños durante la ocurren
cia de sismos .
RECOMENDACIONES
Cada vivienda tiene sus propias características de ubicación, diseño y construcción. Por ello es necesario que si hubiera un problema especial en alguna vivienda es mejor que el poblador consulte, antes de tomar alguna medida, a un ingeniero civil para que detalle la forma y procedimiento de construcción o reparación de la vivienda.
Sin embargo, siempre será mejor tener la asesoría de un técnico o profesional en Ingeniería Civil.
Las viviendas con fisuras en sus muros o elementos de confinamiento deben ser reparadas y reforzadas
para soportar los sismos que pudiesen ocurrir en el futuro.
MUROS DE CORTE
Los muros estructurales o de corte, llamados comúnmente placas, son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensión en una dirección, mucho mayor que su ancho, proporcionan en dicha dirección una gran resistencia y rigidez lateral ante movimientos laterales. Dada la gran rigidez lateral de los muros de cortante en relación con la rigidez lateral de las columnas, estos elementos absorben grandes cortantes que a su vez producen grandes momentos, concentrándose los mayores valores en los pisos bajos.
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Es recomendable usar estas placas de concreto en los casos de viviendas nuevas que tienen deficiencias de densidad de muros portantes de albañilería, en cualquiera de sus direcciones
principales. También las placas se pueden usar en los casos de reparación de viviendas que
han sido dañadas por un sismo. El uso de placas de concreto se hace imperativo en edificios altos con el fin de poder controlar las deflexiones de entre piso provocadas por las fuerzas laterales, proporcionando seguridad estructural adecuada en caso de sismos severos y protección contra el daño de elementos no estructurales (que puede ser muy costoso) en caso de sismos moderados.
Las placas de concreto armado, ante los sismos severos presentan dos tipos principales de fallas: flexión y fuerza cortante. Sin embargo si no se controlan adecuadamente estas fallas, pueden degenerar en un tipo de falla mucho más peligrosa e irreparable como es la falla por deslizamiento o corte-cizalle. La falla por deslizamiento es muy peligrosa porque:
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El muro puede quedar dislocado.
Con su refuerzo vertical cizallado.
O sin sección transversal. Cabe indicar que ante este tipo de falla, el refuerzo horizontal no es suficiente. Una vez formada la falla por deslizamiento, la losa de techo puede arrastrar a la placa en la dirección transversal a su plano, haciéndolo girar en torno al borde longitudinal del plano de falla. La carga vertical tendrá que pasar por ese borde concentrando esfuerzos de compresión que dan por resultado la trituración del borde en una falla de tipo reloj de arena. La placa queda prácticamente sin sección transversal y en un estado de colapso inminente. En edificios de pocos pisos es común encontrar muros donde la altura es menor a la longitud; en estos casos se reconoce que no se cumplen la hipótesis de flexión y que el comportamiento es parecido a lo que ocurre en las vigas de gran peralte. Dado que los muros son de pocos pisos, las cargas axiales de gravedad son pequeñas y dado el gran brazo de palanca existente los requerimientos de acero de tracción por flexión no son importantes. Estas dos características permiten indicar que el afecto del aporte de resistencia al corte de la carga axial es despreciable y que no tiene mucha importancia el disponer de acero concentrado en los extremos o bordes del elemento. En un muro bajo puede presentarse la falla por deslizamiento, dada la mínima carga axial existente, y la falta por cortante o tracción diagonal. La falla por flexión es muy rara que pueda presentarse pues es difícil que el muro pueda tomar momentos muy importantes, dado que antes que esto pueda ocurrir, la cimentación habrá girado controlando el momento que realmente puede llegar al muro. Aparte de los defectos que muchas veces se cometen en el proceso constructivo, se cree que la principal razón de la falla por deslizamiento radica en la forma como se diseña el refuerzo vertical; ya que este se diseña tan solo para que absorba la acción combinada de la carga axial y el momento flector y se verifica que sea suficiente como para absorber el cizalle producido por la fuerza cortante. No se considera que la fuerza cortante actúa en simultaneo con el momento flector y ambas fuerzas internas adoptan su máximo valor al mismo instante durante el sismo. Esta podría ser la causa principal por la que en numerosos terremotos hayan fallado por deslizamiento las placas de concreto armado.
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También se forman las cangrejeras; producidas por congestión de tuberías, congestión de refuerzo, mala compactación del concreto, agregado grueso muy grande o por ser el concreto de poca fluidez. Recomendaciones:
Las placas deben construirse estrictamente de acuerdo a lo especificado en los planos estructurales.
Si la edificación es
de dos pisos o más, las placas deben ser coincidentes en todos los niveles.
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Cuando se construyan placas de concreto armado que sean colindantes a predios con
muros de ladrillo o adobe, estos muros del vecino no deberán ser utilizados como
encofrados para el vaciado de la placa.
No se debe colocar ninguna clase de tubería (agua, desagüe, eléctrico) ni accesorios dentro de la placa, porque la debilita.
Si la placa continúa
en los
niveles
superiores,
no olvid
es dejar las mechas con la longitud de empalme apropiado.