estructuras de concreto prefabricado

7/23/2019 ESTRUCTURAS DE CONCRETO PREFABRICADO

1/32

CAPITULO 8ESTRUCTURAS DE

CONCRETOPREF ABRICADO.

137


2/32


3/32

IESTRUCTURAS DE CONCRETO PREFABRICADO.LI GENERALIDADES.

Por la creciente demanda de vivrenda de npo economico y otras edificaciones, que seanficiles y rapidas de contruir, se ha visto incrementada la construccion en concreto prefabricado

EI concreto prefabricado consiste en elementos de concreto, preesforzado 0 no, que sonfuodidosen un lugar distinto al de su ubicacion final.

Los prefabricados de concreto, dependiendo del uso especifico que se les vaya a dar,puedenser de tres tipos, siendo estos

Prefabricados con refuerzo simple sin preesfuerzo.Prefabricados con preesfuerzoPrefabricados postensados

Los prefabricados con refuerzo simple sin preesfuerzo, son elementos muy comunmenteusadosen construcciones como edificios, viviendas unifam iliares, cercos de cerramientos,& c h a d a s , etc

Los prefabricados con preesfuerzo 0 postensados, se usan en estructuras como puentes,lIurosde contencion, edificios de varios niveles, etc.

1 3 9


4/32

8.2 ELEMENTOS.

8.2.1 COLUMNAS.

Existe una gran variedad de columnas, siendo la mas comun la de seccion transversalrectangular Su altura es generalmente de uno 0dos niveles

Si se utilizan columnas con altura de un myel, las vigas se apoyan en la parte superior de la smismas (figura 8.1 (a)). En el caso de columnas continuas de dos niveles se emplean rnensulasintegrales para proporcionar apoyo a vigas 0 losas (figura 8 1 (b))

. J . . - - - -.-r- - ~1L I,~:... __ I _

(a) (b)Figura 8 I

Columnas de concreto prefabrtcado14 0


5/32

8.2.2 MUROS.

Hay Mucha diversidad de muros, dependiendo del requisito arquitectonico y del sistemaestructural del que forman parte Pueden ser solidos 0 con aberturas para puertas y ventanasE s t o s elementos se caracterizan por poseer una gran rigidez en su plano y por 1 0 tanto resistengrandesfuerzas laterales.

Dependiendo de la funcion que cumplan como elemento de un sistema estructural puedens e r

Muros de carga 0 portantes.

Son muros encargados de soportar cargas gravitacionales y su peso propio.

Muros no portantes.

Solamente soportan su propio peso.

Muros de corte.Son elementos que resisten fuerzas laterales, en el plano del muro.

Dependiendo de su ubicacion dentro del complejo constructivo, los muros pueden ser

Murosde cerramiento.

Son los muros exteriores de la estructura y su funcion es la de cerrar espacios. Estospuedenser de carga, no portantes y/o de corte

141


6/32

Tabiques.Son los muros interiores de un edificio, que se utilizan para subdividir el area de piso y

son muros no portantes.

Muros de s6tanos.Se utilizan como muros de contencion en sotanos de edificios Generalmente tienen

grandes dimensiones y frecuentemente son preesforzados. Pueden formar parte del sistemaestructural como muros de carga.

8.2.3 PANELES DE FACHADA.

Los paneles de fachada son elementos usados como cubierta exterior de edificros,principalmente en estructuras de marcos rigidos de concreto 0 de acero. Los paneles puedenincluir ventaneria u otro tipo de acabados arquitectonicos, Son elementos no estructurales y seapoyan en la estructura por medio de conexiones metalicas

8.2.4 VIGAS Y VIGUETAS.

Las vigas y viguetas tienen form as y dimensiones muy variadas. Su geometria dependsde varios facto res tales como claro, carga y apoyo de vigas secundarias ylo losas

Las vigas que mas se usan son las simplemente apoyadas Cuando se requiencontinuidad en las uruones como en el caso de vigas continuas 0 en marcos rigidos, las vigaindividuales se unen con los otros elementos con refuerzo colocado despues del montaje Y C O Dconcreto fundido en obra.

Las formas mas comunes de vigas y viguetas son las secciones rectangulares, I, L, Trsus variaciones (ver figura 8.2)

14 2


7/32

(a) (b)

' . . . ' . _ , J.' ,".' .~. . "

(c) (d)

(e)Figura 8.2

Vigas de concreto prefabricado. Rectangular (a), I (b), L (c), T (d) y T invertida (e).143


8/32

8.2.5 CUBIERT AS Y ENTREPISOS.

En concreto prefabricado se utilizan basicamente dos tipos de cubiertas y entrepisos, queson.

a) Losas Planas yb) Losas Nervuradas

Losas Planas.

Son losas sin vigas, soportadas directamente en vtgas de borde, columnas 0 muros(figura 8.3)

\

Figura 83Losa Plana

144


9/32

Losas Nervuradas.

Las losas nervuradas son una combinacion rnonolitica de viguetas regularmenteespaciadas y una losa superior de minimo espesor

Las viguetas pueden estar colocadas en uno 0 dos sentrdos ortogonales Entre las formasm as usadas estan la doble T, la T simple, la T invertida y la L (figura 8 4), asi como el entrepisoo cubierta de multiples viguetas (figura 8,5),

\j:...,....'f" t,_ _, . '" .

. . ' - : J

(a) (b)

:'

(c) (d)Figura 8 4

Viguetas. Doble T (a), T simple (b), T invertida (c) y L (d).145


10/32

El espacio entre viguetas puede quedar relleno de bloques de concreto liviano sobre loscuales se funde la losa superior (figura 85).

i 1 /

I t [Derno~')nIFigura 8.5

Losa Nervurada.146


11/32

Los techos y entrepisos monoliticos con el resto de la estructura son responsables dedistribuirlas cargas laterales a los elementos resistentes verticales, siendo su funcion principal elb a c e r trabajar todo el sistema estructural como una unidad En este caso se les llama diafragmasborizontales

8 .2 .6 GRADAS .

Las gradas prefabricadas generalmente son losas inclinadas, que unen un piso inferiorconotro de un nivel superior Pueden colocarse con un extremo fijo y el otro extremo librelimplemente apoyado 0 tarnbien con ambos extremos fijos Casi siempre van unidas por mediod e platinas a la estructura de la cual forman parte

147


12/32

8.3 SISTEMAS ESTRUCTURALES.

8.3.1 MARCOS.

Los marcos son estructuras conformadas por columnas y vigas (figura 8.6)

) ~

) -, ,,I////I/I,///IF////II, /Jl

FIgura 8.6Marcos.

Marcos con vigas simplemente apoyadas.

En este tipo de estructura las vigas estan simplemente apoyadas en rnensulas integrales alas columnas 0 sobre las columnas directamente. Las uniones viga-columna llevan elementos d eacero con el objeto de asegurar la integridad de las conexiones, siendo est as cap aces d etransmitir solamente reacciones verticales y horizontales. En este tipo de estructuras se h a r enecesario usar los marcos en cornbinacion con muros de corte para resistir las fuerzas laterales ysera indispensable tener diafragmas honzontales

148


13/32

Marco s rigid os.

Los marcos rigidos son estructuras que tienen juntas 0 conexiones rigidas que soncapaces de resistir mementos, cargas verticales y cargas laterales

Existen dos c1ases de marcos r igrdos, que son

Marcos con Juntas resistentes a momento

Estos son marcos que constan de vigas y columnas prefabricadas unidas con conexionesc a p a c e s de resistir momento

Marcos con vigas fundidas en obra y columnas prefabricadas

Este npo de marcos consta de columnas prefabricadas, fundiendose en ellugar las vigas,lograndosecan esto juntas rigidas y continuidad entre los elementos.

Marco s con muros de corte.

Los marcos combinados con muros de corte, son sistemas estructurales formados parma rco s y muros de corte, prefabricados 0parcialmente fundidos en obra. Los muros de corte seadicionan a la estructura can el objeto de resistir fuerzas laterales. Generalmente estancolocados en el perimetro de 1a estructura 0 formando parte de los nucleos de escaleras y/oelevadores

14 9


14/32

8.3.2 ESTRUCTURAS TIPO CAJON.

Las estructuras tipo cajon consisten en muras de carte en ambos ejes y losas comodiafragmas horizontales, formando cajanes Las estructuras de este tipo son frecuentes enedificaciones de uno a cuatro niveles (figura 8 7)

En este caso, los muros son de carga y de corte simultaneamente

Este tipo de estructuras se caracteriza por poseer gran resistencia a fuerzas laterales,siendo fundamental tener uniones adecuadas entre los elementos. Cuando se tienenconfiguraciones irregulares puede producirse torsi6n en la estructura

Figura 8.7Estructura tipo cajon

15 0


15/32

Dependiendo de la forma en que se colocan los muros, existen dos variaciones de estes i s t e m a , que son

E s tr uc tu r as tip o L.

Son estructuras en las cuales solo existen muros en dos lados continuos a 900 (figura 8 8).Cuando son afectadas par fuerzas laterales se produce mucha torsion y par 1 0 tantosobreesfuerzosmuy apreciables en los elementos estructurales

Planta.

Elevacion.Figura 8.8

Estructura tipo L15 1


16/32

Estructuras tipo C.

Son estructuras en las cuales hay un lado libre de muros (figura 89) En este tipo deestructura, cuando se ve sometida a fuerzas laterales, se produce torsion, dando como resultadoesfuerzos bastante elevados en elementos que pueden ser criticos en la estructura

' I IIII,j', :II

U Planta

ElevacionFigura 8,9

Estructura tipo C15 2


17/32

8.3.3 SISTEMA TILT-UP (MUROS DE ABATIMIENTO VERTICAL)

Este sistema constructivo consiste en estructuras formadas por muros fundidos enposicion horizontal y luego levantados a su posicion final Su altura puede ser de uno adosniveles. Su funcion puede ser trabajar como muros de carga ylo muros de corte, 0 bien soloc o m o cerramiento.

Su caracteristica principal es que los muros son de la altura total del edificio y estanunidoscon platinas metalicas ylo columnas de concreto fundidas luego de levantado los muros.Lacubierta 0entrepiso puede ser una estructura metalica 0de concreto (figura 8.10)

Figura 8.10.Sistema tilt-up.

15 3


18/32

8.4 DESCRIPCION DE FALLAS.

En las construcciones de concreto prefabricado cuando se yen sometidas a fuerzaslaterales, las fallas frecuentemente se presentan pnmero en las conexiones y no en los elementosprefabricados, siendo las uniones de elementos las partes mas vulnerables del sistema

En una estructura de este tipo, hay puntos claves en los cuales un evaluador debe ponerespecial atencion, siendo estos: juntas de vigas y columnas, posicion de las columnas, estado demensulas, techos 0entrepisos y paneles (figura 8 II)

Danos en mensulas

Separacion de techoso entrepisos

I

I ~ en panel"r = = : : : : : : : : : t ~=:::1l]'tl fJ 0 I

Torsion endiafragmas

Separacl0n de juntasen plano vertical

Inclinaci6n de muros Columnasfuera de plomoFigura 8.11

Inspeccion de puntas de falla en estructuras de concreto prefabricado15 4


19/32

Como un caso especial deben de considerarse las fallas que se presenten en lacimentaci6n. Pueden suceder por diversas causas entre las que estan las de origen geotecnico,asentamiento par mala compactacion en rellenos y deslizamientos por agua subterran ea, nodebiendo descartarse fallas constructivas como errores en los anclajes, amarres inadecuados, etc

Como una guia de las posibles fallas en los elementos y en las uniones entre elementosprefabricados de concreto, se presentan los detalles conterudos en las siguientes paginas

08.01Descripci6n de falla Esquema

Uniones viga- Grietas inclinadas a 45 encolumna. nudos 0 cercanas a ellos, en

una 0 dos direcciones

C6digo Elem ento ~I+---- '-----r

08.02 Columnas Grietas con desmoronamientodel concreto y exposicion delrefuerzo en la parte cercana ala union viga-columna.

c

15 5

x-.tj- --


20/32

Codigo Elemento Descripcion de falla Esquema (0803 Columnas Grietas inclinadas cerca del

nudo con la viga, en forma de " . .espiraI., .

,. . . . ,- - - -~"'V'l

08.04 Columnas. Grietas horizontales cercanas auniones viga-columna debidas Aa flexion

c ll 7

. . . . . .-0805 Mensulas. Agrietamiento vertical cast a Iras de la columna.

i)< ,

08.06 Mensulas. Grieta inclinada en el borde Jsuperior /

l56


21/32

Codigo Elemento Descripci6n de falla EsquemaGrieta inclinada en el puntal decornpresion

Grietas inclinadas a 45cercanas a los apoyos

Aplastamiento del concreto

Grietas verticales en el centrode la viga.

08.07

08.08

Mensulas.

Vigas.

0809 Vigas.

08.10 Vigassimplementeapoyadas

15 7


22/32

Codigo Elemento Descripcion de falla Esquema08 11 Vigas

continuasGnetas verticales cercanas alos apoyos

08 12 Vigas Separacion 0 corrimiento ensus apoyos

---,III

08 13 Losas. Separacion 0 corrimiento ensus apoyos ,,~---~- ---

08.14 Losasnervuradas Agrietamiento y aplastamientodel concreto en el alma de lasnervaduras

( - ~ " ~ - - - - - - - - - - - - -..~L _+-- Muros

158


23/32

Codigo Elemento Descripcion de Falla Esquema0815 Losas.

08 18 Losas planas Grietas a 45 en la partecuadradas inferior de la losa

0816

0817

Losas planas.

Losas en unsentido.

Danos 0 quebraduras en losapoyos de losa

Grietas concentricas alrededorde la columna

Grietas en el senti do de losapoyos

159

1 1 I _ I _ I


24/32

Codigo Elemento Descripcion de falla Esquema08.19 Losas planas

rectangulares.Grieta a 45 a partir de lasesquinas y una longitudinal alcentro

08.20 Losas Grietas cercanas a los apoyos / hicontinuas. continuos 7 J1I/ I1/(/'/(/, . , r 1I < {L-

0821 Muros Agrietamiento a partir deesquinas de aberturas

1 \ ;\(

'!

,. . . . .0822 Uniones de Agrietamiento en juntasmuros verticales, deslizamiento

vertical entre muros.

')

l ~

16 0


25/32

" s o Elemento Descripcion de falla Esquema1 1 . 2 3 Uniones de Agrietamiento ymuros desplazamiento en Juntashorizontales --- - - ---II..." II " " " " '"-_ ). . .

1 1 2 4 Muros Grietas inclinadas a partir de labase

j _ ~".25 Muros. Agrietamiento ydesmoronamiento del concreto

en esquinas de los bordes ls.."-'superiores y /o inferiores ~ ~

~

.26 Paredes de Agrietamiento y separaci6n enposte y la union de pastes y planchasplanchas. (-~ D

16 1


26/32

Codigo Elemento Descripci6n de falla Esquema08.27 Paneles

fachadade Rompimiento de uniones,

desprendimiento parcial a totalde paneles

0828 Muros Uniones quebradas 0 dafiadasseveramente can inclinaci6ndel muro

08.29 Gradas. Agrietamiento y aplastamientodel concreto en los extremoslibres, arriba y/o abajo

0830 Gradas Falla en las platinas de apoyoarriba y/o abajo.

162


27/32

C O d i g o Elemento Descripcion de falla Esquema0 8 3 1 Gradas Agnetamiento en uniones de

escalones y en apoyos

to]


28/32

8.S EVALUACION DEDANOS.Cuando se lleva a cabo la evaluaci6n de una estructura dafiada por sismo, el cnterio de la

persona que realiza la evaluaci6n es basico para determinar el grado de seguridad 0 inseguridadde la edificacion y para cIasificar la gravedad del dana Como resultado de ella, deberacolocarse la etiqueta carrespondiente como se indica en la seccion 3 2 5

Para facilitar el trabajo de clasificaci6n de dafios se podra seguir el procedimiento que sepresenta en el capitulo 3, llenandose el formulario de evaluaci6n de daiios por sismo deestructuras

Se iniciara par identificar la edif icacion a evaluar, llenando correctamente los datos de laparte E 1 del formato de evaluaci6n

Luego se hara una evaluacion exterior de la edificaci6n. Se debera observar si haycolapso 0 dano total a parcial de la misma, asi como si esta inclinada, muros que esten parcial 0totalmente dafiados, elementos estructurales 0 de fachada con peligro de desplome a algun otrodane que implique riesgo (capitulo 3, cuadro E2). Si los danos son muy severos la edificaci6n seconsidera insegura, no se entrara a ella y se debera colo car una etiqueta color rojo y acordonar elarea en caso necesario.

Es importante tambien llevar a cabo una evaluaci6n sobre el estado del terreno donde seencuentra la edificaci6n (capitulo 4, cuadro E3), anotando cuidadosamente si hay fallasgeotecnicas observables, asentamientos provocados por el sismo, deslizamiento 0 derrumbes enterrenos cercanos, 0 gnetas, desplazamientos del suelo y/o si hay problemas de licuefaccion. Sise presentaron uno 0mas de estos dafios la estructura se tendra que declarar insegura hast a queuna persona calificada realice un estudio mas prof undo y se demuestre 1 0 contrario Por 1 0 tantose tendra que colocar una etiqueta color rojo y una de color morado, indicando asi peligro deingreso en la edificaci6n y un posible dana geotecnico

16 4


29/32

Si despues de evaluados los cuadros E2 y E3 se establece que aparentemente no existepeligro inminente para hacer la evaluaci6n interior de la estructura, se ingresara en la edificacionparatrabajar el cuadro E4 Se observara el tipo de sistema estructural. debiendose senalar conunaX la columna y la fila que describa rnejor los elementos estructurales y el matenal del eualestanhechos

Cuando ya se han identificado los elementos, se llevara a cabo la evaluacion de losmiembros, para esto se puede tomar como referencia los cuadros can graficas de dafios que sepresentan en las paginas anterrores En el cuadro E5, se anotara el c6digo que identifique rnejorel tipo de falla que existe en cada tipo de elemento

Si hay algun comentario que el evaluador considere importante Y sirva para una mejorclasificaci6n de los dafios, 10anotara en el cuadro E6

EI objetivo final de la evaluacion es la c1asificaci6n de la estructura en conjunto, encuanto a la seguridad 0 insegundad de la misma. EI criteria de la persona que realiza laevaluacion, sera fundamental para mterpretar la gravedad de los dafios. Sin embargo, se puedendaralgunos lineamientos que ayuden al evaluador a realizar su trabajo (ver cuadro E7)

Cuando se observen solamente dafios menores, en elementos secundarios tales comotabicaciones auxiliares de madera, cielos falsos, puertas interiores, etc, que no impliquen peligroen la estructura nr para los habitantes de la rrusma se podra c1asificar como habitablecorrespondiendole una etiqueta verde

S , hay algun dana parcial y localizado especificamente en un area 0 porcion de laestructura que la pueda hacer insegura, se debe restringir el acceso al area a areas danadas EIacceso sera permitido s610 a personal calificado, con el propos ito de lIevar a cabo una evaluaci6nm a s completa posteriormente. En estos casas se colocara una etiqueta de color amarillo

165


30/32

Cuando se presenten danos bien locahzados que pongan en peligro la seguridad de loshabitantes en una seccion pero el resto de la edificacion no presente daiios significativos. sepuede clasificar la misma con una etiqueta color amarillo con rojo El area que representepeligro debe ser acordonada, limitandose el ingreso a personal calificado Se aconseja unamspeccton posterior por un especialista

Cuando la estructura presente daiios considerables que signifiquen peligro inminentedebe ponerse una etiqueta roja, y no se debe permitir el ingreso de persona alguna.

Cualquier recomendacion que desee hacer el evaluador, la puede anotar en E8

En el formato se incluye una hoja cuadriculada parte E9, en donde se debera hacer unesquema de la planta de la edificacion, y sefialar en el mismo el area 0 areas que presentandaiios La planta debera orientarse en relacion al Norte.

Podran hacerse otros esquemas para aclarar detalles de la estructura y/o de los daiiosocurridos

166


31/32

REFERENCIAS.

Figura8 I. 8 2. 8 3. 8 4NIelson. Arthur. George Winter Dlsefio de estructuras de concreto, Editonal Mcgraw-Hill , Colombia, II edicton. 19 94 . 7 70 paginas

FIgura8 5lndustnal de Construcciones S.A, Ensayo experimental de un edifiClO prefabricada aescala natural ante cargas horizontales y su interpretacion, Bogota, 1989, 243 paginas

Figura8 6Amencan Concrete Institute ( ACI 318-83 ), Disefio de estructuras de concreto conformeal reglamento aCI 318-83, Torno 3, Mexico, 1986, 236 paginas

Figura8.7,8 8, 89,8 10Jacques, Francis J , James M Becker, Seismic desIgn of precast wall systems, USA.Sumary Paper

FIgura8 11Applied Technology Council (ATC) ATC-20, Procedures for post-earthquake safetyevaluatIOn of bUIldings, California, 1989. 152 paginas

1 6 7


32/32

BIBLIOGRAFIA.

Centro de Investigaciones de Ingenieria, Tecnicas constructivas industrializada s paravlvlendas de balO costo, 1991, Guatemala.

Industrial de Construcciones S.A., Ensayo experimental de un edificio prefabricado aeseala natural ante eargas horizontales V8U intemretacion, 1989, Bogota D.E

Applied Technology Council (ATC) ATC-20, Procedures for post-earthquake safetyevaluation of buildings, California, 1989, 152 paginas.

Applied Technology Council (ATC) ATC-8, Proceedings of a workshop of design ofprefabricated concrete buildings for earthQuake loads, California, 1989.

Nilson. Arthur H., Diselio de estructuras de concreto presforzado. Editorial Limusa,Mexico, Primera Edicion, 1982

Nilson, Arthur H., George Winter., Diselio de estructuras de concreto, McGraw Hill,Colombia, Undecima edicion, 1994.

estructuras de concreto prefabricado

Documents