PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCIÓN 1
ESTRUCTURAS DE CONCRETO
Ing. Xavier Brioso Lescano Semestre 2009-2
Factores que influyen en las propiedades del concreto 2. DOSIFICACIÓN Y PREPARACIÓN
1. MATERIALES COMPONENTES
6. CONTROL
5. CURADO Y PROTECCIÓN
PROPIEDADES DEL CONCRETO
3. TRANSPORTE Y COLOCACIÓN
4. VACIADO Y VIBRADO
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Materiales que componen el concreto • Cemento: Debe ser almacenado bajo techo y no directamente sobre el suelo. Existen varios tipos: – Tipo I: Uso general, general, sin sin propiedades propiedades especiales. especiales. – Tipo II: Moderada resisten resistencia cia a los sulfatos, sulfatos, estructuras con ambientes agresivos o vaciados masivos. – Tipo III: Rápido desarrollo desarrollo de de resistencia, resistencia, usado usado en climas fríos. – Tipo IV: Poco frecuente, frecuente, concreto concreto masivo. masivo. – Tipo V: Alta resistencia resistencia a los los sulfatos, sulfatos, ambientes ambientes muy agresivos.
Materiales que componen el concreto – Tipo IP: Cemento con un porcentaje porc entaje entre 15 y 40% de puzolana. – Tipo IPM: Cemento con un porcentaje porc entaje de hasta 15% de puzolana.
Las puzolanas cambian algunas propiedades del concreto, aumentan o retrasan el tiempo para adquirir resistencia, disminuyen el calor de hidratación y mejoran el comportamiento ante agresividad química.
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Materiales que componen el concreto • Cemento: Debe ser almacenado bajo techo y no directamente sobre el suelo. Existen varios tipos: – Tipo I: Uso general, general, sin sin propiedades propiedades especiales. especiales. – Tipo II: Moderada resisten resistencia cia a los sulfatos, sulfatos, estructuras con ambientes agresivos o vaciados masivos. – Tipo III: Rápido desarrollo desarrollo de de resistencia, resistencia, usado usado en climas fríos. – Tipo IV: Poco frecuente, frecuente, concreto concreto masivo. masivo. – Tipo V: Alta resistencia resistencia a los los sulfatos, sulfatos, ambientes ambientes muy agresivos.
Materiales que componen el concreto – Tipo IP: Cemento con un porcentaje porc entaje entre 15 y 40% de puzolana. – Tipo IPM: Cemento con un porcentaje porc entaje de hasta 15% de puzolana.
Las puzolanas cambian algunas propiedades del concreto, aumentan o retrasan el tiempo para adquirir resistencia, disminuyen el calor de hidratación y mejoran el comportamiento ante agresividad química.
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Materiales que componen el concreto Ag ua: El agua potable no debe almacenarse por • Agua: periodos muy largos para evitar la aparición de microorganismos • Ag Agrr egad egados os:: Pueden ser naturales o artificiales. Entre los naturales: piedra chancada y arena gruesa. • Ad Adititii vo vos: s: Se agregan en proporciones menores al 2% en peso. Modifican alguna propiedad física o mecánica, en estado fresco o endurecido. endurecido. Algunos tipos: aceleradores, retardadores de fragua, plastificantes, superplastificante superplastificantes, s, impermeabilizantes, incorporadores de aire.
Materiales que componen el concreto • Adi Ad i ci cion ones: es: Materiales que se agregan al concreto fresco en proporciones importantes para modificar algunas propiedades físicas una vez endurecido. Por ejemplo: – Poliestiren Poliestireno o expandido: expandido: obtener obtener menores densidade densidades. s. – Escorias metálicas: metálicas: obtener obtener mayores mayores densidades. densidades. – Fibras: mejorar mejorar comportamiento comportamiento a la flexotracción. flexotracción. – Colorante Colorantes s y otros. otros.
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Materiales que componen el concreto Arena gruesa
Piedra chancada
Dosificación y preparación • La dosifica dosificación ción se se realiza realiza prefe preferent renteme emente nte en peso. • Debe ser ajust ajustada ada para el volume volumen n del del equipo de mezclado que se utilice • En obras obras con con volúm volúmene enes s diario diarios s de vaciado superiores a 40m3 se suele instalar una planta dosificadora en obra. También se suele usar mezcladoras de gran tamaño o concreto premezclado.
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Dosificación y preparación • La preparación debe hacerse en equipos especialmente diseñados para esta función. • El orden para agregar los materiales es por lo general el siguiente: 80-90% de agua + 50% de agregado grueso + 100% de arena + 100% de cemento + 50% de agregado grueso restante + diferencia de agua.
Proporciones usuales en construcciones f'c (k g /c m 2 )
a/c
S l um p
140 175 210 245 280
0.61 0.51 0.45 0.38 0.38
4 3 3 3 3
T a m a ñ o D o s ific a c ió n a g re g a d o e n vo lu m e n 3 /4 1 /2 1 /2 1 /2 1 /2
1 :2 .5 :3 .5 1 :2 .5 :2 .5 1 :2 :2 1 :1 .5 :1 .5 1 :1 :1 .5
Cemento (b o ls a s )
A re n a (m 3 )
P i e d ra (m 3 )
Agua (m 3 )
7.01 8.43 9.73 1 1 .5 13 .34
0 .5 1 0 .5 4 0 .5 2 0.5 0 .4 5
0.6 4 0.5 5 0.5 3 0.5 1 0.5 1
0 .1 8 4 0 .1 8 5 0 .1 8 6 0 .1 8 7 0 .1 8 9
Debe de ensayarse en laboratorio el diseño de mezcla. La resistencia variará según los tipos de materiales: Cemento y agregados.
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Preparación de concreto en obra
Preparación de concreto en obra
Vista frontal
Vista posterior
PLANTA DE CONCRETO EN OBRA
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Transporte y colocación • Puede ser manipulado y transportado de diversos métodos, tales como canales (chutes), carretillas, baldes (grúas), camiones, cintas transportadoras y bombeo por tuberías. • El transporte y vaciado debe ser cuidadosamente vigilado para mantener uniformidad dentro de la mezcla. Evitar segregaciones.
Transporte y colocación
Concreto elaborado en obra con mezcladora y transportado con boogies
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Transporte y colocación
Concreto premezclado transportado y colocado con grúa
Transporte y colocación
Concreto premezclado transportado y colocado con grúa
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Vaciado de concreto • El vaciado debe realizarse en forma fluida de modo que no se genere interrupciones que puedan ocasionar juntas frías. • Antes de proceder al vaciado se debe tener en cuenta: – Revisar la disposición de la armadura y el encofrado. – Disponer de suficientes materiales. – Los elementos e instalaciones que van empotrados deben estar correctamente ubicados y fijados. – Los equipos y caminos de acceso deben encontrarse correctamente habilitados .
Vaciado de concreto premezclado
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Vaciado de concreto premezclado
Vaciado de placa
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Vaciado de techo aligerado
Vibrado de concreto • Su correcta aplicación es factor esencial en toda obra. • El procedimiento de vibrado varía con el tipo de trabajo, el tipo de vibrador utilizado y la mezcla de concreto. • La vibración permite expulsar los vacíos de aire del concreto, pero a su vez permite que el agua aflore a la superficie, modificando la homogeneidad y consistencia del concreto.
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Vibrado de concreto • Los vibradores deben insertarse y retirarse lentamente, a suficiente profundidad para vibrar efectivamente el fondo de cada capa (45 a 60 cms.) • Un adecuado vibrado conjuntamente con una adecuada selección de material evitará la formación de cangrejeras.
Vibrado de concreto • No es correcto utilizar la energía del vibrador para empujar horizontalmente el concreto. Puede producirse segregación. • La segregación es el fenómeno por el cual las partículas de mayor dimensión tienden a precipitarse al fondo de la masa de concreto debido a la menor resistencia al desplazamiento que tienen, en especial en concretos muy fluidos. • Se puede evitar la segregación reduciendo la caída libre del concreto, con el uso de ventanas de vaciado en elementos de gran profundidad (columnas, placas).
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Vibrado de concreto
De cimentación
Vibrado de concreto
De losa aligerada
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Vibrado de concreto
De placas o columnas
Vibrado de concreto
A gasolina
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Vibrado de concreto
Eléctrico
Curado y protección • La resistencia e impermeabilidad del concreto mejoran con un buen curado. • Se debe generar las condiciones que sean favorables para la hidratación del cemento. • Las precauciones que deben tomarse para un adecuado proceso de curado son: – Humedad: Puede mantenerse rociando o inundando los encofrados (continuamente), poniendo cubiertas que retengan humedad o revestimiento con sellante líquido que al endurecer forme una película delgada impermeable (curador de membrana).
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Curado y protección
Inmediatamente después de dar el acabado de la superficie, se cura mediante una resina
Curado y protección – Areas lisas pl anas hori zontales: En este tipo de superficies (tales como pavimentos, losas) se puede rodear el perímetro de la superficie con montículos de arena u otro material que retenga el agua, y se aniega el área encerrada. – Para elementos verticales se emplean, también, cubiertas retenedoras de humedad como telas de yute o mantas.
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Curado y protección
Curado y protección • Temperatura: Afecta el desarrollo de las reacciones químicas entre el cemento y el agua y por consiguiente la velocidad de endurecimiento del concreto. • En climas calurosos y fr íos se deben tomar consideraciones especiales para la elaboración y curado del concreto.
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Control del concreto • Se trata de evaluar la resistencia característica f’c del concreto en obra. • Esta resistencia característica será siempre menor que la resistencia promedio, y el margen de variación depende del control de calidad del proceso de fabricación del concreto. • La determinación de éste margen puede realizarse estadísticamente sin embargo se recomiendan los siguientes valores:
Control del concreto k
D o s ifi c a c ió n c o n t r o la d a e n p e s o
1 .1 5
D o s ifi c a c i ó n c o n t r o l a d a e n vo l u m e n ( p r e m e z c la d o )
1.25
M a t e r i a l e s s i n c o n t r o l e x h a u s t ivo e n l a d o s i fi c a c i ó n
1.35
S in c o n t r o l e s
1 .5
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Control del concreto • Para que las pruebas sean aceptadas,el promedio de todos los conjuntos de tres pruebas debe ser mayor que f’c y ningún resultado individual menor a f’c-35 kg/cm2. • Según el tipo de estructura pueden requerirse otro tipo de pruebas como impermeabilidad, resistencia a sulfatos, resistencia a tracción.
Control del concreto
PROBETAS CIRCULARES
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Control del concreto
PROBETAS RECTANGULARES
Control del concreto
Prueba de Slump
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Control del concreto
Slump y temperatura (en climas extremos)
Tipos de Concreto
• Concreto Simple (incluye el ciclópeo) • Concreto Reforzado
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Concreto Simple • Definición • Estructuras de concreto simple – Cimentaciones – Canales – Pisos y pavimentos
Definición • Es un material cuya naturaleza y uso se puede asociar a una piedra artificial. • En sus usos más frecuentes actúa como sustituto de la piedra natural. • Al concreto simple también se le llama concreto ciclópeo, cuando es posible incluir en su diseño piedras de regular tamaño.
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Estructuras de Concreto Simple • Estructuras que no se encuentran sometidas a un esfuerzo importante de tracción. • En muchos casos se emplea concreto en forma masiva y con una baja resistencia. • Algunas estructuras de éste tipo son: Cimentaciones (cimientos corridos, falsas zapatas), muros de contención, calzaduras, canales, pisos y pavimentos.
Cimentaciones • Transmiten al terreno la carga de las estructuras a nivel de esfuerzos admisibles por el terreno. • Asimismo deben restringir la posibilidad de asentamientos diferenciales. • Las más comunes son los dados de cimentación, cimientos corridos y falsos cimientos.
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Falso cimiento o Subcimiento
NFZ
NC
Falsa zapata concreto 1:12 + 35% P.G.
Muros de contención • Soportan los empujes laterales de los suelos y/o líquidos en reservorios. • Son elementos de concreto masivo que trabajan por gravedad para evitar deslizamiento y volteo. • En el caso de concreto simple suelen emplearse para contener suelos y para alturas no muy grandes. • Las calzaduras pertenecen a este tipo de estructura, tienen un bajo F.S.
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Muros de contención
Canales • Estructuras en la cuales el concreto también actúa de recubrimiento. • Se deben cuidar aspectos como la resistencia al desgaste, diseño de juntas, impermeabilidad etc.
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Pisos y Pavimentos • Estructuras en las cuales el concreto cumple la función de brindar una superficie adecuada de tránsito, resistente a la abrasión y desgaste, capaz de repartir al terreno las cargas impuestas a nivel tolerable por el suelo. • Al igual que en los canales, el diseño de juntas es sumamente importante.
Concreto Reforzado • Definición • Estructuras de concreto reforzado – Cimentaciones – Columnas – Placas – Vigas – Losas – Escaleras
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Concreto Reforzado • Es una combinación íntima del concreto con otros elementos a fin de mejorar sus características estructurales, brindarle resistencia a la tracción y ductilidad. • El refuerzo más usual es el acero corrugado.
Estructuras de Concreto Reforzado • Son aquellas estructuras que requieren una importante resistencia a tracción o un comportamiento dúctil. • Algunas estructuras de éste tipo son: Cimentaciones (pilotes, zapatas, plateas), muros de contención, columnas, placas, vigas, lozas macizas y aligeradas, escaleras, estructuras especiales.
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Cimentaciones • Superficiales: – Zapatas: Pueden ser aisladas, combinadas, conectadas. – Plateas de cimentación.
• Profundas: – Pilotes: Pueden trabajar de punta o por fricción, colocación por hincado o vaciado in situ.
Cimentaciones Superficiales • Son aquellas que se apoyan en las capas superficiales o poco profundas del terreno, ya que este tiene suficiente capacidad de carga. • Debe cumplirse que los asentamientos sean pequeños y admisibles por la edificación.
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Componentes típicos de una cimentación superficial
SOBRECIMIENTO
CIMIENTO
SOLADO
Cimentaciones Superficiales • Los componentes de una cimentación superficial son: – Solado – Cimientos – Zapatas – Sobrecimientos – Cimentación para placas – Losa de cimentación o platea
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Solado • Capa de concreto pobre que se pone previa al vaciado de la zapata, en espesores de 5 a 10 cm. • Su objetivo principal es nivelar el fondo para realizar el trazo del fierro y apoyarlo con estabilidad. • No debe ser considerada como parte del recubrimiento del fierro de zapata.
Solado
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Cimientos • Elemento estructural encargado de transmitir las cargas de la edificación al suelo de cimentación • En algunos caso se pueden utilizar piedras para disminuir la cantidad de concreto en la cimentación.
Cimientos
Concreto 1:10 + 30% P.G.
t
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Sobrecimientos • Elementos estructurales que actúan como nexo entre el muro o columna y el cimiento • Son de ancho inferior al cimiento y superior o igual al muro • Su vaciado se realiza aparte del cimiento debido a la distinta calidad de ambos concretos.
Tipos de zapatas • Zapata aislada • Zapata combinada • Zapata conectada (zapatas y viga de cimentación)
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Zapatas aisladas • Son de carácter puntual. • Generalmente son constituidas por
dados de concr eto de planta rectangular. • Son las más usadas por tanto por su economía como por su sencillez de construcción.
Zapatas aisladas
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Zapatas aisladas
NNT +0.00
1.00x1.20 m. (h=0.60m.) 8φ 5/8”
NFZ -1.40
h =1.50
0.80
a =1.00 6φ 5/8”
0.60
h =0.60 0.10
b = 1.20 m
Zapatas combinada o corrida • Utilizadas cuando se trata de columnas alineadas muy próximas unas a otras, o cuando se trata de equilibrar cargas excéntricas sobre zapatas contiguas. • En estos casos se considera la posibilidad de emplear una zapata continua o zapata corrida.
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Zapata combinada
C1
C2 12 O 3/4”
6 O 3/4”
Zapatas conectadas con viga de cimentación C2
C1
VC (30 x 70) Z1
Viga de cimentación
Z2
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Zapatas conectadas con viga de cimentación
Cimentación en placas
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Losas de cimentación (Plateas) • Se usan cuando el área de zapatas es superior al 50% del área total en planta de la estructura. • Este tipo de cimentación disminuye considerablemente los efectos de asentamientos diferenciales y es apta para suelos no homogéneos.
Plateas de cimentación
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Cimentaciones Profundas • Los pilotes son piezas largas, cilíndricas o prismáticas, de madera, concreto o metal, que al ser hundidas en el suelo sirven de cimentación para la estructura • Solución apropiada para terrenos malos en los cuales no es posible usar losas de cimentación o zapatas • Su hinca se obtiene por diversos métodos: Por percusión, por moldeo en el suelo, por atornillado.
Columnas • Elementos verticales que tienen por función soportar los diversos niveles de una edificación • Se refuerzan para resistir solicitaciones de flexo-compresión y para darles ductilidad.
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Columnas
Placas • Elementos verticales de gran rigidez, suelen actuar como “muros portantes” tomando cargas verticales de gravedad, pero teniendo como función principal rigidizar la edificación ante cargas laterales o sísmicas, tomado grandes fuerzas de corte y volteo. • Las placas se refuerzan por temperatura, corte y flexo compresión.
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Placas
Vigas • Elementos horizontales cuya función principal es soportar los techos y trasladar sus cargas a las columnas y placas. • Soportan también los esfuerzos de sismo cuando tienen suficiente rigidez. • Su refuerzo es principalmente por flexión y ductilidad. • Se verifica corte, deflexiones y eventualmente torsión.
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Vigas
Losas macizas y aligeradas • Son elementos horizontales o inclinados cuya función es servir de piso y/o techo de ambientes, trasladando la carga vertical a los muros y vigas del conjunto. • Cuando sucede un sismo deben actuar como diafragmas rígidos. • Se diseñan a flexión y se verifican por corte y deflexión.
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3.80
1 Ñ O A P
3.90 m
Losas macizas y aligeradas • Los bloques de ladrillo hueco son encofrado perdido (espesores normales de 17, 20, 25, 30, 35cm).
• En losas macizas los espesores normales son: 10, 12, 15, 17cm.
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Losas nervadas Existen otros tipos de losas como las nervadas, etc.
Escaleras • Por lo general se diseñan a flexión y se verifican por corte y torsión.
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