El agrietamiento puede producirse en el concreto en estado plástico y / o en el concreto endurecido Las grietas que se producen en el concreto en estado plástico se deben básicamente a lo siguiente: •
Movimiento de la cimbra durante la etapa de endurecimiento de concreto
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Contracción del concreto por asentamientos alrededor del refuerzo, en obstrucciones o alrededor de los agregados
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Contracción plástica (durante el fraguado)
CAUSAS QUÍMICAS: •
Composición del cemento o carbonatación
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Oidación del acero de refuerzo
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!eactividad de los agregados
AUSAS FÍSICAS: •
Contracción por secado
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Contracción t"rmica
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Calor de #idratación
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$ariaciones $ariaciones eternas de temperatura
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Concentraciones de esfuerzos
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!efuerzo
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%orma estructural (esquinas de aberturas)
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%lu&o plástico
DISEÑO ESTRUCTURAL: •
Cargas mal consideradas
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'sentamientos diferenciales
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Mala disposición de las &untas
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ACCIDENTALES:
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obrecargas
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$ibraciones
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ismos
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ncendios
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PROCESO DE AGRIETAMIENTO
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Como se mencionó, para poder encontrar la solución es necesario primero conocer la causa* +or e&emplo, en una barra de concreto, de una longitud L, en una co ndición de temperatura #umedad libre de esfuerzos, se seca se enfr-a sin restricciones, sufrirá una contracción, disminuendo su longitud, sin desarrollar esfuerzos, por lo tanto sin agrietamiento* +ero, si la misma barra, antes de someterla a un proceso de secado o enfriamiento, se empotra en los etremos, al ocurrir la contracción se produce un esfuerzo de tensión si "ste resulta maor que la resistencia a tensión del concreto se produce el agrietamiento, pues durante el secado además de producirse la contracción, el concreto desarrolla resistencia simultáneamente el fenómeno de flu&o plástico el cual tiende a disminuir el esfuerzo a tensión: cuando el esfuerzo a tensión neto a cualquier edad iguala a la resistencia del concreto se genera la grieta*
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Conclusión
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a) Las restricciones provocan esfuerzos en el concreto b) 'l desarrollarse el flu&o plástico disminuen los esfuerzos a tensión netos c) i los esfuerzos a tensión netos son inferiores a la resistencia no se presentan agrietamientos d) i no eisten restricciones, no se producen tensiones por lo tanto no #a agrietamientos*
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Resticciones
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Las principales restricciones en las losas de concreto son las siguientes: a) .mpotramientos b) uperficie de contacto del concreto con la base o cimbra c) Capa inferior del concreto respecto a la superficial d) 'cero del refuerzo
e) .lementos empotrados f) Columnas, muros bases de maquinarias •
F!ctoes "ue !#ect!n el !$iet!%iento
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ucede por dos tipos de variables, las debidas al concreto mismo, sus componentes , en segundo lugar, por las variables eternas*
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&!i!'les en el conceto
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a) 'gua ' maor cantidad de agua, maor será la tendencia al agrietamiento pues se incrementa la contracción se reduce la resistencia* b) Cemento .n general, mientras más alto sea el consumo de cemento igualmente es maor la posibilidad de agrietamiento* Los cementos finamente molidos o de resistencia rápida muestran más contracciones altas, pero debido a que simultáneamente desarrollan resistencia resulta poco frecuente que se presenten grietas cuando el concreto se encuentra en estado plástico* c) 'gregados La granulometr-a* forma tetura de los agregados afectan en forma variable las proporciones con ello la tendencia a la contracción* Mientras más peque/o sea el tama/o máimo del agregado maor será la contracción del concreto para una misma resistencia, al requerir más pasta para cubrirlos* Las part-culas grandes de agregado, por otra parte, restringen localmente la contracción en superior grado que las part-culas peque/as* d) 'ditivos Los reductores de agua disminuen la contracción por secado, los retardantes incrementan la deformabilidad del concreto en estado plástico disminuendo el agrietamiento* Los aditivos acelerantes, en general, aumentan la contracción, pero como sube la resistencia el flu&o plástico, no siempre ocasionan agrietamiento* e) angrado .l flu&o del agua #acia arriba en el concreto fresco produce zonas de pasta aguada deba&o de las part-culas de grava grandes del acero de refuerzo, principalmente en losas de muc#o peralte, ocasionando zonas d"biles, lo cual causa grietas internas* f) Curado .l secado rápido del concreto fresco en losas puede provocar que la velocidad de evaporación eceda a la de sangrado, con lo que la superficie del concreto sufre una contracción por secado restringida por la capa inferior, generando grietas por contracción plástica* g) $ariables eternas 'demás de las causas internas que favorecen el agrietamiento en el concreto #a una serie de factores eternos que influen n otablemente*
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TEMPERATURA
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La temperatura ambiente afecta la velocidad de secado del concreto en estado fresco, ascomo la velocidad de endurecimiento0 por otra parte, establece la longitud 1base2 durante las primeras #oras, #asta que el concreto desarrolla cierta rigidez* ' partir de esta longitud
1base2 los cambios de temperatura producen cambios volum"tricos, por consiguiente, un potencial agrietamiento* Las losas de piso o pavimentos colados en clima fr-o son menos susceptibles al agrietamiento que cuando el traba&o se efect3a en clima caliente, pues los cambios de temperatura afectan la longitud 1base2, generalmente produciendo epansión que no es tan cr-tica como la contracción* b) Condiciones de eposición Las ca-das fuertes de temperatura #umedad producen restricciones internas entre la superficie la masa, la masa interior del concreto* c) Condiciones de restricción Mientras maor sea la restricción a la contracción, o el n3mero de "stas, maor será el n3mero de grietas* .s importante resaltar que en una losa sobre suelo armada, mientras maor sea el porcenta&e de acero de refuerzo, las grietas serán más numerosas pero de menor grosor, en relación a una losa con menos refuerzo* .l anc#o total acumulado de las grietas es aproimadamente el mismo para cualquier porcenta&e de acero* .n el caso del concreto presforzado, se inducen al concreto esfuerzos de compresión* +or tanto, cualquier contracción provocada por los factores anteriores 3nicamente disminue la compresión aplicada* .n una estructura a base de elementos precolados, las restricciones a la que están sometidos los elementos individuales son ba&as, por lo cual #a menos agrietamientos que en una estructura monol-tica* •
AGRIETAMIENTO EN LOSAS SO(RE PISO
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4ipos de grietas .n una forma simple podemos clasificar las grietas en dos grupos: por su profundidad por su dirección*
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+or su profundidad* las grietas se clasifican como: 5 uperficiales 5 +oco profundas 5 +rofundas 5 .n todo el peralte
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+or su dirección .n este grupo podemos decir básicamente que #a dos tipos de grietas: a) 6rietas en forma de mapa o de piel de cocodrilo: Casi siempre de poca profundidad, debidas básicamente a la presencia de una maor contracción en la superficie que en la parte inferior en todas direcciones* Las causas que favorecen este tipo de agrietamiento son las siguientes: 5 ecado en la superficie antes del curado de que el concreto desarrolle suficiente resistencia* .s frecuente den despu"s del acabado de la llama metálica* 5 Curado con agua muc#o más fr-a que la temperatura del concreto* 5 Condiciones alternas de alta ba&a temperatura del concreto* 5 Mane&o ecesivo del concreto du rante su colocación, lo cual puede producir segregación sangrado* 5 4raba&o ecesivo de la superficie* 5 'cabado prematuro de la superficie espolvoreado de cemento para esta actividad* 5 'plicación de agua en la superficie para facilitar el acabado* b) 6rietas continuas:
.ste tipo de grietas a menudo son profundas de todo el peralte, se presentan a lo anc#o de la losa son perpendiculares al e&e longitudinal, una aislada o varias paralelas0 asimismo, pueden iniciarse en puntos de concentración de esfuerzos* Las causas que favorecen este tipo de grietas son las siguientes: 5 Corte etemporáneo* 5 !estricciones a la contracción: 5 Continuidad en el refuerzo 5 7esalineación de pasa&untas 5 .fectos de esquinas 5 .fectos de viento 5 Curado deficiente 5 oporte no uniforme* 5 Cargas ecesivas* 5 %alta de &untas de aislamiento* 5 8untas de contracción mu separadas* •
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MOTI&OS DE FALLAS FRECUENTES eg3n el Comit" 'C 9; 16u-a para la construcción de losas pisos de concreto2, los motivos de falla más frecuentes son: 7eficiencias en etendido enrasado* 'cabado con #umedad ecesiva o agua de sangrado* 5 Curado etemporáneo* 'l analizar las fallas frecuentes las causas que ocasionan cada una de ellas se llega a lo siguiente: a) 'grietamiento: 5 !estricciones 5 Contracción plástica (concreto fresco) 5 Cambios volum"tricos b)
RECOMENDACIONES PARA E&ITAR EL AGRIETAMIENTO .l dise/o estructural adecuado de las losas apoadas sobre el suelo es fundamental para evitar el agrietamiento de "stas durante su vida 3til* .l Comit" 'C 9> 17ise/o de Losas 'poadas sobre el uelo2 establece cinco m"todos para el dise/o estructural de estos elementos: a) M"todo de la 'sociación del Cemento +ortland (+ortland Cement 'ssociation)
b) M"todo del nstituto de Mallas de !efuerzo (?ire !einforcement nstitute) c) M"todo del Cuerpo de ngenieros de la 'rmada de .stados @nidos (@nited tates 'rrn Corps of .ngineers) d) M"todo del nstituto de +ostA4ensado (+ostA 4ensioning nstitute) e) M"todo del Concreto con Contracciones Compensadas (#rinBage A Compensating Concrete) Cada uno de los m"todos anteriores establece el procedimiento para determinar el espesor de las losas de piso, as- como el tipo de &untas separaciones recomendadas, lo cual debe incluir un proecto estructural correcto*
ESPESOR DE LA LOSA .l espesor de las losas apoadas sobre el suelo depende p rincipalmente de los siguientes factores: a) Módulo de reacción del suelo de apoo* La capacidad para resistir las cargas actuantes evitar los asentamientos diferenciales en estos elementos estructurales* depende de la interacción que se presenta entre el suelo de apoo la losa* +or lo anterior, para un dise/o correcto de losas de piso es necesario contar con información geot"cnica del sitio, con el f in de determinar el tipo de suelo subacente, su estratigrafia, as- como sus propiedades mecánicas, principalmente el módulo de reacción del material de apoo (B)* .n algunos casos se podrá colocar la losa directamente sobre el sue lo de lugar, mientras que en otros es probable que se requieran capas de base =o subAbase* b) Cargas sobre la losa* e deben determinar de una manera racional apegada a códigos las cargas que actuarán sobre la losa con el fin de dise/arlas para la combinación más cr-tica que se pueda presentar durante su vida 3til* Los principales tipos de cargas que act3an en estos elementos son: •
Cargas de ve#-culos
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Cargas concentradas (columnas de estantes, postes, etc*)
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Cargas lineales o de fran&as (muros divisorios, de carga, etc*)
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Cargas uniformes (material almacenado directamente sobre la losa con pasillos entre "stos)
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Cargas de construcción (materiales equipos temporales)
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.fectos de temperatura (en climas etremos se deben considerar los cambios t"rmicos de # umedad)
CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO Las siguientes propiedades del concreto influen directamente en el espesor de la losa: •
!esistencia a la compresión
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Módulo de ruptura
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!esistencia al cortante
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Módulo de elasticidad
Cabe destacar que ninguno de los m"todos de dise/o de losas apoadas sobre el suelo considera la influencia del acero de refuerzo como una variable para determinar el espesor de la losa*
)UNTAS .l principal ob&etivo de las &untas en las losas de piso es disminuir las restricciones en sus tableros a que como se estableció antes "stas son las que generan esfuerzos de tensión en el concreto ocasionan el agrietamiento* a tres tipos de &untas que todo dise/o estructural de losas de piso debe incluir: a) 8untas de contracción .stas &untas, tambi"n llamadas de control, tienen como función prevenir el agrietamiento de las losas debido a la contracción por secado, pues en "stas se absorben los esfuerzos de tensión originados por el cambio de longitud de la losa* La separación entre &untas de contracción recomendada por el Comit" 'C 9; es de ;D a 9> veces el espesor de la losa la relación largo a anc#o de cada tablero no debe eceder E*F* .s importante se/alar que en caso de utilizar acero de refuerzo o malla electrosoldada, "stos deberán interrumpirse en las &untas de contracción para evitar restricciones adicionales* b) 8untas de construcción e utilizan al final de la &ornada laboral o cuando se interrumpe la colocación del concreto por más de una #ora* e pueden emplear tambi"n como &untas de dilatación* .n este caso se coloca un relleno de material compresible un pasa&untas para trasmitir las cargas verticales* Las &untas de construcción pueden ser mac#i#embradas* in embargo, este tipo d e &untas no es recomendable cuando circulen ve#-culos pesados o en losas de poco espesor, a que pueden producirse esfuerzos de cortante que provoquen una falla local* c) 8untas de epansión o aislamiento .stas &untas permiten el movimiento vertical #orizontal entre la losa otros elementos estructurales (muros de carga, columnas, dados, registros, etc*), disminuendo los esfuerzos de tensión que se presentan por los cambios de dimensión en el plano de la losa* e recomienda que las &untas de aislamiento alrededor de las columnas rectangulares o cuadradas deben #acerse en forma de diamante o circular para evitar agrietamientos, que por efectos de esquina se producen por la concentración de esfuerzos de tensión* 5 %ricción losa A suelo @n parámetro poco empleado en el dise/o de losas sobre piso es el coeficiente de fricción entre el concreto el suelo de apoo, el cual puede en muc#as ocasiones ofrecer una alta restricción a la contracción del concreto* 'lgunos autores recomiendan la colocación sobre la base o subAbase de una cama de arena para minimizar la fricción eistente* 5 +roceso constructivo 5 Concreto +ara disminuir las contracciones es recomendable emplear un concreto con el menor revenimiento que sea mane&able para la obra (9 a > cm), as- como el maor tama/o máimo de agregado posible (E E=; a ; pulgadas)*
PROTECCIONES .l secado prematuro de la superficie es una causa de contracción plástica conviene proteger las losas de los efectos del sol viento rasante, por lo cual es recomendable la colocación de parasoles barreras contra el viento* .n el caso de naves industriales lo me&or es colar las losas de piso despu"s de colocado el sistema de tec#o muros perimetrales*
)UNTAS ASERRADAS Cuando se realizan &untas aserradas, "stas deben efectuarse lo más pronto posible despu"s de
que el concreto #a endurecido lo suficiente para que el disco no cause despostiladuras en las aristas antes de que se presenten grietas*
PASA)UNTAS .n el caso de la eistencia de pasa&untas en las losas resulta de vital importancia el perfecto alineamiento de "stas, as- como la lubricación en el etremo móvil*
CURADO .l curado del concreto debe iniciarse tan pronto como "ste pierda su brillo superficial para evitar la p"rdida de #umedad la presencia de contracciones* 5 'cabado .n el caso de pisos con acabado pulido, "ste debe efectuarse despu"s de concluir el sangrado del concreto evitando un sellado prematuro de la superficie* Go se debe espolvorear cemento ni aplicar riegos de agua con ob&eto de facilitar el acabado*
CONCLUSIONES Considerando los grandes per&uicios que causa el agrietamiento en las losas de concreto apoadas sobre piso por los costos que representa su reparación las molestias que esto ocasiona, con base en lo anterior podemos concluir lo siguiente: a) La principal más frecuente causa del agrietamiento del concreto es la contracción unida a la eistencia de restricciones* b) .s necesario tomar en cuenta en el dise/o de las losas sobre piso la presencia de restricciones mediante una adecuada planeación de las &untas = o la colocación de refuerzos perpendiculares a la traectoria de las posibles grietas* c) Considerando que mientras maor sea el porcenta&e de acero de refuerzo, será superior el n3mero de grietas* lo recomendable es no reforzar las losas, con lo que además se facilita el proceso de colocación compactación del concreto* d) 7urante la construcción debe prestarse especial cuidado a la colocación, compactación curado del concreto, as- como si es el caso, el tiempo en que se realiza el aserrado de las &untas*
