REFORZAMIENTO Y REPARACIÓN DE UNA LOSA ALIGERADA
REFORZAMIENTO Y REPARACIÓN DE UNA LOSA ALIGERADA Ing. Erly Marvin Enriquez Quispe
[email protected]
1.
INTRODUCCIÓN Generalmente el concreto hecho con cemento Portland proporciona a los materiales ahogados en él, una protección adecuada contra la corrosión. El grado de protección que puede dar un concreto es, con frecuencia una función de la calidad, del espesor del recubrimiento recubrimiento y de seguir buenas practicas constructivas. Sin embargo, a pesar de la protección contra la corrosión que usualmente proporcional el concreto, se ha reportado un número desconcertante de casos en los cuales la corrosión de materiales ahogados en el concreto, requiere incurrir en gastos fuertes por concepto de reparación y mantenimiento. Uno de los casos más conocidos es la corrosión del acero en losas aligeradas debido principalmente al humedecimiento del concreto por agua de lluvia; las cuales no tienen donde evacuar y se filtran dentro del concreto produciendo la corrosión del acero en pocos años y el desprendimiento del recubrimiento lo cual es muy peligroso para las personas que viven en estos ambientes de no ser reparado y reforzado a tiempo.
Figura 1. Daño estructural en la forma de recubrimiento de concreto desconchado debido a la corrosión del acero de refuerzo en las viguetas.
ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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Figura 2. Posibles daños en equipos personales.
Figura 3. Posibles daños en personas sentadas.
Figura 4. Posibles daños en personas paradas. ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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2.
DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El edificio en estudio es una vivienda unifamiliar con acceso al segundo nivel y a la azotea a través de una escalera interior; el primer se muestra en la Figura 5 con una altura de piso a techo de 3.00 m y una distribución conformada por una cochera, jardín, sala - comedor, cocina, bodega y 1 medio baño, abarcando un área total de 200 m 2 y un área construida de 77 m 2; el segundo piso se muestra en la Figura 6 con una altura de piso a techo de 2.60 m y una distribución conformada por 4 dormitorios y 1 baño completo, abarcando un área construida de 82 m 2. Se tiene el techo compuesto por una losa aligerada de 20 cm la cual presenta daño estructural en la forma de recubrimiento de concreto desconchado debido a la corrosión del acero de refuerzo en las viguetas. Los ambientes con los techos dañados son la sala – comedor (3.75m x 7.70m) y la bodega (3.20m x 7.70m) en el primer piso.
0,25
3,20
0,25
2,05
0,25
3,75
0,25
COCINA N.P.T. + 0.15
COMEDOR N.P.T. + 0.15
BODEGA N.P.T. + 0.15
7,70
7,70
1 2 3 4 5
SALA
6
N.P.T. + 0.15
7 8
BAÑO
0,50
0,50
0,25
3,20
0,25
2,05
0,25
1,00
2,75
Figura 5. Planta de arquitectura del 1° piso.
ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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REFORZAMIENTO Y REPARACIÓN DE UNA LOSA ALIGERADA 0,25 0,50
2,10
0,60 0,25
2,05
0,25
1,00
2,10
0,65 0,25
0,15
0,15
BAÑO 2,80
DORMITORIO
DORMITORIO
N.P.T. + 3.35
N.P.T. + 3.35
2,80
HALL
0,15
0,15
N.P.T. + 3.35
18 17 9 1 16 0 2 15 1 2 14 2 2
DORMITORIO
4,95
3 2
DORMITORIO
4 2
N.P.T. + 3.35
13 12
N.P.T. + 3.35
4,95
11 5 2
0,15
0,15
0,25 0,50
2,10
0,60 0,25
2,05
1,00
2,10
0,65 0,25
Figura 6. Planta de arquitectura del 2° piso.
3.
4.
5.
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES -
Resistencia a la compresión del C° (f’c) :
210 Kg/cm2
-
Esfuerzo de fluencia del acero (f y)
4200 Kg/cm2
:
CARGAS UNITARIAS -
Peso volumétrico del concreto armado :
2400 Kg/m 3
-
Peso de losa aligerada existente
:
300 Kg/m 2
-
Peso de losa aligerada nueva
:
480 Kg/m 2
-
Peso de sobrecarga en piso típico
:
200 Kg/m2
-
Peso de Acabados
:
100 Kg/m2
REGLAMENTOS Y NORMAS -
Norma E.020 “Cargas”
-
Norma E.060 “Concreto Armado ”
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6.
CAUSAS DEL DAÑO La corrosión del acero ser produce por la carbonatación del concreto, que reduce su alcalinidad y disminuye la acción protectora aislante que éste debe ofrecer a las barras de acero. La carbonatación en el concreto es la pérdida de pH que ocurre cuando el dióxido de carbono atmosférico reacciona con la humedad dentro de los poros del concreto y convierte el hidróxido de calcio con alto pH a carbonato de calcio, que tiene un pH más neutral. Las causas por la cual la carbonatación fue más severa se debe a: -
Al ser una vivienda antigua, tal vez el cielo raso era de yeso (Carbonato de calcio) y debido a filtraciones causadas por la rotura de una tubería existente en el baño del segundo piso que activaron al yeso que al entrar en contacto con el acero positivo, produjo su corrosión. Se considera que el acero de refuerzo negativo y el de temperatura (localizados en la parte superior del aligerado) no tuvieron problemas por estar alejados del cielo raso de yeso.
-
Demasiado contenido de humedad en la mezcla de concreto lo cual hizo que el concreto sea muy poroso (permeable).
-
7.
Poco recubrimiento en el acero positivo de las viguetas.
PLANTEAMIENTO DEL REFORZAMIENTO Y REPARACIÓN
5cm h=20cm
15cm
10cm
30cm
10cm
30cm
10cm
Figura 7. Losa aligerada reforzada y reparada. La estrategia del reforzamiento es hacer que la losa trabaje con el acero superior actual para los momentos positivos y añadir un refuerzo inferior para que resista los momentos positivos de manera que trabajen conjuntamente. La técnica de reparación consiste en la eliminación de los bloques de arcilla del aligerado reemplazándolo por grout (concreto de gran fluidez), adicionando refuerzo capaz de soportar las acciones de gravedad, como si cada tramo actuase como un elemento simplemente apoyado. ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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Paralelamente, debe removerse el yeso (agente corrosivo) y las barras corroídas. Esta técnica se ilustra en la figura 12 y se aplicará en todas las zonas donde existen signos de corrosión, tanto en la sala-comedor y bodega del primer nivel. La técnica consta de varios pasos (figura 13) que deben seguirse ordenadamente.
DISEÑO POR FLEXIÓN:
⁄
b = 40cm
Mu (-)
d
d
b = 40cm
Mu (+)
Figura 8. Ecuaciones para el acero por flexión. E jemplo de dis eño: L os a Maciza h=0.20m Sala Comedor (L n=3.75)
Metrado de Cargas: Peso propio de la losa:
0.40 x 0.48 = 0.19 Tn/m
Peso de acabados:
0.40 x 0.10 = 0.04 Tn/m
WD = 0.23 Tn/m Sobrecarga piso típico:
0.40 x 0.20 = 0.08 Tn/m
WL = 0.08 Tn/m
Figura 9. Carga muerta distribuida (Tn/m).
Figura 10. Carga viva distribuida (Tn/m). ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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Figura 11. Envolvente de momentos (Tn-m)
Tramo 1-2
Sección Izquierdo Central Derecho
M (Tn - m) 0.27 0.92 0.27
As' (cm2) 0.41 1.42 0.41
As (cm2) 1.69 1.69 1.69
Varillas 1Ø5/8’’
Para el acero superior se considera que la losa actual tiene 1Ø1/2’’ (1.27 cm2) lo
cual no cumple el área de acero mínimo, pero se puede aceptar debido a que sirve para evitar que el momento resistente de la sección sea menor al momento de agrietamiento de dicha sección y evitar que se produzca una falla frágil.
Determinación del Momento de Agrietamiento:
√ √ ( ) ( ) ⇒ Determinación del Momento Resistente de la Sección:
⁄ ⁄ Por lo tanto el Momento Resistente es mayor al Momento de Agrietamiento
“
ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
”
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8.
PROCEDIMIENTO PARA EL REFORZAMIENTO Y LA REPARACIÓN 1° Remover el yeso y apuntalar las viguetas existentes, así como las vigas de apoyo. 2° Trabajar alternadamente, primero con las hileras impares (espacios entre viguetas existentes, Figura 12). -
Eliminar los bloques de arcilla.
-
Perforar la losa superior existente de 5cm, abriendo huecos de 10x10cm cada 100cm, tratando de evitar el contacto con el refuerzo superior de temperatura transversal a las viguetas existentes. Estos huecos sirven para vaciar el grout y la primera perforación deberá hacerse a 30cm del borde correspondiente al apoyo (Figura 12.).
-
Perforar el muro o la viga de apoyo en la zona donde anclará el nuevo refuerzo (línea roja en la Figura 12.). Estos huecos son de 10x10cm con una profundidad de 15cm.
-
Instalar el refuerzo nuevo colgándolo con ganchos de alambre #8 (línea azul en la Figura 12.) que atraviesan los huecos hechos en la losa superior, de tal modo que el recubrimiento sea de 2cm a la cara inferior del gancho.
-
Limpiar (preferentemente con soplete) y humedecer toda la zona trabajada.
-
Encofrar la base de la zona a rellenar con grout (espacio entre viguetas existentes).
-
Preparar en una mezcladora el grout cemento-arena- confitillo (o piedra de ¼”) en proporción volumétrica 1: 1½: 2½. El slump deberá ser de 10 pulgadas.
-
Vaciar el grout empezando por la perforación extrema hasta que rebalse, para luego proceder con el vaciado de la perforación adyacente hasta completar con todas las perforaciones. A través de las perforaciones, deberá compactarse el grout con una varilla lisa de ½”, golpeando además la base del encofrado con martillo de goma.
3° Pasado 3 días de haberse vaciado las hileras impares, repetir el proceso para el llenado y reforzamiento de las hileras pares (paso 2). 4° Retirar los puntales de las viguetas existentes y extraer las varillas corroídas. La extracción de las varillas corroídas puede hacerse usando una amoladora y cincel. 5° Desencofrar y rellenar con mortero 1:3 cualquier cangrejera que se haya presentado. 6° Curar el grout durante una semana regando su base una vez al día. 7° Tarrajear la base del techo con mortero cemento-arena 1:6. 8° Recortar la punta superior del alambre #8 y sellar la zona con mortero 1:3. ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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Hueco
[email protected] para rellenar grout
Alambre #8
0,05
GROUT
0,10
0,30
0,10
VP-01
0,30
0,15
0,10
0,15 Perforación 0.10x0.10x0.15
0,30
Hueco 0.10x0.10
1Ø5/8'' Ilera Impar et
et te
te
n
n is
is x
x E
E at
at e
e u
u ig V
ig
Ilera Par
1,00
V
Huecos @ 0.10
Figura 12. Técnica de Reparación y Reforzamiento
ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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REFORZAMIENTO Y REPARACIÓN DE UNA LOSA ALIGERADA 0,25
3,20
VCH-1 (0.25x0.20)
0,25
2,70
0,25
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
0,80
0,25
3,75
VCH-1 (0.25x0.20)
0,80
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
VCH-1 (0.25x0.20)
0,25
2,05
0,60
0,25
VCH-1 (0.25x0.20)
0,60
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
1,00
VCH-1 (0.25x0.20)
0,25
1,00
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
2,70
VCH-1 (0.25x0.20)
0,25
VCH-1 (0.25x0.20)
4,25
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
0,80
0,25
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
0,80
) 0 4 . 0 x 5 2 . 0 ( 1 P V
1,00
4,25
1,00
VCH-1 (0.25x0.20)
VCH-1 (0.25x0.20)
VCH-1 (0.25x0.20)
VB-1 (0.15x0.20)
VB-1 (0.15x0.20)
VB-1 (0.15x0.20)
0,25
0,50
0,50
0,25
3,20
0,25
2,05
0,25
3,75
0,25
Figura 13. Ubicación de Losas a Reforzar
9.
CONCLUSIONES -
Es necesario impermeabilizar las azoteas de las viviendas debido a que el agua de lluvia puede filtrarse en las losas aligeradas produciendo la corrosión del acero de refuerzo.
-
La reparación de las losas aligeradas por corrosión del acero son necesarias ya que podrían producir serios daños a las personas y objetos que habitan en el inmueble.
10.
BIBLIOGRAFÍA -
MARCOS RIDER BELLEZA, ÁNGEL SAN BARTOLOMÉ, WILSON SILVA. Reparación de Aligerados Dañados por Corrosión del Acero de Refuerzo.
-
DR. SANTIAGO FLORES. Corrosión del Concreto Armado.
ING. ERLY MARVIN ENRIQUEZ QUISPE
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