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Productos de Concreto S.A.

n ó i c a r e n e g a v e u n a L


Décimo quinta edición Revisión 1.1

2012

Productos de Concreto Concreto S.A. S.A.  Tel. (506) 2587-1400 2587-1400  Fax (506) 2293-0311 www.pc.cr

693.5 M294m

Manual Técnico de Productos de Concreto, S.A. Alajuela, Costa Rica: PRODUCTOS DE CONCRETO S.A., 2011 252 p.; il

ISBN 978-9930-9444-0-0

1. HORMIGÓN. 2. CONSTRUCCIONES DE HORMIGÓN. 3. Luis Diego Salas, Luis Jiménez, ed. 4. Douglas González, coordinador coordinador

Edición de artes: Marco Avalos, AMTEC Multimedia - www.amtec.cr

Revisión filológica: Lic. Juan Carlos Iraheta Ruano

Impresión: Impresiones El Unicornio S.A. Décimo quinta edición, noviembre 2011. Revisión 1.1, junio 2012. Derechos reservados, Productos de Concreto S.A. 2012

Planta de Prefabricado Pesado Pesado de Productos de Concreto S.A. - Centro Industrial Industrial PC, San Rafael de Alajuela

Manual Técnico PC

Productos de Concreto S.A. tiene el agrado de presentarle su nueva edición del Manual Técnico. Fiel a su trayectoria, la empresa deja a su alcance, en forma resumida y ordenada, las características técnicas de sus productos. Contiene además datos de interés general que le serán de utilidad. La información aquí presentada se debe interpretar a la luz de un sano criterio técnico. Sírvase consultar a nuestros ingenieros, quienes con gusto ampliarán cualquier tema incluido dentro de este Manual, así como los usos y aplicaciones de nuestros productos.


I n t r o d u c c i ó n

o d i n e t n o c y n ó i c c e r i D

Manual Técnico PC

Dirección y contenido Comité Director -

Ing. Douglas González G. Ing. Hugo Chacón P. Ing. Jorge Vásquez A. Ing. Luis Diego Salas F. Ing. Luis Jiménez S. Ing. Oscar Arce V.

Contenido Técnico -

Arq. Ana Isabel Calderón Ch. Ing. Andrés Reyes B. Ing. Beatriz Mayorga S. Ing. Esteban Villalobos V. Ing. Francesco Rossi M. Ing. Luis Diego Salas F. Ing. Luis Jiménez G. Ing. Marcela Delgado M. Ing. Marija Trifunovic T. Ing. Minor Murillo Ch. Ing. Rolando Murillo A. Ing. Patricia Carazo F.

Vista panorámica de las instalaciones de Productos de Concreto en el Centro Industrial PC, San Rafael de Alajuela

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Manual Técnico PC D e d i c a t o r i a

Dedicatoria La historia de Productos de Concreto ha sido escrita con ingredientes que nos hacen sentir un gran orgullo, no solo a quienes hemos estado dentro de la empresa, sino de seguro, a la industria de la construcción de Costa Rica en general. Esos ingredientes han estado con nosotros siempre, en proceso continuo de maduración y crecimiento. Productos de Concreto se ha distinguido por el tesón de sus colaboradores, directivos y socios, por la búsqueda señera e infatigable de los más altos niveles de rigor técnico, por la capacidad de innovar y emprender, por el disfrute de la calidad en todo lo que hacemos por nuestros clientes, por la pasión siempre evidente con la que realizamos nuestros productos y sistemas. Esos ingredientes se dibujan a todo lo largo de esta larga huella que ya acumulamos, en más de sesenta años de existencia. Sin duda, los vemos en el origen mismo, porque nuestros fundadores, pioneros valientes y decididos a empujar el progreso de nuestro país desde la trinchera de la ingeniería de infraestructura, fueron movidos desde el principio por el afán de hacer las cosas bien, con todos esos mismos ingredientes.

Ing. Trino Araya Borge

El Ingeniero Trino Araya, hombre soñador y visionario, le dio a esta empresa, desde el primer respiro, el tono de excelencia cuya búsqueda incansable nos caracteriza. De aquel enorme y valiente esfuerzo heredamos nuestra fortaleza de carácter, transmitida por el Ing. Araya como maestro, cultivada por nuestros lí deres y colaboradores a lo largo de todos estos años. Como muchos hemos pasado por buenos y malos tiempos, pero gracias a las fortalezas que un visionario nos enseñó desde el principio, nos han hecho salir siempre fortalecidos de las dificultades. Desde ese entonces hemos aprendido con humildad de nuestros errores, y hemos perseverado en nuestros aciertos. Con renovado espíritu ponemos en manos de nuestros amigos y colegas de la industria, y el público en general al que servimos, esta nueva edición del "Manual Técnico de Productos de Concreto S.A.", el que añorábamos todos tener desde nuestras mocedades estudiantiles, y que cada uno trató de preservar tanto por su valor de herramienta, así como por su simbolismo. Con profundo respeto y agradecimiento, le dedicamos esta edición a nuestro fundador. Gracias don Trino, por este gran sueño, por su empuje y rigor. Estamos seguros de que quienes deslicen su mirada por estas páginas, se detendrán como tantos de nosotros lo hemos hecho, a reflexionar sobre el incalculable valor de su ejemplo.

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Manual Técnico PC

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Manual Técnico PC - Contenido C o n t e n i d o

Contenido

Índice de Capítulos

Sección I

Capítulo 6

Generalidades

Barreras de concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Historia de Productos de Concreto, S.A. . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Cemento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 El concreto y la sostenibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

6.1 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6.2 Geometría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6.3 Detalles constructivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74

Sección II

Productos Prefabricados Capítulo 1

Bloques de mampostería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.1 Materiales y normativa vigente . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2 Criterios de selección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.3 Geometría de las familias de bloques . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4 Aspectos de diseño estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.5 Resistencia al fuego de las paredes de mampostería . . . . 17 1.6 Transmisión del sonido en paredes de mampostería. . . . . 19 1.7 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.8 Almacenamiento y manipulación . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Capítulo 2

Adoquines de concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.1 Normativa vigente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2 Criterios para uso y especificación . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3 Tipos de adoquines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.4 Transporte, manipulación y almacenamiento. . . . . . . . . 29 2.5 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.6 Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Capítulo 3

Tubería de concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

3.1 Ventajas de las tuberías de concreto . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2 Tipos de tuberías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3 Características físicas de las tuberías y uniones. . . . . . . . 37 3.4 Pruebas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5 Normas y estándares aplicables a las tuberías de concreto. 41 3.6 Aspectos de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.7 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.8 Almacenaje y manipulación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

Capítulo 7

Durmientes de concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

......................................... 7.1 Normativa vigente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7.2 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7.3 Características de la sección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7.4 Cargas de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7.5 Guías de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Sección III

Subsistemas Constructivos Capítulo 8

Entrepisos pretensados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

8.1 Sistemas para entrepisos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 8.2 Materiales y normativa vigente . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.3 Criterios de selección. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 8.4 Transporte, manipulación y almacenamiento. . . . . . . . . 88 8.5 Izaje y montaje de los elementos . . . . . . . . . . . . . . . . 90 8.6 Integridad estructural: diafragmas y detallado sísmico . . . 93 8.7 Resistencia al fuego y transmisión de calor de entrepisos . 95 Capítulo 9

Cerramientos y fachadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

9.1 Materiales y componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 9.2 Normativa vigente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 9.3 Criterios para uso y especificación . . . . . . . . . . . . . . . . 98 9.4 Ayudas de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Capítulo 10

Muros de retención . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

10.1 Materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 10.2 Normativa vigente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 10.3 Criterios para uso y especificación . . . . . . . . . . . . . . 104 10.4 Ayudas de diseño de muros de retención . . . . . . . . . . 112 10.5 La construcción y detallado de muros de retención . . . . 118

Capítulo 4

Postes de concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

4.1 Materiales y normativa vigente . . . . . . 4.2 Criterios para uso y especificación . . . . . 4.3 Tipos de postes y tablas de capacidades . 4.4 Almacenamiento y manipulación . . . . . 4.5 Instalación de los postes. . . . . . . . . . .

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63 63 64 65 66

Capítulo 5

Pilotes prefabricados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

5.1 Normativa vigente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.2 Criterios de selección de pilotes . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.3 Tipos de pilotes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 5.4 Diseño geotécnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.5 La construcción con pilotes hincados . . . . . . . . . . . . . . 72

Sección IV

Sistemas Constructivos Prefabricados Capítulo 11

Sistema Prefa PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

......................................... 11.1 Características generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 11.2 Normativa vigente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 11.3 Componentes del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 11.4 Aspectos de diseño y detallado . . . . . . . . . . . . . . . . 131 11.5 Instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 11.6 Almacenamiento y manipulación . . . . . . . . . . . . . . 141

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Manual Técnico PC - Contenido o d i n e t n o C

Índice de Anexos Capítulo 12

Naves industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

......................................... 12.1 Materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 12.2 Normativa vigente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 12.3 Criterios para uso y especificación . . . . . . . . . . . . . . 144 12.4 Ayudas de diseño para naves industriales . . . . . . . . . 145 12.5 La construcción de naves industriales . . . . . . . . . . . . 159 Capítulo 13 Sistemas para Edificios

13.1 Materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 13.2 Normativa vigente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 13.3 Criterios para uso y especificación . . . . . . . . . . . . . . 162 13.4 Ayudas de diseño para edificios de marcos. . . . . . . . . 164 13.5 La construcción y detallado de edificios prefabricados . . 172

Sección V

Anexos Anexo 1 Anexo 2 Anexo 3 Anexo 4 Anexo 5 Anexo 6 Anexo 7 Anexo 8 Anexo 9 Anexo 10

Capítulo 14 Instalaciones deportivas

14.1 Graderías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 14.2 Gimnasios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 14.3 Ayudas de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Capítulo 15 Puentes

15.1 Geometría. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 15.2 Cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Capítulo 16

Anexo 11 Anexo 12 Anexo 13 Anexo 14 Anexo 15 Anexo 16 Anexo 17 Anexo 18

Postensado

16.1 Materiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 16.2 Procedimiento de postensión . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Capítulo 17

Anexo 19 Anexo 20 Anexo 21

Aplicaciones especiales

Anexo 22

17.1 Muelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 17.2 Dolos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 17.3 Dovelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

Anexo 23 Anexo 24 Anexo 25 Anexo 26 Anexo 27 Anexo 28 Anexo 29 Anexo 30 Anexo 31 Anexo 32 Anexo 33 Anexo 34 Anexo 35 Anexo 36 Anexo 37

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Factores de conversión Cargas vivas Cargas de viento Pesos de diferentes elementos constructivos Áreas y perímetros de varillas en cantidades de 1 a 10 Cantidad de varillas que pueden acomodarse en una sola capa en vigas de varios anchos Áreas y perímetros de varillas en secciones de un metro de ancho Agua libre que llevan los agregados Tabla para dobleces de varillas según ACI 318-08 / Ganchos Estándar Secuencia de dosificación y mezclado de concreto en batidora Cantidad de materiales por metro cuadrado de pared de bloques Cantidad de materiales y mano de obra por m2 de repello Elaboración de cilindros según norma ASTM C31 Mano de obra necesaria para pegar paredes de bloque Cantidad de materiales por metro cuadrado de contrapiso Cantidad de materiales por metro cuadrado de piso sordo de madera Cantidad de materiales por metro cuadrado de piso de terrazo Cantidad de materiales por metro cuadrado de cielo de fibro-cemento Cantidad de materiales para techos Datos útiles de algunas maderas estructurales Cantidad de materiales por metro cuadrado de cielo de tablilla Datos metereológicos e índices climáticos de riesgo de pudrición de madera a la interperie Cantidad de materiales por metro lineal de formaleta para vigas corona de diferentes secciones Cantidad de formaleta por m2 de losa de 10 a 15 cm de espesor y 3 m de alto Cantidad de material por metro lineal de viga corona Superficie en m2 que cubre madera en diferentes anchos y largos Cantidad de formaleta por metro lineal de columna de sección cuadrada o rectangular Cantidad de formaleta por metro lineal de viga Cantidad de materiales por m2 de pared de madera Ecuaciones y diagramas para diseño de vigas Coeficientes de deflexión y rotación por cargas de preesfuerzo Momentos en vigas con extremos empotrados Propiedades de secciones geométricas Propiedades de áreas planas Modelos de casas Prefa PC Modelo de aula prefabricada Mezclas de concreto

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Índice de Tablas Capítulo 1 Bloques de Mampostería

Tabla 1.1 Recomendaciones mínimas de refuerzo para viviendas de 1 planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Tabla 1.2 Resistencia al fuego para las unidades de mampostería sin ningún acabado . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Tabla 1.3 Resistencia al fuego para diferentes acabados . . . . 18 Tabla 1.4 Factores de multiplicación para pared no expuesta al fuego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Tabla 1.5 Valores R para mampostería en hrft2 °F/Btu . . . . . . 19 Tabla 1.6 Valores de STC para una pared de mampostería. . . . 19

Capítulo 4 Postes de Concreto

Tabla 4.1 Características técnicas y parámetros de instalación . 64 Capítulo 5 Pilotes Prefabricados

Tabla 5.1 Características de los pilotes prefabricados . . . . . . 68 Tabla 5.2 Capacidad de carga nominal Qn para pilotes hincados de concreto presforzado en suelos a cohesivos . . 70 Tabla 5.3 Capacidad de carga nominal Qn para pilotes hincados de concreto presforzado en suelos granulares . . 71 Capítulo 8 Entrepisos pretensados

Capítulo 2 Adoquines de Concreto

Tabla 2.1 Clasificación del tráfico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Tabla 2.2 Diseño de pavimentos de adoquín . . . . . . . . . . . . 25 Tabla 2.3 Factores de conversión de CACC . . . . . . . . . . . . . 26 Tabla 2.4 Espesores requeridos subrasante . . . . . . . . . . . . . 26 Tabla 2.5 Espesores mínimos reales . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Tabla 2.6 Espesor adicional a la subbase . . . . . . . . . . . . . . 26 Tabla 2.7 Granulometría de la arena . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Tabla 2.8 Línea de producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Tabla 2.9 Selección del adoquín con base en el tipo de tránsito 27 Tabla 2.10 Estructura para pavimentos de adoquines . . . . . . 28 Tabla 2.11 Tipo de manchas y tratamiento recomendado . . . . 32 Capítulo 3 Tuberías de Concreto

Tabla 3.1 Requerimientos físicos y dimensionales de las tuberías ASTM C-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Tabla 3.2 Resistencia de las tuberías ASTM C 76 . . . . . . . . . 35 Tabla 3.3 Dimensiones de las tuberías con diámetros menores o iguales a 1200 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Tabla 3.4 Dimensiones de las juntas de tuberías para diámetros menores o iguales a 1200 mm . . . . . . . . . . . 38 Tabla 3.5 Dimensiones de las tuberías para diámetros mayores a 1200 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Tabla 3.6 Dimensiones de las juntas de tuberías para diámetros mayores a 1200 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Tabla 3.7 Sistema unificado de clasificación de suelos . . . . . 44 Tabla 3.8 Clasificaciones equivalentes USCS y AASHTO para designación de suelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Tabla 3.9 Instalaciones estándar y requerimientos míni mos de compactación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Tabla 3.10 Carga viva que rige el diseño. . . . . . . . . . . . . . . 45 Tabla 3.11 Factor de seguridad según tipo de tubería . . . . . . 45 Tabla 3.12 Profundidades de instalación para tuberías clase C14 sin carga viva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 Tabla 3.13 Profundidades de instalación para tuberías clase C14 con carga viva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Tabla 3.14 Profundidades de instalación para tuberías clase C76 sin carga viva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Tabla 3.15 Profundidades de instalación para tuberías clase C76 con carga viva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Tabla 3.16 Propiedades geométricas de los tubos. . . . . . . . . 51 Tabla 3.17 Alcantarillas con nivel máximo del agua en la corona del tubo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Tabla 3.18 Alcantarillas trabajando a tubo lleno . . . . . . . . . 53 Tabla 3.19 Alcantarillas trabajando a la velocidad indicada y a tubo lleno. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Tabla 3.20 Características de los tubos trabajando a 0.94 del diámetro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Tabla 3.21 Velocidad mínima de aguas residuales . . . . . . . . 55 Tabla 3.22 Anchos mínimos de zanja . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Tabla 3.23 Carga máxima de tubería ASTM C76 clase II I por tipo de transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Tabla 3.24 Peso máximo por tipo de transporte utilizado . . . . 61

Tabla 8.1 Detalle para identificar sistemas de entrepiso y su refuerzo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Tabla 8.2 Entrepisos de vigueta con sobrelosa de 5 cm y con resistencia de 210 kg/cm2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Tabla 8.3 Entrepisos de vigueta con sobrelosa de 7.5 cm y con resistencia de 210 kg/cm2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Tabla 8.4 Entrepisos con Losa Lex de 8 cm . . . . . . . . . . . . . 83 Tabla 8.5 Entrepisos con Losa Lex de 15 cm . . . . . . . . . . . . . 84 Tabla 8.6 Entrepisos con Losa Lex de 20 cm . . . . . . . . . . . . . 85 Tabla 8.7 Entrepisos con Losa Lex de 25 cm . . . . . . . . . . . . . 86 Tabla 8.8 Entrepisos doble te con sobrelosa en sitio . . . . . . . 87 Tabla 8.9 Entrepisos de canaleta con sobrelosa en sitio . . . . . 87 Tabla 8.10 Estiba vertical de viguetas . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Tabla 8.11 Arreglos de bloques de entrepiso para estiba en sitio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 Tabla 8.12 Ubicación del dispositi vo de izaje desde el extremo de la losa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Tabla 8.13 Distancia entre losa y gancho de grúa (H). . . . . . . 91 Tabla 8.14 Tabla de dimensiones V-1, V-2 y V-4 . . . . . . . . . . 95 Tabla 8.15 Clasificación según resistencia al fuego. . . . . . . . 96 Tabla 8.16 Tiempo de resistencia al fuego para Losa Lex. . . . . 96 Capítulo 9 Cerramientos y fachadas

Tabla 9.1 Factores para el cálculo de las fuerzas horizontales (X , R ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Tabla 9.2 Espesores de los componentes según tipos de paneles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Tabla 9.3 Panel vertical típico puerta . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Tabla 9.4 Panel vertical típico ventana . . . . . . . . . . . . . . . 99 Capítulo 10 Muros de retención

Tabla 10.1 Especificaciones de los bloques Keystone . . . . . . 106 Tabla 10.2 Altura máxima para muros simples (sin refuerzo del terraplén) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Tabla 10.3 Factores de seguridad para estabilidad externa . . 111 Tabla 10.4 Relleno con talud horizontal . . . . . . . . . . . . . . 112 Tabla 10.5 Relleno con talud a 30º máx. . . . . . . . . . . . . . . 112 Tabla 10.6 Sección transversal típica . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Tabla 10.7 Selección de elementos de pared para muros de retención prefabricados. Sin sobrecarga.. . . . . . . . . 115 Tabla 10.8 Selección de elementos de pared para muros de retención prefabricados. Con 500 kg/m de sobrecarga. 116 Tabla 10.9 Selección de elementos de pared para muros de retención prefabricados. Con 1000 kg/m de sobrecarga.117 Capítulo 11 Sistema Prefa PC

Tabla 11.1 Propiedades de los materiales de columnas. . . . . 124 Tabla 11.2 Propiedades de los materiales de baldosas . . . . . 126 Tabla 11.3 Características de las columnas Prefa PC . . . . . . 129 Tabla 11.4 Medidas de las baldosas Prefa PC . . . . . . . . . . . 129 Tabla 11.5 Características de los dados de fundación para columnas Prefa PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Tabla 11.6 Ejemplo de tabla de elementos  Baldosas . . . . . 133 Tabla 11.7 Ejemplo de tabla de columnas 12 x 12 cm. . . . . . 133

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Índice de Figuras Capítulo 12 Naves Industriales

Capítulo 1 Bloques de Mampostería

Tabla 12.1 Geometrías disponibles para la losa de la placa . . 146 Tabla 12.2 Capacidades de las placas estándar. . . . . . . . . . 147 Tabla 12.3 Secciones estándar de columnas . . . . . . . . . . . 149 Tabla 12.4 Geometría de los elementos de viga de techo alma abierta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Tabla 12.5 Familias de vigas de alma abierta para su colocación en posición normal . . . . . . . . . . . . 151 Tabla 12.6 Familias de vigas de alma abierta para su colocación en posición invertida . . . . . . . . . . . 152 Tabla 12.7 Familia de vigas de alma cerrada para su colocación en posición normal . . . . . . . . . . . . 154 Tabla 12.8 Familia de vigas de alma cerrada para su colocación en posición invertida . . . . . . . . . . . 154 Tabla 12.9 Secciones estándar de vigas para naves industriales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

Fig. 1.1 Intersecciones en esquinas. . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Fig. 1.2 Ejemplo de modulación del Bloque Integra. . . . . . . . 13 Fig. 1.3 Ejemplo de modulación en Teknoblock . . . . . . . . . . 15 Fig. 1.4 Tipos de Bloque Integra y Teknoblock PC . . . . . . . . . 16 Fig. 1.5 Dimensiones nominales de los bloques tipo Patarrá . . 16 Fig. 1.6 Dimensiones de los bloques Integra PC . . . . . . . . . . 16 Fig. 1.7 Dimensiones de los bloques Teknoblock PC. . . . . . . . 17 Fig. 1.8 Uso de viga bloque para el acero horizontal y su uso en una viga corona. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Fig. 1.9 Resistencia al fuego de la mampostería. . . . . . . . . . 18 Fig. 1.10 Detalle de junta horizontal . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Fig. 1.11 Detalles constructivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Fig. 1.12 Intersecciones de mampostería en L y T. . . . . . . 20 Fig. 1.13 Detalle sobre almacenamiento de los bloques . . . . . 21 Fig. 1.14 Detalle de estiba de bloques . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Capítulo 13 Sistema para Edificios

Capítulo 2 Adoquines de Concreto

Tabla 13.1 Dimensiones de placas de fundación. . . . . . . . . 165 Tabla 13.2 Dimensiones de columnas . . . . . . . . . . . . . . . 167 Tabla 13.3 Selección de vigas de carga . . . . . . . . . . . . . . . 171 Tabla 13.4 Vigas de entrepiso: propiedades geométricas de la tipología de vigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Capítulo 14 Instalaciones deportivas

Tabla 14.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

Fig. 2.1 Detalle de diseño de pavimento de adoquines. . . . . . 24 Fig. 2.2 Clasificación de los adoquines por su geometría . . . . 27 Fig. 2.3 Nivelación y construcción de la base y subbase . . . . . 30 Fig. 2.4 Construcción de los elementos de confinamiento. . . . 30 Fig. 2.5 Colocación de la cama de arena . . . . . . . . . . . . . . . 31 Fig. 2.6 Detalle de colocación de adoquines . . . . . . . . . . . . 31 Fig. 2.7 Detalle de compactación de los adoquines . . . . . . . . 31 Fig. 2.8 Detalle de sellado de las juntas . . . . . . . . . . . . . . . 31 Fig. 2.9 Detalle de compactación final . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Capítulo 15 Puentes

Tabla 15.1 Características de las secciones para puentes . . . 181 Tabla 15.2 Puentes de velocidad inferior a 70 km/h y sin ciclovía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Tabla 15.3 Puentes de velocidad superior a 70 km/h y sin ciclovía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Tabla 15.4 Puentes con ciclovía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 Capítulo 16 Postensado

Tabla 16.1 Dimensiones de los accesorios para el sistema K . 186

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Capítulo 3 Tuberías de Concreto

Fig. 3.1 Ejemplo de tubería con disipador de energía. . . . . . . 35 Fig. 3.2 Pozo estándar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Fig. 3.3 Ejemplo de pozo hincado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Fig. 3.4 Sistema de alcantarillas de cuadro . . . . . . . . . . . . . 36 Fig. 3.5 Tubería de concreto para hincar . . . . . . . . . . . . . . . 36 Fig. 3.6 Sistema de hincado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Fig. 3.7 Geometría de las tuberías con diámetros menores o iguales a 1200 m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Fig. 3.8 Geometría de las juntas de las tuberías con diámetros menores o iguales a 1200 m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Fig. 3.9 Geometría de las tuberías de diámetros mayores a 1200 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Fig. 3.10 Geometría de las juntas de tuberías para diámetros mayores a 1200 mm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Fig. 3.11 Empaque de neopreno con lubricación . . . . . . . . . 39 Fig. 3.12 Análisis estructural de la junta con empaque autolubricado 39 Fig. 3.13 Junta metálica para presión . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Fig. 3.14 Tipos de juntas para tubería hincada. . . . . . . . . . . 39 Fig. 3.15 Prueba de tres aristas según ASTM C 497 . . . . . . . . 40 Fig. 3.16 Ensamble y medición de la prueba hidrostática . . . . 41 Fig. 3.17 Prueba de cortante de la junta . . . . . . . . . . . . . . . 41 Fig. 3.18 Terminología de la instalación de la tubería. . . . . . . 43 Fig. 3.19 Condiciones típicas de instalación . . . . . . . . . . . . 43 Fig. 3.20 Factores de arco y distribución de presiones Heger . . 45 Fig. 3.21 Alcantarilla con control a la entrada . . . . . . . . . . . 52 Fig. 3.22 Alcantarilla con control de salida . . . . . . . . . . . . . 53 Fig. 3.23 Alcantarilla con control de entrada . . . . . . . . . . . . 53 Fig. 3.24 Detalle de alcantarillado pluvial . . . . . . . . . . . . . . 54 Fig. 3.25 Instalación en trinchera o zanja . . . . . . . . . . . . . . 55 Fig. 3.26 Instalación en terraplén en proyección positiva . . . . 56 Fig. 3.27 Colocación de la tierra excavada. . . . . . . . . . . . . . 57 Fig. 3.28 Limpieza de espiga y campana . . . . . . . . . . . . . . 57 Fig. 3.29 Instalación de empaques no autolubricados . . . . . . 57 Fig. 3.30 Instalación de empaque autolubricado . . . . . . . . . 57 Fig. 3.31 Tuberías mal alineadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Fig. 3.32 Mala práctica de instalación de tuberías . . . . . . . . 57

Manual Técnico PC - Contenido

Fig. 3.33 Instalación manual de tubos de diámetros menores . 58 Fig. 3.34 Instalación de tuberías de diámetros mayores . . . . . 58 Fig. 3.35 Dispositivos de izaje y acople . . . . . . . . . . . . . . . 58 Fig. 3.36 Unión de tuberías por medio de izaje Lifting Eye. . . . 58 Fig. 3.37 Soporte adecuado de la campana en tuberías . . . . . 58 Fig. 3.38 Relleno adecuado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Fig. 3.39 Descarga e izaje adecuado . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Fig. 3.40 Almacenamiento adecuado . . . . . . . . . . . . . . . . 61

Fig. 8.31 Apoyo correcto de los puntales en elementos preesforzados, sean viguetas, doble te o Losa Lex . . . . . . 93 Fig. 8.32 Detalles constructivos de viguetas pretensadas . . . . 93 Fig. 8.33 Vista en planta de refuerzo sísmico de entrepiso . . . 94 Fig. 8.34 Detalle de refuerzo sísmico perpendicular a las viguetas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Fig. 8.35 Detalle de refuerzo sísmico paralelo a las viguetas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 Fig. 8.36 Detalles constructivos de Losa Lex . . . . . . . . . . . . 94

Capítulo 4 Postes de Concreto

Fig. 4.1 Sección longitudinal de poste . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Fig. 4.2 Esquema de estiba para postes . . . . . . . . . . . . . . . 65 Fig. 4.3 Puntos seguros para izaje del poste . . . . . . . . . . . . 65 Capítulo 5 Pilotes Prefabricados

Fig 5.1 Diagrama de Interacción Pilote Pretensado Sección: 30x30 cm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Fig. 5.2 Diagrama de Interacción Pilote Pretensado Sección: 35x35 cm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Fig. 5.3 Diagrama de Interacción Pilote Pretensado Sección: 45x45 cm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Fig. 5.4 Geometría de los pilotes prefabricados . . . . . . . . . . 69 Fig. 5.5 Detalle típíco de conexión pilote-cabezal. . . . . . . . . 72 Capítulo 6 Barreras de Concreto

Fig. 6.1 Sección y perspectiva de las barreras de concreto centrales 73 Fig. 6.2 Sección y perspectiva de las barreras de concreto laterales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Fig. 6.3 Sección y perspectiva de las barreras de concreto laterales con aletón. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 Fig. 6.4 Detalle de conexión de barrera . . . . . . . . . . . . . . . 74 Capítulo 7 Durmientes de Concreto

Fig. 7.1 Sección de durmiente bajo el riel . . . . . . . . . . . . . . 75 Fig. 7.2 Sección durmiente al centro . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Fig. 7.3 Detalle de fijación mediante clips metálicos. . . . . . . 76 Capítulo 8 Entrepisos pretensados

Fig. 8.1 Detalle de vigueta de 15 y 20 cm . . . . . . . . . . . . . . 77 Fig. 8.2 Bloque tipo A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Fig. 8.3 Bloque tipo O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Fig. 8.4 Detalle de los tipos de Losa Lex . . . . . . . . . . . . . . . 78 Fig. 8.5 Sistema de canaleta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Fig. 8.6 Sistema de doble te . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Fig. 8.7 Efectividad de los sistemas de entrepiso en función de la longitud libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Fig. 8.8 Ejemplos de montaje de concreto de sobrelosa, viguetas y bloques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Fig. 8.9 Losa Lex con sobrelosa en sitio Losa de 8 cm . . . . . . . 84 Fig. 8.10 Losa Lex con sobrelosa en sitio Losa de 15 cm . . . . . 84 Fig. 8.11 Losa Lex con sobrelosa en sitio Losa de 20 cm . . . . . 85 Fig. 8.12 Losa Lex con sobrelosa en sitio Losa de 25 cm . . . . . 86 Fig. 8.13 Doble te con sobrelosa en sitio . . . . . . . . . . . . . . 87 Fig. 8.14 Detalle de canaleta con sobrelosa en sitio. . . . . . . . 87 Fig. 8.15 Izaje de viguetas pretensadas . . . . . . . . . . . . . . . 88 Fig. 8.16 Almacenamiento de viguetas de entrepiso . . . . . . . 88 Fig. 8.17 Transporte de viguetas de entrepiso . . . . . . . . . . . 88 Fig. 8.18 Manipulación de los bloques. . . . . . . . . . . . . . . . 89 Fig. 8.19 Almacenamiento de losas de corte oblicuo . . . . . . . 89 Fig. 8.20 Detalle de dispositivo individual para izaje . . . . . . . 90 Fig. 8.21 Detalle de dispositivos para izaje . . . . . . . . . . . . . 90 Fig. 8.22 Detalle de dispositivo en pares para izaje . . . . . . . . 90 Fig. 8.23 Detalle de colocación de viguetas y bloques . . . . . . 91 Fig. 8.24 Apoyo de viguetas en viga de carga. . . . . . . . . . . . 92 Fig. 8.25 Detalle de apoyo de viga de diafragma . . . . . . . . . 92 Fig. 8.26 Correcta colocación de losas . . . . . . . . . . . . . . . . 92 Fig. 8.27 Correcta colocación de losas . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Fig. 8.28 Correcto apuntalamiento de viguetas . . . . . . . . . . 93 Fig. 8.29 Detalle de apuntalamiento de Losa Lex . . . . . . . . . 93 Fig. 8.30 Apoyo incorrecto de los puntales en elementos preesforzados, sean viguetas, doble te o Losa Lex . . . . . . 93

Capítulo 9 Cerramientos y fachadas

Fig. 9.2 Pared estándar de paneles verticales . . . . . . . . . . . 99 Fig. 9.3 Pared de paneles verticales invertidos. . . . . . . . . . . 99 Fig. 9.4 Sección transversal del PV típico o especial . . . . . . . . 99 Fig. 9.5 Sección transversal del PV tipo ajuste . . . . . . . . . . . 99 Fig. 9.6 Detalle de fundación para naves industriales con paneles estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Fig. 9.7 Detalle de apoyo de clavadores para naves industriales con paneles estándar . . . . . . . . . . . . . . . 100 Fig. 9.8 Detalle típico de unión temporal entre paneles verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Fig. 9.9 Detalle de Losa Lex para cerramiento horizontal . . . . 100 Fig. 9.10 Detalle de módulos y patrones . . . . . . . . . . . . . . 101 Fig. 9.11 Transporte vertical de paneles de cerramiento . . . . 101 Fig. 9.12 Colocación vertical de paneles . . . . . . . . . . . . . . 101 Capítulo 10 Muros de retención

Fig. 10.1 Sección típica de muro de gravedad. . . . . . . . . . . 105 Fig. 10.2 Sección típica de muro mecánicamente estabilizada 105 Fig. 10.3 Componentes del Sistema Keystone . . . . . . . . . . 105 Fig. 10.4 Tipos de unidades Keystone PC . . . . . . . . . . . . . 106 Fig. 10.5 Estabilización mecánica de rellenos. . . . . . . . . . . 107 Fig. 10.6 Estabilidad externa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 Fig. 10.7 Diagrama de cuerpo libre del muro Keystone . . . . . 107 Fig. 10.8 Estabilidad interna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Fig. 10.9 Diagrama de cuerpo libre de la geomalla . . . . . . . 108 Fig. 10.10 Muros escalonados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Fig. 10.11: Consideraciones de diseño de muros escalonados. 109 Fig. 10.12 Muros escalonados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Fig. 10.13: Ejemplos de aplicaciones especiales . . . . . . . . . 109 Fig. 10.14 Sección Losa Lex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Fig. 10.15 Sistema de paredes constituidas por paneles verticales de sección constante. . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Fig. 10.16 Sistema de muros constituidos por tes y doble tes verticales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Fig. 10.17 Sistemas basados en columnas o contrafuertes . . 111 Fig. 10.18: Muros móviles autoportantes . . . . . . . . . . . . . 111 Fig. 10.19 Diseño de muros de mampostería. . . . . . . . . . . 112 Fig. 10.20 Diseño de muros Keystone . . . . . . . . . . . . . . . 112 Fig. 10.21 Tablas de diseño de muros Keystone mecánicamente estabilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 Fig. 10.22 Detalle de excavación de la zanja para la base . . . 118 Fig. 10.23 Detalle de construcción Keystone en pendiente . . 118 Fig. 10.24 Profundidad mínima requerida . . . . . . . . . . . . 118 Fig. 10.25 Nivelación de la base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Fig. 10.26 Alineamiento de unidades Keystone . . . . . . . . . 119 Fig. 10.27 Nivelación de unidades Keystone . . . . . . . . . . . 119 Fig. 10.28 Colocación de pasadores. . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Fig. 10.29 Pendientes de la cara del muro . . . . . . . . . . . . . 120 Fig. 10.30 Colocación del material de drenaje . . . . . . . . . . 120 Fig. 10.31 Colocación del material de relleno. . . . . . . . . . . 120 Fig. 10.32 Colocación de hileras adicionales . . . . . . . . . . . 121 Fig. 10.33 Colocación de unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Fig. 10.34 Fijación de unidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Fig. 10.35 Colocación del material de acabado. . . . . . . . . . 121 Fig. 10.36 Preparación de geomallas . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Fig. 10.37 Fijación de geomalla a la unidad Keystone. . . . . . 122 Fig. 10.38 Tensado de la geomalla . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Fig. 10.39 Colocación del relleno sobre la geomalla. . . . . . . 122 Fig. 10.40 Instalación de geomallas en curvas . . . . . . . . . . 123 Fig. 10.41 Instalación de geomallas en esquinas . . . . . . . . 123

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C o n t e n i d o


Capítulo 11 Sistema de Prefa PC

Fig. 11.1 Vista superior esquemática de la distribución interna típica de una vivienda con el sistema Prefa PC. . . . . . . . 124 Fig. 11.2 Distribución esquemática de los componentes del sistema Prefa PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Fig. 11.3 Detalle de secciones típicas de columnas del sistema Prefa PC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Fig. 11.4 Detalle típico de ranura y bisel . . . . . . . . . . . . . . 125 Fig. 11.5 Detalle de ménsula para apoyo de primera baldosa . 125 Fig. 11.6 Longitudes totales y modulación de columnas para uso de tapicheles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Fig. 11.7 Previstas electromecánicas en columnas Prefa PC . . 126 Fig. 11.8 Detalles típicos del muro Prefa PC. . . . . . . . . . . . 126 Fig. 11.9 Vista longitudinal y sección transversal de una baldosa tipo estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 Fig. 11.10 Baldosas Tipo Estándar a usar en casas Prefa PC ó en aulas PrefaPC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Fig. 11.12 Baldosas Tipo Cargador a usar en Casas Prefa PC ó en Aulas Prefa PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Fig. 11.13 Baldosas Tipo Tapichel a usar en Casas Prefa PC ó en Aulas Prefa PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Fig. 11.14 Baldosas Tipo Ajuste a usar en Casas Prefa PC ó en Aulas Prefa PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Fig. 11.15 Detalle de juntas entre baldosas. . . . . . . . . . . . 128 Fig. 11.16 Esquema de cargas y reacciones del Sistema Prefa PC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Fig. 11.17 Detalle típico de colocación del sistema Prefa PC . . 129 Fig. 11.18 Detalle de dado de fundación . . . . . . . . . . . . . 131 Fig. 11.19 Detalle típico de colocación de solera metálica o de madera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Fig. 11.20 Detalle de conexión con solera . . . . . . . . . . . . . 132 Fig. 11.21 Prevista para colocación de tornillo . . . . . . . . . . 132 Fig. 11.23 Ejemplo de distribución de columnas y baldosas . . 132 Fig. 11.22 Detalle típico de l a unión para garantizar continuidad de la solera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Fig. 11.24 Retiros exigidos por ley . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Fig. 11.25 Delimitación del terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Fig. 11.26 Nivelación general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Fig. 11.27 Colocación de yuguetas . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 Fig. 11.28 Traslado del nivel de referencia a las yuguetas . . . 134 Fig. 11.29 Colocación de yuguetas en esquinas restantes . . . 134 Fig. 11.30 Trazado interior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Fig. 11.31 Demarcación de huecos para columnas . . . . . . . 135 Fig. 11.32 Excavación de huecos para columna . . . . . . . . . 135 Fig. 11.33 Colocación del sello de concreto . . . . . . . . . . . . 135 Fig. 11.34 Colocación de columnas esquineras. . . . . . . . . . 136 Fig. 11.35 Alineamiento de columnas y colado de los dados de fundación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Fig. 11.36 Colocación de columnas intermedias . . . . . . . . . 136 Fig. 11.37 Colocación de baldosas en sitio . . . . . . . . . . . . 136 Fig. 11.38 Esquema de colocación de baldosas. . . . . . . . . . 137 Fig. 11.39 Colocación de baldosas cargador . . . . . . . . . . . 137 Fig. 11.40 Colocación de tapicheles . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Fig. 11.41 Fijación de viga solera . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Fig. 11.42 Relleno de sisas horizontales . . . . . . . . . . . . . . 138 Fig.11.43 Bordillo para evitar infiltraciones. . . . . . . . . . . . 138 Fig. 11.44 Almacenamiento de baldosas . . . . . . . . . . . . . 139 Fig. 11.45 Almacenamiento de columnas . . . . . . . . . . . . . 139 Fig. 11.46 Correcta manipulación de las baldosas. . . . . . . . 139 Capítulo 12 Naves Industriales

Fig. 12.1 Diseño sin agrietar de elementos preesforzados para cargas de servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 Fig. 12.2 Marco típico con vigas de al ma abierta y pendiente del 14% en techos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Fig. 12.3 Nave industrial con luces de hasta 31 m y marcos cada 12 m. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Fig. 12.4 Dimensiones de placas de fundación . . . . . . . . . . 146 Fig. 12.5 Detalle típico de fundación con placa prefabricada para nave industrial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Fig. 12.6 Columnas llenas sin ll aves y columnas sección I (con llaves) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Fig. 12.7 Diagramas de interacción para columnas según cuantía de acero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

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Fig. 12.8 Cúspide de las columnas . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Fig. 12.9 Accesorios para izaje y apuntalamiento provisional de las columnas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 Fig. 12.10 Detalle de instalación de bracones al centro del claro para luces mayores que 24 m . . . . . . . . . . . . 153 Fig. 12.11 Ensamblaje y postensado en sitio . . . . . . . . . . . 153 Fig. 12.12 Detalle de unión central de las vigas alma abierta . 153 Fig. 12.13 Conexión viga-columna típica . . . . . . . . . . . . . 153 Fig. 12.14 Dimensiones de los largueros. . . . . . . . . . . . . . 154 Fig. 12.15 Detalles de conexiones de largueros y tensores. . . 155 Fig. 12.16 Detalles de ubicación del tubo industrial para la lámina de techo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Fig. 12.17 Vista transversal de la viga canoa . . . . . . . . . . . 156 Fig. 12.18 Detalles típicos de conexión viga canoa  columna 156 Fig. 12.19 Detalles de vigas de amarre . . . . . . . . . . . . . . . 156 Fig. 12.20 Detalles de columnas de pared . . . . . . . . . . . . . 157 Fig. 12.21 Detalle de viga portón . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 Fig. 12.22 Viga carrilera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 Fig. 12.23 Vigas ménsula con la unión sin colar . . . . . . . . . 159 Fig. 12.24 Almacenamiento e izaje de placas de fundación . . 159 Fig. 12.25 Almacenamiento e izaje de columnas . . . . . . . . 160 Fig. 12.26 Almacenamiento e izaje de columnas . . . . . . . . 160 Capítulo 13 Sistema para Edificios

Fig. 13.1 Diseño sin agrietar de elementos preesforzados para cargas de servicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Fig. 13.2 Conexiones húmedas mediante refuerzo y concreto o mortero colado en sitio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Fig. 13.3 Pruebas estructurales realizadas en el LANAMME . . 163 Fig. 13.4 Pruebas estructurales de uniones postensadas híbridas del programa PRESS y de la UCSD. . . . . . . . . . 163 Fig. 13.5 Unión viga columna postensada híbrida y unión muro fundación postensada híbrida . . . . . . . . . . . . . 163 Fig. 13.6 Detalles típicos de conexión placa  columna. . . . . 167 Fig. 13.7 Diagramas de interacción de columnas . . . . . . . . 169 Fig. 13.8 Placa típica de entrepisos y sección A-A, conexión de la viga de carga con el entrepiso . . . . . . . . . . . . . . 170 Fig. 13.9 Secciones típicas de vigas de carga y amarre respectivamente 172 Fig. 13.10 Secciones B-B, opciones 1, 2 y 3 de conexión viga de amarre lateral  entrepiso . . . . . . . . . . . . . . . 172 Fig. 13.11 Secciones C-C, opciones 1, 2 y 3 de conexión viga de amarre central  entrepiso. . . . . . . . . . . . . . . 173 Fig. 13.12 Detalle típico de nudo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Fig. 13.13 Apuntalamiento lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 Fig. 13.14 Sistemas de apoyo temporal de vigas en columnas 173 Fig. 13.15 Vista longitudinal de viga de amarre, ubicación estándar de pasantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Fig. 3.16 Vista longitudinal de viga de carga, ubicación estándar de pasantes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Capítulo 14 Instalaciones deportivas

Fig. 14.1 Graderías típicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175 Fig. 14.2 Esquema estructural de un gimnasio prefabricado . 175 Fig. 14.3 Dimensiones típicas de graderías. . . . . . . . . . . . 176 Capítulo 15 Puentes

Fig. 15.1 Fig. 15.2 Fig. 15.3 Fig. 15.4 Fig. 15.5

E lementos típicos de puentes . . . . . . . . . . . . . . 179 Geometría de puente con viguetas. . . . . . . . . . . 180 Losas prefabricadas para puentes. . . . . . . . . . . . 180 Cargas tipo H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 Cargas tipo HS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

Capítulo 16 Postensado

Fig. 16.1 Tipos de cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Fig. 16.2 Acero de preesfuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Fig. 16.3 Ductos metálicos para el enhebrado de cables . . . . 186 Fig. 16.4 Anclajes fijos y detalle de anclaje en vivo . . . . . . . 186 Fig. 16.5 Esquema de anclaje de postensión . . . . . . . . . . . 186 Capítulo 17 Aplicaciones especiales

Fig. 17.1 Tipos de disipadores de oleaje marino existentes . . 190

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Historia de Productos de Concreto

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ablar de Productos de Concreto es hablar de la historia reciente de la ingeniería de infraestructura. Esta es una historia salpicada de esfuerzo, talento comercial y rigor ingenieril.

En el país se presentaba una gran necesidad de productos prefabricados, no existían los bloques de concreto, los tubos que se producían eran de alcarraza o arcilla y alcanzan diámetros muy pequeños entre 200 y 250 milímetros, de modo que existía una oportunidad latente, para la industrialización de productos derivados del concreto en un mercado poco tecnificado. En 1948 se inicia labores con el nombre de Figuls y Araya, una fábrica de tubos de concreto ubicada en San Francisco de Dos Ríos específicamente en la casa del Ing. Trino Araya, la cual elaboraba tubos de 76 mm a 200 mm. A pesar de las dificultades económicas propias de un esfuerzo pionero, esta pequeña fábrica se la ingeniaba para salir adelante y surgir en un mercado que adolecía de la cultura de productos prefabricados de concreto de calidad. Se trataba no solo de fabricar, sino romper el escepticismo local por lo nuevo. En 1950 la incorporación del Ing. Enrique Volio viene acompañada por la adquisición de la fábrica de tubos Francisco Jiménez, con lo que no solo se amplía la capacidad de producción sino que se aumentaría la oferta de diámetros. Para 1952 se constituye la primera escritura social, bajo el nombre de Fábrica de Tubos de Concreto San Francisco Ltda. Se inicia la fabricación de bloques de concreto por medio de vibración y l a fabricación del poste para fabricación eléctrica 9m de largo. En esta época se da una tecnificación de concreto, a la par de procesos poco mecanizados, muy intensivos en mano de obra. Para el año de 1955 se modifica la razón social bajo el nombre Productos de Concreto Ltda. La construcción de un colector de aguas negras de San José, planteaba un gran reto a la ingeniería del país. Productos de Concreto promueve una alianza con Productos Caribe Ltda, Ladrillera La Uruca y Fabrica Herrera, para formar la firma Tubos Vibrapack Ltda, de la que Productos contaba con un 30% de las acciones. Así las cosas, para 1957, hacen que la nueva firma adquiera los equipos y la tecnología, y suministre la tubería que hizo posible la construcción del Colector del Sur.

Con el nombre de Figuls y Araya, inicia la historia Productos de Concreto en el año de 1948.

La necesidad de sumar esfuerzos e incrementar el aporte tecnológico al desarrollo del país hizo que en 1958 la empresa Pretensora de Concreto y Fabrica de Mosaicos Gongrani Ltda, se unieran al grupo, abriendo la posibilidad de que el país contara con concretos preesforzados para su infraestructura. Además para 1959 se introduce el sistema reticular celulado. Con el propósito de poder crecer aún más y así poder seguir liderando la ingeniería de productos derivados de concreto en el país, se recurrió al financiamiento internacional y se estableció una relación de confianza con la Corporación Financiera Internacional (IFC) establecida en Washington. Para Productos de Concreto fue todo un reto establecer la negociación con la IFC, pues implicó un paso gigante, en dejar de ser una empresa de tipo familiar y convertirse en una empresa de capital abierto, lo cual significaba colocar acciones y bonos en el mercado. Desde luego para esa fecha no se contaba con un mercado para colocar las acciones, PC fue la primera empresa en lanzar una emisión de bonos, los cuales vinieron a ser un recurso para apoyar los planes de expansión. En noviembre de 1962, se firmó la primera operación con la IFC, comprando ellos el medio millón de colones en acciones y préstamos, a la vez que un millón trescientos mil colones, lo que vino a signifi car un total de unos $270.000.00. Dicha Corporación vendió en la misma fecha, un tercio de la inversión realizada al Banco de América, de tal modo que ambas instituciones bancarias se convirtieron en accionistas de esta empresa. El buen desempeño de Productos de Concreto fue objeto de alabo por parte de la IFC, tanto a nivel local como internacionalmente, lo que contribuyó a consolidar su prestigio de empresa sólida y bien administrada.

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El crecimiento urbano de San Francisco de Dos Ríos, por un lado, y la necesidad de espacio, por otro, hicieron que en 1958 se iniciara el traslado paulatino a la nueva planta denominada Finca Azul, ubicada en Patarrá. Ya para 1963 se instaló una operación de bloques en dicho terreno. Para 1966 estaba en operación una fábrica de tubos, modernizada y capaz de producir tubos de 2.50 metros de largo y hasta 1520 milímetros de diámetro. La oficina de Ingeniería de PC ya se encontraba consolidad a partir de esta época, y mediante becas de estudio al exterior se profundizó y actualizó el conocimiento técnico y poco a poco la oficina se convirtió en una oficina de consultoria para la asistencia de profesionales en sus proyectos. Además, a partir de esa misma época se publican los primeros catálogos de PC, convirtiéndose en un verdadero libro de consulta. Para el año de 1967 se fabrica una bancada que permitió a Productos de Concreto elaborar trabelosas, secciones acanaladas de concreto pretensado que se usan para formar losas de techo para edificios y para el año siguiente se importa de Estados Unidos una bancada de 80 m de largo para fabricar doble tes. Todos estos cambios dieron lugar al establecimiento en la planta de Finca Azul, a lo que se llamó Pretensora N°2, ya que en San Francisco siguió operando la Pretensora N°1, establecida en 1958. En paralelo se forma una empresa subsidiaria llamada Colocaciones y Acabados S.A. la cual se encargaría de vender, colocar y pulir en sitio el mosaico de terrazo como parte de los servicios de valor agregado que ofrecía la empresa en esa época. Hacia fines de 1969, se planeó importar una máquina para producir las viguetas pretensadas por el sistema de extrusión, ya que la instalación de bancos fijos, montados en San Francisco, sería insuficiente para llenar la demanda de 1970. Para instalar esta máquina hubo que planear un edificio de 120 metros de largo por 10 metros de ancho que se prefabricó íntegramente. Todo se proyectó de modo que la nueva instalación pudiera empezar a trabajar a mediados de 1970. Con esta instalación se podrá prescindir de la producción de Pretensora N°1 y quedará todo el desarrollo industrial instalado en el nuevo sitio de Finca Azul. Además para la misma fecha se importan desde Estados Unidos, moldes para fabricar vigas para puentes ajustables, para secciones hasta de 1.80 metros de peralte, que empezaron a trabajar inmediatamente en el proyecto de carretera El Coco-San Ramón. A inicios de 1970, Productos de Concreto realiza una inversión importante que se basó en la adquisición de una nueva máquina marca BESSER, utilizada en la fabricación de bloques de concreto, debido a que la máquina alemana que se había instalado en Finca Azul en 1963, ya no podía suplir la demanda. Esta nueva unidad, prácticamente vino a triplicar la producción de bloques y a mejorar notablemente la calidad. Besser es aún hoy día una reconocida marca de los EE.UU. la cual fabrica máquinas vibrocompactadoras para bloques, adoquines y otros productos similares de excelente calidad. Además, para ese mismo año y tras varios años de despertar el interés de inversionistas locales como foráneos, un grupo suizo-costarricense, llamado INSUICO, adquirió un 51% de las acciones de PC. In ició así la era del intercambio de experiencia y conocimiento técnico con inversionistas suizos de la empresa Holderbank, con base en el pueblo del mismo nombre en el cantón de Aarau, Suiza. El crecimiento continuará marcado en los siguientes años por la profundización del liderazgo técnico, y el dinamismo financiero y comercial que han distinguido a Productos de Concreto.

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PC coadyuva en estos años en las obras de concreto monumentales como el edificio del INS, del Banco Nacional, el puente sobre la carretera Bernardo Soto, entre muchos otros. En 1976 se autoriza a PC a participar en el mercado de valores, y además se profundiza en estos años en tecnología de prefabricación de concreto pretensado y terrazo entre otros, anticipándose a la demanda de vivienda de los años ochentas. Para 1978 PC logra un contrato con una importante firma canadiense para el desarrollo de la denominada Vía Bananera, que comprendía el tramo de Río Frío de Sarapiquí a Limón, utilizando una nueva tecnología de durmientes preesforzados, de los cuales no se contaba en aquellas épocas. En los ochentas se introduce un nuevo sistema de vivienda prefabricada en dos y tres pisos, y se adquiere el Quebrador Cerro Minas. Surge la crisis de 1980-82 y PC emerge fortalecido no sin antes tener problemas de liquidez como la casi mayoría de empresas del país. Durante los años posteriores, PC incursiona en tecnologías aún más avanzadas para puentes, naves industriales y especialmente el salto tecnológico de 1988 en aplicaciones de calidad y prefabricación masiva de casas con base en columnas y baldosas. En la década de los noventas se introduce un nuevo sistema de vigas pretensadas, optimizando las estructuras de concreto, se adquiere el Quebrador de Ochomogo, y se fortalece el sistema Prefa PC, prefabricado para vivienda. Vale la pena destacar la brillante actuación que tuvo la Junta Directiva que ejerció sus funciones hasta ese día, nombres de los señores Fernández, Aragón, Arguedas, Steinvorth y Beck permanecerán unidos a la historia de Productos de Concreto S.A., firma que jamás olvidará sus destacadas actuaciones. Pero es en 1998 mediante la fusión con Industria Nacional de Cemento que se establece la Corporación INCSA y se consolidan las funciones comunes principales, parte del éxito actual de PC y compañías afines como Concretera Nacional.

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Productos de Concreto S.A. y las compañías que lo formaron, fueron los primeros en lanzar al mercado una gran cantidad de productos nuevos y de sistemas constructivos, que se puede resumir así:                   

Tubos de diámetros mayores de 36 pulg. (900 mm) Bloques de concreto Mosaico de terrazo Bloques ornamentales Adoquines y baldosas Concreto pretensado y postensado Trabelosas (losas alivianadas de concreto) Doble-tees y canaletas Viguetas para entrepisos Postes para líneas eléctricas Vigas para puentes Pilotes Durmientes pretensados para vías férreas Bloques para entrepisos Casas prefabricadas Entrepisos de reticular celulado Postes para cercas Tubos con empaques para cloacas Vigas para puente

Posteriormente se pueden enumerar los siguientes hitos principales en la historia de PC: 1998 Construcción del Gimnasio Polideportivo de Juegos Nacionales de Cartago, con luces de 50m x 70m y con capacidad para más de 4 mil personas. 1999 Adquisición de máquina MASA, tecnología de punta en fabricación de bloques y adoquines de concreto. Además se introduce al mercado la losa alveolar extruida para entrepiso bajo el nombre Losa Lex.

Planta anterior de bloques en Patarrá

Nueva planta de bloques en el Centro Industrial PC, San Rafael de Alajuela

2003 Cambio de nombre a Holcim Costa Rica y traslado de operaciones de la planta de Patarrá a la planta de San Rafael de Alajuela. Además de la instalación industrial, se construyó uno de los primeros edificios para oficinas del país con conceptos de sostenibilidad con el ambiente, más reconocidos a nivel mundial. 2004 Prefabricación de más de 70 mil toneladas de dovelas para túneles revestidos del proyecto la Joya y construcción del edificio de la Clínica Bíblica en San José, primero de una serie de edificios totalmente prefabricados de nueva generación, que incorporan uniones postensadas hibridas para mejor desempeño sísmico. 2005 Cese de actividades en la Planta de Patarrá y entrega de las instalaciones al Gobierno, con la cual se impulsa la creación del Parque la Libertad en dichas instalaciones. 2008 Adquisición de equipos de última tecnología en losas alveolares y tubos de concreto. 2010 Se desarrolla y ejecutan por primera vez en el país tuberías para el sistema tipo hincado Pipe Jacking en el proyecto del subcolector San Miguel. 2012 Productos de Concreto se independiza del Grupo Holcim. Como puede apreciarse, la historia de Productos de Concreto S.A. es la de una empresa dinámica que ha venido a realizar un papel protagónico en el desarrollo de este país. Su equipo de Gerencia no se ha dado tregua. Desde su fundación ha luchado por servir al mercado en la mejor forma y claramente se ha visto, a través de los años, que la reinversión de un porcentaje alto de sus utilidades, un 60% no bastó. Tuvo que aumentar su capital y tuvo también que aumentar su endeudamiento hasta límites apenas tolerables. Hoy día goza de una solidez extraordinaria y un reconocimiento nacional luego de más de 60 años ininterrumpidos en el mercado. Un agradecimiento muy especial a nuestros gerentes: -

Ing. Trino Araya Borge

-

Ing. Rómulo Picado Chacón

-

M.Sc. Sergio Egloff Gerli

-

Ing. Juan Marcos Fernández Salazar

-

Ing. Oscar Arce Villalobos

Construcción del puente Rafael Iglesias sobre la Autopista Bernardo Soto

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Sobre el concreto

El cemento

El concreto se puede considerar como un material pétreo reformado compuesto esencialmente por cuatro componentes:

El cemento, tal como lo entendemos en el campo de la Ingeniería Civil, es un material polvoso, generalmente gris, que al mezclarse con arena y agua forma una pasta llamada mortero la cual en un lapso breve endurece; y mezclado con arena, piedra y agua, forma un conglomerado llamado concreto, el cual igualmente endurece en un tiempo corto.

Cemento Agregados Aditivos Agua De estos componentes se exponen con mayor amplitud el cemento y los agregados en los siguientes apartados. El cemento al combinarse con agua genera una pasta fácil de moldear que funciona de adherente de los agregados, que endurece en término de horas aunque su resistencia de diseño se alcanza hasta los 28 días en condiciones normales, si no se aplican aditivos o condiciones de curado que aceleren este proceso, el cual continúa a lo largo de su vida útil en menor proporción. En los apéndices se brinda más información en lo que respecta al diseño del concreto. En conjunto con los aditivos se pueden modificar sus características o comportamiento, tales como colorantes, acelerantes de fragua, fluidificantes, impermeabilizantes, colorantes, etc. Una vez fraguado el concreto tiene excelentes propiedades de durabilidad y resistencia a la compresión que aunado al acero para solventar su debilidad a la tensión da un material sumamente versátil y que ha estado ligado con el avance de la humanidad desde tiempo de los Romanos, permitiendo obras y productos de diversa índole en forma y acabados. Es objetivo de este manual exponer solo algunas de las posibilidades y características que brinda el concreto con los productos y sistemas que ha desarrollado Productos de Concreto S.A.

El cemento es un producto que se obtiene en una planta de fabricación de cemento, tal como la que Holcim (Costa Rica) S.A. tiene en Aguacaliente de Cartago. Para producir cemento se emplean materias primas naturales que contengan principalmente los elementos mostrados en la siguiente tabla. Con dichos materiales vienen incluidos elementos menores como el sodio, potasio, azufre, fósforo, cloro, y magnesio; a su vez, como son materiales provenientes de la naturaleza, pueden contener cualquier otro elemento natural, en cantidades mínimas. Elementos principales de las materias primas empleadas en la producción de cemento Elemento

Presentación

Fórmula química empleada (óxido)

Notación en la nomenclatura de cemento

Calcio

Caliza, o calcita, en margas calizas

CaO

C

Sílice

Arcillas, margas arcillosas, esquisitos

SiO2

S

Hierro

Óxido de hierro o en arcillas rojas

Fe2O3

F

Aluminio

Óxido de aluminio o en arcillas rojas y blancas

Al2O3

A

Actualmente, el cemento que se emplea normalmente es el denominado cemento tipo Pórtland, o algún cemento basado en el cemento Pórtland. Dicho cemento fue patentado por primera vez en 1824 en Inglaterra, y su nombre se debe al color de unas piedras presentes en la Isla de Pórtland, que le era semejante al cemento producido. En Costa Rica, se emplean cementos hidráulicos los cuales son basados en el cemento Pórtland, pero con adiciones minerales que mejoran su desempeño y durabilidad. Clasificación

No existe un solo tipo de cemento tipo Portland o modificado, sino que de acuerdo con sus características lo podemos clasificar de diferentes maneras. Para ello en Costa Rica se emplea el RTCR (Reglamento Técnico de Costa Rica) emitido por el MEIC (Ministerio de Economía, Industria y Comercio); en los Estados Unidos la clasificación según la ASTM (American Standard Test Methods); y en Europa la clasificación EN (European Standard). Otros países igualmente tienen sus propias normativas, como México, Venezuela o Brasil, entre otros.

Planta de Cemento Holcim, Aguacaliente de Cartago

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No se pretende aquí replicar las normativas, sino simplemente indicar su existencia y sus principales características; se sugiere al lector realizar una revisión de dichos documentos para una mayor comprensión del tema.

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Clasificación según el Reglamento Técnico de Costa Rica

Clasificación según European Standard

El RTCR 383:2004, publicado en marzo de 2005, según Decreto N°32253MEIC establece los parámetros y especificaciones de los cementos hidráulicos y de los componentes de éstos, que normalmente se usan en el territorio nacional, sean producidos localmente o importados.

La EN 197 clasifica a los cementos hidráulicos principalmente por sus adiciones minerales, y luego por sus resistencias a la compresión.

En dicho reglamento los cementos están clasificados por su contenido de adiciones minerales y según sus propiedades. En la siguiente tabla se puede observar las clasificaciones y diferencias entre los cementos normados para uso en el territorio nacional. Clasificación de cementos según contenido de adiciones minerales y según sus propiedades Clasificación

Contenido de principales adiciones minerales (%)

Características principales

Caliza

Puzolana

Escoria

UG

6-35

6-35

6-35

Cemento hidráulico para uso general cuando ninguna característica especial es requerida, con moderado calor de hidratación

MP

--

6-50

--

Cemento tipo Portland modificado con puzolana y de moderada o alta resistencia a los sulfatos; pueden ser de bajo calor de hidratación

--

Cemento tipo Portland modificado con puzolana, con alta resistencia inicial y moderada resistencia a los sulfatos

MP-AR

--

6-50

MS

--

--

66-80

Cemento tipo Portland modificado con escoria y de moderada o alta resistencia a los sulfatos, con moderado o bajo calor de hidratación

Tipo I

---

---

---

Cemento tipo Portland para uso general

Tipo I-AR

---

---

---

Cemento tipo Portland con altas resistencias iniciales

Las clasificación por resistencia está dividida en dos familias, según se requiera o no alta resistencia inicial (R, N respectivamente) y a su vez en 3 subcategorías de acuerdo con las resistencias a la compresión obtenida a 28 días (32.5, 42.5, y 52.5 MPa). Estas resistencias se obtienen en prismas, por lo que difieren en magnitud a las obtenidas, según la ASTM cuyo ensayo se realiza en cubos de mortero. La clasificación de los cementos en la norma europea según el contenido de minerales se observa en la siguiente tabla (esta es una tabla resumida de la presente en la norma para efectos comparativos a las normas ASTM y al RTCR): Clasificación de los cementos según norma europea Clasificación

CEM I

Contenido de principales adiciones minerales (%)

Caliza 6 - 35

6 - 35

6 - 35

Cemento hidráulico para uso general cuando ninguna característica especial es requerida, con moderado calor de hidratación

CEM II

---

6 - 50

---

Cemento tipo Portland modificado con puzolana y de moderada o alta resistencia a los sulfatos, pueden ser de bajo calor de hidratación

CEM III

---

6 - 50

---

Cemento tipo Portland modificado con puzolana, con alta resistencia inicial, y moderada resistencia a los sulfatos

Clasificación según American Standard Test Mehtods

Existen tres normas diferentes para clasificar el cemento según la ASTM: C150: Normativa para cementos tipo Pórtland clasificados según sus propiedades. C595: Normativa para cementos tipo Pórtland modificados clasificados según su contenido de adiciones minerales y según sus propiedades. C1157: Normativa para cementos hidráulicos clasificados según sus propiedades. 





En la siguiente tabla se pueden observar las clasificaciones y diferencias entre las tres normas. Clasificación de los cementos según ASTM Norma

Clasificación

C150

Tipo I


Tipo II

Cemento tipo Portland de moderada resistencia a los sulfatos: adicionalmente puede ser de moderado calor de hidratación

C595

C1157


Tipo III

Cemento tipo Portland de alta resistencia inicial

Tipo IV

Cemento tipo Portland de bajo calor de hidratación

Tipo V

Cemento tipo Portland de alta resistencia a los sulfatos

IP

Cemento tipo Portland modificado con puzolana hasta un 40% en masa

IS

Cemento tipo Portland modificado con escoria de alto horno, hasta un 95% en masa

IT

Cemento tipo Portland modificado con puzolana y escoria hasta en un 70% en masa

UG MS HS HE MH LH

Cemento hidráulico para uso general cuando no es requerido ningún tipo de característica especial Cemento hidráulico con resistencia moderada a los sulfatos Cemento hidráulico con alta resistencia a los sulfatos Cemento hidráulico con alta resistencia a la compresión a edades tempranas Cemento hidráulico con moderado calor de hidratación Cemento hidráulico con bajo calor de hidratación


Puzolana Escoria

Cemento tipo Portland modificado con escoria y de moderada o alta resistencia a los sulfatos, con 66 - 80 moderado o bajo calor de hidratación

CEM IV

---

---

CEM V

---

---

---


CEM VI

---

---

---

Cemento tipo Portland con altas resistencias iniciales

Reacciones del cemento

La principal característica del cemento es que reacciona con el agua. De allí que se le denomine cemento hidráulico. Dicha reacción modifica químicamente el cemento, y lo convierte en una pasta semilíquida que endurece al poco tiempo. Esta característica es la que se emplea para usarlo como elemento de cohesión entre partículas pétreas o agregados (áridos) tanto gruesos como finos, para la producción de concretos o morteros, respectivamente. Teniendo como particularidad que al ser de característica semilíquida ocupa el espacio de su contenedor, se puede obtener, una vez endurecido, elementos de la forma que se desea y con una resistencia adecuada para soportar cierta cantidad de peso o fuerza.

5

G e n e r a l i d a d e s


De estas características surge que el cemento es el principal elemento de construcción empleado en el mundo. La reacción hidráulica que se presenta con el cemento, es aquella donde sus moléculas constitutivas reaccionan con agua para formar las sales hidratadas correspondientes, tal como se observa en la tabla siguiente. Reacción hidráulica de los cementos Nombre del compuesto

Fórmula química

Producto de la reacción con agua

Propiedad aportada

Alita

C3S

Tobermorita

Resistencias iniciales

Belita

C2S

Tobermorita


Aluminato tricálcico

C3A

Ettringita


Aluminoferrita tetracálcico

C4AF

Ettringita (modificada con hierro)

Ningún aporte relevante

El agua cuando se mezcla con el cemento desarrolla ciertas reacciones químicas que generan los productos anteriormente mencionadas; sin embargo, para obtener una mezcla de mortero o concreto trabajable es normal que la cantidad de agua adicionada sea mayor a la requerida para dichas reacciones. Por lo general el agua requerida es equivalente al (30 -35) % del peso del cemento, pero solo con aditivos químicos plastificantes o superplastificantes se logra eso. Normalmente la cantidad de agua adicionada corresponde a un (80  100) % en peso del cemento, y en los mejores casos a un (60  80) % del mismo. El agua que queda luego de la reacción con el cemento ocupa los espacios y poros que quedan en la pasta del mortero o del concreto, y puede llegar a evaporarse. Dicho fenómeno puede producir contracción del elemento, presentando fisuras en su superficie. En países donde la temperatura en invierno es inferior a los 0° Celsius, el agua remanente en el elemento puede congelarse, provocando fisuras por expansión. Otros efectos importantes de las reacciones químicas que se llevan a cabo y de sus productos o subproductos, pueden ser beneficiosas o no para la densidad y durabilidad del concreto. Por ejemplo, en la formación de tobermorita como subproducto se genera hidróxido de calcio (Portlandita). Esta sal eleva la alcalinidad de la

6

pasta cementicia ayudando a la protección de los refuerzos de hierro, además puede ser empleada en reacciones posteriores con materiales puzolánicos para generar más tobermorita y aumentar las resistencias del elemento. Sin embargo, dicho hidróxido de calcio bajo gradientes hidráulicos entre secciones de un elemento de concreto puede migrar a la superficie y reaccionar con el dióxido de carbono, produciendo el fenómeno de la eflorescencia. Este fenómeno no afecta la resistencia del elemento y tiende a desaparecer con el tiempo, por lo que se le considera un efecto estético temporal únicamente. Otros efectos nocivos se presentan a la hora de emplear los llamados agregados reactivos a los álcalis. Estos agregados (arena o piedra) reaccionan con las sales de sodio y potasio presenten en el cemento formando substancias de mayor volumen y, por l o tanto, generando fisuras por expansión. En estos casos se debe emplear un cemento de bajo contenido de álcalis. Las reacciones de hidratación son espontáneas y toda reacción espontánea libera calor, por lo tanto cuanto mayor es el volumen del elemento de concreto mayor será el calor generado por él. Por ello en obras donde se produzcan elementos de gran volumen de concreto la liberación de calor puede generar un aumento de volumen tal, que a la hora de que se enfríe el elemento, su volumen de contracción será tal que genere fisuras importantes que pueden llegar a comprometer el uso de dicho elemento. Este fenómeno es crítico en el caso de obras hidráulicas como represas. Por ello se emplea cementos de bajo calor de hidratación, estos llevan a cabo las mismas reacciones, pero en un tiempo más prolongado, por lo tanto también tienen resistencias iniciales más bajas, pero a largo plazo alcanzan iguales o mayores resistencias que un cemento de uso general. Algunas sustancias químicas tal como los ácidos y las sales de azufre (sulfatos) corroen el concreto, ya que atacan al hidróxido de calcio y lo disuelven, generando una alta porosidad del concreto y desencadenando otras reacciones que terminan luego en la destrucción del elemento. Para situaciones en las cuales el concreto está sometido a dichas sustancias el cemento tiene que tener la característica de resistencia a los sulfatos; esta característica implica una pasta cementicia más densa y con menor contenido de hidróxido de calcio, lo que minimiza el efecto negativo de dichas sustancias aumentando la vida útil del elemento de concreto. Para todas estas circunstancias Holicm (Costa Rica) S.A. ha desarrollado cementos especiales que reúnen las características físicas y químicas necesarias para cumplir con las exigencias de sus clientes: cementos de alta resistencias iniciales como el UG-AR y UG-35, cementos puzolánicos resistentes a los sulfatos y sustancias ácidas como el MP-AR y MP, cementos de bajo calor de hidratación para concretos masivos, el MP-BH, y cementos de uso general para todo propósito empleados en la construcción civil como el UG-28 o el tipo 1. La tabla a continuación presentada, relaciona los cementos de Holcim (Costa Rica) con las normas nacionales e internacionales para referencia del consumidor. Si bien no en todos los casos las descripciones coinciden y difieren en composición, la relación se basa más bien en el uso que se le puede dar al cemento y en la correspondencia en el desempeño. Por ejemplo, el cemento tipo I, según la ASTM C150, puede relacionarse con un cemento de uso general, aunque el cemento Holcim tipo UG-28 por su composición mineralógica no podría identificarse como tipo I, puede ser equivalente en su uso y sus parámetros de desempeño como la resistencia.


Relación de los cementos Holcim con normas nacionales e internacionales Norma

ASTM C150

ASTM C595

ASTM C1157

EN 197

RTCR 383

Tipo

I II III IV V MS MP GU HE MS HS MH LH CEM I CEM II/A-P CEM II/B-P CEM II/A-L CEM II/A-M CEM II/B-M CEM III CEM IV/A CEM IV/B CEM V MP UG MS TIPO I TIPO I-AR MP-AR

UG-28

UG-35

X X

X

UG-AR

Cementos Holcim (Costa Rica) MP MP-AR

MP-BH

Tipo 1

X X

X

X X X X X

X

X

X X X X X

X

X

X X X X X X

X X

X

X X X

X X

X X

X

X

X

X X X X

Los agregados Los áridos o agregados son rocas trituradas y con un tamaño y distribución granulométrica controlada, que en el concreto hidráulico aporta una gran contribución a las propiedades mecánicas como resistencia a compresión y tensión. Según el tamaño de sus partículas, y su distribución granulométrica, se dividen en gruesos (gravas o piedras) y finos (arenas), siendo la malla # 4 (4.75 mm) el diámetro de referencia del retenido y pasante.

Comercialmente, la cladificación de los agregados se puede realizar según varios criterios: Forma:

Gravilla, bola, laja Origen

Arena río, arena tajo, caliza, volcánica Proceso

Fina, lavada, triturada, natural La norma de referencia, en la que se especifican las propiedades que debe cumplir un agregado para ser utilizado en la producción de concreto es: INTE 06-01-02:2011 (ASTM C33) Agregados para Concreto - Requisitos Los procedimientos de ensayo y de análisis están determinados por: INTE 06-02-12-08 (ASTM C117) Método para determinar por lavado el material que pasa por el tamiz 75 µm en agregados minerales INTE 06-02-33-09 (ASTM C127) Método de ensayo para determinar la densidad, gravedad específica (densidad relativa) y la absorción del agregado grueso. INTE 06-02-09-07 (ASTM C136) Método de ensayo para el análisis granulométrico en mallas de agregado fino y grueso. INTE 06-02-25:2010 (ASTM C 702) Norma para reducir muestras de agregado a tamaño de ensayo.

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Estructura granulométrica de los agregados gruesos según INTE 06-01-02:2011 (ASTM C33) Cantidades más finas que cada tamiz de laboratorio (aberturas cuadradas), porcentaje en masa

Tamaño nominal

100 mm

90 mm

75 mm

63 mm

50 mm

37.5 mm

25 mm

19 mm

90 a 37.5

100

90 a 100

---

25 a 60

---

0 a 15

---

0a5

---

---

---

---

---

---

63 a 37.5

---

---

100

90 a 100

35 a 70

0 a 15

---

0a5

---

---

---

---

---

---

50 a 25.0

---

---

---

100

90 a 100

35 a 70

0 a 15

---

0a5

---

---

---

---

---

50 a 4.75

---

---

---

100

95 a 100

---

35 a 70

---

10 a 30

---

0a5

---

---

---

37.5 a 19

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

0 a 15

---

0a5

---

---

---

---

37.5 a 4.75

---

---

---

---

100

95 a 100

---

35 a 70

---

10 a 30

0a5

---

---

---

25.0 a 12.5

---

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

0 a 10

0a5

---

---

---

---

25.0 a 9.5

---

---

---

---

---

100

90 a 100

40 a 85

10 a 40

0 a 15

0a5

---

---

---

25.0 a 4.75

---

---

---

---

---

100

95 a 100

---

25 a 60

---

0 a 10

0a5

---

---

19.0 a 9.5

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

0 a 15

0a5

---

---

---

19.0 a 4.75

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

---

20 a 55

0 a 10

0a5

---

---

12.5 a 4.75

---

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

40 a 70

0 a 15

0a5

---

---

9.5 a 2.36

---

---

---

---

---

---

---

---

100

85 a 100

10 a 30

0 a 10

0a5

---

9.5 a 1.18

---

---

---

---

---

---

---

---

100

90 a 100

20 a 55

5 a 30

0 a 10

0a5

4.75 a 1.18

---

---

---

---

---

---

---

---

---

100

85 a 100

10 a 40

0 a 10

0a5

INTE 06-02-34-10 (ASTM C 128) Método de ensayo para determinar la densidad, gravedad específica (densidad relativa) y la absorción del agregado fino. INTE 06-02-09-07 (ASTM C 136) Método de ensayo para el análisis granulométrico en mallas de agregado fino y grueso. INTE 06-02-32-09 (ASTM D 75) Práctica para la toma de muestra de agregados. INTE 06-02-34-10 (ASTM C128) Método de ensayo para determinar la densidad, gravedad específica (densidad relativa) y la absorción del agregado fino. De estas normas los parámetros que se utilizan para verificar y controlar la calidad son: Agregado grueso: Tipo de material Pérdida por abrasión Perdida por sanidad con sulfato de sodio Índice durabilidad Partículas planas y alargadas Partículas friables Residuo insoluble Caras fracturadas (0, 1, 2 o + caras) Agregado fino Tipo de material Pérdida por sanidad con sulfato de sodio Índice durabilidad Equivalente de arena Límites de Atterberg (LL, IP)

8

12.5 mm 9.5 mm

4.75 mm 2.36 mm 1.18 mm

300 um

Límites para sustancias perjudiciales en agregados finos para concreto Item

Porcentaje en masa de la muestra total, máximo

Partículas friables y arcillosas

3.0

Material más fino que el tamiz 75 um (No 200)

Concreto sujeto a abrasión

3.0*

Todo el otro concreto

5.0*

Carbón y lignito

Donde la apariencia de la superficie del concreto es importante

0.5

Todo el otro concreto

1.0

* En el caso de arena artificial, si el material más fino que el tamiz 75 um (No. 200) consiste en polvo de fractura, esencialmente libre de arcilla o esquisto se permite incrementar estos límites.

Estructura granulométrica de los agregados finos, según INTE 06-01-02:2011 Tamiz (especificación E 11)

Porcentaje que pasa

9.5 mm (3/8 in)

100

4.75 mm (No 4)

95 a 100

2.36 mm (No 8)

80 a 100

1.18 mm (No 16)

50 a 85

600 um (No 30)

25 a 60

300 um (No 50)

5 a 30

150 um (No 100)

0 a 10

Los límites de la granulometría para el agregado fino y grueso se muestran en las tablas adjuntas. Adicionalmente, para el caso de los agregados finos, también se muestra el % máximo pasando la malla # 200 (0.0075 mm) permitido, según la aplicación del concreto.


El concreto y la sostenibilidad El desarrollo sostenible se define como satisfacer las necesidades presentes de recursos, sin comprometer estos, para que puedan satisfacer las necesidades de generaciones futuras procurando una reducción del impacto sobre el ambiente y una mejor calidad de vida, lo cual a su vez tiene implicaciones sociales y económicas. Bajo este enfoque se han establecido diferentes estándares, como: Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), Comités ISO T59 y WG 17, Requisitos para Edificios Sostenibles en el Trópico (RESET), etc. Estos tienen el fin de medir el desempeño de una estructura desde la producción de los materiales, su transporte, trasformación en una estructura y su comportamiento una vez que esté operando hasta su salida de operación. Entre los diversos factores que se evalúan son la producción de dióxido de carbono, uso del agua, energía, generación de desechos, aspectos acústicos, térmicos, lumínicos, etc., evaluados en todo el ciclo de vida de la estructura. La mayoría de estos factores se deben evaluar para un producto siendo usado en una condición particular para producir un efecto específico. Por ejemplo el cemento en su producción consume una gran cantidad de energía y genera una gran cantidad de dióxido de carbono, pero cuando se compara con el acero, este último genera más consumo de energía en su proceso de producción y en el caso de Costa Rica es importado por lo que hay impacto por el tema de transporte. En el caso particular de los productos de Productos de Concreto y Holcim se tienen aspectos que puntúan positivamente en las estrategias de uso evaluadas en los estándares de medición.

El cemento Holcim si bien consume mucha energía, esta es aportada por energía eléctrica de la red nacional, la cual se produce con formas de energía renovables. Como mitigación del consumo en forma amigable con el ambiente Holcim es propietaria de su propia planta hidroeléctrica ubicada en Aguas Zarcas de San Carlos. Dentro del proceso de producción se utiliza el carbón como elemento energético, que es sustituido en Costa Rica en un 20% por material de desechos industriales, así, no solo se afecta la estrategia de energía sino que se reducen los desechos de otras industria y podría contar en la estrategia de innovación, materiales y recursos en la metodología LEED. Otro aspecto que se evalúa en los estándares es la distancia de recorrido de los materiales desde su origen a su disposición final por lo que los materiales locales favorecen las estrategias LEED. Desde este punto de vista Holcim cuenta con canteras en distintos puntos que minimizan el transporte para la producción de concreto. Hay plantas como la de Ochomogo que ayuda al manejo de un deslizamiento del suelo por medio de la operación de extracción. La cantera de Santa Ana como subproceso del lavado del agregado que utiliza agua reciclada genera arcilla que se utiliza en la producción de cerámica. El uso de adiciones naturales como puzolana de origen volcánico disminuye el consumo del material cementante principal, que consume la mayor parte de la energía sin disminuir las características generales y, en muchos casos, dependiendo de la aplicación es un plus que permite mayor durabilidad de los elementos. Como concreto una vez formado, si bien el concreto convencional es un mal conductor por su densidad, se tienen las propiedades de masa térmica que nivela los niveles de calor. Absorbiendo el calor externo durante el día, mientras el interior de los recintos están frescos entre el día y liberando calor en la noche cuando el ambiente baja de temperatura, lo cual minimiza el uso del aire acondicionado. Como concreto liviano con la inclusión de aire es un excelente aislante acústico y térmico. El concreto es un material moldeable que puede adaptarse a una diversidad de requisitos reduciendo el uso de materiales, ya sea por reducción de formaletas, por poder brindar secciones más esbeltas, por el uso de concretos de alta resistencia o el uso de preesfuerzo. Un ejemplo de este caso es el edificio Torre del Parque de 7 pisos ubicado en Sabana Norte que utilizando concretos CAD de alta resistencia permitió el uso de secciones mas esbeltas, menor cantidad de acero de refuerzo que permitieron hacer viable el proyecto al generar una reducción de costos de más de 500 mil dólares. Es un material sumamente durable que da a las obras en las que se utilice un mayor ciclo de vida, como producto de su naturaleza en comparación con otros materiales. Como material el concreto tiene otra propiedad que es la reflectividad de la radiación solar (Alvedo) la cual anda en rangos de un 35 a un 40% para concreto normal y entre un 70 a un 80% para el concreto blanco. Esta propiedad permite la disminución del efecto térmico de isla de calor.

Vista interior del Edificio Administrativo de Holcim Costa Rica y Productos de Concreto

En otras latitudes se ha utilizado con éxito la inclusión del óxido de titanio en la mezcla de concreto, lo cual fija el dióxido de carbono presente en el aire (smog) y permite que el mismo se lave cuando llueve, reduciendo el ennegrecimiento de las estructuras.

9



Si bien el concreto no requiere pintura por temas de durabilidad y es resistente a los hongos y humedad, permite el uso de colorantes integrales que duran más que las pinturas, lo que elimina los aspectos adversos que pueden generar (componentes volátiles o tóxicos). El uso de vidrio en la composición de la mezcla o de fibra óptica permite la generación de concretos translúcidos que pueden reducir la necesidad de iluminación sin el uso de ventanas. Como productos individuales, el concreto permite la reducción de la escorrentía superficial al usar concreto drenante o adoquines permeables. Este último además permite hacer reparaciones de la superficie sin necesidad de reemplazar los elementos. Como elemento de control de la erosión de taludes se pueden utilizar bloques de concreto interconectados en lo que se conoce como el sistema Armoflex el cual permite, además, el crecimiento de la vegetación natural. Como material presenta características importantes para la resistencia al fuego que elimina la necesidad de otros elementos para cumplir un tiempo de retardo determinado. Si se utilizan bloques modulares como el integra o el tecnoblock se reducen los desperdicios, el uso de la formaleta y se optimiza el uso de la mano de obra. Como estructuras prefabricadas permite ahorros de materiales por el proceso estandarizado de producción y según la conceptualización de la estructura su desensamble o reutilización una vez cumplido su ciclo de vida.

10

Dependiendo de la estrategia y del estándar que se utilice puede ayudar apreciablemente en la sostenibilidad de una estructura. A modo de ejemplo en el sistema LEED podría llegar a aportar hasta más de 20 puntos de los 40 mínimos necesarios para certificarse LEED. Una vez concluido este ciclo de vida los materiales constituyentes se pueden reciclar, ya sea como agregados para otros elementos o como subbase de carreteras disminuyendo los residuos del proceso considerablemente. Como se ha descrito en los párrafos anteriores el concreto tiene infinidad de ventajas que permiten apoyar el concepto de sostenibilidad y uso de los recursos. El grado de impacto dependerá de las estrategias de uso que se incorporen en las edificaciones e infraestructura. Su evaluación respecto a cuanto más o menos interviene dependerá de cómo se establezca la línea base de comparación en todo el ciclo de vida de la estructura.

B l o q u e s d e m a m p o s t e r í a

Manual Técnico PC - Bloques de mampostería

Capítulo 1

Bloques de mampostería Los bloques de concreto son pequeñas piezas prefabricadas individuales con las que se construyen muy flexiblemente paredes estructurales y no estructurales, muros, vigas y columnas. La mampostería consiste en la construcción compuesta con bloques, refuerzo y concreto colado, mediante la colocación manual de los elementos o mampuestos. Este sistema constructivo ocupa el liderazgo en cuanto al total de viviendas construidas anualmente. Productos de Concreto ofrece cuatro familias de bloques. La primera es la estándar y tres familias de bloques modulares: el Integra PC, Teknoblock PC y Arteblock PC.

Los bloques de concreto presentan gran flexibilidad para crear una enorme cantidad de formas ajustándose a los diseños arquitectónicos y al espacio disponible en el terreno. Cuando se emplean las familias de bloques modulares PC se pueden optimizar las características geométricas, estructurales, estéticas, económicas y las prácticas constructivas de la mampostería reforzada. Los bloques modulares permiten la combinación, con mínimo desperdicio, con sistemas complementarios de paredes livianas a base de productos laminares como el plywood, fibro-cemento, entre otros, y con productos para cielos rasos cuyas dimensiones modulan con las dimensiones de los bloques. El Código Sísmico de Costa Rica clasifica los bloques de mampostería según su resistencia en bloques Clase A, B y C. Los bloques fabricados en Productos de Concreto se clasifican como bloques Clase A, esto significa que se permite utilizar una resistencia de diseño de 100 kg/cm2, la más alta resistencia permitida. El uso de bloques clase A es obligatorio para 2 construcciones mayores a 1000 m2 y de 3 pisos de altura en adelante. Recientemente Productos de Concreto incorporó a su portafolio de productos un nuevo bloque denominado PC-Residencial. Este producto puede ser usado en paredes estructurales y no estructurales, muros de retención, vigas y columnas, en construcciones de 1000 m2 o menos en 1 o 2 pisos de altura. Estos bloques cumplen estrictos controles de calidad excediendo así las normas y estándares para elementos de mampostería. Diseñados según los códigos vigentes se comportan adecuadamente ante eventos sísmicos. Además una ventaja competitiva de nuestros bloques es que estos se cuentan con la certificación INTECO 044-CP-2010, permitiendo a Productos de Concreto ser el único productor capaz certificar la calidad de sus productos en el mercado.

Los bloques de mampostería se caracterizan por tener una buena capacidad de aislamiento térmico y acústico, resisten la humedad y el fuego. Tienen además buena apariencia si se deseara dejarlos expuestos sin repello. Además se cuenta con bloques sisados para un mejor acabado en paredes expuestas.

1.1 Materiales y normativa vigente Los bloques PC cumplen con la norma nacional de elementos de mampostería hueca de concreto INTE 0603-01-07. A continuación se muestran algunas de las normas y estándares de calidad que cumplen los bloques PC. Pruebas internas

a) Materias primas A las materias primas (cemento y agregados) se les realizan pruebas periódicas para garantizar que cumplen las normas siguientes: • Norma nacional de Costa Rica para agregados para concreto INTE 06-01-02:2011 (equivalente a ASTM C 33, normas y especificaciones de agregados para concreto) • INTE 06-02-09-07: análisis granulométrico de agregados (ASTM C 136) • INTE 06-02-34-10: peso específico y absorción (ASTM C-128) • INTE 06-02-36:2010: humedad total (ASTM C-566) • INTE 06-02-21-08: peso unitario (ASTM C-29) • RTCR 383:2004: Reglamento Técnico de Cementos Hidráulicos: Especificaciones Tanto los agregados como el cemento son provenientes de nuestras propias fuentes, como factor adicional de garantía de calidad. Son dosificados por peso y con un estricto control de humedad, para garantizar una mezcla de concreto acorde con las exigencias del producto. b) Producto terminado En planta, los bloques se ensayan a compresión con una frecuencia diaria, para proceder a trasladarlos a la zona de curado, luego de lo cual son probados de nuevo a compresión para garantizar la resistencia de despacho de acuerdo con las normas.

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a í r e t s o p m a m e d s e u q o l B


Los bloques producidos por PC cumplen además con las siguientes normas: Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

INTE 06-03-01-07: elementos de mampostería hueca de concreto para uso estructural Requisitos. INTE 02-02-13-07: muestreo y ensayo de unidades de mampostería de concreto. INTE 06-02-18-07: método de ensayo para determinar la resistencia a la compresión de prismas de mampostería. Requisitos complementarios para la mampostería estructural. Apéndice A. CSCR-2010. Requisitos para mampostería en edificaciones TMS 402-08/ACI 530-08.

Pruebas externas

Periódicamente, el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la Universidad de Costa Rica (LANAMME) muestrea y ensaya bloques de manera aleatoria sin que PC provea las muestras, y certifica las dimensiones y la resistencia especificada en la Norma INTE 06-03-01-07.

La mampostería modular se basa en el fundamento de que el ancho del bloque sea múltiplo de su longitud. Para que el bloque modular cumpla su principal función es necesario definir las dimensiones de la obra para que estas sean múltiplos de las dimensiones de los bloques. Las dimensiones de la obra deberán ser múltiplos de un módulo básico M = 10 cm. Para dar un adecuado uso a los bloques modulares se presentan una serie de características de estos bloques que se deben tomar en cuenta a la hora de hacer una modulación: • Los espesores de pared tradicionalmente utilizados en Costa Rica son 12 cm y 15 cm con un espesor teórico de mortero de pega de 1 cm. En la práctica nacional, el ancho de sisa es mayor que 1 cm. El bloque modular tiene un ancho tal que resta el espesor de mortero promedio real de manera que la pared terminada queda del espesor de 12 y 15 cm usado tradicionalmente. • El ancho de un bloque modular PC es submúltiplo del largo, relación que favorece las intersecciones entre paredes y facilita la colocación del acero de refuerzo vertical.

Fig. 1.1 Intersecciones en esquinas

ESQUINA HILADA PAR

1 5 0

7 5

Tolerancias

3M

3M 150

La maquinaria y moldes utilizados en la producción de los bloques PC garantizan un control dimensional adecuado, con tolerancias máximas de +/- 2mm de longitud, ancho y altura.

75

3M

3M

3M

ESQUINA HILADA IMPAR

3M 1.5 M

3M

1 5 0

7 5

1.2 Criterios de selección Mampostería estándar

Se conoce como mampostería estándar al bloque Patarrá de 12x20x40, el bloque PC-Residencial 12x20x40, el bloque estándar de 15x20x40 y el bloque estándar de 20x20x40. Estos bloques son aptos para sistemas de mampostería simple o estructural. Mampostería modular

La coordinación modular consiste en la normalización dimensional y posicional de todos los elementos que componen una edificación. Las proporciones de los bloques modulares permiten hacer esquinas o intersecciones en “T” sin tener que cortar los bloques o engrosar las sisas reduciéndose así el desperdicio. Productos de Concreto tiene dos familias de bloques que son modulares: el Integra y el Teknoblock. Dentro de la familia de Teknoblock se cuenta con una línea de bloques escarpados, denominada “Arteblock”.

12

3M

3M 150

75

Para trabajar con bloques modulares es necesario generar una cuadrícula cuya dimensión se ajuste al tamaño de los bloques. Cuando se trabaja con el bloque Integra la dimensión de la cuadrícula debe ser 4 M y cuando se trabaja con Teknoblock la cuadrícula es de 3 M. Esta cuadrícula debe cubrir el área de la estructura. En el caso de Íntegra, esta cuadricula luego puede subdividirse formando así una cuadrícula de 1.33 M en el caso de Integra y de 1.5 M en el caso del Teknoblock. Todas las paredes en planta deberán ubicarse dentro de esta cuadrícula de manera tal que una de las caras de la pared coincida con una de las líneas modulares (la que más convenga). Las paredes no deberán colocarse a centros de líneas modulares, sino que las líneas so n a paños o caras de las mismas. Los inicios o fines de paredes, aberturas para puertas y ventanas que no coincidan con los ejes modulares, deberán ajustarse hasta coincidir. Para los tamaños de puertas se recomienda uniformarlas a 9 M con Teknoblock y 9.33 M con Integra. Para ventanas se recomienda un ancho múltiplo de 3 M en el caso del Teknoblock y un múltiplo de 4 M en el caso de Íntegra. La modulación vertical recomendada en ambos casos es 2 M. Esto facilita el diseño y la construcción de las banquinas y los dinteles.


Fig. 1.2 Ejemplo de modulación del Bloque Integra LOTE

LOTE

5.50 m

7.00 m

FACHADA POSTERIOR

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

PUERTA O VENTANA

PUERTA O VENTANA

4 M

16M

12M 4 M

DIF. 1.67 cm

DIF. 1.67 cm

ANCHO MODULAR 5.333+0.133 = 5.467

MODULAR

AJUSTAR AL MAXIMO Y “PERDER” LA DIFERENCIA (1.67 cm A CADA LADO)

AJUSTE

4 M

MODULAR 1 2 M

INSERTAR DIFERENCIA NO MODULAR EN ANTEPECHOS, UMBRALES, DINTELES F A C H A D A L A T E R A L I Z Q U I E R D A

DINTEL DE AJUSTE 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M

4M 4M

4M 4M

4M

4M 4M

4M 4M

4M

4M

4M

4M

4M 4M

4M 4M

PUERTA

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M 4M

4M 4M

4M 4M

4M

4M

4M

4M

4M 4M

4M

PUERTA

N.P.T

N.P.T

F A C H A D A L A T E R A L D E R E C H A ( N O S E M U E S T R A )

4 M

4 M

4 M

4 M 8 M 4 M

4 M

UMBRAL DE AJUSTE

DIF. 1.67 cm PERDER

4 M

DIF. 1.67 cm PERDER

ANCHO MODULAR 5.467

4 M

EL AJUSTE PUEDE SER UN BLOQUE QUEBRADO O CONCRETO COLADO

ASUMIR LA DIFERENCIA OPCION B

PERDER LA DIFERENCIA OPCION A

FACHADA PRINCIPAL (NO SE MUESTRA)

NOTA: EN EL CASO DE LOTES DE 6 METROS EL MODULO ES EXACTO

Fachada izquierda

HILADAS 4M

HACIAFACHADA POSTERIOR

2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M 2M

R O I R E T S O P A D A H C A F A L ”

14

4M

4M

13

4M

4M 4M

4M 4M

4M

4M 4M

2.66M 4M

2.66M

4M 4M

4M 2.66M

2.66M

4M 4M

4M

4M 4M

4M

4M 4M

4M

11

4M 4M

4M 4M

8M

10 9

A D A H C A F A L E U Q A T S A H , A V I T A T

6 5 4 3 2 1 0

HILADAS

0+2500 HACIAFACHADA DERECHA

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

NIVELES

4M

0+2500

14 4M

2M

13

2M

12

2M

11

2M

10

2M

9

2M

8

2M

7

2M

6

2M

5

2M

4

2M

3

2M

2

2M

1

2M

0

0+2100

0+2100

6M

N E T S E S E R 15M R A M A A S D O A T Ñ S E E S I E D D A N E O S I L C A A P C I I C 5M B N U I R A L P

12M PUERTA

7

NIVELES

4M

12

A R R 8 A M A “ S E U Q O L B S O T S E E D N O I C A C I B U A L

4M

Fachada posterior

16M 12M

0+1500

0+900

N.P.T

9M

N.P.T

5M

2M

Hiladas 4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

M 4

M 4

M 4

M 4

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

4M

M 4

M 4

ACERO HASTA BANQUINA

ACERO HASTA BANQUINA

M 4

M 4

M 4

M 4

M 4

4M

ACERO HASTA N.P.T.

M 4

M 4

M 4

M 4

M 4

ACERO HASTA N.P.T.

“CIERRE” LA PLANTA DE DISTRIBUCION Y COLOQUE EL ACERO VERTICAL

13

4M




Fig. 1.3 Ejemplo de modulación en Teknoblock

6M

9M

12M

M 2 1

A T E H C O M

M 9

M 3

6M

9M

M 3

3M

R A L U D O M A R A C

M 9

M 3

M 9

6M

3M

R O A L N U A D R O A C M

M 3 9M

E N É U T Q S S A E E R R S A A A P ” T S L R S E U E A R D T U A E P L O H U Y C D M S O O S A M M A “ N E A E T S N A I U N E L G E N Í E V L E R S T G N A A L E E L I S S O A T P R N E O U S P S A E R R A A P L ” U S D A D O I M B I O H N O S R S A P A “ N R A S T A E N C N E S O I V A L C Y

4.5M

4.5M

P M O C

S A U N I T N O C S A D A L S I A H D S A O R D R E S T A L N E N N O A S ” D E S U A R Q T E S T E N A E M “ M L S A A M D R A L I O N H E S U A L Q

4.5M

4.5M 4.5M

S E R A L U D O M S A R A C

S E R A P S A D A L I H

S E R A P M I S A D A L I H

4.5M

27M 15M

12M 9M

A T R M E 9 U P

M 8 1

M S 9 A L A E S U A T Q I R F I E N U U P

ABERTURA PUERTA 9M

1.45

1.30

0 7 . 0

0.80

0 1 . 1 0.90 0.70

2.75

14

4.5M

S E L A I C I N I

4.5M

M 5 . 4

S E R A L U D O M S A E N I L

R A S U A S E U Q O L B

M 5 . 4

9M

L A U T C A O Ñ E S I D

M 9

M 2 1

6M 9M

A L O U D C I A L R D E A D U M C 3 A L E D E T R A E L L P U D M O O C M

R A L U D O M O Ñ E S I D


Fig. 1.3 Ejemplo de modulación en Teknoblock 3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

V. CORONA

2M

3M

4M

2M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

V. CORONA

4M

2M

CARGADOR

2M

3M

2M

12M

CARGADOR

2M

6M

6M

9M

6M

2M

2M

2M

2M

BAÑOS

2M

1213 mm abertura libre ( = 12M + J) J = 13 mm

2M

BAÑOS

2M


6M 2M

2M


6M

2M

DORMITORIOS COCINA, SALA

2M


2M

6M

6M

2M

2M

A

A

2M

2M

DORMITORIOS SALA, TERRAZA

3M

2M

NPT

1M

2M

NPT

1M

1M 2M

1M


3M

2M

1M 2M

1M FUNDACION

2M

¿FUNDACION?

2M

FUNDACION

2M 2M

2M ¿FUNDACION?

Ventanas con banquina 3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

V. CORONA

2M

2M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

V. CORONA

4M

2M

CARGADOR

2M

3M

2M

4M

CARGADOR

2M

12M

6M

9M

6M

6M

2M

2M

2M

2M

BAÑOS

2M

2M

BAÑOS

2M


6M 2M

2M



6M

2M


2M


2M

6M

BANQUINA - DINTEL

2M

A

6M

BANQUINA - DINTEL

2M

A

2M

2M


3M

2M

NPT

1M

2M

NPT

1M

1M 2M

1M


3M

2M

1M 2M

1M 2M

FUNDACION

FUNDACION

2M 2M

2M 2M

¿FUNDACION?

¿FUNDACION?

Dintel de 12M

3M

Dintel de 6M y 9M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

3M

2M

3M

3M

3M HILADA 0

3M

3M

2M

3M 3M

3M

2M

3M

4.5M

HILADA 1 3M

4.5M

HILADA 0

ELEVACIÓN INICIAR LA PRIMERA HILADA INTERCALANDO ESTE BLOQUE

3M

3M 1 0 -

3M

HILADA 1

3M

3M

3M

3M

PLANTA

3M

3M

3M 3M

3M

HILADA 2

3M

3M 4.5M

REFUERZO VERTICAL 1 # 3 @ 750 MAXIMO

15




Fig. 1.4 Tipos de Bloque Integra y Teknoblock PC

Fig. 1.5 Dimensiones nominales de los bloques tipo Patarrá Bloque PC-R

1 . 2 M

Orificio para partir bloque en dos

1.333M

133.3 mm

M 2 . 1

M 2

0 2 1

1.33M

* Canales laterales que identifican los bloques PC

2.66M

266 mm

M 4 M 2 . 1

0 2 1

2.66M

Bloque Clase A

B G

BLOQUE BASICO

Bloque Integra 1.2M x 2M x 4M 12 cm x 20 cm x 40 cm

A

390 mm

B

C

4M

D

F

C M 2 . 1

0 2 1

F

C

4M

G

F

C

E

Vista superior

M

B K A

M 2

1.5M

6 3 1

H

L

Corte transversal

L J

136mm

M 5 . 1

K

L

H

1.5M 1 . 5 M

H H

I

Vista inferior

* Dimensiones nominales (mm)

3M

A

B

E

F

G

H

I

J

K

L

M

Pesos (kg)

C

D

12 x 20 x 40 120 390 25

74

23 157 26 28.5 67 26.5 33 150 190 10.7

15 x 20 x 40 150 390 26

94

28 155 28

31

91 29.5 34 147 190 13.2

20 x 20 x 40 200 390 26 148 26 155 28

29

141 29.5 34 149 190 17,6

286 mm M 3

M 5 . 1

6 3 1

3M

BLOQUE BASICO 4.5M

Bloque Teknoblock 1.5M x 2M x 3M 15 cm x 20 cm x 30 cm

436 mm

M 5 . 1

6 3 1

4.5M

* Nota: este bloque se obtiene partiendo los bloques de dos celdas de cada tipo.

Integra y Teknoblock PC

La familia de bloques Integra y Teknoblock PC funciona también como vigabloque. Para esto cuenta con ranuras en todos sus costados que permiten romper fácilmente la parte superior del bloque para convertirlo en vigabloque y así pasar el acero horizontal en las paredes.

1.3 Geometría de las familias de bloques Fig. 1.6 Dimensiones de los bloques Integra PC

Bloques estándar

El bloque estándar tradicional se fabrica en anchos de 12 cm, 15 cm y 20 cm, con una longitud de 40 cm y una altura de 20 cm. El bloque clase A tiene 3 canales en uno de sus costados que sirven para identificarlos como Clase A, en el caso del bloque PC-Residencial este se identifica por medio de un solo canal al centro.

16

0.025

0.025

0.033

0.029

0.022

0.190 0.120

0.120 0.045

0.029

0.056

Vista superior

Entre estos bloques se fabrica un bloque especial que tiene un orificio en su sección media. Este orificio permite con mayor facilidad quebrar el bloque en dos, de manera que se puedan hacer ajustes en esquinas e intersecciones. La familia de bloques estándar cuenta con un bloque tipo viga bloque: este tipo de elemento tiene recortadas sus paredes transversales para poder pasar el acero horizontal dentro del bloque y no en la sisa. El uso de viga-bloque es recomendado e incentivado por el Código Sísmico de Costa Rica, para garantizar un buen llenado y adherencia del acero horizontal.

0.025

0.267 0.253

Sección longitudinal

Bloque B-253 - Peso: 7.9 kg - 12 cm x 20 cm x 26.6 cm Función: bloque modular 1.2M x 2M x 2.66M 0.400

0.025

0.025

0.025

0.025

0.029

0.033

0.033

0.029

0.387 0.022 0.190 0.120

0.120 0.045 0.067

Vista superior


Bloque B-387 - Peso: 10.7 kg - 12 cm x 20 cm x 40 cm Función: bloque modular 1.2M x 2M x 4M


Fig. 1.7 Dimensiones de los bloques Teknoblock PC 0.025 0.025 0.105

0.025

0.436 0.025 0.126

0.025

0.025

0.025

0.025 0.105 0.025

0.136

0.086

0.186

0.025 0.029

0.097

0.033

0.118

0.033

0.097

0.029

Sección longitudinal Vista superior Bloque TB450 - Peso: 14.6 kg - 15x20x45 Función: bloque modular 1.5M x 2M x 4.5M 0.025

0.025

0.026 0.105

0.286 0.105 0.07

0.026

0.025

0.025 0.03 0.025

0.010

0.14 0.066 0.035

0.186

0.086 0.025

0.01

0.14

0.029

0.097

0.034

0.097

0.029


Vista superior

Bloque TB300 - Peso: 10.2 kg - 15x20x30 Función: bloque modular 1.5M x 2M x 3M

Fig. 1.8 Uso de viga bloque para el acero horizontal y su uso en una viga corona Varilla según diseño Vigablock colocado con las ranuras hacia arriba Vigablock colocado con las ranuras hacia abajo

1.4 Aspectos de diseño estructural Para el adecuado funcionamiento de la mampostería integral es importante cuidar en obra la calidad del mor tero de pega y el concreto de relleno. El mortero de pega tiene la función de adherir los bloques entre sí para que trabajen de manera integral. Este mortero además permite impermeabilizar las paredes y uniformizar geométricamente las paredes de existir imperfecciones en los bloques. Este mortero debe permitir la manipulación en obra, debe ser capaz de retener el agua de la mezcla y ser capaz de adherirse al bloque. Estas características pueden comprobarse con la prueba de la cuchara invertida: la mezcla debe ser capaz de sostenerse sin caer aun si se vuelca la cuchara. El CSCR -2010 da recomendaciones de las proporciones por volumen de los morteros de pega. Las sisas horizontales de este mortero de pega no deben ser menores de 0.6 cm ni mayores de 2.5 cm de espesor. En las juntas verticales no deben ser menores de 0.6 cm ni mayores a 1.5 cm. El concreto de relleno tiene la función de rellenar las celdas de los bloques, este concreto integra el acero de refuerzo con las unidades de mampostería. Para Tabla 1.1 Recomendaciones mínimas de refuerzo para viviendas de 1 planta Acero vertical

Acero horizontal Acero horizontal con viga bloque con “escalera”

Porcentaje de acero

Teknoblock

1#3 @ 75 cm máximo

1#3 @ 3 hiladas (60 cm máximo)

2 varillas de 4.2 mm @ 3 hiladas

Confirme con CSCR - 2010

Integra

1#3 @ 80 cm máximo

1#3 @ 3 hiladas (80 cm máximo)

3 varillas de 4.2 mm @ 4 hiladas

Ajustado conforme con CSCR - 2010

garantizar una pared de mampostería clase A es necesario emplear bloques clase A, proveer un diseño de mezcla de concreto de relleno clase A y realizar una inspección apropiadada del proceso constructivo. El CSCR -2010 propone proporciones por volumen de los concretos de relleno. Para ampliar la información sobre el diseño sísmico de muros, columnas, pilares, pilastras y otros se recomienda estudiar el capítulo 9 y el capítulo 17. En la sección 10 de este manual pueden encontrarse recomendaciones para el diseño preliminar de muros de retención en mampostería de hasta 2.60 m de altura. Observaciones generales sobre el acero de refuerzo en mampostería

• Para el acero vertical pueden usarse dovelas ancladas a la fundación, levantar luego todas las paredes sin refuerzo vertical, para posteriormente colocar el acero vertical empalmándose a las dovelas. • El tamaño máximo de la varilla vertical debe ser un octavo del espesor nominal del bloque y se pueden colocar como máximo 2 varillas en una misma celda en bloques de 20 cm de espesor o mayores, cuando el refuerzo no sea mayor a una varilla #5. • Todos los traslapes de las varillas deben estar embebidas en concreto. • La suma de las áreas de refuerzo vertical y horizontal debe ser al menos 0.002 veces el área bruta del muro y las cantidad mínima de esfuerzo en cualesquiera de las dos direcciones debe ser 0.0007 veces el área bruta del muro. • La separación máxima de varillas debe ser 80 cm para refuerzo vertical y 60 cm para acero horizontal. • En muros el refuerzo mínimo debe ser varilla #3 tanto horizontal como vertical, sin embargo, en las esquinas, a cada lado de los buques de puertas y ventanas y en los extremos finales de los muros, se debe colocar una varilla #4. • Los muros deben ser anclados a los entrepisos, techo o cualquier otro elemento que provea soporte lateral. Cuando los entrepisos o techos son diseñados para transmitir fuerzas horizontales a los muros, la conexión debe diseñarse para resistir la fuerza. Esta fuerza no debe ser menor que 420 kg/m. • El uso de varilla lisa se permite solo en los aros con ganchos doblados a 135° en los extremos y deben tener como máximo un diámetro de 0.64 cm (varilla #2).

1.5 Resistencia al fuego de las paredes de mampostería Por período de resistencia al fuego se entiende la duración en tiempo (determinado por pruebas experimentales) en el que un elemento o componente de una estructura mantiene la habilidad para confinar el fuego, continúa desempeñándose en su función estructural o ambas.

17




La resistencia al fuego de los bloques de mampostería es una función del agregado y del espesor equivalente. La siguiente tabla muestra los valores para unidades de mampostería huecas. En el caso de unidades rellenas el espesor equivalente es el espesor de la unidad completa de mampostería. Para diferentes valores de espesor a los mostrados en la tabla puede usarse el gráfico a continuación. Tabla 1.2 Resistencia al fuego para las unidades de mampostería sin ningun acabado Dimensiones (cm)

Tipos de Bloque

A 12 15 20 12 12 13.6 13.6

Estándar Integra Tecknoblock

H 20 20 20 18.7 18.7 18.6 18.6

L 40 40 40 38.7 25.3 43.6 28.6

Peso (kg)

10.7 13.2 17.6 9.45 6.51 10.6 10.2

Resistencia al Espesor Volumen (m 3 ) efectivo (mm) fuego (min)

0.0051 0.0063 0.0084 0.0045 0.0031 0.0050 0.0049

63.7 78.6 104.8 62.2 65.5 62.2 91.3

50 70 116 47 52 70 72

Tabla 1.4 Factores de multiplicación para pared no expuesta al fuego

Tipo de acabado Tipo de material usado en la unidad de Repello de cemento Lámina de mampostería Portland Gypsum

Datos tomados de interpolar los valores de la tabla para grava calcárea de métodos estándar de cálculo para protección estructural contra el fuego del ASCE 99.

La resistencia al fuego puede incrementarse cuando se coloca algún acabado a la pared como repello o algún otro material liviano como el gypsum. 300 ) 250 n i m ( o 200 g e u f l 150 a a i c n e 100 t s i s e R 50

0 20.0

40.0

60.0 80.0 100.0 120.0 Espesor equivalente de la mampostería (mm)

140.0

160.0

180.0

Para incluir la resistencia al fuego del acabado en la cara expuesta al fuego se toman los valores estimados de la siguiente tabla, en el caso del repello, este puede incluirse unicamente para espesores de repello menores a 1.6 cm. Este espesor se suma al espesor equivalente de la unidad de mampostería y se interpola la resistencia al fuego según el gráfico. Se adjuntan valores de resistencia al fuego para diferentes acabados, para ser considerados en el tiempo de resistencia al fuego debe referirse a los métodos de colocación descritos en el ASCE-99 Métodos estándar de cálculo para protección estructural contra el f uego. Tabla 1.3 Resistencia al fuego para diferentes acabados Descripción del acabado

Tiempo (min) Lámina gypsum

3/8 pulgadas ½ pulgadas 5/8 pulgadas 2 capas de 3/8 de pulgada 1 capa de 3/8 de pulgada, 1 capa de ½ pulgada 2 capas de 12 pulgada

10 15 20 25 35 40

Lámina Gypsum tipo X

½ pulgada 5/8 pulgada

18

25 40

Mampostería con agregado calcáreo

1

3

Transmisión de calor en paredes de mampostería

El desempeño térmico de la mampostería depende de ciertas características que no varían con el tiempo: el valor R, la masa térmica (capacidad de calor) y las características del sistema constructivo. Estas características se ven influenciadas por el tamaño y el tipo de mampostería, tipo y ubicación del aislamiento, acabados, densidad de la mampostería, el clima, la orientación de la estructura y las condiciones de exposición. La masa térmica describe la habilidad de lo s materiales de guardar calor.

Fig. 1.9 Resistencia al fuego de la mampostería

0.0

Cuando vaya a considerarse la resistencia al fuego del acabado de la pared no expuesta al fuego deben utilizarse factores multiplicativos según el material del acabado. Estos valores se adjuntan en la siguiente tabla para mampostería fabricada a base de agregados calcáreos. El espesor del acabado se multiplica por el factor y se suma al espesor de la unidad de mampostería y se calcula la resistencia al fuego con el gráfico adjunto.

Por su alta densidad y calor específico la mampostería guarda el calor de una manera efectiva. La mampostería guardará el calor o el frío por largo tiempo aun después de que el calor o el aire acondicionado se hayan ido. Por esta razón muchos códigos internacionales que regulan el uso eficiente de la energía en las edificaciones permiten que la mampostería tenga menos requerimientos de aislamiento que sistemas a base de marcos por ejemplo. Las edificaciones actuales presentan nuevos retos relacionados con su eficiencia energética, sistemas de certificación de edificios sostenibles como LEED (acrónimo de Leadership in Energy& Environmental Design) exigen minimizar al máximo el uso de energía. Otro enfoque es el de proyectos en los que economizar es lo prioritario y, por lo tanto, recurren al uso de sistemas constructivos que les permitan cumplir las normas de regulación energética de la manera más económica posible. Para estos casos el uso de la mampostería se vuelve ventajoso. El valor R es una medida de la resistencia térmica de los materiales, bajo condiciones uniformes, es la razón del


Fig. 1.10 Detalle de junta horizontal

Tabla 1.5 Valores R para mampostería en hrft 2 °F/Btu Espesor de la mampostería Densidad de la mampostería Celdas sin rellenar 2100 kg/m3 2.85

15cm Poco Altamente reforzado reforzado 2.45 2

Celdas rellenas 1.35

20cm Poco Altamente reforzado reforzado 3 2.4

Celdas sin rellenar 3.7

tabique interno

Celdas rellenas 1.5

celda

tabique externo

5 cm

2

Valores R para mampostería en m °K/W

Espesor de la mampostería Densidad de la mampostería Celdas sin rellenar 2100 kg/m3 0.48

15cm Poco Altamente reforzado reforzado 0.41 0.33


Celdas sin rellenar 0.62

diferencial de temperatura a través de un aislante y el flujo de calor. El valor R mencionado es la resistencia térmica unitaria que se expresa como el espesor del material entre la conductividad térmica. Las unidades de R en SI son metros cuadrados Kelvins por watt o m2K/W y en unidades americanas es pies cuadrados hora Farenheit entre unidad térmica británica Btu (en Norteamérica el término Btu es utilizado para describir la potencia de sistemas de enfriamiento o calefacción, cuando se usa como unidad de potencia las unidades correctas son Btu por hora) o ft2h°F/Btu. A mayor valor de R, mayor eficiencia energética.

1.6 Transmisión del sonido en paredes de mampostería El desempeño acústico o la capacidad para reducir el ruido de un material, se cuantifica a través de un índice llamado STC (de sus siglas en inglés Clase de transmisión de sonido). Los valores de STC se determinan en un laboratorio en donde un espécimen del sistema constructivo se fija a un marco para formar la pared que divide dos aposentos. Un ruido alto se genera en uno de los aposentos y la diferencia en el nivel de sonido entre el cuarto fuente y el cuarto receptor representa la pérdida de transmisión a través del espécimen de prueba. El desempeño de una partición a la pérdida de transmisión del sonido se mide usando la norma ASTM E90 “Airborn Sound Transmission loss of Building Partitions and Elements” y se calculan usando la norma ASTM E413 “Classification for Rating Sound Insulation”. En un ambiente típico de un área suburbana un nivel de STC de 45 en las paredes usualmente garantiza que sonidos como un televisor, el teléfono y una conversación se amortigüen, pero que aun sean audibles. Entre mayor sea el valor de STC se espera un mejor desempeño acústico del material. Si algún cuarto de habitación como la sala, el comedor el dormitorio o el estudio, se sitúan cerca del baño, la cocina o cuarto de lavado, la pared que separa estas unidades se recomienda que tenga un valor de STC de al menos 50.

20cm Poco Altamente reforzado reforzado 0.50 0.40

pared


Para que una pared tenga un desempeño acústico óptimo, la construcción debe ser sólida sin aberturas por las que el aire y, por lo tanto, el sonido puedan pasar. Cualquier abertura por más mínima que sea puede desmejorar drásticamente el desempeño acústico de una pared. Cuando una pared de mampostería se repella, el STC se incrementa principalmente porque se cierran todos los poros y las posibles aberturas que pudieran haber quedado entre las juntas de los bloques. El STC también se incrementa por el aumento en la masa de la pared, pero en el caso del repello la influencia no es tan significativa porque el incremento en peso es bajo en comparación con la masa total del sistema. Por tal razón con que se repelle un lado de la pared basta para lograr aumentar el valor del STC en 4 ó 5puntos. Como regla de dedo, el STC para una pared de mampostería puede calcularse en función de su peso como STC = 0.04W+40 ( W en kg/m2) , este dato puede tener un error de +- 4db. Tabla 1.6 Valores de STC para una pared de mampostería Tipos de Bloque

Espesor de

la pared

Estándar Integra Teknoblock

12 15 20 12 12 13.6 13.6

Mampostería hueca

Mampostería rellena

Peso (kg/m2) 134 165 220 131 138 131 192

Peso (kg/m2) 246 308 410 246 246 279 279

Valor STC 45 46 48 45 45 45 47

Valor STC 49 51 55 49 49 50 50

1.7 Instalación Los bloques de concreto deben permanecer secos antes y durante la colocación, para evitar que al perder humedad en la pared se contraigan y causen grietas. Así serán capaces de absorber el agua del concreto fluido de relleno para reducir la relación agua/cemento de este concreto. El acero de refuerzo debe cumplir con la norma ASTM-615 o ASTM-706, como el empleado en cualquier obra de concreto reforzado. Además hay que asegurarse que el acero esté libre de corrosión suelta o cualquier otra sustancia que desmejore la adherencia.

19




Para los bloques de concreto clase A como los producidos por Productos de Concreto se deben utilizar morteros y concretos de relleno clase A, es decir, ambos deben tener una resistencia a la compresión de 175 kg/cm2 como mínimo.

Fig. 1.11 Detalles constructivos

El mortero de pega debe ser lo suficientemente plástico y los bloques deben ser colocados con la suficiente presión para que el mortero sea expulsado de la junta y se produzca una junta bien ligada.

"ESCALERAS" DE REFUERZO PRESOLDADAS DE 2 VARILLAS DE 4.2 mm. CORRUGADAS @ 60 cm. VERTICALES

El concreto de relleno debe ser fluido, con un revenimiento de 20 cm a 25 cm, y cumplir con la resistencia mínima a la compresión especificada anteriormente. El tamaño máximo del agregado que se debe utilizar para el concreto de relleno debe ser de 12 mm de diámetro (piedra quintilla).

1 # 3 VERTICAL @ 75 cm. MAXIMO

Para bloques de resistencia especial (extrafuertes) las características del concreto deben adecuarse. El mortero de pega debe cubrir todo el ancho de las paredes externas en la mampostería hueca y en la mampostería sólida todo el espesor. EMPALME DE 60 CM (PARA MAMPOSTERIA CLASE A)

Entre coladas se debe dejar una junta horizontal con una profundidad mínima de 5 cm, con excepción de las zonas donde se utiliza el v iga-bloque donde se recomienda dejar 1.3 cm.

DOVELA PREVISTA EN CIMIENTO (1 # 3) CELDA RELLENA

Escalera para refuerzo horizontal

Mientras se encuentre en estado plástico, el concreto de relleno debe compactarse mediante vibración mecánica. Todos los espacios en donde se indique la colocación de una varilla de refuerzo deben ir rellenos de concreto.

(recomendaciones para vivienda de una planta)

Fig. 1.12 Intersecciones de mampostería en “L” y “T”

ESQUINA HILADA IMPAR

ESQUINA HILADA PAR

1 5 0

3M

3M

1 5 0

3M 3M

7 5

1 .5 M

3M

3M

7 5

3M

3M 150

75

3M 150

75

Intersecciones en “L”

INTERSECCION EN “T” HILADA PAR 3M

3 M

.5M E 4) ELD AS D U OQ CE BL (3

7 5

INTERSECCION EN “T” HILADA IMPAR

3 M

3M 3M

BLOQUE 4.5M 225

150

150

75

Intersecciones en “T”

20

3M

3M


1.8 Almacenamiento y manipulación

Fig. 1.14 Detalle de estiba de bloques

Para que el material no sufra quebraduras, despuntes ni fisuras es necesario que quede correctamente almacenado en el sitio de la instalación o almacenamientotemporal. Se debe recordar que la seguridad es responsabilidad de todos, por lo que se sugiere utilizar el equipo de seguridad personal adecuado para las labores que efectúe durante el almacenamiento, manipulación y colocación de lo s bloques de concreto. Condiciones seguras de almacenamiento temporal en depósitos

Los bloques deben mantenerse secos, preferiblemente almacenados bajo techo; si no se tienen las condiciones, cubrir con lona o plástico (especialmente en época de lluvia). Es ideal que se almacenen sobre tarimas y en un lugar fresco. Las estibas de bloques deberán ser colocadas en piso firme, plano y libre de irregularidades o suciedad (lodos, hierbas, agua, etc.).

Cuando se manejan bloques individualmente se recomienda que se haga en estibas “trabadas” en los dos sentidos horizontales, para evitar el colapso. Esto debe hacerse sobre tarimas, o sobre una superficie firme y lisa, preferiblemente de concreto.

Cuando se manejan cubos, estos se podrán almacenar uno sobre otro, con una altura que dependerá del equipo que se tenga disponible para manejo. Se recomienda no almacenar más de dos cubos en altura.

todas las condiciones apropiadas para asegurar la protección del producto, sobre todo cuando se trata de largas distancias.

Cuando se manejan bloques individualmente, se recomienda que las estibas no superen una altura de 1.60 metros. Para cualquier método de acomodo, las hileras deben ser trabadas en los dos sentidos horizontales, para evitar su colapso.

En el caso de que sean transportados por caminos de difíciles condiciones, se hará de manera cuidadosa, para evitar el deterioro del producto. Se pueden transportar al piso o bien en tarimas.

Es recomendable despachar el total del pedido anterior antes de un nuevo pedido. Identificar los pedidos por lotes (fechas de producción) y vender primero los lotes con edades más avanzadas.

Recomendaciones para almacenamiento y manipulación en obra

•

Las estibas de bloques deberán ser colocadas en piso firme, plano y libre de irregularidades o suciedad (lodos, hierbas, etc.).

•

Al momento de ser estibados, se sugiere tomar un bloque en cada mano.

Cuando se carga el bloque para ser manipulado, se sugiere tomar un bloque en cada mano.

•

El medio en que serán transportados debe cumplir con las condiciones apropiadas para

Es recomendable que el estado de la superficie del vehículo donde se transportan los bloques (piso de carreta, camión, pick-up o tándem), tenga

•

Asegurar la protección del producto.

•

En caso de requerir cortes especiales, deben realizarse con herramientas adecuadas (herramientas de corte con disco y piqueta de albañil), que eviten la generación de quebraduras.

•

Dentro de la obra, evite trasladar los bloques en carretillos a largas distancias. Si lo tiene que hacer, use superficies rectas de modo que los bloques no tengan contacto parcial unos con otros, sino total. Por ejemplo, utilice carretillas con el fondo plano.

•

No utilice el bloque para usos que no está diseñado (andamios, gradas o pasos a desnivel entre una planta y otra o cualquier otro).

•

Los bloques deben de mantenerse, colocarse y pegarse secos.

Manipulación en depósitos

Los bloques no se pueden lanzar en las actividades de carga y descarga, ni recargar su peso en las zonas de vértices o filos, para no producir despuntes que alteren la apariencia del bloque.

Fig. 1.13 Detalle sobre almacenamiento de los bloques

Es preferible almacenar los bloques bajo techo; si no se tienen las condiciones, cubrir con lona o plástico (especialmente en época de lluvia)

21




22

A d o q u i n e s d e C o n c r e t o

Manual Técnico PC - Adoquines de Concreto

Capítulo 2

Adoquines de Concreto Los adoquines de concreto son elementos individuales, que colocados en un patrón definido sobre una base y una subbase compactadas, constituyen un pavimento flexible con grandes ventajas constructivas, valor estético y de gran durabilidad. Los pavimentos de adoquines de concreto se pueden emplear en usos residenciales, municipales, industriales, centros comerciales, etc. Se pueden fabricar adoquines de diferentes colores, que permiten formar figuras, señales y demarcaciones duraderas que dan una mayor belleza al pavimento. Estos encuentran aplicación en pavimentos con tráfico peatonal y liviano así como en pavimentos de tráfico pesado. La instalación es simple y requiere de poca maquinaria, y no intervienen procesos térmicos ni químicos. Se puede construir y poner en servicio en el mismo día. Además como el pavimento se compone de elementos pequeños que no están unidos rígidamente, se adaptan a cualquier variación en el alineamiento horizontal y vertical de la vía. La capa de rodadura en todo pavimento es quizá el elemento más costoso. Al hacer reparaciones, esta capa se debe destruir y retirar. En el caso de los pavimentos de adoquines todo el material es recuperable, se puede almacenar y volver a colocar. Esto los hace particularmente útiles en proyectos donde las redes de servicio, alcantarillado, acueductos y líneas eléctricas subterráneas no estén completas. El mantenimiento de este pavimento es muy sencillo; sólo se requiere limpiar la vegetación que pueda aparecer en las juntas donde no exista tránsito permanente y llenarlas con arena.

Producto terminado •

INTE 06-04-01-06 Especificaciones para adoquines de concreto para pavimentos: Rige la elaboración de adoquines en nuestro país. Toma en cuenta la definición de características geométricas como ancho, longitud, dimensiones de biseles y separadores y tolerancias de fabricación. Define absorción de agua, módulo de ruptura y resistencia a la abrasión.

•

INTE 06-02-13-06 Determinación de la absorción: Muestreo y ensayo de unidades de mampostería de concreto.

•

INTE 06-02-14-06 Determinación del módulo de ruptura de los adoquines de concreto: Establece el procedimiento de laboratorio requerido para la determinación del módulo de ruptura en adoquines de cualquier tipo y el cálculo teórico de dicho módulo.

•

INTE 06-02-15-06 Resistencia a la abrasión: Método de ensayo para determinar la resistencia a la abrasión de materiales de pisos y pavimentos, mediante arena y disco metálico ancho.

2.1 Normativa vigente

Nota: En planta, los adoquines se ensayan a flexión, abrasión y a absorción, con una frecuencia diaria, para luego proceder a trasladarlos a la zona de curado. Después de este período son probados de nuevo para garantizar la resistencia de despacho de acuerdo con los requisitos de fabricación.

Las materias primas principales de los adoquines son cemento y agregados, los cuales cumplen con las siguientes normas: •

Norma nacional de Costa Rica para especificaciones de los agregados finos y gruesos para concreto INTE 60-01-02:2011 (equivale a ASTM C33)

•

Análisis granulométrico de agregados, INTE 06-02-09-07 (equivale a ASTM C136)

•

Peso específico y absorción, INTE 06-02-34-10 (equivale a ASTM C128)

•

Humedad total, INTE 06-02-36:2010 (equivale a ASTM C566)

•

Peso unitario, INTE 06-02-21-08 (equivale a ASTM C29)

•

RTCR 383:2004, Reglamento Técnico de Cementos Hidráulicos. Especificaciones.

•

CR-2010: Manual de especificaciones generales para la construcción de carreteras, caminos y puentes: Establece requisitos mínimos y condiciones para la contratación pública y construcción de pavimentos. Establece requisitos mínimos de los materiales de base y subbase y los procedimientos constructivos necesarios para su buen comportamiento estructural.

23

o t e r c n o C e d s e n i u q o d A


2.2 Criterios para uso y especificación

Figura 2.1 Detalle de diseño de pavimento de adoquines

La propiedad de distribuir las cargas de pavimentos de concreto depende esencialmente de los espesores de base, subbase, arena y adoquín, así como de la capacidad portante de la subrasante. El adoquín distribuye las cargas con base en su forma, espesor, la resistencia mecánica y el patrón de colocación. Por ejemplo, el adoquín más recomendado para condiciones de tráfico pesado, como en patios industriales o puertos, es el de forma rectangular colocado en patrón de espina de pescado a 40o o 45o . El diseño de pavimentos de adoquines se basa en las metodologías de diseño de pavimentos flexibles. Se presentan dos opciones: Diseño mediante AASHTO 1993: las recomendaciones norteamericanas proponen que se emplee siempre una capa de rodadura de adoquines de 80 mm de espesor más una cama de arena de 25 mm antes de compactar. Esta capa de 105 mm de espesor estará caracterizada por un coeficiente estructural a1=0.44. Definidas estas características de la primera capa, el diseño se ejecuta según la ecuación de diseño de ASSHTO 1993 para un período de diseño de 20 años. El estándar ASCE 58-10 contiene tablas de diseño de espesores para su uso en calles municipales y caminos. Diseño mediante la metodología BSI/ICPC: la metodología colombiana, basada en la metodología del Reino Unido, propone el uso de una capa de rodadura de adoquines de 60 mm de espesor más 40 mm de arena, o bien, una capa de rodadura de adoquines de 80 mm de espesor más 40 mm de arena, dependiendo del número de ejes equivalentes que resulte del tránsito para el período de diseño. Usualmente esta metodología resulta en espesores de adoquines de 60 mm para pavimentos de tránsito peatonal y vehículos livianos, y de 80 mm para calles de alto tránsito, patios industriales, muelles y aeropuertos. Las principales variables para realizar el diseño estructural de un pavimento de adoquines son: a) el tráfico esperado en la vida útil del pavimento (ESALs); b) la capacidad portante de la subrasante y c) Las características de los materiales de base y su bbase.

El tráfico esperado en ejes equivalentes (ESALs) El tráfico se determina mediante conteos directos o automatizados que establecen el número de vehículos, expresado como ejes sencill os, dobles o triples, que circulan sobre el pavimento en un determinado lapso (por ejemplo tránsito promedio diario, TPD). Para construcciones nuevas de urbanizaciones el tráfico puede determinarse a partir del número de viajes diarios esperados de vehículos de cada tipo. La cantidad de ejes que se determina para un lapso determinado (días, meses, años) debe incrementarse en los cálculos a lo largo del tiempo, tomando en consideración el crecimiento económico, tráfico atraído y generado, así como otras variables. Si no existe otra información se puede usar la tasa de crecimiento de la población. En zonas urbanas densificadas se puede suponer un crecimiento nulo. La práctica usual es diseñar los pavimentos de adoquines para un período de diseño de 20 años. No obstante, se puede calcular el tráfico total para otros períodos de diseño diferentes (5, 10, 15 o más años) si las condiciones (permanencia e importancia del pavimento) lo permiten. Cada vehículo que circula sobre el pavimento genera deformaciones en el pavimento en función de su peso. Una vez obtenido el tránsito total ponderado por cada tipo de eje o vehículo para el período de diseño, todo el tráfico se debe convertir a un eje patrón o estándar. Este eje estándar es una medida del daño que puede provocar determinado eje según su peso. El daño se incrementa en forma no-lineal e incluso hasta exponencial en función del peso. Por lo tanto, los vehículos livianos tendrán una contribución mucho menor que los vehículos pesados. Las tablas 2.1 y 2.2, son para conversión a ejes equivalentes de 8.2 Ton. La tabla 2.1 permite una estimación rápida de la cantidad de ejes equivalentes de 8.2 Ton por día para varias categorías de tránsito. Se recomienda que solo sea empleada para estimaciones preliminares.

24


Tabla 2.1 Clasificación del tráfico Categoría

Ejes equivalentes de 8.2 ton por día

Características

De servicio secundaria

5

Poca longitud. Da acceso directo a un máximo de 30 predios. No tiene circulación de buses.

De servicio primaria

50

Recibe tráfico de varias vías de servicio secundarias. Da acceso a un máximo de 150 predios. No tiene circulación de buses.

Colectora

350

Longitud considerable. Recoge el tráfico de las vías de servicio. Tiene rutas de buses.

Arteria

2000

Varios kilómetros de longitud. Tráfico entre zonas residenciales, industriales y comerciales.

Regional

Hacer análisis

Atraviesa un área urbana, tráfico intermunicipal.

Industrial

Hacer análisis

En zonas industriales. Volumen de tráfico bajo, pero de camiones.

Comercial

Hacer análisis

En centros de ciudades o áreas comerciales. Congestión frecuente, velocidad baja. Volumen alto y pocos vehículos pesados.

Autopistas

Hacer análisis

Volumen y velocidades altos. Sentidos de circulación separados. Diseño cuidadoso.

Subrasantes o suelos de fundación La precisa evaluación de la capacidad resistente del suelo de fundación es uno de los factores más relevantes en el diseño de los pavimentos de adoquines de concreto. Se deben realizar los estudios de s uelo con el fin de determinar la capacidad resistente de los suelos, ya sea mediante pruebas triaxiales dinámicas que permitan calcular el módulo resiliente o por medio del ensayo California Bearing Ratio (CBR). No es práctico ni económico trabajar sobre suelos con un CBR≤ 3%, en esos casos se recomienda mejorar la subrasante. Estimación del espesor de base Determinados el tráfico esperado como número de ejes equivalentes de 8.2 Ton y el CBR o módulo resiliente de la subrasante, puede determinarse el espesor de las capas del pavimento. En la metodología AASHTO 1993 se ingresa a la ecuación de diseño con dichas variables, la confiabilidad (Zr y So) y los índices de serviciabilidad inicial y final para encontrar el número estructural (SN). Ese número debe ser satisfecho por la suma de las contribuciones de las distintas capas, incluyendo la capa de adoquines y arena. La tabla 2.2 se emplea en la metodología BSI/ICPC. Se ingresa con el número de ejes equivalentes y el CBR de la subrasante y se determina un espesor de base equivalente de concreto asfáltico compactado en caliente (CACC), así como el espesor de arena (40 mm siempre) y el espesor de adoquín (60 u 80 mm) requeridos.

Tabla 2.2 Diseño de pavimentos de adoquín (metodología BSI/ICPC) Desde 1 Hasta 100 Suelo (CBR)% 1% 114 2% 90 3% 80 4% 70 5% 65 6% 63 7% 60 8% 59 9% 57 10% 55 15% 54 20% 52 30% 50 Arena 40 Adoquines 60

Tránsito: Ejes estándar de 8.2 Ton acumulados durante el período de diseño 101 1.001 10.001 50.001 100.001 500.001 1.000.001 1.500.001 1.000 10.000 50.000 100.000 500.000 1.000.000 1.500.000 4.000.000 Base: espesor de concreto asfáltico compactado en caliente (CACC, mm) 122 137 151 185 285 315 333 375 98 113 127 133 174 207 220 252 88 103 117 123 145 160 176 195 78 93 107 113 135 150 166 178 73 88 102 108 130 145 161 173 71 86 100 106 128 143 159 171 68 83 97 103 125 140 156 168 67 82 96 102 124 139 155 167 65 80 94 100 122 137 153 165 63 78 92 98 120 135 151 163 62 77 91 97 119 134 150 162 60 75 89 95 117 132 148 160 58 73 87 93 115 130 146 158 40 40 40 40 40 40 40 40 60 60 60 80 80 80 80 80

4.000.001 8.000.001 8.000.000 12.000.000 405 275 214 196 191 189 186 185 183 181 180 178 176 40 80

423 289 226 209 204 202 199 198 196 194 193 191 189 40 80

No es práctico ni económico trabajar sobre suelos con valores de CBR≤ 3%, es preferible mejorar la subrasante.

25




Tabla 2.3 Factores de conversión de CACC Factor de equivalencia sugerido

Rango

Rodadura de adoquines (espesor de adoquines más capa de arena)

1.1

1.00 a 1.25

Concreto asfáltico compactado en caliente

1.0

0.90 a 1.10

Subrasante mejorada (material con CBR>5%)

0.15

0.05 a 0.15

Material granular para subbase sobre material con CBR≤ 5%

0.25

0.05 a 0.30

Material granular para subbase sobre material con CBR>5%

0.30

0.10 a 0.35

Material granular para base sobre material con CBR≤ 5%

0.40

0.10 a 0.45

Material granular para base sobre material con CBR>5%

0.45

0.15 a 0.50

Concreto con resistencia de 280 kg/cm2 a los 28 días

1.70

1.50 a 1.90

Suelo cemento con resistencia de 50 kg/cm a los 28 días

0.40

0.20 a 0.60

Suelo cemento con resistencia de 80 kg/cm2 a los 28 días

0.50

0.30 a 0.70

Material

2

El valor del espesor CACC que se obtiene de la tabla se convierte a continuación en espesores equivalentes de subrasante mejorada, subbase y base según el criterio del diseñador y aspectos económicos. Para esto se emplean factores de conversión apropiados. La tabla 2.3 muestra recomendaciones para los factores de conversión. En general se espera que las bases cuenten con un CBR de 80 y las subbases con un CB R de 30.

Los siguientes son espesores mín imos reales recomendados:

Otras recomendaciones

Cuando existan cargas especiales producto del proceso constructivo, deben de incorporarse esos ejes en el diseño del pavimento. Alternativamente (y preferiblemente) se puede proveer un pavimento provisional antes de colocar la base y la rodadura definitivas. La metodología BSI/ICPC propone que este pavimento consista en la adición del siguiente espesor adicional a la subbase:

En el caso de la metodología BSI/ICPC, para CBR≤ 4% se recomienda reemplazar o mejorar la subrasante. Del espesor de CACC requerido como base se resta el espesor indicado en la tabla 2.4 y se transforma en subrasante mejorada: Tabla 2.4 Espesores requeridos subrasante CBR %

Espesor de CCAC a ser convertido en subrasante (mm)

Espesor de subrasante mejorada (mm)

1

90

600

2

60

400

3

45

300

4

38

250

El espesor mínimo de subbase recomendado es de 45 mm de CCAC si se ha mejorado la subrasante y de 67.5 mm CCAC cuando no se ha mejorado. El espesor mínimo real constructivo de subbase es de 45 mm si se ha mejorado la subrasante y de 70 mm si no se ha mejorado. Restados los espesores de subrasante mejorada y de sub-base, se tiene un espesor restante de CCAC que se ha de convertir en espesor de base. Es fundamental la calidad de los materiales, el cumplimiento fiel de la densidad especificada (prueba Proctor) y el confinamiento del pavimento.

26

Tabla 2.5 Espesores mínimos reales Material

Espesor mínimo si CBR≤6%

Espesor mínimo si CBR>6%

Granular para subbase

200

150

Granular para la base

150

100

Concreto pobre

100

75

Tabla 2.6 Espesor adicional a la subbase No. de ejes equivalentes

1 a 50

5 a 20

21 a 50

Más de 50

Espesor en CACC (mm)

8

15

23

30

Donde el número de ejes equivalentes se refiere a los que se adicionan durante el proceso constructivo. Para pavimentos de tipo peatonal en el que es posible el tránsito eventual de vehículos pesados, la Precast Concrete Paving and Kerb Association recomienda tomar un mínimo de 1 vehículo comercial (con 2 o más ejes, 6 o más llantas) por día para áreas residenciales, 5 para áreas comerciales y 10 para grandes áreas comerciales. Cama de arena La cama de arena que se coloca como base para los adoquines debe tener un espesor de 2.5 cm, según AASHTO y de 4 cm según ICPC; debe cumplir con los requisitos granulométricos y no poseer más de un 3% en peso de limos y arcillas, como se define en la tabla 2.7. Elementos de borde La transmisión de esfuerzos entre los adoquines que se da por la trabazón horizontal, rotacional y vertical entre ellos, evita desplazamientos de los



Tabla 2.8 Línea de producto

Tabla 2.7 Granulometría de la arena Malla (mm)

Malla 3/8 4 8 16 30 50 100 200

9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

% pasando

Tipo

95-100 80-100 50-95 25-95 10-30 5-15 0-2

701 401

Forma

(unidades/m)2

(kg)

50

2.6 3.5

100

1.8

403

25

7.0

301

22

8.1

Adoquín drenante

50

3.6

Bordillo

2.32/m

402

adoquines respecto a sus colindantes, ayuda también a la distribución de los esfuerzos de las capas superficiales a las capas internas, de forma tal, que las presiones en estas últimas sean menores. Para lograr este efecto todo el adoquinado debe estar confinado con elementos de borde, tales como bordillos prefabricados de concreto, o bordillos de concreto colados en sitio.

Peso

Cantidad

Patrón

31.5

*Disponibilidad de colores: consulte a su agente de ventas.

Tipos de adoquines

Fig. 2.2 Clasificación de los adoquines por su geometría 10

m 20 c

10 cm

20 cm

10 cm

6 cm

cm 10

10

m 20 c

cm

10 cm

20 cm

cm 4.5

9 cm

8 cm

30 cm

22 cm

Tipo 701

Tipo 401

Tipo 402

cm

16 cm

8 cm

8 cm

8 cm

8 cm

m 20 c

cm 24

Adoquín drenante

13

Tipo 403

Tipo 301

cm 43

cm

Bordillo

Tabla 2.9 Selección del adoquín con base en el tipo de tránsito Peatonal

Tránsito liviano Estándar

Tránsito liviano Premium

Tránsito pesado Estándar

Tránsito pesado Premium

Adoquín 6 cm

Adoquín 6 cm

Adoquín 6 cm

Adoquín 8 cm

Adoquín 8 cm

Tipo de adoquín

Tipo de tránsito

Peatonal

Tránsito liviano 1-50.000 ESALs

Tránsito pesado 50.001 - 12.000.000 ESALs

Patios de maniobra

Adoquín 10 cm Tránsito muy pesado ESALs > 12.000.000 o aeropuertos

60 mm

60 mm

60 mm

80 mm

80 mm

100 mm

Módulo de ruptura

4.2 MPa

5 MPa

5 MPa

5 MPa

5 MPa

9 MPa

Abrasión

23 mm

23 mm

23 mm

23 mm

23 mm

23 mm

+/- 2 mm

+/- 2 mm

+/- 2 mm

+/- 2 mm

+/- 2 mm

+/- 2 mm

Absorción promedio

8%

8%

7%

8%

7%

7%

Tolerancia (espesor)

+/- 3 mm

+/- 3 mm

+/- 3 mm

+/- 3 mm

+/- 3 mm

+/- 3 mm

INTE 06-04-01 INTE 06-02-13 INTE 06-02-14 INTE 06-02-15

INTE 06-02-14 INTE 06-02-15 INTE 06-02-13

INTE 06-04-01 INTE 06-02-13 INTE 06-02-14 INTE-06-02-15

INTE 06-04-01 INTE-06-02-13 INTE 06-02-14 INTE 06-02-15

Espesor

Tolerancia (ancho-largo)

Normas

INTE 06-04-01 INTE 06-02-05

INTE 06-02-14 INTE 06-02-15 INTE 06-02-13

El tipo de tránsito se establece con base en el número de ejes equivalentes de 8.2 Ton que transitan en el período de diseño del pavimento. El cálculo de ejes equivalentes debe considerar factores de eje o factores camión apropiados para pavimentos flexibles.

27



Tabla 2.10 Estructura para pavimentos de adoquines de concreto Tráfico peatonal y de automóviles (solamente) Huellas

Huellas poco

No se dejan

profundas

profundas

huellas

Base estabilizada

60 40 110

60 40 90

60 40 75

Granular para base Granular para subbase

170 250

135 200

100 150

Evaluación de la subrasante: al soportar el peso de un hombre sobre el extremo del tacón de un zapato, se dejan:

Estructura del pavimento Adoquines de concreto (en mm) Capa de arena (en mm) Base, una de las tres (en mm)

Tráfico vehicular urbano Categoría de la vía

Servicio primaria De 6 a 20

Colectora

Arterial

Regional

Vehículos comerciales

Servicio secundaria De 1 a 5

De 21 a 50

De 51 a 200

De 201 a 700

por día y por carril Número de ejes equivalentes de 8.2 ton

De 1 a 50.000

De 50.001 a 500.000

De 500.001 a 2.500.000

De 2.500.001 a 15.000.000

De 15.000.001 a 30.000.000

80 40

80 40

470 220 360 170

540 290 420 220

Capa de rodadura Adoquines Capa de arena

60 40

80 40

80 40

Base Tipo de base CBR (%) Granular CBR < 3 3 < CBR < 7 Estabilizada CBR < 3 3 < CBR < 7

Una de las siguientes como espesor único o convertida en varios espesores de diferentes materiales 200 280 370 150* 150* 160 150 210 290 100* 100* 120

* Espesor mínimo dependiendo del valor del CBR de la subrasante, diseños para una vida útil de 20 años. Tabla de diseño basada en la metodología BSI/ICPC, para casos frecuentes

28



2.4 Transporte, manipulación y almacenamiento

apropiadas para asegurar la protección del producto, sobre todo cuando se trata de largas distancias.

Para que el material no sufra quebraduras, despuntes ni fisuras, es necesario que quede correctamente almacenado en el sitio de instalación o almacenamiento temporal.

En el caso de que sean transportados por caminos de difíciles condiciones, se hará de manera cuidadosa, para evitar el deterioro del producto. Se pueden transportar al piso o bien en tarimas.

Condiciones seguras de almacenamiento temporal en depósitos Los adoquines deben mantenerse secos, preferiblemente almacenados bajo techo; si no se tienen las condiciones, cubrir con lona o plástico (especialmente en época de lluvia). Es ideal que se almacenen sobre tarimas y en un lugar fresco. Las estibas de adoquines deberán ser colocadas en piso firme, plano y libre de irregularidades o suciedad (lodos, hierbas, agua, etc.). Cuando se manejan cubos, estos se podrán almacenar uno sobre otro, con una altura que dependerá del equipo que se tenga disponible para manejo. Se recomienda no almacenar más de cinco cubos en altura. Cuando se manejan adoquines individualmente, se recomienda que las estibas no superen una altura de 1.60 metros. Para cualquier método de acomodo, las hileras deben ser trabadas en los dos sentidos horizontales, para evitar su colapso. Manipulación en depósitos Los adoquines no se deben lanzar en las actividades de carga y descarga, ni recargar su peso en las zonas de vértices o filos, para no producir despuntes que alteren la apariencia del mismo. Cuando se carga el adoquín para ser manipulado, se sugiere tomar un máximo de cuatro adoquines con las dos manos. Es recomendable que el estado de la superficie del vehículo donde se transportan los adoquines (piso de carreta, camión, pick-up o tandem), tenga todas las condiciones

Recomendaciones para almacenamiento y manipulación en obra Las estibas de adoquines deberán colocarse en piso firme, plano y libre de irregularidades o suciedad (lodos, hierbas, etc.). El medio en que serán transportados debe cumplir con las condiciones apropiadas para asegurar la protección del producto. En caso de requerir cortes especiales, deben realizarse con herramientas adecuadas (herramientas de corte con disco), y se debe proteger al trabajador con el equipo de protección personal. El elemento bordillo que complementa a los adoquines de concreto, se maneja de forma similar a estos. Se recomienda no estibar más de dos cubos de altura. Los adoquines se pueden transportar en carretillos y se debe cuidar que no se golpeen unos contra otros. El carretillo no se debe sobrecargar. No utilice el adoquín para usos que no está diseñado (andamios, gradas o pasos a desnivel entre una planta y otra o cualquier otro). Los adoquines deben de mantenerse, colocarse y pegarse secos.

2.5 Instalación La construcción del pavimento de adoquines seguirá, cuidadosamente, un orden en las actividades a realizar, para evitar desperdicios de tiempo y materiales, pues se tienen materiales y frentes de trabajo muy diferentes, que solo cuando se coordinan debidamente permiten obtener un buen pavimento. La capa de arena ya colocada divide el área de trabajo en dos, porque esta no se puede pisar ni desordenar. Por esto, se debe planear el suministro de materiales y equipos de tal manera que los de la base y la capa de arena lleguen por el lado hacia el cual avanza la pavimentación y los adoquines y la arena de sello lo hagan por el lado terminado. Para poder colocar la capa de rodadura (capa de arena, los adoquines y el sello de arena), es necesario tener listas todas las estructuras de confinamiento y de drenaje, que vayan a formar parte del pavimento, de modo que s e forme una caja dentro de la cual se construya esta capa. A continuación se describen las etapas constructivas de un pavimento de adoquines. Nivelación de subrasante, y construcción de sub-base y base Se nivela la subrasante con las pendientes definidas por el diseño geométrico de la vía para el adecuado drenaje, de modo que sobre ésta se coloque después un espesor constante de subbase, base, arena y adoquín en toda el área del pavimento. Se retira el material que sobre en los cortes y

29



se rellenan las zonas bajas con un material igual o mejor que el de la subrasante. La base se construye por capas de espesor constante en toda el área del pavimento. Cada capa debe quedar completamente terminada (compactada) antes de colocar la siguiente. El espesor de cada una de estas capas es función del equipo que se tenga para la compactación. Como al compactar una cantidad definida del material de base se reduce su espesor, es necesario colocar uno mayor, de material suelto, para que al compactarlo quede con el espesor requerido por el diseño.

Fig. 2.3 Nivelación y construcción de la base y subbase

Construcción de los elementos de confinamiento El confinamiento externo está conformado, en general, por el cordón de una acera, un bordillo contra una zona verde o un cordón a ras, contra otro tipo de pavimento. Como estos elementos están en contacto directo con las llantas de los vehículos, serán de concreto de muy buena calidad y muy bien terminados. Los bordillos vaciados en obra se hacen con formaleta, vibrados y bien acabados. Tienen un espesor de 10 cm para tránsito peatonal, 15 cm para vehicular y 45 cm de profundidad, para que penetren 15 cm en la base. Si son prefabricados, necesitan un respaldo firme (acera) o un contrafuerte de concreto.

Advertencia: el confinamiento es crítico para el adecuado comportamiento del pavimento de adoquines.

Estructuras dentro del pavimento: Parte del confinamiento interno son las estructuras que están dentro del pavimento (sumideros, cámaras de inspección, cunetas, etc.). Sus paredes serán de concreto, prefabricadas o vaciadas, con un espesor de 15 cm para tránsito vehicular, 10 cm para Fig. 2.4 Construcción de los peatonal y con huecos de media pulgada de diámetro, cada 40 cm, en el elementos de confinamiento 10 cm nivel de la capa de arena, si son de drenaje. 12 cm

6 u 8 cm 4 cm

30 cm de contrafuerte de concreto pobre fć = 2 105 kg/cm

Confinamiento transversal: No hay que construir cordones transversales de confinamiento para los adoquines cada cierta distancia, por temor a que se corran, excepto cuando haya cambios fuertes en pendiente de la vía. Si esta tiene más de un 10%, se confina al comenzar y terminar cada cuadra, en calles, y cada 100 m, en carreteras.

Mortero de asiento

Colocación de la cama de arena La capa de arena tendrá siempre un espesor de 4 cm, antes de colocarle los adoquines, y será uniforme en toda la superficie del pavimento. No se usa para corregir las irregularidades con que pueda haber quedado la base. Si se hace así, luego aparecerán estas irregularidades en forma de ondulaciones de la superficie del pavimento. Para colocar la arena se utilizan 3 reglas o codales de madera o de aluminio, 2 de ellos como rieles y otro como enrasador. Deben tener 4 cm de alto. Los rieles se colocan paralelos, a ambos lados de la vía y en el centro, para cubrir todo su ancho con solo dos pasadas. Estos rieles se asientan sobre la base ya nivelada y compactada. En el espacio entre ellos se riega suficiente arena suelta como para que quede un poco para arrastrar. El enrasador lo manejarán dos personas desde fuera de los rieles, pasándolo una o dos veces a lo largo, sin hacer zigzag. La superficie de la arena enrasada quedará completa, sin huecos ni rayones. Si antes de colocar los adoquines, esta superficie sufre alguna compactación por el paso de personas, animales, vehículos, etc., la zona alterada se debe soltar con un rastrillo de jardinería y se vuelve a enrasar con una regla pequeña o con una llana.

30


Fig. 2.5 Colocación de la cama de arena

Colocación de los adoquines Es muy importante que tanto el patrón como la alineación de los adoquines se mantengan a lo largo de la vía o zona que se vaya a pavimentar. Para esto se deben utilizar hilos, a lo largo y a lo ancho de la vía, colocados mediante estacas de madera, trozos de varilla para refuerzo o unos cuantos adoquines bien alineados y nivelados. Durante la colocación de los adoquines y antes de compactarlos, los colocadores se deberán parar sobre tablas, tablones o láminas de madera contrachapada o aglomerada y se deberán formar caminos para los vehículos que transporten materiales (como adoquines o arena), sobre los adoquines sin compactar.

justo en el punto donde se debe colocar. Después de ajustarlo contra estos, se desliza hacia abajo y se suelta cuando se ha asentado sobre la arena. No es correcto asentar al adoquín primero sobre la arena y luego correrlo contra los adoquines vecinos, porque de esta manera se arrastra arena que no va a permitir que quede una junta pequeña. Compactación de los adoquines Tanto la compactación inicial como la compactación final, qu e se hace con el sellado de las juntas, se debe hacer con un vibrocompactador de placa, de tamaño corriente, teniendo cuidado de no utilizar equipos muy grandes en pavimentos con adoquines de 6 cm de espesor porque pueden fisurarlos. En la compactación inicial se deben dar, al menos, dos pasadas de la placa desde diferentes direcciones, recorriendo toda el área en una dirección antes de recorrerla en la otra, y teniendo cuidado de traslapar cada recorrido con el anterior para evitar escalonamientos. Las labores de compactación y sellado del pavimento se llevarán hasta un metro antes de los extremos no confinados del pavimento, como en los frentes de avances de la obra en la pavimentación de vías; y esa franja que queda sin compactar se terminará con el tramo siguiente. Fig. 2.7 Detalle de compactación de los adoquines

Los adoquines se colocan directamente sobre la capa de arena ya enrasada. Cada adoquín se toma con la mano y sin asentarlo, se recuesta sobre los adoquines vecinos, Fig. 2.6 Detalle de colocación de adoquines

Sello de las juntas Para sellar las juntas se debe usar una arena fina, como la que se emplea para morteros de repello. Para que penetre por las juntas debe estar seca y no tener granos de más de 2.5 mm de grosor. Nunca se le debe adicionar cemento, cal o reemplazarla por mortero, pues el sello qu edaría quebradizo y se saldría con el tiempo. La arena se esparce sobre los adoquines formando una capa delgada, que no los alcance a cubrir totalmente, y se barre con escobas o cepillos de cerdas duras, tantas veces como sea necesario para que llene la junta. Este barrido se hace alternando con la compactación final, o simultáneo con esta, si se dispone de personal. Fig. 2.8 Detalle de sellado de las juntas

31




Compactación final La compactación final se hará con el mismo equipo y de la misma manera que la compactación inicial, pero con el barrido simultáneo o alterno del sello de arena. Es muy importante que la arena no se empaste sobre los adoquines ni que formen morros que hagan hundir los adoquines al pasar la placa vibrocompactadora sobre ellos. Se deberán dar al menos cuatro pasadas con la placa vibrocompactadora en diferentes direcciones y traslapando cada recorrido con el anterior, o las pasadas necesarias para que los adoquines queden completamente firmes. Una vez terminada la compactación se podrá dar al servicio el pavimento. Fig. 2.9 Detalle de compactación final

Tabla 2.11 Tipo de manchas y tratamiento recomendado Tipo de manchas y tratamiento recomendado Suciedad en general

Cepillado con agua o agua tibia y jabón. Si se usa agua a presión, se debe evitar remover el material de la junta.

Musgo, liquen, algas

Puede ocurrir en pavimentos muy húmedos y a la sombra. Arrancar retoños y limpiar con un matamaleza siguiendo las indicaciones del productor.

Manchas de moho

Mojar la superficie y aplicar una solución al 10% de ácido clorhídrico o similar. El ácido ataca el concreto, por lo que se debe emplear de forma limitada.

Manchas de aceite

No mancha si se remueve rápidamente con material absorbente. No restriegue durante la limpieza. Si la mancha persiste, cepille con una emulsión para limpieza de grasa y enjuague. Alternativamente puede usarse un detergente fuerte y lavado con agua caliente. Este tratamiento puede ocasionar pérdida de algo de pigmento de los adoquines.

Manchas de asfalto

Dejar que se enfríe, no penetra fácilmente en el concreto. Remover con espátula u otro medio mecánico. Si la mancha persiste, se puede emplear hielo para hacer que el asfalto se vuelva más quebradizo antes de rasparlo. Remover residuos con un polvo abrasivo y lavar el área con agua.

Manchas de pintura y grafitis

Difícil remoción. La pintura debe ser removida con un material absorbente, sin restregar. Luego se puede tratar con un disolvente como “thinner” y lavar con un producto removedor de grasa. Si la pintura está seca, primero se debe remover por medios mecánicos.

2.6 Mantenimiento Durante la vida inicial del pavimento, las juntas entre los adoquines serán más o menos permeables. El ingreso de pequeñas cantidades de agua consolidará las arenas de la junta. Es importante que las juntas sean llenadas regularmente con arena para reemplazar la arena que ha sido removida. Con el tiempo, excepto en pavimentos drenantes, las juntas se volverán semiimpermeables debido a las partículas que tienden a sellar las juntas. Antes de que esto ocurra el pavimento solo debe ser barrido a mano. Las barredoras mecánicas y en particular las aspiradoras con alta succión no deben ser utilizadas. Como cualquier otro material a la intemperie, el pavimento de adoquines puede presentar de vez en cuando manchas por el uso o la aparición eventual de alguna vegetación tras largos períodos de humedad. El mantenimiento regular y las buenas prácticas de limpieza mejorarán la apariencia del pavimento. A continuación se describen tipos de manchas y una solución recomendada, según se propone en la tabla 2.11.

Manchas de epóxicos y de Quemar cuidadosamente el área con una llama de poliéster soldador de acetileno. Debe emplearse equipo de protección adecuado para no inhalar el vapor que se desprende. Si persiste una mancha negra, se puede retirar con agua y jabón. Manchas de humo, fuego Lavar con agua y jabón o incluso blanqueador. y tabaco Manchas de bebidas

Restregar el área con agua jabonosa caliente.

Marcas o huellas de las llantas de los vehículos

Se pueden retirar con limpieza a vapor o restregando el área con agua caliente y un detergente fuerte.

Eflorescencia del concreto El fenómeno es normal y temporal y desaparece gradualmente con la exposición normal a la intemperie. Puede ser removida en forma química con limpiadores ácidos.

Nota de seguridad: algunos de los métodos que se describen incluyen el uso de químicos que podrían ser dañinos si no se usan correctamente. Es importante seguir todas las advertencias de seguridad descritas por el productor de los químicos, así como emplear equipo de protección personal apropiado.

32

Manual Técnico PC - Tubería de concreto

T u b e r í a d e c o n c r e t o

Capítulo 3

Tubería de concreto Productos de Concreto, S.A. fabrica tuberías de concreto con y sin refuerzo, bajo el sistema de prensa radial “Packer Head” y de vibrocompactado, siguiendo un estricto control de calidad. 3.1 Ventajas de las tuberías de concreto Su diseño y fabricación se ajustan a distintas normas técnicas nacionales e internacionales, tales como: ASTM (American Society for Testing and Materials), ASCE (American Society of Civil Engineer), EN (Normas Europeas), AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials ) e INTECO (Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica). •

Tubos de concreto sin refuerzo para alcantarillado (INTE 16-11-04-08, ASTM C-14, AASHTO M86).

•

Tubos de concreto reforzado para alcantarillado. (INTE 16-11-01-08, ASTM C-76, AASHTO M170).

•

Tuberías especiales, pozos, alcantarillas de cuadro, tuberías para hincado, tuberías no circulares, (ASTM C-361, ASTM C-478, ASTM C-655, ASTM C-789, ASTM C-850, ASTM C-985, ASTM C-1433, EN1916, EN1917, ASCE 27, AASHTO M199, AASHTO M259, AASHTO M273).

El éxito de las tuberías de concreto radica en su facilidad de instalación, resistencia, desempeño, versatilidad, durabilidad, seguridad y economía, siendo la opción más viable y probada para solventar la conducción de fluidos.

Las tuberías de concreto presentan diferentes características que las hacen idóneas para la conducción de fluidos sean estos desechos industriales, aguas pluviales, aguas negras o agua potable en situaciones diversas de suelo, rellenos o cargas externas, tales como:

a) Instalación •

Es fácil de instalar.

•

No presentan problemas de flotación.

•

Las tuberías de concreto son un sistema rígido donde un 85% de la resistencia es aportada por la tubería y solo un 15 % es aportado por el material de relleno. Por lo cual se puede garantizar un 85 % de la resistencia del sistema desde antes de que la misma llega al sitio de construcción.

•

Mayor seguridad del personal en el proceso constructivo.

•

Flexibilidad para acomodar deflexiones laterales o movimientos longitudinales.

•

El mayor número de uniones por metro lineal con respecto a otros tipos de tubería permite mantener el alineamiento y la pendiente más fácilmente.; así como acomodar los esfuerzos y deflexiones producidas por la superficie de apoyo, las cargas externas y el sismo.

•

Las tuberías de concreto son menos susceptibles de daños en la etapa de construcción.

El ritmo de la instalación depende más de la excavación que de la colocación del tubo. Si bien el tubo de concreto es más pesado que el de otros materiales, ambos requieren maquinaria especializada para su instalación cuando se trata de los diámetros más comunes. Máquina de vibrocompactado tipo Multicast 250.

33

o t e r c n o c e d a í r e b u T


b) Durabilidad

f) Versátil

•

• Pueden tener otras formas aparte de las circulares dependiendo de las necesidades.

• •

Resistentes al fuego. En caso de posibles incendios urbanos o forestales el tubo de concreto garantiza su funcionamiento y estabilidad. Soporta aguas agresivas con recubrimientos especiales y/o aditivos. Por ser una tubería rígida las deformaciones son mínimas tanto en la instalación como en la operación.

Teniendo en cuenta la conformación estructural del tubo y su exposición hidráulica, se ha demostrado que la tubería de concreto tiene una vida útil de al menos 100 años, dos veces más que otros materiales.

c) Calidad •

Resiste esfuerzos cortantes o movimientos verticales.

• •

Resistentes a la infiltración y exfiltración. Cumple con normativa bajo estrictos controles en el proceso de fabricación.

•

El concreto es uno de los materiales de construcción más estudiado y analizado, ya que sus componentes y su funcionamiento en conjunto puede ser medido con precisión.

• Se adapta a distintos requerimientos de operación o instalación.

3.2 Tipos de tuberías Tubos sin refuerzo INTE 16-11-04-08 ASTM C-14 / AASHTO M 86 Las tuberías de concreto sin refuerzo C-14 se fabrican en tres clases diferentes, denominadas clase I, II y III, siendo la más usual la clase I, mientras que las clases II y II I se fabrican bajo pedido. En la tabla 3.1 se muestra las resistencia mínima requerida para cada tipo según ASTM C-14

Tabla 3.1 Requerimientos fisicos y dimensionales de las tuberias C-14 Clase I

Clase II

Espesor Diámetro mínimo de la

Clase III

Espesor

Resistencia Resistencia

Espesor

mínimo

mínimo

de la

Resistencia Resistencia de la Resistencia Resistencia

pared

mínima

mínima

pared

mínima

mínima

pared

mínima

mínima

mm

mm

kN/m

N/m/mm

mm

kN/m

N/m/mm

mm

kN/m

N/m/mm

100

16

22

220

19

29

290

19

35

350

150

16

22

147

19

29

193

22

35

233

200

19

22

110

22

29

145

29

35

175

250

22

23.5

94

25

29

116

32

35

140

300

25

26.5

88

35

33

110

44

38

127

375

32

29

77

41

38

101

47

42

112

450

38

32

71

50

44

98

57

48

107

525

44

35

67

57

48

91

69

56

107

600

54

38

63

75

52.5

88

85

64

107

e) Sostenibilidad

675

82

41

61

94

57.5

85

94

67

99

• •

750

88

44

59

107

63

84

107

69.5

93

825

94

46

56

113

64

78

113

71

86

900

100

48

53

119

65.5

73

119

73

81

d) Economía Si se evalúa todo el ciclo de vida del sistema son económicas considerando: costo inicial, vida útil del material, costo de mantenimiento, costo de reemplazo, valor de rescate, seguridad y desempeño.

Se fabrican de materiales naturales locales. Las tuberías de concreto son inocuas para la salud de las personas y el medio ambiente. • La fabricación de las tuberías requiere poca energía y el material es un 100% reciclable • Menor huella de carbono que otros tipos de tubería. • Permite implementar diversas estrategias que ayudan a obtener la certificación LEED (Leadership in Energy & Environmental Design). El tubo de concreto es amigable con el ambiente tanto por el material de que están hechas, su forma de producción y su desempeño una vez instaladas. No emite desechos tóxicos en su fabricación o durante su funcionamiento, en caso de incendio no libera contaminantes. El concreto es el material de construcción de menor consumo de energía específica.

34

La resistencia está dada en KN/m. Para poder comparar con la norma ASTM C 76 también se dan los valores en Newtons por m lineal de tubería por mm de diámetro.

Estas tuberías generalmente son utilizadas en conducciones con rellenos de altura moderada, siendo sus usos principales: •

Alcantarillas de aguas pluviales en ciudades y urbanizaciones.

•

Colectores de aguas negras, pluviales y de desechos industriales.

Tubos con refuerzo INTE 16-11-01-08 ASTM C-76 / AASHTO M 170 Las tuberías de concreto con refuerzo C-76 se fabrican en cinco clases diferentes, denominadas clase I, II, II I, IV, y V, siendo la mas usual la clase II I, mientras que las clases restantes se fabrican bajo pedido.


Tabla 3.2 Resistencia de las tuberías C 76 Carga Carga Diámetro Diámetro Clase de grieta última mínimo máximo mm I II III IV V

N/m/mm 40 50 65 100 140

N/m/mm 60 75 100 150 175

mm 1500 300 300 300 300

mm 2700 2700 2700 2100 1800

T u b e r í a

ASTM C-478, AASHTO M199, EN1917 Pozos de inspección para sistemas de tuberías circulares o rectangulares. Los pozos estándar (Figura 3.2) se pueden fabricar en diversos diámetros internos desde 1.2 m hasta 2.44 m. Los largos de las piezas componentes son 1.25 m, 2.5 m y piezas de ajuste. Adicionalmente los pozos cuentan con una tapa de concreto con la prevista estándar de aceso y gradas metálicas o sintéticas según los requerimientos. Fig. 3.2 Pozo estándar

La resistencia está dada en Newtons por m lineal de tubería por mm de diámetro. La carga de grieta es la que produce una grieta de 0.3 mm de ancho en 30 cm de largo.

Dext

A

Estas tuberías son aptas para situaciones donde se necesitan mayores diámetros o una mayor resistencia estructural que la C-14, tal como soportar grandes rellenos y/o tránsito de vehículos pesados.

• •

Acceso a pozo 0.2 m 1.25 m

Alcantarillas en carreteras. Alcantarillas de aguas pluviales en ciudades y urbanizaciones. Colectores de aguas negras, pluviales y de desechos industriales. Situaciones donde la falla estructural puede poner en riesgo la vida humana o la propiedad (las tuberías de concreto reforzado aun después de haber fallado retienen su forma y no colapsan).

Tuberías y accesorios especiales Dependiendo de los requerimientos de carga, forma o durabilidad se pueden fabricar diversos elementos, tuberías con recubrimientos sintéticos o con disipadores de energía para disminuir la velocidad del agua.

Ajuste

Peldaños

Fondo a colar en sitio

2.5 m

Dependiendo de las condiciones del sitio o la profundidad requerida del pozo se pueden suministrar pozos para hincar los cuales cuentan con las siguientes características: Ÿ

Ÿ

Están compuestos por elementos de 1 m de alto, una puntera de acero y tapas de concreto enteras o en segmentos dependiendo del diámetro del pozo. Los pozos hincados se pueden hacer de diversos diámetros, usualmente 3.2 m y 2.4 m.

Ÿ

El fondo de los pozos se cola en sitio.

Ÿ

Las aperturas de los pozos para conectar las tuberías se hacen en si tio.

Ÿ

Las escalerillas pueden ser metálicas o sintéticas según se requiera.

Ÿ

En los apartados siguientes se detallan las tuberías más usuales y la norma respectiva que las rige:

Tapa

Dint

Fig. 3.1 Ejemplo de tubería con disipador de energía

Fuente: American Concrete Pipe Association (ACPA)

A

Peldaños

Sus usos principales son: • •

Dint

Ÿ

Ÿ

La resistencia del concreto es de 350 kg/cm2 . Los anillos dependiendo del diámetro se hacen en una pieza o en dos. El sistema requiere del uso de bentonita y maquinaria de excavación tipo almeja.

ASTM C-361 Las tuberías de concreto con refuerzo C-361 se fabrican bajo pedido y su utilización es conducción de fluidos bajo una carga hidrostática máxima de 375 kPa (38 metros carga de agua).

35

d e c o n c r e t o



ASTM C-985

Fig. 3.3 Ejemplo de pozo hincado

Dext

Sobre losa a colar en sitio

Acceso al pozo

Las tuberías de concreto sin refuerzo C-985 se fabrican bajo pedido para cargas de diseño particulares no cubiertas en las normas I NTE 16-11-04-08 y ASTM C-14; siendo su uso normalmente alcantarillas o colectores pluviales. EN1916, ASCE 27

Tapa prefabricado

0.06 m

Sobre losa a colar en sitio

0.06 m

0.06 m

Acceso al pozo

Ajuste

Dint

H

Peldaños

0.06 m

Fondo a colar en sitio

0.06 m

Puntero metálico

Bajo la norma EN 1916 se encuentran cubiertas las tuberías para hincado, las tuberías con fibra, y las tuberías con recubrimientos especiales para corrosión. Las tuberias hincadas (Fig. 3.5) aparecen en el país por primera vez en el Proyecto de Subcolector San Miguel en Desamparados, siendo sus principales ventajas: •

Menos polvo y ruido

•

Menor riesgo de accidentes

•

Menor impacto en el tráfico

•

Menores destrozos en carreteras

•

Menor daño en redes de tuberías existentes

•

Menor impacto ambiental

•

No es necesario bajar el nivel friático

•

Menor riesgo de hundimientos en carreteras y edificios

•

Los trabajos son más independientes de las condiciones climáticas Fig. 3.5 Tubería de concreto para hincar

ASTM C-655 Las tuberías de concreto con refuerzo C-655 se fabrican bajo pedido para cargas de diseño particulares no cubiertas en las normas ASTM C-76, ASTM C-361 e INTE 16-11-01-08, siendo su uso normalmente alcantarillas o colectores pluviales. ASTM C-789, ASTM C-850, ASTM C-1433, AASHTO M259, AASHTO M273 Alcantarillas de cuadro para pasos a desnivel, cruce de carreteras o alcantarillas. Sus tamaños variarán de acuerdo con los requerimientos de 90 x 60 m a 3.60 x 360 m. Fig. 3.4 Sistema de alcantarillas de cuadro


36

En lo que respecta a la tubería su tamaño, espesor y tipo de junta a emplear dependerá de las condiciones específicas del suelo, la distancia entre pozos y el sistema de hincado a utilizar. En la Fig. 3.6 se muestra el proceso general de hincado el cual consiste en bajar a un pozo de lanzamiento una máquina tuneladora que abre un túnel cuyo diámetro es ligeramente mayor al de la tubería a hincar. La tubería se va bajando de una a una en el pozo de lanzamiento y por medio de un gato hidráulico se empuja a la sección de tubería la cual empuja a su vez a la máquina tuneladora. En el sistema mostrado la tierra disuelta sale por medio de un sistema de bombeo en una suspensión de bentonita, la cual se usa también para disminuir la fricción entre el tubo y el suelo.


Una vez que se alcanza la distancia deseada la máquina tuneladora sale por un pozo de recepción. La distancia que se pueda alcanzar entre pozos dependerá de la resistencia del concreto de la tubería, el espesor de la tubería, de la máquina de excavación, de la estación de hincado, del suelo circundante, de la fricción que se genere con la tubería, de la pericia del operario, de la rectitud de la excavación, del uso o no de estaciones intermedias de hincado, etc.

T u b e r í a

3.3 Características físicas de las tuberías y uniones Geometría de las tuberías La geometría de los tubos varía de acuerdo con el diámetro y el sistema de producción. En las Tablas 3.3 y 3.4 se muestra la geometría de los tubos para los diámetros menores o iguales a 1200 mm y en las Tablas 3.5 y 3.6 los tubos para tuberías mayores a 1200 mm. Las dimensiones son solamente de referencia y pueden variar por temas de producción o desmolde. Los pesos indicados son para tuberías clase III, según ASTM C76 con pared tipo B.

Fig. 3.6 Sistema de hincado

Fig. 3.7 Geometría de las tuberías con diámetros menores o iguales a 1200 m M G C

A

E N

N Izaje tipo 2

Fuente: Herrenknecht, Tunneling System.

T

Izaje tipo 1

D

F

D

ASTM C-506, ASTM C-507, AASHTO M206, AASHTO M207 Tuberías elípticas para alcantarillado pluvial o sanitario.

E Ver detalle de Junta B B

LU LT

Tabla 3.3 Dimensiones de las tuberías con diámetros menores o iguales a 1200 mm Diámetro Nominal mm 300 400 500 600 700 800

900

1000 1200

Lu mm

Lt mm

W Kg

A mm

B mm

C mm

D mm

E mm

F mm

G mm

T mm

grados

2500 1250 2500 1250 2500 1250 2500 1250 2500 1250 2500 2500 1250 2500 2500 2500 2500 2500

2590 1340 2590 1340 2590 1340 2590 1340 2590 1340 2590 2590 1340 2590 2590 2600 2600 2615

213 349 551 393 760 517 995 678 1306 857 1656 1714 997 1937 1994 2195 3239 3122

52 50 50 45 45 45 45 40 40 35 35 35 35 35 35 30 30 75

90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 100 100 115

105 110 110 115 115 120 120 125 125 130 148 130 135 154 135 140 155 202

300 400 400 500 500 600 600 700 700 800 800 800 900 900 900 1000 1200 1200

53 60 60 70 70 75 75 85 85 95 113 95 100 119 100 110 125 125

510 620 620 730 730 840 840 950 950 1060 1060 1060 1035 1054 1035 1280 1510 1600

130 130 130 150 150 150 150 180 180 180 180 180 180 180 180 190 190 180

406 520 510 640 615 750 720 870 825 930 948 930 1100 1054 1035 1220 1450 1450

30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 20

37

d e c o n c r e t o



Fig. 3.8 Geometría de las juntas de las tuberías con diámetros menores o iguales a 1200 m

Tabla 3.4 Dimensiones de las juntas de tuberías para diámetros diámetros menores o iguales a 1200 mm Diámetro nominal

G

H

I

J

K

L

M

N

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

3 00 4 00

13 0 13 0 13 0 15 0 15 0 15 0 15 0 18 0 18 0 18 0 18 0 18 0 18 0 18 0 18 0 19 0 19 0 18 0

44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 64 64

3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.7 3.7

8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 11.3 11.3

47 5

4 67

70 4

6 96

10 1 6

1 0 08

1 343 1 3 85

13 3 2 13 7 7

1 2 10 6 25 1 21 0 6 25 1 21 0 6 25 1 21 0 6 25 1 21 0 6 25 1 21 0 1 21 0 6 25 1 21 0 1 21 0 1 21 4 12 14 12 22

6 25 6 25 6 25 6 25 6 25 6 25 6 25 6 25 6 25 6 25

Izaje tipo 1 Izaje tipo 2

F

5 00

K

6 00 7 00

G B

8 00

H

J I

9 00

1 0 00 1 2 00

L E

Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero

KKG 1.3x35 KKG 1.3x40 KKG 1.3x50 KKG 1.3x65 KKG 1.3x55 KKG 1.3x65 KKG 1.3x65 KKG 1.3x65 KKG 2.5x90 KKG 2. 2.5x90

D

Fig. 3.9 Geometría de las tuberías tuberías de diámetros mayores a 1200 mm M B

Tabla 3.5 Dimensiones de las tuberías para diámetros diámetros mayores a 1200 mm

N

N

E Izaje tipo 1

Izaje tipo 2

B D

T

E B

Diámetro Nominal

Lu

Lt

W

B

D

E

T

mm

mm

mm

Kg

mm

mm

mm

mm

1350 1370 1500 1520 1520 1680 1800 1830 2130 2440

2500 2000 2500 1250 2000 1250 2500 1250 1250 1250

2564 2120 2564 1370 2120 1350 2564 1350 1350 1350

3869 2304 4674 2449 3902 3126 6519 3458 4546 6000

110 120 120 120 120 100 130 100 100 100

1350 1370 1500 1520 1520 1680 1800 1830 2130 2440

138 140 150 152 152 165 175 178 254 290

1629 1652 1803 1828 1828 2006 2153 2184 2540 2900

Lu Lt

Fig. 3.10 Geometría de las juntas juntas de tuberías para diámetros diámetros mayores a 1200 1200 mm Tabla 3.6 Dimensiones de las juntas de tuberías para diámetros mayores mayores a 1200 mm K

J

H

B I

L

E

38

D

Diámetro nominal mm

H mm

I mm

J mm

K mm

L mm

M mm

N mm

13 50 13 70 15 00 15 20 15 20 16 80 18 00 18 30 21 30 24 40

63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 63.5 70 70

3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7 3.7

11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 11.3 12.7 12.7

1 47 0 1 48 8 1 63 0 1 65 3 1 65 3 1 81 9 1 95 0 1 97 8 1 98 2 2 30 6

145 9 147 7 161 9 164 2 164 2 180 7 193 9 196 7 1 96 9 2 29 3

12 73 10 49 12 76 6 25 10 49 6 25 12 77 6 25 6 25 6 25

62 5 37 5 62 5 37 5 62 5 -

Izaje tipo 1 Izaje tipo 2

Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero Agujero

Empaque

KXG 2.5x90 Tec Seal 185 KXG 2.5x75 Tec Seal 185 KXG 2.5x100 Te Tec Seal 185 KXG 2.5x75 Tec Seal 185 KXG 2.5x90 Tec Seal 185 KXG 2.5x90 Tec Seal 185 KXG 2.5x120 Te Tec Seal 185 KXG 2.5x90 Tec Seal 185 KXG 2.5x100 Tec Seal 200 KXG 2.5x120 Tec Seal 200


Fig. 3.11 Empaque de neopreno con lubricación

Las tuberías bajo la norma ASTM C14 se fabrican normalmente como clase I y bajo pedido las clase II y la clase III. Esta última hasta 700 mm normalmente. Para otros diámetros o clases favor consultar al Departamento de Ingeniería. Las tuberías bajo la norma ASTM C 76 se fabrican normalmente en clase II o III bajo pedido en la clase IV hasta 1800 mm y en clase V hasta 1200 mm. Para otros diámetros o clases favor consultar al Departamento de Ingeniería.


Este tipo de junta es utilizado internacionalmente y a nivel nacional se ha desarrollado mediante la colaboración de la empresa Terramix y del ingeniero Guido Quesada en la parte de análisis estructural tanto de la tubería como del empaque.

Uniones para tuberías de concreto

Fig. 3.12 Análisis estructural estructural de la junta con empaque autolubricado autolubricado

Para las uniones de tuberías de concreto hay una gran variedad de uniones dependiendo de si la conexión es de espiga y campana para tubos de diámetros pequeños o machihembrada para tuberías de diámetros grandes. Las uniones más comunes son: resinas, morteros, neoprenos y anillos metálicos. Su uso dependerá de la aplicación y condiciones de carga a la que esté expuesta la tubería. Las principales funciones de las uniones en tuberías son: •

Proveer Prove er herme hermetic ticida idad d ante ante a la infilt infiltra ració ción n del relleno y el agua.

•

Impedi Imp edirr la exfilt exfiltra ració ción n del fluid fluido o que trans transpor porta ta la tubería.

•

Acomodar Acomod ar defle deflexio xiones nes later laterale aless o movimien movimientos tos longitudinales.

•

Prove Pr oveer er una supe superfic rficie ie conti continua nua y unifo uniforme rme par para a el flujo de los fluidos.

•

Permi Pe rmitir tir una una fáci fácill instal instalaci ación ón de la la tuberí tubería. a.

•

Soportar Soport ar una una presió presión n de tra trabaj bajo o mínima mínima de de 9 mca mca según ASTM C 443.

•

La canti cantidad dad de de unione unioness que util utiliza iza las las tuber tuberías ías de de concreto normalmente vistas como una desventaja desde el punto de vista de las tuberías metálicas o plásticas, es en realidad una ventaja para muchos tipos de instalaciones, ya que un m ayor número de uniones permite mantener el alineamiento y la pendiente más fácilmente; así como acomodar los esfuerzos y deflexiones producidas por la superficie de apoyo, las cargas externas y los sismos.

Fuente: Ing. Guido Quesada y Terramix Terramix

Para tuberías trabajando con presión se tiene especialmente el uso de juntas confinadas con empaque redondos. Para tuberías donde es idispensable garantizar la impermeabilidad se utilizan juntas metálicas con o sin registro de presión , tal y como se muestra en la Fig. 3.13. Fig. 3.13 Junta metálica para para presión Tubería de concreto

Junta metálica

Refuerzo

E

Empaque redondo

En las tuberías hincadas la junta dependerá de los requerimientos del cliente y la máquina de hincado, pudiendo ser de tres formas diferentes, como se muestra en la Fig. 3.14: •

La junt junta a 1 donde donde hay un anillo anillo de acer acero o fijo fijo en un un extr extremo emo de de la tube tubería ría..

•

La ju junt nta a 2 do dond ndee el el anil anillo lo de ac acer ero o es es móv móvil il..

•

La junt junta a 3 dond dondee se usa una con conexi exión ón tipo tipo mach machihe ihembr mbrada ada par para a conectar la tubería.

Una de las uniones más utilizadas actualmente para las condiciones de alcantarillado es la de neopreno SBR con lubricación, el cual facilita la operación de instalación. Este tipo de junta se muestra en la Fig. 3.11 y cumple con la norma ASTM C 443/AASHTO M198, ASTM C1628, ASTM C1619.

Fig. 3.14 Tipos de juntas para tubería hincada Placa de acero

Junta tipo 1

Junta tipo 2

Junta tipo 3

39



3.4 Pruebas Las pruebas que se le realizan a las tuberías se pueden dividir en: • Ma Mate teri rias as pri prima mass y con concr cret eto o • •

Tub ubos os in ind div ivid idua uale less Sistema de de tu tubería

a) Materias primas y concreto concreto

mm de ancho, 1.5 mm de espesor en una distancia de 30 mm. La carga se expresa en Newtons por m de longitud por milímetro de diámetro. Posterior a alcanzada esta carga, opcionalmente se puede llevar la tubería hasta la carga última en la cual se forman cuatro articulaciones en la tubería formando un mecanismo de falla. Fig. 3.15 Prueba de tres aristas según ASTM C 497

A las materias primas principales del concreto (cemento y agregados) se le realizan pruebas periódicas para garantizar que cumplen las siguientes normas: • •

INTE 06-01 06-01-02-0 -02-08 8 (ASTM (ASTM C 33): 33): Cubre Cubre los agreg agregados ados finos y gruesos gruesos para concreto. ASTTM C 29 AS 29:: Pes Peso o uni unita tari rio o

• • •

ASTM C 117: ASTM 117: Po Porce rcenta ntaje je de finos finos pas pasand ando. o. ASTM AS TM C 127 127 y 128: 128: Pe Peso so espe específi cífico co y abs absorc orción ión.. ASTM AS TM C 136: 136: Análisi Análisiss granu granulomé lométri trico co de agr agrega egados dos

• •

ASTM C 150 Esp ASTM Especi ecifica ficación ción par para a cement cemento o Portla Portland nd NRC 40-1 40-1990 990 Espe Especif cifica icación ción par para a cement cementos os hidrá hidráulic ulicos os

• •

RTCR 383:20 RTCR 383:2004 04 Cemen Cementos tos hidrá hidráuli ulicos cos espec especifi ificac cacione ioness ASTTM C 56 AS 566: 6: Hu Hume meda dad d tot total al

Tanto los agregados como el cemento son provenientes de nuestras propias Tanto fuentes, lo cual es un factor adicional de calidad. Son dosificados por peso en planta y con un estricto control de humedad, para garantizar una mezcla de concreto acorde con las exigencias del producto. Concreto Con una frecuencia diaria se obtienen testigos, según ASTM C 31 y C 39 de la resistencia del concreto utilizada para la fabricación de los tubos PC, y se prueban en nuestros propios laboratorios para garantizar que la misma s ea adecuada para el manipuleo de los tubos, previo al período correspondiente de cura húmeda en patio. Aceros El acero utilizado para los tubos PC reforzados es de importación y cumplen totalmente con las normas ASTM ASTM A 615 y A 706, para lo cual se solicitan los certificados respectivos al proveedor y se evalúan periódicamente sus propiedades en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales de la UCR (LANAMME), mediante la prueba ASTM A-370.

b) Pruebas sobre tubos individuales Una vez fabricados los tubos se realizan sobre muestras de cada lote de producción pruebas de calidad para para asegurar asegurar que cumplan con la norma ASTM C 497, la cual cubre:

Absorción Esta prueba se realiza sobre un segmento de la tubería para determinar cuánta agua absorbe el elemento y es una medida indirecta de la densidad y resistencia de la tubería. Permeabilidad La prueba de permebilidad mide si hay un flujo de agua a través través de la tuberia al estar esta llena de agua y sin presión por un periodo mínimo de 15 minutos y máximo de 24 horas. Es una medida indirecta de la porosidad o compactación del concreto. Alcalinidad del concreto Esta prueba mide la capacidad del concreto para neutralizar ácidos presentes en las aguas residuales. Además es uno de los criterios utilizados para determinar la vida útil de la tubería en presencia de sulfuro de hidrógeno.

c) Pruebas sobre el sistema de tuberías Prueba de tres aristas Esta prueba se realiza cargando la tubería en forma diametral (Fig. 3.9) y registrando la carga, en la cual se produce una grieta longitudinal de 0.3

40

Estas pruebas abarcan a las tuberías trabajando en conjunto e intervienen no solo las tuberías sino también el empaque.


Las normas que se tienen que verificar so n: ASTM C 443, ASTM C 497, ASTM C 1619, ASTM C 1628.

•

INTE 16-11INTE 16-11-0101-08 08 (AST (ASTM M C 76) “T “Tubo uboss de concr concreto eto reforzado para alcantarillado”.

•

INTE 16-11 16-11-03-08 -03-08 (AS (ASTM TM C 443) 443) “Espe “Especific cificacion aciones es para para juntas flexibles para la unión de tubos circulares de concreto,, usando empaques de hule”. concreto

•

INTE 16-11INTE 16-11-1010-08 08 (AST (ASTM M C 497), 497), "Méto "Métodos dos de ensa ensayo yo para tubos y secciones de pozos de inspección prefabricados en concreto".

•

INTE 16-11INTE 16-11-1111-08 08 (AST (ASTM M C 655), 655), "Tubo "Tuboss de concr concreto eto reforzado para alcantarillado sometido a carga muerta específica".

•

INTE 16-11-1 INTE 16-11-12-0 2-08 8 (ASTM (ASTM C 822), 822), " Defin Definici icione oness estánda estándarr de términos relacionados con tubería de concreto y productos afines".

•

INTEE 16-11-1 INT 16-11-17-0 7-08 8 (AST (ASTM C 1628) 1628) “Espec “Especifi ificac cación ión para para juntas de tuberías de concreto por gravedad usando empaques de hule” hule”..

•

INTE 16-11 INTE 16-11-08 -08-10 -10 (AS (ASTM TM C 1417) 1417),, Tubo Tuboss de co concr ncreto eto reforzado para alcantarillado fabricados según el método de diseño directo.

•

PN INTE INTE 16-1 16-11-2 1-24-1 4-10 0 (AST (ASTM M C 923), 923), Norm Norma a para para conectores elásticos entre estructuras de pozos de inspección de concreto reforzado, tubos y laterales¨.

•

PN INT INTEE 16-11 16-11-23 -23-10 -10 (AS (ASTM TM C 478), 478), Nor Norma ma par para a pozo pozoss de concreto reforzado reforzadoss prefabricados.

•

PN INT INTEE 1616-1111-2121-10 10 (AS (ASTM TM C 1577 1577), ), Nor Norma ma par para a secciones de caja monolíticas prefabricadas en concreto reforzado para alcantarillas, aguas pluviales y aguas residuales diseñadas conforme a AASHTO LRFD. LRFD.

•

PN INTE INTE 1616-1111-2929-10 10 (BS EN 1916 1916), ), Tubo refo reforza rzado do de de concreto para hincar.

•

RTCR RT CR 383:2 383:2004, 004, Ceme Cementos ntos hidr hidráuli áulicos cos espec especifiificaciones.

Prueba hidrostática En esta prueba se somete un tubo o dos, si se desea probar también el empaque y hermeticidad de la junta, a una presión de 90 Kpa ( 9 mca) por 10 minutos para las tuberías tipo C14 y C76 (Fig. 3.16). Si bien las tuberias trabajan a gravedad se analiza el caso en que se obstruyen y trabajan a presión. Fig. 3.16 Ensamble y medición de la prueba hidrostática

En el caso de las tuberías cubiertas por la norma ASTM C 361 las tuberías y juntas deben probarse probarse a un 120% 120% de la presión especificada por 20 minutos. Prueba de cortante de la junta De acuerdo con la norma ASTM C 443 las juntas de las tubería deben de someterse a una prueba de cortante para asegurar la capacidad estructural de la junta ante cargas diferenciales (Fig. 3.17). Fig. 3.17 Prueba de cortante de la junta LF

75 mm

F

Placa de madera

((OAL/2) - 75 mm

WP

Apoyo de madera 75 mm

OAL - 125 mm

R = Reacción WP = Peso nominal de la tubería F = Fuerza adicional requerida

Diámetro D (m) Pieza de madera

Reacción especificada R

Apoyo de madera

R = 58.33kN x Diámetro interno en metros ((OAL) - 125 mm)R - ((OAL/2) - 75 mm)W P F= LF

Normas internacionales relacionadas •

ASTM A 82, ASTM 82, "Spec "Specifi ificat cation ion for for Steel Steel Wire Wire,, Plain, Plain, for for Concrete Reinforcem Reinforcement". ent".

•

ASTM AS TM A 185, 185, "Spe "Specif cifica icatio tion n for Stee Steell Welde Welded d Wire Wire Reinforcement, Plain, for Concrete". Reinforcement,

•

ASTM A 496, Speci ASTM Specifica fication tion for Steel Wir Wire, e, Defor Deformed, med, for ConcreteReinforcement.

•

ASTM AS TM A 497, 497, Spec Specifi ificat cation ion for for Steel Steel Weld Welded ed Wire Wire Reinforcement, Deformed, for Concrete¨. Reinforcement,

Fuente: American Society for Testing and Materials (ASTM)

•

Todas estas pruebas son verificadas por el LANAME periódicamente o a solicitud del cliente.

ASTM AS TM A 615/ 615/A A 615M, 615M, Speci Specific ficat ation ion for for Defo Deforme rmed d and Plain Billet-Steel Bars for Concrete Reinforcement. Reinforcement.

•

ASTM A 706 Standa ASTM Standard rd Specifica Specification tion for for Low-Allo Low-Alloyy Steel Steel Deformed and Plain Bars for Concrete Reinforcement. Reinforcement.

3.5 Normas y estándares estándares aplicables a las tuberías de concreto

•

En Costa Rica las normas vigentes a la fecha para las tuberías de concreto son las normas INTECO, específicamente:

ASTM C 14 Standard ASTM Standard Specif Specificat ication ion for for Concrete Concrete Sewer Sewer,, Storm Drain, and Culvert Pipe.

•

ASTM C 31 Practice ASTM Practice for for Making Making and Curing Curing Concrete Concrete Test Specimens in the Field.

•

ASTM C 39 Test ASTM Test Method Method for for Compressi Compressive ve Strength Strength of Cylindrical Concrete Specimens.

•

INTE 16-11-01 16-11-01-08," -08,"TTubería uberíass de concreto concreto refor reforzado zado para para alcant alcantarilla arillado". do".

•

INTE 16-1116-11-04-08 04-08 (AS (ASTM TM C 14) “T “Tubos de conc concreto reto sin sin refuerzo refuerzo para alcantarillado”.

41




•

ASTM C 42 Test ASTM Test Method Method for Obtaining Obtaining and Testing Testing Drilled Drilled Cores Cores and Sawed Sawed Beams of Concrete.

•

ASTM C 989 "Specif ASTM "Specificat ication ion for for Ground Ground Granulat Granulated ed BlastBlastFurnace Slag for Use in Concrete and Mortars".

•

ASTM C 76 Standard Specifi ASTM Specificatio cation n for Reinfor Reinforced ced Concrete Concrete Culvert, Culvert, Storm Storm Drain, and Sewer Pipe.

•

•

ASTM AST M C 150 150 Specifi Specificati cation on for for Portla Portland nd Cement. Cement.

ASTM C 990 Standa ASTM Standard rd Specificati Specification on for for Joints Joints for for Concrete Pipe, Manholes, and Precast Box Sections Using Preformed Flexible Joint Sealants.

•

ASTM AST M C 260, "Specificati "Specification on for Air-Entr Air-Entraining aining Admixtur Admixtures es for Concrete" Concrete"..

•

•

ASTM C 309, "Specifica ASTM "Specification tion for for Liquid MembraneMembrane-For Forming ming Compounds Compounds for for Curing Concrete".

ASTM C 1017/C1 ASTM 1017/C1017M, 017M, "Speci "Specifica fication tion for for Chemical Chemical Admixtures for use in Producing Flowing Concrete".

•

ASTM C 361 Standard ASTM Standard Specifica Specification tion for for Reinforce Reinforced d Concrete Concrete Low-Head Low-Head Pressure Pipe.

ASTM C 1103 ASTM 1103 Standard Standard Practic Practicee for Joint Accep Acceptance tance Testing of Installed Precast Concrete Pipe Sewer Lines.

•

ASTM C 443/AASHT ASTM 443/AASHTO O M 198 Standard Specific Specificatio ation n for Joints Joints for Circular Circular Concrete Sewer and Culvert Pipe, Using Rubber Gaskets.

ASTM C 1116 Specificat ASTM Specification ion for Fiber-R Fiber-Reinf einforced orced Concr Concrete ete and Shotcrete".

•

ASTM C 1131 Standar ASTM Standard d Practice Practice for for Least Cost Cost (Life (Life Cycle) Cycle) Analysis of Concrete Culvert, Storm Sewer, and Sanitary Sewer Systems.

•

ASTM C 1214 Stand ASTM Standard ard Test Test Method Method for for Concrete Concrete Pipe Sewer lines by Negative Air Pressure (Vacuum) Test Method.

•

ASTM C 1244 Standard ASTM Standard Test Method Method for Concr Concrete ete Sewer Sewer Manholes by the Negative Air Pressure (Vacuum) Test Prior to Backfill.

•

ASTM C 1417 ASTM 1417 Standard Standard Specifi Specificatio cation n for Manuf Manufactur acturee of Reinforced Concrete Sewer, Storm Drain, and Culvert Pipe for Direct Design.

•

ASTM C 1433/ ASTM 1433/ AASHT AASHTO O M 259/ 259/ AASHT AASHTO O M 273 273 Standard Standard Specification for Precast Reinforced Concrete Monolithic Box Sections for Culverts, Storm Drains, and Sewers.

•

ASTM C 1479 Standa ASTM Standard rd Practice Practice for for Installa Installation tion of Preca Precast st Concrete Sewer, Storm Drain, and Culvert Pipe Using Standard Installations.

• • •

ASTM AST M C 444 Standard Standard Specific Specificatio ation n for Perfor Perforated ated Concret Concretee Pipe.

•

ASTM C 478/AASHT ASTM 478/AASHTO O M 199 Standard Standard Specificatio Specification n for Precast Precast Reinforced Reinforced Concrete Manhole Sections.

•

ASTM AST M C 494/C 494M 494M "Specificat "Specification ion for Chemical Chemical Admixtur Admixtures es for Concret Concrete". e".

•

ASTM AST M A 496 "Specifica "Specification tion for for Steel Wire, Wire, Deformed, Deformed, for for Concrete Concrete Reinforcement".

•

ASTM C 497 Standard ASTM Standard Test Test Methods Methods for Concret Concretee Pipe, Manhole Manhole Sections, Sections, or Tile.

•

ASTM C 506/ AASHTO ASTM AASHTO M 206 Standard Specific Specificatio ation n for Reinforce Reinforced d Concrete Concrete Arch Culvert, Storm Drain, and Sewer Pipe.

•

ASTM C 507/ AASHTO ASTM AASHTO M 207 Standard Specific Specificatio ation n for Reinforce Reinforced d Concrete Concrete Elliptical Culvert, Storm Drain, and Sewer Pipe.

•

ASTM AST M C 595 "Specif "Specificati ication on for for Blended Blended Hydraulic Hydraulic Cement Cements". s".

•

ASTM A 615/A 615M "Specification ASTM "Specification for for Deformed Deformed and Plain Billet-Steel Billet-Steel Bars for Concrete Reinforc Reinforcement". ement".

•

ASTM C 618 "Specific ASTM "Specificatio ation n for Coal Coal Fly Ash and and Raw or Calcined Calcined Natur Natural al Pozzolan for Use as a Mineral Admixture in Concrete".

•

ASTM C-655 Standard ASTM Standard Specificati Specification on for Reinforce Reinforced d Concrete Concrete D-Load Culvert, Culvert, Storm Drain, and Sewer Pipe.

ASTM C 1619 ASTM 1619 Standard Standard Specif Specificati ication on for for Elastom Elastomeric eric Seals for Joining Concrete Structures.

•

ASTM C 789/ AASHTO ASTM AASHTO M 259 Standard Standard Specificati Specification on for Precast Precast Reinfor Reinforced ced Concrete Box Sections for Culverts, Storm Drains, and Sewers.

ASTM C 1628 ASTM 1628 Standard Standard Specifi Specificati cation on for for Joints Joints for for Concrete Gravity Flow Sewer Pipe, Using Rubber Gaskets.

•

ASTM C 822 Standard ASTM Standard Definitions Definitions of Terms Terms Relating Relating to Concr Concrete ete Pipe and Related Products.

AWWA 302 Reinfo AWWA Reinforced rced Concr Concrete ete Pressur Pressuree Pipe, Pipe, NonCylinder Type for Water and Other Liquids. Liquid s.

•

ASTM C 850/ AASHTO ASTM AASHTO M 273 Precast Precast Reinfo Reinforced rced Concre Concrete te Box Sections Sections for for Culverts, Storm Drains, and Sewers with less than 2 ft. of Cover Subject to Highway Loading.

ASCE 15 Standar Standard d Practice Practice for Dire Direct ct Design Design of Burie Buried d Precast Concrete Pipe Using Standard Installations (SIDD).

•

ASTM C 877 External ASTM External Sealing Sealing Bands for for Non-Circula Non-Circularr Concrete Concrete Sewer, Sewer, Storm Drain and Culvert Pipe.

ASCE 27 27 Standard Standard Pract Practice ice for for Direct Direct Design Design of of Precast Precast Concrete Pipe for Jacking in trenchless Construction.

•

ASTM C 890 Standard ASTM Standard Practice Practice for for Minimum Minimum Structural Structural Design Design Loading Loading for for Monolithic or Sectional Precast Concrete Water and Wastewater Structures.

EN 1916 1916 Concret Concretee pipes and and fittings, fittings, unrein unreinfor forced, ced, steel steel fiber and reinforced.

•

ASTM C 913 ASTM 913 Standard Standard Specificatio Specification n for Precast Concre Concrete te Water Water and and Wastewater Wastew ater Structures.

EN 1917 1917 Concr Concrete ete manhole manholess and inspecti inspection on chambers chambers,, unreinforced, steel fiber and reinforced.

•

BS 5911-1 5911-1 Conc Concrete rete pipes and ancilla ancillary ry concr concrete ete products.

• • • •

• • • •

ASTM AST M C 923 Resilient Resilient Connecto Connectors rs Between Between Reinforce Reinforced d Concrete Concrete Manhole Manhole Structures and Pipes.

•

ASTM AST M C 924 Low-Pres Low-Pressure sure Air Air Test Test of Concret Concretee Pipe Sewer Sewer Lines.

•

ASTM C 969 Infiltrati ASTM Infiltration on and Exfiltrati Exfiltration on Acceptance Acceptance Testing Testing of Installed Installed Precast Precast Concrete Pipe Sewer Lines.

•

ASTM C 985 Non-Reinfo ASTM Non-Reinforced rced Concret Concretee Specified Specified Strength Strength Culvert, Culvert, Storm Drain Drain and Sewer Pipe Lines.

42

Part 1: Specification for unreinforced and reinforced concrete pipes (including jacking pipes) and fittings with flexible joints (complementary to BS EN 1916:2002). •

BS EN 124 Gully Gully tops tops and manho manhole le tops tops for for vehicular vehicular and pedestrian areas. Design requirements, type testing, marking, quality control.


T u b e r í a

3.6 Aspectos de diseño a) Diseño estructural La teoría clásica para determinar las cargas de suelo sobre tuberías de concreto publicada en 1930 fue desarrollada por A. Marston para tuberías colocadas en zanjas angostas “trench” en suelo natural y tuberías en terraplén “embankment” o sobre el nivel de terreno natural y se cubren seguidamente.

Dependiendo de la altura del relleno y/o la forma de la zanja en que se coloca la tubería se pueden tener cuatro condiciones de instalación, las cuales determinan en gran forma la carga muerta que soportará la tubería (Fig. 3.19).

Posteriormente M.G. Spangler en 1933 presenta tres configuraciones de apoyo de las tuberías o cama y el concepto de factor de apoyo “bedding factor” que relaciona la resistencia de la tubería enterrada con la resistencia obtenida en la prueba de tres aristas.

Estas condiciones son de la más crítica a la menos crítica: instalación en terraplén o relleno en proyección positiva, instalación en terraplén o relleno en proyección negativa, instalación en trinchera e instalación hincada.

Esta resistencia es dependiente de dos factores: •

Del ancho y la calidad de la superficie de apoyo con la tubería.

•

La magnitud de la presión lateral y de la altura de la tubería sobre la cual ésta actúa.

Aún cuando el trabajo de Marston y Spangler es conservador y da buenos resultados, los conceptos de diseño tienen sus limitaciones. En 1970, La Asociación Americana de Tuberías de Concreto (ACPA) realizó un extenso programa de investigación sobre la interacción entre el suelo y las tuberías de concreto. Esta investigación culminó con el desarrollo del programa de Análisis y Diseño de la Interacción entre las Tuberías y el Suelo SPIDA, para el diseño directo de tuberías de concreto enterradas. Este posteriormente llevó al desarrollo de cuatro tipos de Instalaciones Estándar y un programa simplificado de diseño denominado Diseño Directo con Instalaciones Estándares SIDD (ASCE 15). Este desarrollo reemplaza las históricas condiciones de apoyo o camas tipo A,B,C,D usadas en el método indirecto de diseño y trae grandes ventajas al permitir escoger entre diferentes niveles de compactación y suelos, lo cual permite analizar la opción mas económica para cada sitio de proyecto y el acarreo o no de material selecto. Terminología y condiciones de instalación En la Fig. 3.19 se muestra la terminología general y elementos que conforman la estructura de soporte en la instalación de tuberías de concreto.

Fig. 3.19 Condiciones típicas de instalación Parte superior del terraplén o relleno

Superficie original del terreno

H

H

X = pDo

Do

Bd

Superficie original del terreno Do

Terraplén en proyección positiva

Trinchera o zanja

H = Altura de relleno sobre la corona del tubo Bd = Ancho de zanja X = Altura del tubo que sobresale de la superficie original del terreno p = Razón de proyección = X/Do

Parte superior del terraplén o relleno

Fig. 3.18 Terminología de la instalació n de la tubería de concreto

Superficie original del terreno

H

H Bd X’ = p’Bd

D0 = Diámetro externo de la tu bería Di = Diámetro interno de la tubería Sobre relleno

H

D0

Parte superior Corona Acostillado Zona de soporte lateral

Sobre relleno Di Inverso

Do

Do

Terraplén en proyección negativa

Bt

Trinchera o zanja

Tubería hincada

Bt = Diámetrop externo de la excavación X’ = Altura entre la corona del tubo y la superficie del terreno original p’ = Razón de proyección = X’/B d

Encamado Sobre relleno

Parte inferior


Fundación Suelo natural o relleno compactado


43

d e c o n c r e t o



Tipos de instalación estándar Los tipos de instalación estándar se clasifican en cuatro, según el tipo material y compactación del mismo, lo que define el grado de rigidez de la cama de apoyo y confinamiento lateral de la tubería. Los suelos se clasifican en cuatro categorías que relacionan el tipo de suelo y el nivel de compactación según la codificación del sistema unificado de clasificación de suelos UCSS, AASHTO. Tablas 3.7 y 3.8.

Tabla 3.7 Sistema unificado de clasificación de suelos Simbología Primera/ segunda letra

G

Grava

Más del 50% de la fracción gruesa de las partículas retenidas en la malla # 4 (4.75 mm)

S

Arena

Mas del 50% de la fracción gruesa de las partículas pasando la malla # 4 (4.75 mm)

M

Limo

Mas del 12% de las par tícula pasa la malla 200. La clasificación depende de las caracteristicas de plasticidad del material pasando la malla 40 (0.425 mm)

C

Arcilla

Mas del 12% de las par tícula pasa la malla 200. La clasificación depende de las caracteristicas de plasticidad del material pasando la malla 40 (0.425 mm)

O

Orgánico

Suelos compresibles con alto contenido de materia orgánica

Segunda Letra

P W H L

Pobremente graduado ( Tamaño uniforme de partículas) Bien graduado (Distintos tamaños de partículas) Alta plasticidad, límite líquido mayor de 50 Baja plasticidad, límite líquido menor o igual a 50

Grueso Fino

Más del 50% de las partículas retenidas en la malla 200 (0.075 mm) Más del 50 % de las partículas pasando la malla 200 (0.075 mm)

División de tamaño

Tabla 3.8 Clasificaciones equivalentes USCS y AASHTO para designación de suelos Tipo representativo de suelo Categoría

USCS (ASTM D 2487) Suelos granulares gruesos y límpios: SW, SP, GW, GP o cualquier tipo de suelo con alguno de las categorias anteriores con 12% o menos pasando la malla 200 ( 0.075 mm) (GW-GM, GP-GM, GW-GC, GP-GC, SWSC, SW-SM, SP-SC, SP-SM)

Categoría 1 Arena Gravosa

Suelos granulares gruesos con finos: GM, GC, SM, SC o cualquier suelo que comience con alguna de estas categorías y que contengan mas del 12 % pasando la malla

Categoría 2 Arena Limosa

AASHTO (M 145)

Descripción GW GP

A-1, A-3 SW SP

A2, A4

GM GC SM SC ML CL

Suelo granular finos: GC, SC, CL, ML , o (CLML, CL/ML, ML/CL) con menos de 30% retenido en la malla 200 (0.075 mm)

Categoría 3 Arcilla Limosa

GC SC A5, A6

ML CL

Categoría 4, Pero no se permite en el acostlllamiento o encamado.

MH

MH, CH, OL, OH, PT

A7

CH OL OH PT

Los tipos de instalación se muestran en la Tabla 3.9 y están correlacionados a los factores de arco o de carga que determinó el estudio de ACPA (Fig. 3.21) utilizando una distribución de presiones tipo Heger. Una instalación tipo 1 es la que requiere mayor calidad de materiales, mayor esfuerzo constructivo y grado de inspección. Mientras tanto, la instalación tipo 4 requiere poco esfuerzo constructivo o de inspección.

44

Grava limpia bien graduada, de fina a gruesa con menos del 5% pasando la malla 200 (0.075 mm) Grava pobremente graduada, con menos del 5 % pasando la malla 200 (0.075 mm) Arena limpia bien graduada de fina a gruesa, con menos del 5 % pasando la malla 200 (0.075 mm) Arena pobremente graduada, con menos del 5 % pasando la malla 200 (0.075 mm) Grava limosa con más de 12% pasando la malla 200 (0.075 mm) Grava arcillos a con más de 12% pas ando la malla 200 (0.075 mm ) Are ana limosa con más de 12% pasando la malla 200 (0.075 mm) Are na arcillo sa co n más de 12 % pasando la malla 200 (0.075 mm) Limo de baja plasticidad con más de 50% pasando la malla 200 (0.075 mm) Arcilla de baja plasticidad con más de 50% pasando la malla 200 (0.075 mm) Grava arcillos a con más de 12% pas ando la malla 200 (0.075 mm ) Are na arcillo sa co n más de 12 % pasando la malla 200 (0.075 mm) Limo de baja plasticidad con más de 50% pasando la malla 200 (0.075 mm) Arcilla de baja plasticidad con más de 50% pasando la malla 200 (0.075 mm) Limo de alta plasticidad con más de 50% pasando la malla 200 (0.075 mm) Arcilla de alta plasticidad con más de 50% pasando la malla 200 (0.075 mm) Suelo orgánico de baja plasticidad Suelo orgánico de alta plasticidad Suelo altamente orgánico

La decisión de cuál instalación es de tipo económica influenciada por los materiales, mano de obra y equipos con que se cuente el proyecto, así como el tipo de tubería que se desee utilizar, ya que a menor calidad de instalación se requiere una tubería de mayor resistencia.


T u b e r í a

Tabla 3.9 Instalaciones estándar y requerimientos mínimos de compactación Tipo de instalación

Espesor del encamado

Zona de acostillamiento y parte externa de Zona de soporte lateral la cama

Tipo 1

Espesor mínimo Do/24, pero no menos de 75 mm. Si la fundación es roca, use un mínimo de Do/12, pero no menos de 150 mm

Suelo categoría I al 90% de Proctor Estándar

Suelo categoría I al 90% Proctor Estándar Suelo categoría II al 95% Proctor Estándar Suelo categoría III al 100% Proctor Estándar

Tipo 2


Suelo categoría I al 90% Proctor Estándar Suelo categoría II al 95% Proctor Estándar


Tipo 3




Tipo 4

No requiere cama a menos que sea fundación en roca. Espesor Do/12 pero no menos de 150 mm

No requiere compactación para los suelos categoría I y II. Suelo categoría II al 85% Proctor Estándar

No requiere compactación para los suelos categoría I y II. Suelo categoría II al 85% Proctor Estándar

Fig. 3.20 Condi ciones típicas de instalación

Cargas Los tipos de carga que actúan en una tubería son el peso propio, el peso del agua en la tubería, las cargas vivas durante el proceso constructivo o en operación durante la vida útil de la estructura. Como carga muerta se tiene el peso del suelo sobre la tubería, el cual se multiplica por un factor de arco vertical. Tanto el peso como el factor de arco dependen de la geometría y tipo de instalación a emplear. Una vez obtenida la carga muerta esta se divide por un factor de encamado el cual a su vez depende del diámetro de la tubería y/o tipo de instalación.

Tipo de instalación

VAF

HAF

1 2 3 4

1.35 1.40 1.40 1.45

0.45 0.40 0.37 0.30

Tabla 3.10 Carga viva que rige el diseño Relleno sobre tubería Categoría I Altura de relleno H Carga aplicada P m kg H< 0.6 7,273 0.6 <= H < 0.84 14,545 H >= 0.84 22,727 Relleno sobre tubería categoría II y III H< 0.71 7,273 0.71 <= H < 0.97 14,545 H >= 0.97 22,727

Tabla 3.11 Factor de seguridad según tipo d e tubería Clase de tubería

Carga de grieta

FS

N/m/mm ASTM C14 Todos 1.5 ASTM C76 100 1.25 ASTM C76 150 1.5 Nota: Se puede interpolar linealmente para cargas de grieta ≤ ≥


El factor de encamado es un factor que se obtiene dividi endo la resistencia obtenida en el laboratorio en una prueba de tres aristas y la obtenida experimentalmente en campo. La carga viva es producto de los vehículos o camiones, trenes o aviones que transitan sobre o cerca de la tubería y de la maquinaria de instalación durante el proceso constructivo. Esta última condición puede ser más severa que la condición de servicio. Para condiciones normales de tráfico vehicular donde la condición constructiva no rige el diseño o se requieran cargas especiales como la de aviones o trenes, la carga viva es despreciable a partir de los tres metros de profundidad y la configuración y tipo de carga que rige entre los cero y tres metros de profundidad se muestra en la Tabla 3.10. Al igual que la carga muerta la carga viva se divide por un factor de encamado. La carga final es la suma de las cargas por metro lineal producto de la carga muerta, el agua y la carga viva que se dividen por un factor de seguridad el cual depende del tipo de tubería y su el diámetro (Tabla 3.11). Si se utiliza un factor de seguridad de 1 se obtiene la carga de grieta por metro lineal. En caso contrario se obtiene la capacidad última por metro lineal que se requiere en tuberías con refuerzo.

45

d e c o n c r e t o



Si la carga por metro lineal expresada en Newtons por metro lineal se divide por el diámetro interno de la tubería expresado en mm se obtienen la demanda que se compara con las capacidades dadas en las Tablas 3.1 y 3.2 para las tuberías ASTM C14 y ASTM C76, respectivamente. Para mayor información sobre cómo determinar las cargas de diseño dependiendo del tipo de carga, configuración y tipo de instalación utilizando el método indirecto se puede consultar “Concrete Pipe Design Manual” de la Asociación Americana de Tuberías de Concreto (ACPA). Si se desea o es necesario un análisis más detallado se puede utilizar la metodología de diseño directo de ASCE 15 de la Asociación Americana de Ingenieros Civiles o el AASHTO LRFD “Bridge Design Specification” de la Asociación Americana de Oficinas de Transporte y Autopistas Estatales.

Tablas para cálculo de demandas y selección de tuberías Una vez determinada la carga en N/m/mm se puede seleccionar la tubería que más se adapte a las necesidades de instalación utilizando las siguientes tablas. En su cabecera se da información general de las tuberías utilizadas, el tipo de instalación, las cargas y cualquier otro supuesto de análisis.

La tabla expresa en su lado izquierdo el diámetro de tubería considerado. En su parte superior la profundidad de instalación medida a altura de corona, y en la parte interna se da la demanda para las condiciones analizadas en N/m/mm. Por medio de colores y aplicando los factores de seguridad de la Tabla 3.11 se muestra cuál sería el tipo de tubería autilizar, según corresponda bajo la norma ASTM C76 o ASTM C14.

Tablas para cálculo de demandas y selección de tuberías Una vez determinada la carga en N/m/mm se puede seleccionar la tubería que más se adapte a las necesidades de instalación utilizando las siguientes tablas. Al pie de cada tabla se da información general de la clase de la tubería utilizada, el tipo de instalación, las cargas y cualquier otro supuesto de análisis. La tabla expresa en su lado izquierdo el diámetro de tubería considerado. En su parte superior la clase de la tubería, y en la parte interna se da la profundidad mínima y máxima para cada clase según el tipo de instalación seleccionado.

Tabla 3.12 Profundidades de instalación para tuberías clase C14 sin carga viva Instalación tipo I D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900

Instalación tipo II

Clase I Prof. Min Prof. Max (m) (m) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

10,05 9,45 9,10 8,50 7,90 7,90 7,60 7,00 6,40

Clase II Prof. Min Prof. Max (m) (m) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

4,25 3,95 3,65 3,65 3,35 3,35 3,05 2,70 2,40

Clase III Prof. Min Prof. Max (m) (m) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

11,55 10,35 9,75 9,75 9,75 9,10 7,90 7,60 7,00

Instalación tipo III D.I. (mm)

(mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900


5,45 4,85 4,25 3,95 3,95 3,65 3,65 3,65 3,00


7,00 6,40 6,00 5,45 5,45 5,15 5,15 4,85 4,55


7,90 7,30 6,70 6,70 6,70 6,10 5,75 5,15 4,85

Instalación tipo IV

Clase I Prof. Min Prof. Max (m) (m)

Clase II Prof. Min Prof. Max (m) (m)

Clase III Prof. Min Prof. Max (m) (m)

300

0,30

5,45

0,30

7,00

0,30

7,90

375

0,30

4,85

0,30

6,40

0,30

7,30

450

0,30

4,25

0,30

6,00

0,30

6,70

525

0,30

3,95

0,30

5,45

0,30

6,70

600

0,30

3,95

0,30

5,45

0,30

6,70

675

0,30

3,65

0,30

5,15

0,30

6,10

750

0,30

3,65

0,30

5,15

0,30

5,75

825

0,30

3,65

0,30

4,85

0,30

5,15

900

0,30

3,00

0,30

4,55

0,30

4,85

Alturas de relleno basadas en: 1. Peso del suelo de 1900 kg/m2 3. Instalación en terraplén D.I. Diámetro interno de la tubería - Prof.: Profundidad Fuente: American Concrete Pipe Association

46

D.I.

D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900


2,70 2,40 2,10 2,10 2,10 1,80 1,80 1,80 1,80


3,35 3,35 3,00 3,00 2,70 2,70 2,70 2,40 2,40


Tubería Clase I norma INTE 16-11-04-08 (ASTM C 14 / AASHTO M86) Tubería Clase II norma INTE 16-11-04-08 (ASTM C 14 / AASHTO M86) Tubería Clase III norma INTE 16-11-04-08 (ASTM C 14 / AASHTO M86) Diseño especial

3,95 3,65 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 2,70 2,70


T u b e r í a

Tabla 3.13 Profundidades de instalación para tuberías clase C14 con carga viva Instalación tipo I D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900




5,45 4,85 4,25 3,95 3,65 3,65 3,35 3,05 3,05

0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,30 0,30 0,30 0,30

7,30 6,70 6,70 6,10 5,75 5,75 5,45 4,85 4,55


D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900

8,50 7,60 7,30 7,30 7,30 6,70 6,40 5,45 5,15

Instalación tipo I D.I. (mm)



4,25 3,65 3,35 3,05 2,70 2,70 2,40 2,10 2,10

0,60 0,60 0,60 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30


5,45 5,15 4,85 4,55 4,25 4,25 4,25 3,65 3,35

0,30 0,60 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

6,40 5,75 5,45 5,45 5,45 4,85 4,55 4,25 3,95





D.I. (mm)




300

0,60

3,05

0,60

4,25

0,30

4,85

300

0,60

2,40

0,60

3,05

375

0,60

2,70

0,60

3,95

0,60

4,55

375

0,60

2,40

0,60

2,70

450

0,90

2,40

0,60

3,65

0,30

4,25

450

0,60

2,10

0,60

2,40

525

0,90

2,10

0,30

3,65

0,30

4,25

525

0,90

2,10

0,60

2,70

600

0,90

2,10

0,30

3,35

0,30

4,25

600

0,90

1,80

0,30

2,70

675

0,90

1,80

0,30

3,35

0,30

3,65

675

0,90

1,80

0,30

2,40

750

0,90

1,50

0,30

3,05

0,30

3,65

750

0,90

1,80

0,30

2,10

825

0,90

1,50

0,30

2,70

0,30

3,05

825

0,90

1,50

0,30

2,10

0,30

2,40

0,30

2,70

900

0,90

1,20

0,30

1,50

900

Alturas de relleno basadas en: 1. Peso del suelo de 1900 kg/m2 2. Carga viva AASHTO HL-93 (AASHTO LRFD 2007) 3. Instalación en terraplén D.I. Diámetro interno de la tubería - Prof.: Profundidad Fuente: American Concrete Pipe Association

1,20

1,50

Tubería Clase I norma INTE 16-11-04-08 (ASTM C 14 / AASHTO M86) Tubería Clase II norma INTE 16-11-04-08 (ASTM C 14 / AASHTO M86) Tubería Clase III norma INTE 16-11-04-08 (ASTM C 14 / AASHTO M86) Diseño especial

Tabla 3.14 Profundidades de instalación para tuberías clase C76 sin carga viva Instalación tipo I D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400


0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

5,15 5,15 5,15 4,85 4,85 4,85 4,85

Clase II Prof. Min Prof. Max (m) (m) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

6,70 6,70 6,70 6,70 6,70 6,70 6,70 6,70 6,70 6,70 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,10 6,10 6,10

Alturas de relleno basadas en: 1. Peso del suelo de 1900 kg/m2 3. Instalación en terraplén D.I. Diámetro interno de la tubería - Prof.: Profundidad Fuente: American Concrete Pipe Association

Clase III Prof. Min Prof. Max (m) (m) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,50 8,50 8,50 8,50 8,50 8,20 8,20 8,20 8,20 8,20 8,20

Clase IV Prof. Min Prof. Max (m) (m) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

13,70 14,00 14,00 14,00 14,00 13,70 13,70 13,70 13,40 13,40 13,40 13,40 13,10 13,10 13,10 12,80 12,80

Clase V Prof. Min Prof. Max (m) (m) 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25 18,25

Tubería Clase I norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase II norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase III norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase IV norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase V norma I NTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Diseño especial

47

d e c o n c r e t o



Instalación tipo II D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400


0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35


4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25


6,05 6,05 6,05 6,05 6,05 6,05 6,05 6,05 6,05 6,05 6,05 5,75 5,75 5,75 5,75 5,75 5,75 5,75 5,75


9,75 9,75 9,75 9,75 9,45 9,45 9,45 9,45 9,45 9,45 9,45 9,45 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10


13,40 13,70 13,70 13,40 13,40 13,40 13,40 13,40 13,10 13,10 13,10 13,10 13,10 13,10 12,80

Instalación tipo III D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400


0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

2,70 2,70 2,70 2,70 2,40 2,40 2,40


3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35


4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55


7,30 7,60 7,60 7,60 7,60 7,60 7,60 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,00 7,00 7,00 7,00


9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10 9,10

Instalación tipo IV D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400

48


0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80 1,80


2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40


3,00 3,00 3,00 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,00


4,85 4,85 4,85 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15 5,15


6,70 7,00 7,00 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30 7,30



Tabla 3.15 Profundidades de instalación para tuberías clase C76 con carga viva Instalación tipo I D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400


0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

3,35 3,35 3,35 3,05 3,05 3,05 3,05


4,55 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,55 4,55 4,55 4,55 4,25 4,25 4,25 4,25 3,95


6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,10 6,10 6,10 5,75 5,75 5,75


10,35 10,35 10,65 10,65 10,65 10,65 10,65 10,65 10,35 10,35 10,35 10,35 10,05 10,05 10,05 9,75 9,75


14,30 14,90 15,20 15,20 15,20 15,20 15,20 14,90 14,90 14,90 14,90 14,90 14,60 14,60 14,30

Instalación tipo II D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400


0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

2,40 2,40 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10


3,35 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,65 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,05 3,05 3,05 3,05

Alturas de relleno basadas en: 1. Peso del suelo de 1900 kg/m2 2. Carga viva AASHTO HL-93 (AASHTO LRFD 2007) 3. Instalación en terraplén D.I. Diámetro interno de la tubería - Prof.: Profundidad Fuente: American Concrete Pipe Association


4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,85 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,55 4,25


7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,90 7,60 7,60 7,60 7,60


11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,55 11,25 11,25 11,25

Tubería Clase I norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase II norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase III norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase IV norma INTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Tubería Clase V norma I NTE 16-11-01-08 (ASTM C 76 / AASHTO M170) Diseño especial

49



Instalación tipo III D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400


0,60 0,60 0,60 0,30 0,30 0,30 0,30

1,50 1,50 1,50 1,50 1,20 1,20 1,20


2,40 2,70 2,70 2,70 2,70 2,70 2,70 2,70 2,70 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10


3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,60 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,35 3,05


6,10 6,10 6,40 6,40 6,40 6,40 6,40 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 5,75 5,75 5,75 5,75


8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,80 8,50

Instalación tipo IV D.I. (mm) 300 375 450 525 600 675 750 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400


0,30

0,30


1,20 1,20 0,90 0,90 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 0,90 0,90

Clase III Prof. Min Prof. Max (m) (m) o,90 0,90 0,60 0,60 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30

1,80 2,10 2,10 2,10 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,40 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 2,10 1,80


3,65 3,95 3,95 3,95 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 3,95 3,95 3,95 3,95


5,45 5,75 5,75 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10 6,10

Diseño hidráulico Para facilitar la selección del tipo y diámetro del tubo que permita el comportamiento hidráulico adecuado de la alcantarilla que se está proyectando instalar, se incluyen cinco tablas. Estas tablas contemplan los tres casos más comunes de usos para tubería de concreto: •

Alcantarillas para caminos y carreteras

•

Alcantarillas en canales de riego o zanjas de drenaje

•

Alcantarillado pluvial y sanitario

El cálculo de los parámetros que intervienen en el diseño se obtuvieron a partir de las definiciones y valores dados en la tabla 3.16, la cual presenta información útil para el diseño hidráulico de tuberías y mediante la aplicación de las fórmulas de Manning y de flujo crítico.

50



Tabla 3.16 Propiedades geométricas de los tubos

y d 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52 0.54 0.56 0.58 0.60 0.62 0.64 0.66 0.68 0.70 0.72 0.74 0.76 0.78 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.00

A d2 0.0037 0.0105 0.0192 0.0294 0.0409 0.0534 0.0668 0.0811 0.0961 0.1118 0.1281 0.1449 0.1623 0.1800 0.1982 0.2167 0.2355 0.2546 0.2739 0.2934 0.3130 0.3328 0.3527 0.3727 0.3927 0.4127 0.4327 0.4526 0.4724 0.4920 0.5115 0.5308 0.5499 0.5687 0.5872 0.6054 0.6231 0.6405 0.6573 0.6736 0.6893 0.7043 0.7186 0.7320 0.7445 0.7560 0.7662 0.7749 0.7816 0.7854

P d 0.2838 0.4027 0.4949 0.5735 0.6435 0.7075 0.7670 0.8230 0.8763 0.9273 0.9764 1.0239 1.0701 1.1152 1.1593 1.2025 1.2451 1.2870 1.3284 1.3694 1.4101 1.4505 1.4907 1.5308 1.5708 1.6108 1.6509 1.6911 1.7315 1.7722 1.8132 1.8546 1.8965 1.9391 1.9823 2.0264 2.0715 2.1176 2.1652 2.2143 2.2653 2.3186 2.3746 2.4341 2.4981 2.5681 2.6467 2.7389 2.8578 2.1416

R d 0.0132 0.0262 0.0389 0.0513 0.0635 0.0755 0.0871 0.0986 0.1097 0.1206 0.1312 0.1416 0.1516 0.1614 0.1709 0.1802 0.1891 0.1978 0.2062 0.2142 0.2220 0.2295 0.2366 0.2435 0.2500 0.2562 0.2621 0.2676 0.2728 0.2776 0.2821 0.2862 0.2900 0.2933 0.2962 0.2987 0.3008 0.3024 0.3036 0.3042 0.3043 0.3038 0.3026 0.3007 0.2980 0.2944 0.2895 0.2829 0.2735 0.2500

T d

D d

0.2800 0.3919 0.4750 0.5426 0.6000 0.6499 0.6940 0.7332 0.7684 0.8000 0.8285 0.8542 0.8773 0.8980 0.9165 0.9330 0.9474 0.9600 0.9708 0.9798 0.9871 0.9928 0.9968 0.9992 1.0000 0.9992 0.9968 0.9928 0.9871 0.9798 0.9708 0.9600 0.9474 0.9330 0.9165 0.8980 0.8773 0.8542 0.8285 0.8000 0.7684 0.7332 0.6940 0.6499 0.6000 0.5426 0.4750 0.3919 0.2800 0.0000

0.0134 0.0269 0.0405 0.0542 0.0681 0.0821 0.0963 0.1106 0.1251 0.1398 0.1546 0.1697 0.1850 0.2005 0.2162 0.2322 0.2485 0.2652 0.2821 0.2994 0.3171 0.3353 0.3539 0.3730 0.3927 0.4130 0.4340 0.4558 0.4785 0.5022 0.5269 0.5530 0.5804 0.6096 0.6407 0.6741 0.7103 0.7498 0.7933 0.8420 0.8970 0.9605 1.0354 1.1263 1.2409 1.3933 1.6131 1.9771 2.7916

AD1/2 d5/2

AR2/3 d8/3

0.0004 0.0017 0.0039 0.0069 0.0107 0.0153 0.0207 0.0270 0.0340 0.0418 0.0504 0.0597 0.0698 0.0806 0.0921 0.1044 0.1174 0.1311 0.1455 0.1605 0.1763 0.1927 0.2098 0.2276 0.2461 0.2652 0.2850 0.3055 0.3268 0.3487 0.3713 0.3947 0.4190 0.4440 0.4700 0.4971 0.5252 0.5546 0.5854 0.6181 0.6528 0.6903 0.7312 0.7769 0.8294 0.8923 0.9731 1.0895 1.3060

0.0002 0.0009 0.0022 0.0041 0.0065 0.0095 0.0131 0.0173 0.0220 0.0273 0.0331 0.0394 0.0461 0.0534 0.0610 0.0691 0.0776 0.0864 0.0956 0.1050 0.1148 0.1284 0.1349 0.1453 0.1558 0.1665 0.1772 0.1879 0.1987 0.2094 0.2200 0.2306 0.2409 0.2511 0.2610 0.2705 0.2798 0.2886 0.2969 0.3047 0.3118 0.3183 0.3239 0.3286 0.3322 0.3345 0.3353 0.3339 0.3294 0.3117

0.5676 0.8054 0.9899 1.1470 1.2870 1.4150 1.5340 1.6461 1.7526 1.8546 1.9528 2.0479 2.1403 2.2304 2.3186 2.4051 2.4901 2.5740 2.6569 2.7389 2.8202 2.9010 2.9814 3.0616 3.1416 3.2216 3.3018 3.3822 3.4630 3.5443 3.6263 3.7092 3.7931 3.8781 3.9646 4.0528 4.1429 4.2353 4.3304 4.4286 4.5306 4.6371 4.7492 4.8682 4.9962 5.1362 5.2933 5.4778 5.7156 6.2832

51



Se recomienda:

Q = A (gD)

½

para flujo crítico

Uso de tubos reforzados con un diámetro mayor o igual a 600 mm. Caudal de diseño producido por tormenta con período de retorno de 5 años.

½

Q = (A R 2/3 S )/n

Fig. 3.21 Alcantarilla con control a la entrada

para flujo normal (Manning)

d

Siendo: Q = caudal de diseño g = 9.8 m/s, aceleración de la gravedad

d

A = área hidráulica D = profundidad hidráulica R = radio hidráulico S= pendiente de la tubería D = diámetro interno del tubo n = 0.013, coeficiente de rugosidad de Manning para tubos de concreto. El valor de n = 0.13 es un valor de diseño que toma en cuenta la rugosidad propia del tubo y del sistema de alcantarillado con pozos u obstruciones. El valor de laboratorio normalmente es de 0.09 a 0.10 y es igual al de otros sistemas de tuberías como PVC. De acuerdo con estudios conducidos en la Universidad de Utah y publicados por la American Concrete Pipe Association (ACPA).

Alcantarillas para carreteras y caminos Los valores de caudal y la pendiente crítica dados en la tabla 3.17, fueron calculados para las siguientes condiciones: •

Altura del nivel de agua a la entrada menor o igual a la altura de la corona del tubo.

•

Control a la entrada: pendiente del tubo 15% mayor a la pendiente crítica (Sc).

•

Salida debe estar libre (no sumergida).

S > Sc

yc = 0.698 d

Tabla 3.17 Alcantarillas con nivel máximo del agua en la corona del tubo Diámetro Diámetro nominal (cm) interior (cm)

Caudal (m3/seg)

Área (m2)

Pendiente crítica (m/m)

10 15 20 25 30

10.2 15.2 20.3 25.4 30.5

0.005 0.013 0.026 0.046 0.073

0.0060 0.0133 0.0238 0.0372 0.0537

0.0113 0.0099 0.0090 0.0083 0.0078

30 40 50 60 70 80 90 100 120

30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 120.0

0.070 0.144 0.252 0.397 0.584 0.816 1.090 1.420 2.250

0.0519 0.0923 0.1442 0.2076 0.2826 0.3691 0.4672 0.5767 0.8305

0.0079 0.0071 0.0066 0.0062 0.0059 0.0057 0.0054 0.0053 0.0050

137 152 168 183 213

137.2 152.4 167.6 182.9 213.4

3.140 4.090 5.180 6.450 9.480

1.086 1.340 1.620 1.929 2.626

0.0047 0.0046 0.0044 0.0043 0.0041

Notas: 1) θ c = 3.01522 (ángulo a profundidad crítica). 2) y/d = 0.68862 (corresponde a θ c). 3) n = 0.013 (coeficiente de Manning). En zonas con pendientes bajas a veces resulta difícil colocar el tubo a pendientes mayores que la crítica, los niveles de agua a la salida son altos y sumergen el tubo. En estos casos varían algunos de los supuestos hechos para el caso anterior y la alcantarilla trabaja con control a la salida. La tabla 3.18 permite seleccionar el tubo para estas condiciones de flujo para los diferentes tubos trabajando llenos y para varios gradientes hidráulicos (H/L).

52


T u b e r í a

Tabla 3.18 Alcantarillas trabajando a tubo lleno Diám. nom. (cm)

Diám. int. (cm)

Área (m2)

10 15 20 25 30

10.20 15.20 20.30 25.40 30.50

30 40 50 60 70 80 90 100 120 137 152 168 183 213

Gradiente = 0.005

Gradiente = 0.01

Gradiente = 0.02

Gradiente = 0.03

Gradiente = 0.04

Caudal (m3/s)

V (m/s)

1.5hv (m)

Caudal (m3/s)

V (m/s)

1.5hv (m)

Caudal (m3/s)

V (m/s)

1.5hv (m)

Caudal (m3/s)

V (m/s)

1.5hv (m)

Caudal (m3/s)

V (m/s)

1.5hv (m)

0.0082 0.0181 0.0324 0.0507 0.0731

0.004 0.011 0.024 0.044 0.071

0.471 0.615 0.746 0.866 0.978

0.017 0.029 0.043 0.057 0.073

0.005 0.016 0.034 0.062 0.101

0.666 0.869 1.05 1.22 1.38

0.034 0.058 0.085 0.115 0.146

0.008 0.022 0.048 0.088 0.143

0.942 1.23 1.49 1.73 1.96

0.068 0.116 0.170 0.229 0.293

0.009 0.027 0.059 0.107 0.175

1.15 1.51 1.83 2.12 2.40

0.102 0.174 0.255 0.344 0.439

0.011 0.032 0.068 0.124 0.202

1.33 1.74 2.11 2.45 2.77

0.136 0.231 0.340 0.459 0.586

30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 120.00

0.0707 0.1257 0.1963 0.2827 0.3848 0.5027 0.6362 0.7854 1.131

0.068 0.147 0.267 0.434 0.655 0.935 1.28 1.70 2.76

0.967 1.17 1.36 1.54 1.70 1.86 2.01 2.16 2.44

0.072 0.105 0.142 0.180 0.222 0.265 0.310 0.357 0.455

0.097 0.208 0.378 0.614 0.926 1.32 1.81 2.40 3.90

1.37 1.66 1.92 2.17 2.41 2.63 2.85 3.05 3.45

0.143 0.210 0.283 0.361 0.443 0.530 0.620 0.713 0.909

0.137 0.295 0.534 0.868 1.31 1.87 2.56 3.39 5.51

1.93 2.34 2.72 3.07 3.40 3.72 4.02 4.32 4.88

0.286 0.420 0.566 0.722 0.887 1.06 1.24 1.43 1.82

0.167 0.361 0.654 1.06 1.60 2.29 3.14 4.15 6.75

2.37 2.87 3.33 3.76 4.17 4.56 4.93 5.29 5.97

0.430 0.631 0.849 1.08 1.33 1.59 1.86 2.14 2.73

0.193 0.417 0.755 1.23 1.85 2.64 3.62 4.80 7.80

2.74 3.31 3.85 4.34 4.81 5.26 5.69 6.11 6.89

0.573 0.841 1.13 1.44 1.77 2.12 2.48 2.85 3.64

137.20 152.40 167.60 182.90 213.40

1.478 1.824 2.206 2.627 3.577

3.94 5.21 6.72 8.48 12.8

2.67 2.86 3.05 3.23 3.58

0.544 0.625 0.710 0.798 0.980

5.57 7.37 9.50 12.0 18.1

3.77 4.04 4.31 4.57 5.06

1.09 1.25 1.42 1.60 1.96

7.88 10.4 13.4 17.0 25.6

5.33 5.72 6.09 6.46 7.16

2.17 2.50 2.84 3.19 3.92

9.65 12.8 16.5 20.8 31.3

6.53 7.00 7.46 7.91 8.76

3.26 3.75 4.26 4.79 5.88

11.1 14.7 19.0 24.0 36.2

7.54 8.09 8.61 9.13 10.1

4.35 5.00 5.68 6.38 7.84

2

2

Notas: 1) n = 0.013 (coeficiente de Manning) 2) V = velocidad a tubo lleno 3) hv = V /2g (g = 9.8 m/s ) Fig. 3.23 Alcantarilla con control de entrada

Alcantarillas en canales de riego o zanjas de drenaje Los tubos de concreto se utilizan en estos casos para permitir el paso de peatones, animales o vehículos sobre el canal o la zanja.

0.60 m mínimo

2

1.5 V 2g

Ht V

d

Fig. 3.22 Alcantarilla con control de salida 3d

L

3d

H 2

1.5 V 2g

v

S > 0.005

d L

Condiciones Tubo reforzado con diámetro mínimo D = 600 mm. Se pueden considerar los dos siguientes casos generales: 1.

Canal ya está construido. Para el tubo trabajando lleno o casi lleno, la velocidad de flujo en la alcantarilla no debe diferir mucho de la del canal.

2.

Canal se está diseñando. Las pérdidas se compensan con diferencia de elevación en el canal. La velocidad de flujo para el tubo trabajando lleno no debe exceder:

•

1.0 m/s en canales de tierra y zanjas

•

1.5 m/s en canales revestidos

Para que el tubo trabaje lleno, la corona debe estar a 1.5v2 /2g bajo el nivel del agua del canal. Las pérdidas de carga (Ht) se estiman en 1.5v2 /2g.

Alcantarillado pluvial o sanitario En alcantarillados pluviales el agua entra al alcantarillado en los pozos. El análisis de cada pozo se realiza utilizando el principio de cambio en la cantidad de movimiento. El valor 1.5 hv es el límite de la profundidad que alcanzará el agua en el pozo de registro a la entrada de cada alcantarilla por encima del nivel del agua en el tubo. El valor de K = 1.5 puede reducirse mediante el cálculo de las condiciones de flujo en cada pozo. Cuando el número de Froude tiene un valor igual a 1.1, la alcantarilla tiene control a la entrada, es decir, la geometría y la profundidad del flujo en el pozo a la entrada del tubo determinan el caudal que fluye por la estructura. Cuando el número de Froude es igual a 0.9, el control está a la salida, o sea que la pendiente del tubo y la profundidad del agua a la salida determinan el caudal que puede evacuar la alcantarilla. En alcantarillados sanitarios, el agua entra al alcantarillado a lo largo de tubos y no en los pozos. Para ese caudal se puede seleccionar el tubo de la tabla 3.19, pero en este caso se recomienda colocar tapas en el fondo de l os pozos y caídas tipo A y A. Esta misma tabla se puede usar directamente para seleccionar el tubo que, a una pendiente igual o mayor que la indicada, evacúe un caudal igual o mayor que el del diseño. Sirve tanto para alcantarillado pluvial como sanitario.

53

d e c o n c r e t o



Tabla 3.19 Alcantarillas trabajando a la velocidad indicada y a tubo lleno Diám. nom. (cm)

Diám. int. (cm)

Área (m2)

10 15 20 25 30

10.20 15.20 20.30 25.40 30.50

30 40 50 60 70 80 90 100 120 137 152 168 183 213

Velocidad = 0.600

Velocidad = 1.00

Velocidad = 1.50

Velocidad = 3.00

Velocidad = 5.00

Caudal Sf (m3/s) (m/m)%

1.5hv (m)


1.5hv (m)


1.5hv (m)


1.5hv (m)


1.5hv (m)

0.0082 0.0181 0.0324 0.0507 0.0731

0.005 0.011 0.019 0.030 0.044

0.8106 0.4762 0.3238 0.2402 0.1882

0.028 0.028 0.028 0.028 0.028

0.008 0.018 0.032 0.051 0.073

2.252 1.323 0.8994 0.6671 0.5227

0.077 0.077 0.077 0.077 0.077

0.012 0.027 0.049 0.076 0.110

5.066 2.976 2.024 1.501 1.176

0.172 0.172 0.172 0.172 0.172

0.025 0.054 0.097 0.152 0.219

20.26 11.91 8.095 6.004 4.704

0.689 0.689 0.689 0.689 0.689

0.041 0.091 0.162 0.253 0.365

56.29 33.07 22.49 16.88 13.07

1.91 1.91 1.91 1.91 1.91

30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 120.00

0.0707 0.1257 0.1963 0.2827 0.3848 0.5027 0.6362 0.7854 1.131

0.042 0.075 0.118 0.170 0.231 0.302 0.382 0.471 0.679

0.1924 0.1311 0.0973 0.0763 0.0622 0.0520 0.0445 0.0386 0.0303

0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028 0.028

0.071 0.126 0.196 0.283 0.385 0.503 0.636 0.785 1.13

0.5343 0.3641 0.2704 0.2120 0.1727 0.1445 0.1235 0.1073 0.0842

0.077 0.077 0.077 0.077 0.077 0.077 0.077 0.077 0.077

0.106 0.188 0.295 0.424 0.577 0.754 0.954 1.18 1.70

1.202 0.8192 0.6084 0.4771 0.3885 0.3251 0.2779 0.2414 0.1893

0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172 0.172

0.212 0.377 0.589 0.848 1.15 1.51 1.91 2.36 3.39

4.809 3.277 2.434 1.908 1.554 1.300 1.111 0.9658 0.7574

0.689 0.689 0.689 0.689 0.689 0.689 0.689 0.689 0.689

0.353 0.628 0.982 1.41 1.92 2.51 3.18 3.93 5.65

13.36 9.102 6.760 5.301 4.316 3.612 3.087 2.683 2.104

1.91 1.91 1.91 1.91 1.91 1.91 1.91 1.91 1.91

137.20 152.40 167.60 182.90 213.40

1.478 1.824 2.206 2.627 3.577

0.887 1.09 1.32 1.58 2.15

0.0253 0.0222 0.0194 0.0173 0.0141

0.028 0.028 0.028 0.028 0.028

1.48 1.82 2.21 2.63 3.58

0.0704 0.0612 0.0539 0.0480 0.0391

0.077 0.077 0.077 0.077 0.077

2.22 2.74 3.31 3.94 5.37

0.1584 0.1377 0.1213 0.1079 0.0879

0.172 0.172 0.172 0.172 0.172

4.44 5.47 6.62 7.88 10.7

0.6335 0.5507 0.4851 0.4318 0.3515

0.689 0.689 0.689 0.689 0.689

7.39 9.12 11.0 13.1 17.9

1.760 1.530 1.348 1.199 0.9764

1.91 1.91 1.91 1.91 1.91

2

Notas: 1) n = 0.013 (coeficiente de Manning) 2) Sf = pérdidas por fricción por metro (%) 3) hv = carga de velocidad (V /2g) 4) Velocidad en metros por seg. Fig. 3.24 Detalle de alcantarillado pluvial

Así mismo la velocidad del efluente en alcantarillas de carreteras o caminos debe controlarse por un tema de erosión del suelo circundante a la salida de esta.

Alcantarillado pluvial (Froude ≥ 1.1)

Usualmente la velocidad máxima recomendada en tuberías de concreto es de hasta 6 m/s aunque AYA la solicita mantener en 5 m/s.

2

KV 2g

d d

Yc = 0.94 d

Por otro lado, la velocidad mínima en una tubería está relacionada con el arrastre de sólidos y permitir una autolimpieza de esta. Bajo este criterio se define que se debe tener una fuerza de arraste de por lo menos 1 N/m2 (aprox 0.6 m/s en los casos usuales).

S > Sc

Cuando S > Sc => Froude ≥ 1.1

Alcantarillado pluvial (Froude ≤ 0.9)

2

KV 2g

d

2

S < Sc

KV 2g

Yc = 0.94 d

Cuando S > Sc => Froude ≤ 0.9

Velocidades máximas y mínimas recomendadas La velocidad en tubería se puede determinar por medio de la fórmula : V = 1/n R

2/3

S

1/2

En las tuberías de concreto la velocidad máxima se controla más que todo por un tema de durabilidad. Cuando la velocidad es muy alta puede generar cavitación y dependiendo de la características de los sólidos disueltos en el agua un problema de erosión.

54

Otro punto que controla la velocidad mínima es un tema de aereación del efluente en alcantarillados sanitarios para prevenir la formación de sulfuros y la corrosión de la tubería. El proceso de corrosión se da por la transformación de los sulfatos presente en las aguas negras a sulfuro de hidrógeno por la bacteria Concrettivorus la cual se desarrolla en medios anaeróbicos y da origen al ácido sulfúrico que corroe la superficie de concreto. Los medios de evitar la producción de la bacteria es controlando el pH del agua, el contenido de oxígeno y la velocidad del flujo. Los valores sugeridos para las velocidades mínimas de aguas residuales en función de la demanda bi oquímica de oxígeno (DBO) se muestra en la tabla 3.21.


T u b e r í a

Tabla 3.20 Características de los tubos trabajando a 0.94 del diámetro Diámetro nominal (cm)

Diámetro interior (cm)

Área (0.94) (m2)

2/3 AR (m8/3)

10 15 20 25 30

10.20 15.20 20.30 25.40 30.50

0.0088 0.0177 0.0316 0.0494 0.0713

30 40 50 60 70 80 90 100 120

30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 100.00 120.00

137 152 168 183 213

137.20 152.40 167.60 182.90 213.40

Número de Froude = 1.10

Número de Froude = 0.90

Caudal (m3/s)

V (m/s)

Sf (m/m)

1.5 hv (m)

Caudal (m3/s)

V (m/s)

Sf (m/m)

1.5 hv (m)

0.0008 0.0022 0.0048 0.0087 0.0141

0.010 0.027 0.057 0.099 0.156

1.29 1.57 1.82 2.03 2.23

0.0348 0.0305 0.0277 0.0257 0.0242

0.009 0.025 0.051 0.089 0.141

1.14 1.40 1.61 1.80 1.98

0.0280 0.0246 0.0223 0.0207 0.0195

0.100 0.149 0.199 0.249 0.299

0.0690 0.1226 0.1915 0.2758 0.3754 0.4903 0.6206 0.7662 1.103

0.0135 0.0291 0.0528 0.0859 0.1295 0.1849 0.2532 0.3353 0.5452

0.150 0.308 0.538 0.849 1.25 1.74 2.34 3.05 4.81

2.21 2.55 2.85 3.13 3.38 3.61 3.83 4.04 4.42

0.0210 0.0190 0.0177 0.0166 0.0158 0.0151 0.0145 0.0140 0.0132

0.009 0.025 0.051 0.089 0.141 0.135 0.277 0.484 0.605 0.726 0.847 0.968 1.09 1.21 1.45

0.135 0.277 0.485 0.764 1.12 1.57 2.11 2.74 4.32

1.96 2.26 2.53 2.77 2.99 3.20 3.39 3.58 3.92

0.0169 0.0153 0.0142 0.0134 0.0127 0.0122 0.0117 0.0113 0.0106

0.294 0.392 0.490 0.588 0.686 0.784 0.882 0.980 1.18

1.442 1.779 2.152 2.563 3.489

0.7793 1.031 1.329 1.677 2.531

6.72 8.73 11.1 13.8 20.3

4.73 4.98 5.22 5.46 5.89

0.0216 0.0122 0.0118 0.0115 0.0109

1.66 1.84 2.03 2.21 2.58

6.04 7.86 9.97 12.4 18.2

4.19 4.42 4.63 4.84 5.23

0.0102 0.0980 0.0095 0.0092 0.0088

1.34 1.49 1.64 1.79 2.09

Notas: 2

1) n = 0.013 (para tubos menores que 30 cm) 2) n = 0.014 (para tubos mayores que 30 cm) 3) V = velocidad (para F = 1.1 se calculó a 0.9178 d)

Tabla 3.21 Velocidad mínima de aguas residuales DBO efectiva

Velocidad mínima real

m/l Hasta 225 de 226 a 350 de 351 a 500 de 501 a 690 de 691 a 900

m/s 0.50 0.65 0.75 0.90 1.00

Desde el punto de vista de corrosión si no fuera posible controlar la velocidad mínima a los valores recomendados se puede recurrir a modificar las características de las tuberías de concreto aumentando el recubrimiento, utilizando agregados calcáreos, cemento puzolánico, con revestimientos de polietileno o con aditivos integrales o externos que inhiben el desarrollo de la bacteria.

4) hv = V /2g (para F= 1.1 se calculó a y = 0.94 d) 5) Sf = pendiente de fricción (para F = 1.1 se calculó a y = 0.9178 d) 2 6) Si la caída K V /2g en el pozo es grande (>45 cm) se recomienda utilizar la caída y pozo tipo A y A.

En estas configuraciones se tiene: •

La tierra en el área de la zanja desde la fundación al eje de la tubería del tubo proporciona un soporte importante al tubo y reduce el esfuerzo del tubo.

•

Un encamado suelto sin compactar directamente bajo el inverso del tubo reduce significativamente la tensión y el esfuerzo del tubo.

•

Los materiales de instalación y los niveles de compactación debajo del eje de la tubería tienen un efecto importante en los requerimientos estructurales del tubo. Fig. 3.25 Instalación en trinchera o zanja Sobre relleno con material categoría I, II y III según tipo de instalación

Ver nota 1

Acostillado

3.7 Instalación Configuraciones de instalación Cuando se instalan tuberías se pueden tener las cuatro posibles configuraciones que se muestran en la Fig. 3.19, pero las más usuales se ilustran en la Fig. 3.25.

Zona de soporte lateral

Encamado Encamado externo con el mismo material y requerimientos de compactación que la zona de acostillamiento

Fundación

Parte media de la cama sin compactar expecto para instalación tipo 4


55

d e c o n c r e t o



•

El suelo, las secciones del encamado y del área del acostillado que están directamente bajo el tubo son difíciles de compactar.

•

El nivel de compactación del suelo directamente arriba del acostillado, del eje de la tubería del tubo a la parte superior del lo mo del tubo, tiene un efecto insignificante sobre la tensión del tubo. La compactación del suelo en esta área no es necesaria a menos que sea requerida para la estructura del pavimento.

•

Para las paredes de zanja con inclinaciones mayores a 10 grados que consisten de terraplén, el lado de soporte lateral deberá compactarse a cuando menos la misma compactación que la especificada para el suelo en la zona de relleno.

Los anchos mínimos de zanja se muestran en la Tabla 3.22. Estos están basados en 1.25 veces el diámetro externo de la tubería mas 300 mm.

Fig. 3.26 Instalación en terraplén en proyección positiva

Tabla 3.22 Anchos mínimos de zanja Sobre relleno con material categoría I, II y III según tipo de instalación

Acostillado

Zona de soporte lateral

Encamado Encamado externo con el mismo material y requerimientos de compactación que la zona de acostillamiento

Fundación

Parte media de la cama sin compactar expecto para instalación tipo 4


•

El suelo en el encamado exterior, el acostillado, y las zonas soporte lateral, excepto dentro de Do/3 del eje de la tubería del tubo, deberán de compactarse a cuando menos el mismo nivel de compactación que para la mayor parte del suelo en la zona de relleno.

•

Cuando se realizan subzanjas, su parte superior debe de estar por lo menos a 0.1 H del nivel de referencia o del relleno terminado. Cuando se trate de caminos esta distancia debe ser por lo menos de 30 cm por debajo del material base del pavimento. La subzanja en terreno natural se usa en una instalación en terraplén para retener el material de la cama.

•

•

•

•

El ancho mínimo de una subzanja debe ser de 1.33 Do, o mayor si así se requiere para un espacio adecuado con la finalidad de alcanzar la compactación especificada en las zonas del acostillado y el encamado. Para las subzanjas con paredes de suelo natural, cualquier porción de la zona de soporte lateral que quede en la zona de la subzanja deberá estar tan firme como un suelo equivalente colocado con los requerimientos de compactación especificados para la zona de soporte lateral y tan firme como la mayor parte del suelo en la zona de relleno, o deberá ser removido y reemplazado con un suelo compactado al nivel especificado. Cuando se considera una instalación en trinchera la parte superior de esta no debe estar a más de 0.1H del nivel de referencia terminado y en carreteras a no más de 30 cm debajo de la base del pavimento. Para las paredes de la zanja que están a 10 grados de la vertical, no se necesita considerar la compactación o firmeza del suelo en la zona de las paredes de la zanja y en la zona de soporte lateral.

56

Diámetro de la tubería

Ancho de zanja

mm

mm

100 150 200 250 300 375 450 525 600 675 825 900 1050 1200 1350 1500 1650 1800 1950 2100 2250 2400

470 540 600 680 800 910 1020 1100 1200 1300 1600 1700 1900 2100 2300 2500 2800 3000 3200 3400 3600 3900

Preparación de la zanja Realizar el corte del terreno de manera segura, tomando en cuenta el tipo de suelo, la profundidad de la excavación y el ademe correspondiente. En el caso de terrenos arcillosos o margosos de fácil meteorización, si fuese absolutamente imprescindible dejar abierta la zanja por tiempo prolongado, se deberá dejar sin excavar unos veinte centímetros sobre la rasante, para realizar su acabado en el momento de la instalación de la tubería. Se debe excavar hasta la línea de la rasante siempre que el terreno sea uniforme; si quedan al descubierto elementos rígidos, tales como piedras, rocas, etc., será necesario excavar por debajo de la rasante para efectuar un relleno posterior, manteniendo la capacidad portante del terreno.


De ser preciso efectuar voladuras para las excavaciones, en general en poblaciones, se adoptarán precauciones para la protección de personas o propiedades, siempre de acuerdo con la legislación vigente. Teniendo cuidado de nivelar y compactar el fondo de la zanja. El material procedente de la excavación se apila lo suficientemente alejado del borde de las zanjas para evitar el desmoronamiento de estas o que los desprendimientos puedan poner en peligro a los trabajadores. Se recomienda ubicarlo a una distancia del borde de la mitad de la profundidad de la zanja o 2 m para zanjas no ademadas y 0.9 m para zanjas ademadas (Fig. 3.27). El material extraído se usa frecuentemente para el posterior relleno, por lo que es conveniente acopiarlo a lo largo de la zanja a una distancia adecuada de uno de sus bordes. La cama de apoyo se debe construir de acuerdo con los lineamientos de la sección anterior y dejar previsto el bajo relieve necesario para alojar la campana.

Fig. 3.27 Colocación de la tierra excavada Mitad de la profundidad de la zanja

Material excavado

mín 90 cm

T u b e r í a

b. Lubricar la campana y el empaque Cuando se utilizan empaques no autolubricados tipo gota u “oring” y no se lubrica bien la campana, puede ocurrir que la junta de goma se pegue, causando algunas veces el resquebrajamiento de la campana o que el empaque quede ubicado fuera de su posición. Fig. 3.29 Instalación de empaques no autolubricados

Lubricar campana y espiga, el empaque se lubrica sólo cuando no es autolubricado

Rompimiento de campana o empaque por falta de lubricación


En lo que respecta al empaque se debe tener en cuenta la recomendación del fabricante de la tubería, por cuando el espacio anular para acomodar dicho empaque es crucial para lograr la hermeticidad deseada y no quebrar la tubería. Por el mejor desempeño y facilidad constructiva el empaque que se recomienda utilizar en la mayoría de los casos es el empaque autolubricado de la figuras 3.12 y 3.30. Fig. 3.30 Instalación de empaque autolubricado

Material excavado

Ademado Profundidad de la zanja

Colocación del tubo a. Limpiar los extremos de los elementos Eliminar cualquier suciedad o materia extraña en la campana o en la "espiga", que pueda impedir a la junta de neopreno cumplir su función (Fig. 3.28). Fig. 3.28 Limpieza de espiga y campana

c. Alinear la tubería

Fig. 3.31 Tuberías mal alineadas

Si la campana y la "espiga" no están niveladas o no han sido cuidadosamente alineadas, el empaque tiende a salirse causando una fuga o el agrietamiento de la campana. Fig. 3.32 Mala práctica de instalación de tuberías

La suciedad obstaculiza la correcta unión Fuente: American Concrete Pipe Association (ACPA)

d. Colocación de la tubería Usar una máquina para empujar y conectar tubos o para colocarlos en el suelo, puede ejercer demasiada presión ocasionando su rotura o agrietamiento.

57

d e c o n c r e t o



Para diámetros menores (< 600 mm) el empuje de la tubería puede realizarse de manera manual, colocando un soporte de madera que reparte la fuerza de empuje en varios puntos de la circunferencia.

Fig. 3.33 Instalación manual de tuberías de diámetros menores

e. Soportar correctamente la campana Cuando no se ha cavado bien el hueco para la campana, esta o el tubo en su totalidad pueden agrietarse o romperse. En la Fig. 3.37 se muestra la forma correcta e incorrecta de soportar la campana. Fig. 3.37 Soporte adecuado de la campana en tuberías


En el caso de diámetros mayores, se entraba una pieza de madera uno o dos tubos hacia atrás en la línea de tubería ya instalada, se une a esa pieza un cable de acero con un tecle para ajustar la posición del tubo. Fig. 3.34 Instalación de tuberías de diámetros mayores


f. Relleno de la zanja


Dependiendo del tipo de tubería y si cuenta con el tipo de izaje por medio de pin de la Fig. 3.35, se puede utilizar para el proceso de instalación. Fig. 3.35 Dispositivos de izaje y acople Dispositivo de acople e izaje

•

Rellenar y compactar con medios ligeros hasta completar a la mitad del tubo.

•

El material de relleno no debe tener presencia de escombros o material orgánico.

•

Realizar el relleno lateral alternando, para evitar desplazamientos del tubo.

Dispositivo de acople e izaje

Fig. 3.38 Relleno adecuado

Dispositivo de izaje sin acoplar

Fig. 3.36 Unión de tuberías por medio de sistema de izaje Lifting Eye

Proceso de unión de las tuberías

Colocación de la tubería en la zanja Izaje 2

Escombros

Relleno uniforme

Vacíos

Dispositivo de izaje acoplado

Este sistema permite izar la tubería como se ilustra en la Fig. 3.36 y por medio del mismo aparejo y con un movimiento de la retroexcavadora hacer la unión de las tuberías.

Izaje 1

300 mm relleno mínimo

Izaje 2

Izaje 1


Seguridad en trabajos de instalación de tuberías Los riesgos más comunes para el personal: •

Desprendimiento de tierras

•

Caída de personas a distinto nivel

•

Caídas de personas al interior de la zanja

•

Enterramientos accidentales

•

Atrapamientos de personas por la maquinaria, los vehículos de obra y los derivados por interferencias con conducciones enterradas, inundaciones, golpes por objetos, caídas de objetos, etc.

Dadas las graves consecuencias que se pueden derivar deben adoptarse normas y medidas preventivas.

58


Estas normas y medidas pueden resumirse en: •

•

El personal que va a trabajar en el interior de las zanjas debe conocer ampliamente los riesgos asociados al trabajo. Contar con una escalera sólida para el acceso y salida de una zanja, anclada en el borde superior de la zanja y apoyada sobre una superficie sólida de reparto de cargas. La escalera debe sobrepasar en 1 m el borde de la zanja. No se debe escalar por los ademes de la excavación para salir.

•

Las zanjas deben estar rodeadas de un bordillo que puede ser prefabricado o conformado en el terreno, para impedir la caída de materiales sobre el personal que trabaja en el fondo de la excavación.

•

No se debe suprimir nunca uno o varios ademes sin un plan preestablecido por el profesional responsable, ya que entonces el ademe restante no necesariamente cuenta con suficiente resistencia para impedir un derrumbe.

En lo que se refiere al equipo de protección personal se debe utilizar como mínimo: casco, gafas, cinturón de seguridad, guantes de cuero, botas de seguridad, botas de goma, ropa de trabajo, traje para ambientes húmedos o lluviosos y protectores auditivos.

•

Para pasar por encima de una zanja se deben instalar pasarelas adecuadas.

•

Los acopios (tierras, materiales, etc.) deben ubicarse a una distancia del borde de la mitad de la profundidad de la zanja o 2 m para zanjas no ademadas y 0.9 m para zanjas ademadas.

Frecuencia en las inspecciones de las excavaciones:

Cuando la profundidad de una zanja sea igual o superior a los 2 m se protegerán los bordes de coronación mediante una barandilla (pasamanos, listón intermedio y rodapié) situada a una distancia mínima de 2 m del borde.

•

•

•

•

Si los trabajos requieren iluminación fija se efectuará mediante torres aisladas con toma de tierra, en las que se instalarán proyectores de intemperie, alimentados a través de un panel eléctrico general de obra. Si los trabajos requieren iluminación portátil, la alimentación de las lámparas se efectuará a 24 V. Los equipos portátiles estarán provistos de rejilla protectora y de carcasas o mangos aislados eléctricamente.

•

Se revisarán los ademes tras la interrupción de los trabajos (receso nocturno o de más de dos horas) antes de reanudarse estos de nuevo.

•

Diariamente antes de cada turno de trabajo.

•

Según sea necesario durante cada turno de trabajo.

•

Después de llover o de cualquier otro acontecimiento que pueda elevar los riesgos (por ejemplo, el que vehículos o equipos se acerquen al borde de una excavación).

Las inspecciones deben ser realizadas por una persona competente que: •

Haya recibido adiestramiento en el análisis de suelo.

•

Haya recibido adiestramiento en el uso de sistemas de protección.

•

Tenga la autoridad y conocimiento para eliminar riesgos inmediatamente.

3.8 Almacenaje y manipuleo Transporte y recepción del producto

En caso de taludes que deban quedar estables durante largo tiempo, se debe colocar protección adecuada para control de erosión y estabilidad.

Transporte •

El transporte de los tubos se debe realizar sin provocar daños al producto.

Se revisará el estado de cortes o taludes a intervalos regulares en aquellos casos en los que puedan recibir empujes exógenos por proximidad de caminos, calles, carreteras, etc. Esto se hará en especial si en la proximidad se realizan excavaciones con uso de martillo s neumáticos, compactaciones por vibración o paso de maquinaria para el movimiento de tierras.

•

Los tubos se aseguran de manera que se impida el movimiento, acomodándolos en estibas con campanas alternas y calzado sobre piezas de madera que eviten el contacto de las campanas con la superficie de apoyo.

•

Comprobar la cantidad y el tipo de tubería contra la orden de entrega.

•

Los trabajos a realizar en los bordes de las zanjas, con taludes no muy estables, se ejecutarán sujetos con el cinturón de seguridad amarrado a "puntos fuertes" ubicados en el exterior de las zanjas.

•

Inspeccionar el producto, si existen grietas visibles, estas no deben extenderse a través de la pared y la anchura no debe ser superior a 0,15 mm.

•

Se efectuará el achique inmediato de las aguas que afloran (o caen) en el interior de las zanjas para evitar que se altere la estabilidad de los taludes.

Descarga del producto

•

Recepción Sin bajar el producto del camión:

•

Las tuberías deben levantarse por medios mecánicos. No deben ser "empujados" o lanzados.

59




•

•

En la descarga utilizando equipo, el izado se debe realizar del cuerpo para no dañar los bordes del elemento y se puede realizar con cadenas o eslingas. Cuando el levantamiento se realiza con excavadoras o retroexcavadoras, la carga de seguridad del equipo no debe ser superada.

Almacenamiento Aunque las tuberías son fuertes, los extremos son particularmente susceptibles a los daños. Por lo tanto, es importante al apilar tuberías tener en cuenta: •

Ubicar el producto lo más cercano del sitio de instalación en el lado opuesto a las tierras de excavación. Considerar que cuente con el espacio disponible para manipular la tubería.

•

El sitio de descarga debe estar nivelado, libre de escombros o lodo, tener capacidad para soportar el peso de las tuberías a apilar.

•

Colocar los tubos en grupos de un mismo diámetro.

•

Para almacenamiento en varias hiladas, ubicar parales verticales y calzas a los extremos de la primera hilada de tubos para prevenir desplazamientos.

•

En piso de concreto, ubicar piezas de madera bajo la tubería para evitar el contacto de la campana con la superficie de apoyo.

•

En piso de lastre, excavar bajo las campanas para evitar su apoyo.

•

La hilada siguiente se colocará de tal manera que todas las campanas estén al mismo lado y sobresalgan los machos de la hilada anterior (espigas y campanas alternas).

Fig. 3.39 Descarga e izaje adecuado


Tabla 3.23 Carga máxima de tubería ASTM C76 clase III por tipo de transporte Diámetro Nominal mm 300 400 500 600 700 800

900

1000 1200 1350 1370 1500 1520 1520 1680 1800 1830 2130 2440

60

Lu mm

Lt mm

W Kg

T mm

Pick Up u

Mediano u

Camión u

Tándem u

Trailer u

2500 1250 2500 1250 2500 1250 2500 1250 2500 1250 2500 2500 1250 2500 2500 2500 2500 2500 2500 2000 2500 1250 2000 1250 2500 1250 1250 1250

2590 1340 2590 1340 2590 1340 2590 1340 2590 1340 2590 2590 1340 2590 2590 2600 2600 2615 6368.65 2120 7174 1370 2120 1350 2500 1350 1350 1350

213 349 551 393 760 517 995 678 1306 857 1656 1714 997 1937 1994 2195 3239 3122.1 3868.65 2304 4674 2449 3902 3126 6519 3458 4546 6000

406 520 510 640 615 750 720 870 825 930 948 930 1100 1054 1035 1220 1450 1450 1629 1652 1803 1828 1828 2006 2153 2184 2540 2900

13 12 5 9 5 5 3 5 3 3 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

24 12 5 9 5 5 3 5 3 3 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 2 1 1

42 26 16 23 12 18 9 13 7 9 5 5 8 4 4 4 3 3 3 3 2 3 2 3 1 2 2 1

63 39 24 34 18 26 13 20 10 16 6 6 12 6 6 5 4 4 3 4 2 4 3 3 1 3 2 2

115 70 44 62 32 47 25 36 19 26 11 11 20 10 10 9 7 7 5 7 4 6 6 6 3 5 4 4


•

Por seguridad se recomienda no tener estibas mayores de 1.8 m.

Fig. 3.40 Almacenamiento adecuado

•

Los empaques deben ser almacenados en un lugar fresco, seco y oscuro, manteniéndolos libres de polvo, grasas, aceites y principalmente los rayos del sol.

SI

Tabla 3.24 Peso máximo por tipo de transporte utilizado Transporte Pick Up Mediano Camión Tándem Trailer

Peso máximo kg 4674 6519 11606 13712 24875

SI

Apoyo en la parte recta

NO

Apoyo en la campana

61




62

Manual Técnico PC - Postes de Concreto

P o s t e s d e C o n c r e t o

Capítulo 4

Postes de concreto Disponibles en una variedad de longitudes, los postes de concreto poseen una armadura activa y pasiva que le proporciona la resistencia a las acciones de las cargas externas. Principalmente se utilizan como soportes estructurales de las líneas aéreas destinadas a los sistemas de energía eléctrica de media tensión, líneas de transmisión, alumbrado público y telefonía. También se pueden utilizar como soporte para los distintos tipos de equipos: telefonía celular, turbinas de viento, vallas publicitarias, etc. Para usos especiales, se debe revisar la capacidad de elemento para cada caso particular. Los postes de concreto son elementos preesforzados no segmentados de sección troncocónica con el diámetro que varía a lo largo del elemento a razón de 1.5 cm por cada metro lineal. La sección transversal del poste es hueca, excepto en su parte superior, la cúspide, donde el elemento es sólido en longitud entre 0.5 m y 1.5 m dependiendo del tipo de poste. Todos los postes poseen orificios para llevar la puesta de tierra por el núcleo de los postes. Debido a su gran capacidad de carga, los postes denominados autoportantes (PA) no necesitan los anclajes adicionales.

4.1 Materiales y normativa vigente Los materiales que se utilizan para la producción de los postes constan en concreto de alta resistencia inicial, acero de preesfuerzo en forma de torón, acero pasivo en forma de varilla corrugada y el alambre de acero para espiral. En función de las cargas y condiciones de suelo, se pueden requerir algunos de los siguientes elementos para la colocación del poste: fondo del poste, lastre, concreto pobre, anclas y bloques de anclajes, entre otros. Normativa vigente Cemento: El cemento está conforme a la especificación Reglamento Técnico de Cementos de Costa Rica RTCR 383:2004 Agregados: Los agregados están conforme a la especificación INTE 06-0102. Refuerzo: El acero de preesfuerzo está conforme a la especificación ASTM A-416 o ASTM A-910.

Refuerzo: Las barras de acero corrugadas para el refuerzo de concreto están conforme a la especificación INTE 06-09-02 (ASTM A706). Refuerzo: El alambre para la espiral de refuerzo de cortante está según la especificación ASTM A-82. La metodología de diseño: “ASCE-PCI Committee Report: guide for the design of prestressed concrete poles”.

4.2 Criterios para uso y especificación El diseño de los postes de concreto se enfoca a la capacidad del elemento para soportar las cargas laterales. De acuerdo con la capacidad a la flexión de la sección a nivel de empotramiento, se determina la carga lateral que puede soportar el poste. La distribución de refuerzo debe ser sim étrica para que se garantice la capacidad igual en todas direcciones. Todos los postes poseen orificios para llevar la puesta de tierra por el núcleo de los postes. La carga lateral a la cual el poste estará sometido se determinará de acuerdo con su uso: la tensión en los cables de electricidad o/y telefonía, la distancia entre los postes, la carga de sismo, la carga de viento actuando sobre el poste, la carga de viento actuando sobre los elementos fijados en los postes (paneles, rótulos, cajas, etc), las fuerzas en los cables de anclaje o cualquier otro elemento que puede resistir el viento o ejercer carga. Debido a esta carga se calcula el momento en la sección de empotramiento. Según este dato se puede escoger un tipo de poste. En el elemento ya escogido se revisan los esfuerzos cortantes, las deflexiones y se diseña la cimentación.

63

o t e r c n o C e d s e t s o P


Para la cimentación en suelos buenos se recomienda enterrar el poste en una longitud igual a 10%Ltotal+0.5 m. Para los suelos de buena calidad, las cargas se transmiten al suelo por medio de bloque rígido. En el caso de que los suelos sean de una calidad no satisfactoria, se recomienda diseñar la fundación como un bloque rígido aumentando su tamaño colocando el concreto en la porción enterrada de poste o diseñar una placa de fundación.

La capacidad de carga de los postes se confirma por medio de ensayos estructurales no destructivos y destructivos. En estos ensayos el poste se coloca en una mesa de trabajo donde la parte inferior de poste, en su longitud de empotramiento, se restringe de rotación y traslación. Por medio de las cadenas se aplica la carga en dirección perpendicular al eje longitudinal del poste distanciada a 50 cm desde la cúspide de poste. Por medio de un tecle se aplica la carga suya magnitud se mide por medio de un dinamómetro. Se miden las deflexiones bajo la carga, las deflexiones permanentes al descargar el poste y se determina la carga de falla de los postes.

4.3 Tipos de postes y tablas de capacidades Los postes de concreto se diferencian entre sí por medio de la longitud en metros y en diámetro de la cúspide. Por ejemplo, el poste 11 con 13 tiene 11 m de longitud y su diámetro de la cúspide es de 13cm.

Es obligatorio que el poste cumpla con los supuestos de diseño para que pueda ser despachado al cliente.

Fig. 4.1 Sección longitudinal de poste

Tabla 4.1 Características técnicas y parámetros de instalación

Lempotramiento

Diámetro en la cúspide (cm)

Diámetro en la base (cm)

Longitud (m)

Tipo de poste

fMn

(kg-m)

Posición del centroide medido desde la base (m)

Peso (kg)

Ltotal

Lefectiva

Po-08_13

8

6.70

1.30

13.00

25.00

3.499

3.36

530

Po-09_13

9

7.60

1.40

13.00

26.50

3.919

3.73

640

Po-09_16

9

7.60

1.40

16.00

29.50

4.919

3.94

700

Po-10_13

10

8.50

1.50

13.00

28.00

4.356

4.15

720

Po-11_13

11

9.40

1.60

13.00

29.50

4.815

4.49

820

Po-11_16

11

9.40

1.60

16.00

32.50

5.809

4.75

910

Po-12_13

12

10.30

1.70

13.00

31.00

5.284

4.80

960

Po-13_13

13

11.20

1.80

13.00

32.50

5.712

5.12

1100

Po-13_16

13

11.20

1.80

16.00

35.50

6.702

5.42

1230

Po-15_13

15

13.00

2.00

13.00

35.50

6.600

5.86

1480

Po-15_16

15

13.00

2.00

16.00

38.50

8.845

6.16

1600

Po-17_16

17

14.80

2.20

16.00

41.50

10.220

7.00

1706

PA-11_32

11

9.40

1.60

32.00

48.50

33.060

5.86

1985

PA-13_32

13

11.20

1.80

32.00

51.50

39.480

7.20

2385

Nota: La denominación Po corresponde al poste estándar, y la PA al poste autoportante.

64


4.4 Almacenamiento y manipulación Los postes pueden ser estibados de acuerdo con alguno de los tres métodos establecidos: Fig. 4.2 Esquema de estiba para postes 1. Estiba de postes ordenados horizontalmente (Sugerencia: máx. 5 filas)

2. Estiba de postes ordenado en forma de pirámide (Sugerencia: máx. 6 filas)

3. Estiba de postes ordenado en forma de retícula (Sugerencia: máx. 5 filas)

Para la estiba de postes orientados horizontalmente se deberán colocar a lo largo del poste los puntos de apoyo. Son necesarios 3 apoyos de los cuales dos se ponen a 50 cm de cada extremo y el tercero en el centro del poste. Los apoyos podrán tener una tolerancia de ±10cm.

Al cargar el poste al camión es necesario tomar en cuenta las siguientes indicaciones: 1.

Se debe sujetar el poste con cadenas en la misma dirección y posición que se ha puesto la madera para apoyo de este. Además es importante colocar cuñas en las esquinas de las filas para evitar que los postes se muevan.

2.

Cuando se trate de postes con longitud mayor a los 15m, se deben cargar al camión utilizando una torre de izaje con el montacargas o grúa que impida la deformación del elemento.

3.

Si se descarga el poste con grúa, se debe tomar del centroide con el objetivo de nivelar las cargas, en ambos lados.

4.

Si se realiza con montacargas es necesario tomar el poste cerca del centroide para lograr el mismo objetivo.

Fig. 4.3 Puntos seguros para izaje del poste

65

P o s t e s d e C o n c r e t o

o t e r c n o C e d s e t s o P


4.5 Instalación de los postes La colocación de los postes empieza por la preparación

de cimentación. En el caso de la fundación estándar, se procede con los siguientes pasos: •

Excavación del terreno

•

Colocación de una capa de 10 cm de lastre compactado

•

Colocación del fondo de concreto

•

Colocación del poste en la excavación

•

Relleno del espacio entre el poste y la pared de excavación con agregado compactado.

66

En la fase de la instalación del poste se recomienda colocar el po ste cerca de la excavación preparada, sujetarlo por encima del centroide para colocarlo en la excavación. Si la fundación del poste está diseñada para un caso específico, se recomienda seguir las instrucciones aportadas por el diseñador. Una vez colocados los postes, se procede a colocar los accesorios que el poste necesita soportar por parte de la empresa especializada en este tipo de servicios.

Manual Técnico PC - Pilotes

P i l o t e s

Capítulo 5

Pilotes prefabricados Los pilotes de concreto prefabricado son elementos prismáticos de concreto reforzado o preesforzado provistos de una punta en concreto. Son hincados en el terreno mediante el uso de equipo adecuado para tal fin, tales como martinetes de diesel o vapor. Pueden fabricarse con puntera metálica o con ducto para inyección de chorro de agua, cuando las condiciones del sitio así lo requieran. El propósito de una fundación con pilotes es transmitir la carga de una estructura hacia estratos de suelo más profundos cuando los estratos superficiales no tienen la capacidad de soporte requerida. También contribuyen a la reducción de los asentamientos en sitios con suelos blandos y compresibles que de otra forma no podrían ser empleados para la construcción de edificaciones y puentes. Pueden ser usados para resistir cargas laterales producidas por viento, sismo o movimientos laterales del suelo. Encuentran aplicación ideal en pantallas como muros de retención y para anclar estructuras de marinas y muelles al suelo marino. En subestructuras de puentes, protegen la cimentación contra daños ocasionados por la socavación del terreno superficial, como es el caso de los bastiones y pilas ubicados en ríos con alto potencial erosivo.


•

•

ciones para la contratación pública y construcción de cimentaciones profundas para estructuras de puentes. Incluye disposiciones mínimas que deben de cumplir los equipos de hincado, así como las técnicas que deben emplearse para la verificación de la capacidad estructural, tales como el hincado de pilotes de prueba, la verificación mediante la fórmula dinámica de hinca y los casos en los que se requiere evaluación de la ecuación de onda.

5.2 Criterios de selección de pilotes

Rica, 2da edición: Establece los requisitos de diseño geotécnico de cimentaciones profundas de pilotes hincados, para su uso en edificios.

AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges: Establece los

Carga axial de compresión

requisitos para el diseño estructural y geotécnico de cimentaciones con pilotes para subestructuras de puentes, según la metodología estándar de diseño.

En general los pilotes toman l as cargas principalmente en compresión axial. La carga de la superestructura es transmitida por el pilote al suelo subyacente de varios modos: en forma directa a través de su punta, a través de mecanismos de fricción con el suelo circundante en su fuste, o por una combinación de ambos mecanismos. El diseñador debe verificar que el suelo pueda resistir la carga axial transmitida por el pilote y que el pilote tenga la capacidad estructural necesaria para tomar dicha carga. Es frecuente, especialmente en el caso de pilotes de concreto prefabricado que trabajan por fricción y que

Código de Cimentaciones de Costa Rica , Editorial Tecnológica de Costa

AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 5ta edición : Establece los requisitos para el diseño estructural y geotécnico de cimentaciones con pilotes para subestructuras de puentes, según la metodología LRFD de diseño.

•

CR-2010: Manual de especificaciones generales para la construcción de carreteras, caminos y puentes: Establece requisitos mínimos y condi-

Para la selección de los pilotes, el diseñador debe conocer las cargas que son transmitidas por la estructura y las propiedades mecánicas del suelo subyacente. Las dimensiones y cantidad de los pilotes requeridos estarán controladas por ambos criterios.

El diseño y proyección de cimentaciones con pilotes está normada por: •

•

ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary : Establece los requisitos mínimos para el diseño estructural de elementos de concreto reforzado y preesforzado sujetos a cargas de flexo-compresión, tensión y cortante.

67


s e t o l i P

están sometidos sólo a carga axial, que la capacidad del suelo sea la que controle el diseño. No obstante, la capacidad estructural del pilote puede ser crítica cuando existen cargas laterales o en fundaciones sobre roca con capacidad de punta muy elevada.

pilote. Como la resistencia del concreto a la tensión es del orden de un 10% de su resistencia a la compresión, con frecuencia se recurre al uso del concreto pre-esforzado para introducir una precompresión efectiva sobre la sección de concreto. El uso del preesfuerzo, adecuadamente diseñado, puede minimizar y hasta inhibir la aparición de fisuras por tensión durante el proceso de hincado.

Carga lateral y flexo-compresión Hay numerosos ejemplos en los cuales los pilotes han sido empleados para tomar carga lateral, como en el caso de subestructuras de puentes, anclajes para muelles y marinas, muros de retención compuestos por pantallas de pilotes y en otras estructuras que transmiten fuerzas cortantes elevadas a sus fundaciones. Por otro lado, el proceso de transporte, descarga e izaje de los pilotes también puede producir momentos flectores y cortantes. Por todo esto, la resistencia a fuerzas cortantes y la resistencia a flexocompresión son características que el diseñador debe conocer. En la siguiente sección se presentan los diagramas de interacción y propiedades de las secciones de pilotes pre-esforzados que se emplean con mayor frecuencia.

Resistencia a la tensión La resistencia a la tensión de los pil otes también es una variable relevante. En ocasiones el pilote puede estar sujeto a fuerzas de extracción (por diseño), que son resistidas por la fricción que se desarrolla en el fuste. Cuando una sobrecarga externa consolida el suelo blando que circunda al pilote, puede presentarse el fenómeno de fricción negativa, que induce un arrastre hacia abajo en el pilote. En pilotes con carga axial baja esto puede implicar la aparición de tensiones netas en el pilote. Por último, pero no menos importante, la operación de hincado de los pilotes provoca compresiones y tensiones axiales dinámicas y temporales a lo largo del

Otrasconsideraciones Las normas de diseño de pilotes incluyen múltiples consideraciones para la adecuada proyección de una fundación profunda. Entre otras cosas el diseñador debe recordar realizar un anclaje adecuado de los pilotes a la estructura y considerar el impacto que la separación entre los pilotes tiene en su capacidad individual y como grupo.

5.3 Tipos de pilotes La Tabla 5.1 muestra las propiedades de los distintos tipos de pilotes estándar. En todos los casos se trata de pilotes de sección cuadrada llena, que se han fabricado en longitudes de hasta 18 m. Es importante tener en consideración que se pueden hincar pilotes de longitudes mayores a las aquí indicadas mediante el uso de acoples en sitio de instalación rápida que permitan la transmisión de las fuerzas internas a las que estará sometido el pilote (carga axial, cortantes y momentos). Los pilotes pueden fabricarse con un ducto interno para la inyección de agua, cuando así se requiera para el hincado en arenas. También pueden producirse pilotes con puntera metálica para el hincado en suelos de consistencia muy dura o en presencia de rocas. A continuación se presentan los diagramas de interacción de los tres tipos de pilotes estándar (Fig. 5.1, 5.2 y 5.3). Estos diagramas de interacción se han desarrollado para el refuerzo mediante acero de pre-esfuerzo que se encuentra a todo lo largo del pilote. Se ha despreciado la contribución de los cabos de acero de refuerzo longitudinal que se proveen en la punta y en la cabeza para el detallado y para facilitar la conexión. Los pilotes pueden prefabricarse con capacidades mayores a las indicadas. Para proyectos especiales pueden fabricarse en secciones no estándar.

Tabla 5.1 Características de los pilotes prefabricados Sección del pilote (D x D, en cm)

Área (cm )

Perímetro P0 (m)

Módulo de sección S (cm4)

Peso (kg/m)

Largo máximo (m)*

30x30

900

1.2

4500

225

14.0

35x35

1225

1.4

7146

306

15.5

45x45

2025

1.8

15188

506

15.5

2

La longitud máxima se estimó mediante el cálculo de los esfuerzos de erección durante la hinca, suponiendo que el pilote se levanta de un solo punto, a 2.0 m del extremo superior. En el caso de que se levante de dos o más puntos, esta longitud puede aumentarse. El diseñador debe tomar en cuenta que es factible realizar acoples a los pilotes prefabricados, de manera que puedan instalarse pilotes mucho más largos.

68


Fig. 5.2 Diagrama de Interacción Pilote Pretensado

Fig 5.1 Diagrama de Interacción Pilote Pretensado

Sección: 35x35 cm

Sección: 30x30 cm -600

-800 Capacidad nominal

-500

Capacidad nominal

-700

Capacidad reducida

Capacidad reducida

-600

Límite P

-400

Límite P

-500 ) n o T ( l a i x A a g r a C

) n o T ( l a i x A a g r a C

-300 -200 -100

-400 -300 -200 -100

0 0 100 100 200 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

200 0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

Momento (T-m)

Momento (T-m)

Fig. 5.3 Diagrama de Interacción Pilote Pretensado

Diseño geotécnico

Sección: 45x45 cm

Las tablas 5.2 y 5.3 presentan una estimación de la capacidad de carga de los pilotes estándar para su uso en suelos granulares y cohesivos. Están calculadas con los procedimientos descritos en el Código de Cimentaciones de Costa Rica. Al pie de cada tabla se indican los supuestos empleados. La resistencia a fricción se ha estimado en todos los casos para un suelo con propiedades mecánicas uniformes a todo lo largo del fuste del pilote. Para diseño final es importante considerar el aporte a l a resistencia de cada estrato de suelo.

-1300 -1200

Capacidad nominal

-1100

Capacidad reducida

-1000

Límite P

-900 -800 ) n o T ( l a i x A a g r a C

-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100 200 300 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

Momento (T-m)

Advertencia: Las siguientes tablas sólo deben ser utilizadas para una estimación preliminar de la cantidad y longitud de pilotes requeridos y nunca para diseño final.

Fig. 5.4 Geometría de los pilotes prefabricados 8.500 m 2G 9R

1.700 m

2G 9R

1.700 m 0.700 m

0.190 m 0.450 m

0.200 m

1.400 m

1D 42

Geometría típica de un pilote prefabricado

0.200 m

Acople macho

Acople hembra

Pilotes prefabricados en secciones (con acoples)

69

P i l o t e s


s e t o l i P

Para pilotes que trabajan por punta y por fricción debe estimarse la capacidad por punta con las propiedades mecánicas del suelo en la punta y la capacidad por fricción con las propiedades mecánicas del suelo que rodea al fuste.

La capacidad obtenida es última y nominal, por lo que debe ser reducida por los factores de reducción apropiados según lo establece el Código de Cimentaciones de Costa Rica. Del mismo modo las cargas deben ser mayoradas con los factores de carga apropiados.

Qn = Qp + Q F

Nota: Debe considerase el impacto que la separación entre los pilotes tiene en su capacidad como grupo.

Qu £ fQn

Tabla 5.2 Capacidad de carga nominal Qn para pilotes hincados de concreto presforzado en suelos cohesivos para uso en edificaciones (con base en el Código de Cimentaciones de Costa Rica, 2a ed.) c u (Ton/m 2 )

L (m)

4 6 8 10 12 14 16 4 6 8 10 12 14 16 4 6 8 10 12 14 16 4 6 8 10 12 14 16

1

4

8

15

Pilotes de 30x30 cm Q F (Ton) Q P (Ton) S (m)

4 6 9 11 13 15 17 17 26 34 43 51 60 69 22 33 44 55 66 77 88 34 51 69 86 103 120 137

0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 6.6 12 12 12 12 12 12 12

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5


5 7 10 12 15 17 20 20 30 40 50 60 70 80 26 39 51 64 77 90 103 40 60 80 100 120 140 160

1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 4.5 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 9.0 17 17 17 17 17 17 17

0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6


6 10 13 16 19 22 26 26 39 51 64 77 90 103 33 50 66 83 99 116 132 51 77 103 128 154 180 206

1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 1.9 7.4 7.4 7.4 7.4 7.4 7.4 7.4 15 15 15 15 15 15 15 28 28 28 28 28 28 28

0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8

cu: resistencia al corte no drenada del suelo. La capacidad por punta se ha calculado con el factor de capacidad de carga para cimentaciones profundas en arcilla Nq* = 9.0. El valor de c udebe ser el valor ponderado a una profundidad bajo la base del pilote igual a S. El valor de c u empleado para estimar la capacidad por fricción debe ser el valor ponderado a lo largo del fuste. Estas tablas sólo deben ser empleadas para una estimación preliminar de tipo de pilotes y cantidad y nunca para un diseño final. El diseñador debe realizar un cálculo detallado con base en la propiedades mecánicas de los distintos estratos de suelo por los que pasa el pilote. Además toda cimentación con pilotes hincados requiere de verificación de la longitud requerida de pilote y de su capacidad in situ, usualmente mediante el hincado de pilotes de prueba.

70


P i l o t e s

Tabla 5.3 Capacidad de carga nominal Qn para pilotes hincados de concreto presforzado en suelos granulares para uso en edificaciones (con base en el Código de Cimentaciones de Costa Rica, 2a ed.) Pilotes de 30x30 cm

15

20

25

30

35

Pilotes de 35x35 cm

L (m)

Q F (Ton)

Q P (Ton)

D (m)

4

4

0.7

6

9

0.7

8

14

10

Pilotes de 45x45 cm

Q F (Ton)

Q P (Ton)

D (m)

Q F (Ton)

Q P (Ton)

1.6

5

1.0

1.8

6

1.7

2.3

1.6

11

1.0

1.8

14

1.7

2.3

0.7

1.6

17

1.0

1.8

25

1.7

2.3

18

0.7

1.6

24

1.0

1.8

35

1.7

2.3

12

23

0.7

1.6

30

1.0

1.8

46

1.7

2.3

14

28

0.7

1.6

37

1.0

1.8

57

1.7

2.3

16

33

0.7

1.6

43

1.0

1.8

68

1.7

2.3

4

5

1.8

1.7

6

2.5

2.0

8

4.1

2.6

6

11

1.8

1.7

13

2.5

2.0

17

4.1

2.6

8

16

1.8

1.7

21

2.5

2.0

30

4.1

2.6

10

22

1.8

1.7

29

2.5

2.0

43

4.1

2.6

12

28

1.8

1.7

36

2.5

2.0

55

4.1

2.6

14

34

1.8

1.7

44

2.5

2.0

68

4.1

2.6

16

39

1.8

1.7

52

2.5

2.0

81

4.1

2.6

4

6

5.3

1.9

7

7.3

2.2

9

12.0

2.8

6

12

5.3

1.9

15

7.3

2.2

19

12.0

2.8

8

18

5.3

1.9

23

7.3

2.2

33

12.0

2.8

10

25

5.3

1.9

32

7.3

2.2

48

12.0

2.8

12

31

5.3

1.9

41

7.3

2.2

62

12.0

2.8

14

38

5.3

1.9

49

7.3

2.2

76

12.0

2.8

16

44

5.3

1.9

58

7.3

2.2

91

12.0

2.8

4

6

16

2.1

7

22

2.4

9

36

3.1

6

13

16

2.1

16

22

2.4

20

36

3.1

8

20

16

2.1

25

22

2.4

35

36

3.1

10

26

16

2.1

34

22

2.4

51

36

3.1

12

33

16

2.1

43

22

2.4

66

36

3.1

14

40

16

2.1

53

22

2.4

81

36

3.1

16

47

16

2.1

62

22

2.4

97

36

3.1

D (m)

4

6

38

2.3

7

52

2.7

9

87

3.5

6

13

38

2.3

16

52

2.7

21

87

3.5

8

20

38

2.3

26

52

2.7

36

87

3.5

10

27

38

2.3

35

52

2.7

52

87

3.5

12

34

38

2.3

45

52

2.7

68

87

3.5

14

41

38

2.3

54

52

2.7

83

87

3.5

16

48

38

2.3

64

52

2.7

99

87

3.5

La capacidad por punta se ha calculado con el factor de capacidad de carga para cimentaciones profundas Nq* desarrollado por Meyerohof (1976). Deberá garantizarse que el pilote ingrese una distancia D en la capa de apoyo. La capacidad por fricción se ha desarrollado bajo el supuesto de un estrato de suelo único con un ángulo de fricción igual a f y un peso específico de 1.65 Ton/m3.Los resultados de capacidad por fricción pueden escalarse en función del peso específico real del suelo. Se consideran pilotes de alto desplazamiento (K/Ko=1.5) y pilotes de concreto liso prefabricado (d=0.9f) Estas tablas sólo deben ser empleadas para una estimación preliminar de tipo de pilotes y cantidad y nunca para un diseño final. El diseñador debe realizar un cálculo detallado con base en la propiedades mecánicas de los distintos estratos de suelo por los que pasa el pilote. Además toda cimentación con pilotes hincados requiere de verificación de la longitud requerida de pilote y de su capacidad in situ, usualmente mediante el hincado de pilotes de prueba.

71


s e t o l i P

5.4 La construcción con pilotes hincados

Fig. 5.5 Detalle típíco de conexión pilote-cabezal

Los pilotes incluyen varillas con longitud de desarrollo apropiada en su cabeza. Una vez descabezado el pilote, la parte superior del pilote hincado debe proyectarse al menos 30 cm dentro de la placa cabezal. En zona sísmica deben recuperarse al menos 4 varillas.

0.600 m 0.070 m 0.070 m

0.070 m

Pilotes prefabricados Nota: después del hincado se deben descabezar y doblar refuerzo a 90 grados

72

Manual Técnico PC - Barreras B a r r e r a s

Capítulo 6

Barreras de concreto Las barreras son elementos que se colocan a lo largo de los extremos de las vías con el propósito de proteger tanto a los vehículos como a los peatones. Su función principal consiste en contener y redireccionar los automóviles ante un choque, esto sin poner en peligro a los ocupantes del vehículo que colisiona ni a otros vehículos cercanos. La American Asociation of State Highway and Transportation Officials (AASTHO) define 6 distintos niveles de desempeño para las barreras, clasificándolas según el tipo de tránsito que se espera en el lugar, así como la velocidad y las condiciones de sitio. Con lo que respecta a velocidad, se consideran altas cuando se superan los 70 km/h, mientras que con las condiciones de sitio, se creen desfavorables cuando se tienen radios de giro reducidos, pendientes pronunciadas en curvas, clima adverso entre otras. A continuación se describen las características de cada nivel •

Nivel 1: Es aceptable para zonas de trabajo con bajas velocidades y un

volumen de vehículos muy bajo. •

•

Nivel 2: Se puede utilizar en zonas de trabajo y en la mayoría de caminos secundarios siempre y cuando se cuente con condiciones de sitio favorables y un tránsito de vehículos liviano bajo. Nivel 3: Es aceptable para carreteras con velocidades altas y un

tránsito de vehículos pesados bajo. Deben existir condiciones favorables en el sitio. La altura de la barrera no puede ser menor a 0.68_m. •

Nivel 4: Es aceptable para la mayoría de las autopistas con altas

velocidades y con un tránsito que incluye camiones y vehículos pesados. Para este nivel la barrera debe igualar o superar los 0.81 m •

6.1 Materiales Para las barandas de concreto se utiliza: Ÿ

Ÿ

Concreto f’c: 280 kg/cm² Acero acorde con la norma ASTM A-706

6.2 Geometría La geometría utilizada en Productos de Concreto es conocida como barrera New Jersey y tiene como propósito el minimizar el daño en el chasis del vehículo, esto se logra debido a que el ángulo en la base provoca que las llantas del vehículo tiendan a subir por la baranda, evitando un choque frontal, sin ser este levantamiento tan pronunciado como para que ocasione un volcamiento. Este comportamiento ha sido estudiado y comprobado por medio de pruebas experimentales realizadas en otros países. La National Cooperative Highway Research Program (NCHRP) ha establecido en Estados Unidos estándares para la realización de dichos ensayos y están relacionados directamente con los niveles de desempeño de AASTHO antes descritos. La geometría de las barreras cambia según su posición en la carretera, pudiendo ser barreras centrales o laterales, para estas últimas existe la opción de hacerlas con o sin aletón. A continuación se muestran los detalles de cada una junto con las propiedades de la sección. Fig. 6.1 Sección y perspectiva de las barreras de concreto centrales

Nivel 5: Este nivel incluye las características del nivel 4 y

adicionalmente se utiliza cuando la cantidad de vehículos pesados es una porción importante del tránsito promedio diario o cuando las condiciones del sitio justifican un mayor nivel de resistencia en la barrera. La altura mínima de la barrera debe ser 1.1 m •

Nivel 6: Esta se utiliza cuando existe tránsito de vehículos pesados que

tienen un centro de gravedad elevado. Para que la barrera cumpla con los requisitos de este nivel debe superar los 2.3 m.

73

Manual Técnico PC - Barreras

s a r e r r a B

Las características de la sección de la barrera central son Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Área transversal

2462 cm²

Altura de centroide

29.82 cm

Inercia con respecto a X 1280000 cm Inercia con respecto a Y

6.3 Detalles constructivos Conexión entre barreras

4

350000 cm 4

Fig. 6.2 Sección y perspectiva de las barreras de concreto laterales

Tradicionalmente se ha utilizado una conexión machihembrada para la unión entre barreras en la cual se tienen aros previstos para hacer la uni ón colada. Conexión barrera – Superficie de rodamiento

La conexión de la barrera con la superficie de rodamiento consiste en una varilla anclada en la superficie la cual es enhebrada en las barreras en una cajita detallada para este fin y se fija ya sea mediante una placa soldada o atornillada. Posteriormente se puede rellenar con concreto la caja donde queda ubicado este anclaje en las barrera con el fin de proteger de la corrosión. Fig. 6.4 Detalle de conexión de barrera 0.405m

Las características de la sección lateral estándar son Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Área transversal

2151 cm²

Altura de centroide

32.5 cm

Inercia con respecto a X

3410000 cm 4

Inercia con respecto a Y

850000 cm4

Fig. 6.3 Sección y perspectiva de las barreras de concreto laterales con aletón

Las características de la sección lateral con aletón son Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Área transversal

2049 cm²

Altura de centroide

68.8 cm

Inercia con respecto a X

183000 cm4

Inercia con respecto a Y

140000 cm4

74

Baranda prefabricada

Ducto y caja a rellenar luego de nivelar Placa a colocar en sitio

Cama de 0.02 m de mortero para nivelar

Pin con rosca al extremo previsto en losa a colar en sitio

Manual Técnico PC - Durmientes D u r m i e n t e s

Capítulo 7

Durmientes de concreto Los durmientes son elementos utilizados en las líneas de ferrocarril, los cuales se colocan sobre una capa de material granular conocido como balastro y sirven de apoyo para los rieles de acero. La función principal de los durmientes consiste consiste en transmitir las cargas al balastro, producto del paso del ferrocarril.

Fig. 7.2 Sección durmiente al centro

Propiedades en el centro Ÿ

Ÿ

0.142m

Área Ár ea tr trans ansver versal sal:: 248 248.0 .0 cm² Inercia:

4302 cm

Centroide:

6.84 cm

C

4 m 5 4 1 . 0

Productos de Concreto S.A. fabrica durmientes de un solo bloque de concreto pretensado. Este tipo de durmiente durmiente presenta presenta una mayor durabilidad con respecto a los de madera, disminuyendo los costos de mantenimiento y restauración de vías.

Largo Lar go del del durm durmien iente: te: 2.0 m


7.4 Cargas de diseño

La Asociación Americana de Ingeniería y Mantenimiento Ferroviaria (AREMA, por sus siglas en inglés) cuenta con publicaciones acerca de prácticas recomendadas sobre el diseño y construcción de estructuras relacionadas con la ingeniería ferrovial. ferrovial. Particularmente, el capítulo 30 de su manual resume el tema de durmientes.

Las cargas a las que están sometidos los durmientes son el producto de varios factores definidos en el sistema de ferrocarriles, a continuación se enumeran cada uno de estos.

Además, en el diseño de durmientes pretensados se deben tomar en cuenta los lineamientos aplicables del Reglamento para Concreto Estructural ACI 318.

El espaciamiento entre los durmientes afecta los esfuerzos a flexión de los rieles, los esfuerzos de compresión sobre el balastro y los esfuerzos de flexión sobre los mismos durmientes.

7.2 Materiales

Para el sistema de ferrocarriles nacional se ha utilizado una separación típica de 70 cm.

Para los durmientes de concreto pretensado se utiliza: Ÿ

Ÿ

Alambres de preesfuerzo libres de esfuerzos residuales de 7 mm de diámetro (ASTM (A STM A 421) Fig. 7.1 Sección de durmiente bajo el riel 0.120m C

Propiedades bajo el riel Ÿ

Ÿ

Ÿ

Área tra transve nsversal: rsal: 329.7 329.7 cm² cm² Inercia: 11614 cm4 Centroide: 9.49 cm

Peso Pe so de dell du durm rmie ient nte: e:

1400 kg 14

0.200m

Espaciamiento entre durmientes

Factor de impacto

Concreto f’c: 600 kg/cm²

7.3 Características de la sección

Ÿ

Este factor incrementa en determinado porcentaje la carga estática vertical con el fin de tomar en consideración el efecto dinámico del paso del ferrocarril y las irregularidades en las vías. Este factor puede rondar entre un 150% y un 200%, sin entenderse a estos como los valores límites. Distribución de la carga

Se ha confirmado, mediante pruebas de campo, que la carga que el ferrocarril ejerce sobre las vías, se distribuye entre varios durmientes. La distribución de la carga depende del espaciamiento entre los durmientes, la reacción en el balastro y la subbase y la rigidez del riel.

m 0 0 2 . 0

0.200m

75

Manual Técnico PC - Durmientes s e t n e i m r u D

En el capítulo 30 del manual de AREMA se incluye una tabla que, a manera de simplificada, muestra los valores de distribución de carga en función únicamente del espaciamiento entre durmientes. Para la separación típi ca antes mencionada de 70 cm, el porcentaje de distribución es cercano a un 56%. Carga del eje

Es la carga que transmite el ferrocarril a las vías y es especificado por el cliente, pues depende del tipo de máquina. La carga del eje se transmite a ambos rieles por igual, de modo que le llega la mitad a cada uno.

estas. Para una explicación más detallada revisar el manual de AREMA, capítulo 30. • Pru Prueba eba de de carga carga vertic vertical al en el apoy apoyoo del riel riel • Prueba Prueba de de moment momentoo negativ negativoo en el centr centroo del durmiente • Prueba Prueba de de moment momentoo positi positivo vo en el el centro centro del del durmiente • Pru Prueba eba de de carga carga repet repetida ida en en el apoyo apoyo del del riel riel • Prueba Prueba de long longitu itud d de desarr desarrollo ollo,, anclaje anclaje de de alambres y carga última

7.5 Guías de diseño diseño Revisión de la presión máxima sobre el balastro

Sistema de fijación entre el durmiente y el riel

Si bien la presión ejercida por el durmiente sobre el balastro no es uniforme, se puede calcular rápidamente un valor promedio. Para balastros de alta calidad y resistentes a la abrasión la presión no debe exceder 60 Ton/m² .

La fijación entre el durmiente y los rieles del ferrocarril se realiza mediante clips metálicos que se aseguran por medio de un tornillo colocado en una prevista dispuesta en el elemento.

σ

b

: Peje: FI: FD: Ad: σb

=

Peje × (1 + FI ) × FD

A continuación se muestra un detalle típico.

Ad

Presión promedio en el balastro Cargaa en el ej Carg ejee Factor de Impacto Factor de distribución Área de contacto entre el durmiente y el balastro

Carga transmitida por cada riel

Fig. 7.3 Detalle de fijación mediante clips metálicos metálicos

Perfil 75

Perfil 85 57.0

94.4

6.0 89.0

94.4

1.0 89.0

La carga transmitida a cada durmiente en el punto de apoyo del riel es:

Priel =

Peje 2

× (1 + FI )× FD

Priel: Carga puntual en el apoyo apoyo de cada riel en el durmiente durmiente Peje: Carga en el eje FI: Factor de impacto FD: Factor de distribución Límites de esfuerzos en el durmiente

Adicional a los límites de esfuerzos ya establecidos para las diferentes etapas de cargas en el ACI 318, es recomendable en durmientes de concreto pretensado que se respeten los siguientes límites: • La precom precompresi presión ón máxima máxima después después de de todas todas las pérdida pérdidass en cualquier cualquier punto del elemento no debe exceder 17.2 MPa. • El esfuerzo esfuerzo mínim mínimoo en compre compresión sión en la sección sección de de apoyo apoyo del riel es es de 3.5 MPa, esto medido después de todas las pérdidas y sin carga aplicada. Pruebas de laboratorio

Existen una serie de pruebas que se le pueden realizar a los durmientes para verificar su capacidad estructural, a continuación se nombran algunas de

76

Perfil 70

94.4

Perfil 80

8.5 89.0

94.4

3.5 89.0

Manual Técnico PC - Entrepisos E n t r e p i s o s

Capítulo 8

Entrepisos pretensados Los sistemas de entrepisos compuestos por elementos pretensados de concreto prefabricado constituyen una de las formas más eficientes y rápidas rápidas de construir pisos y áreas útiles por encima del nivel del terreno. En comparación con los sistemas colados en sitio u otros sistemas prefabricados no pretensados, todos los los sistemas prefabricados producidos por Productos de Concreto comparten 4 grandes ventajas: 1.

2. 3.

4.

8.1 Sistemas para para entrepisos entrepisos Viguetas y bloques

Son entrepisos pretensados con espesores totales de 20 y 25 cm, permiten una gran variedad de combinaciones de luces y cargas. Existen dos secciones estandarizadas de viguetas de 15 15 y 20 cm de altura. altura. El rango máximo de luces en que el entrepiso es eficiente varía de 6 a 8 metros.

Se minim minimizan izan las defle deflexion xiones es en en condici condiciones ones de servici servicio: o: los los entrepisos son elementos de concreto pretensado, por lo que cuentan con una contraflecha que se contrapone a la deflexión ocasionada por las cargas externas. externas. Esto da sensación de seguridad. Son más más esbeltos esbeltos o rígidos rígidos para para la misma misma luz: el el pretensa pretensado do garan garantiza tiza un comportamiento elástico sin agrietar para cargas de servicio. Su peso peso es menor menor que que otros otros sistem sistemas as,, lo que permi permite te una inst instala alació ción n manual o con grúa eficaz. Además permite una reducción de las cargas sobre columnas, muros y fundaciones.

Fig. 8.2 Bloque tipo A 180 mm

22 mm 164 mm

22 mm 180 mm

22 mm 2 2 m 2 mm

200 mm

22 mm 546 mm

Se minimiz minimizaa o elimina elimina por comple completo to el uso de form formaleta aleta y obra obra falsa falsa y se facilita y acelera la construcción de grandes áreas útiles.

En todos los lo s casos, deberá colarse una sobrelosa estructural para garantizar la acción de diafragma rígido del entrepiso. A continuación se describen los sistemas constructivos disponibles:

Fig. 8.3 Bloque tipo O

Fig. 8.1 Detalle de vigueta de 15 15 y 20 cm

0.03

0.05

618 mm 600 mm 180 mm

0.06

164 mm 22 mm

22 mm

0.03

2 2 m 2 mm

0.02

0.01 0.10

0.15

2 2 m m

0.15

0.20

Detalle vigueta de 15 cm

106 mm 150 mm 22 mm

546 mm

0.01

0.01 0.15

180 mm 22 mm

0.15 Detalle vigueta de 20 cm

77

Manual Técnico PC - Entrepisos s o s i p e r t n E

Ventajas adicionales de utilizar entrepiso de viguetas PC Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Mayor separación entre viguetas (70 cm) en comparación a otros sistemas. Reducción del volumen de concreto (m3/m2) en obra. Menor peso total por metro cuadrado. Bloques más livianos, lo que disminuye la utilización de mano de obra. No requiere de equipo pesado para la instalación. Buen aislamiento acústico y térmico. Los bloques se pueden repellar. Resistente al fuego, aísla vapores gracias a los vacíos de los bloques de concreto. No es consumido por los insectos y no sufre de corrosión. Flexibilidad en el diseño modular y mecánico. No requiere mantenimiento.

0.016 m 0.050 m

0.030 m 0.250 m 0.030 m

1.210 m

Losa Lex 25 cm

Ventajas adicionales de utilizar entrepiso Losa Lex PC Ÿ

Sistema Losa Lex Ÿ

Ÿ

Fig. 8.4 Detalle de los tipos de Losa Lex 0.012 m

0.257 m

0.015 m Ÿ

0.080 m Ÿ

0.015 m 0.018 m

Ÿ

0.295 m Ÿ

Losa Lex 8 cm 0.016 m

0.016 m

1.139 m 0.050 m

0.024 m

Ÿ

0.050 m Ÿ

0.018 m 0.150 m 0.018 m

Ÿ

Ÿ

Ÿ

1.210 m

Losa Lex 15 cm 0.016 m

0.016 m

1.139 m 0.050 m

0.033 m

0.050 m

0.023 m 0.200 m 0.023 m

1.210 m

Losa Lex 20 cm

78

0.050 m 0.035 m

Ÿ

Este sistema de entrepiso consiste en paneles con secciones huecas, en módulos de 1.22 m de ancho. Los paneles tienen espesores de 8, 15, 20 y 25 cm, los cuales se pueden utilizar para claros entre vigas de hasta 13.80 m . Losa Lex es versátil y económica y le permite el desarrollo de numerosos tipos de proyectos. La Losa Lex es una solución segura y avanzada en proyectos con elevados requisitos arquitectónicos e ingenieriles.

0.016 m

1.139 m

Funcionalidad arquitectónica. Los entrepisos construidos a partir de elementos de Losa Lex, permiten acabados planos por debajo y optimización del espacio. Mayor facilidad en la instalación eléctrica y mecánica, ya que los orificios de la losa Lex forman una ruta conveniente para colocar la tubería eléctrica y mecánica. Esta es una manera económica de eliminar instalaciones en la superficie. En numerosos edificios es posible utilizar los orificios de la Losa Lex como ventilación y ductos para el aire acondicionado. Esto ofrece un ambiente agradable, atractiva apariencia y bajos costos de construcción. Fácil instalación en construcción donde se utilicen grúas. Construcción en el menor tiempo posible y al mejor costo. Versátil y flexible puede usarse con cualquier sistema constructivo. Rapidez de construcción en cualquier condición climática. Facilidades para la instalación de acabados en cielos y pisos. Confort para los usuarios por su aislamiento acústico y térmico. Rápida entrega en obra. No requiere mantenimiento. Seguridad por su alta calidad, resistencia estructural y resistencia al fuego.

Sistema doble te y canaleta

Este sistema de entrepiso consiste en losas nervadas en una dirección, específicamente en el sentido paralelo a la colocación del entrepiso. El peralte de las losas varía desde 15 cm hasta 50.5 cm y el ancho puede variar, según la modulación del entrepiso desde 1.06 m hasta 1.83 m.

Manual Técnico PC - Entrepisos

Normativa vigente

Fig. 8.5 Sistema de canaleta 1,4 m 0,24 m

0,24 m 0,05 m

0,45 m

0,4 m

0,075 m

0,92 m

0,085 m

• • •

Fig. 8.6 Sistema de doble te 1,06 m

0,05 m 0,14 m 0,45 m

0,07 m

0,4 m

0,31 m

0,92 m

0,085 m

Ventajas adicionales de utilizar entrepiso losa Lex PC Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Los sistemas de entrepiso preesforzados tipo PC están diseñados acorde con las normas y códigos mencionados a continuación: • Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-2010): establece las cargas vivas mínimas, los requisitos sísmicos de diseño de componentes prefabricados y los criterios de diseño de diafragmas de entrepiso • ACI 318-08 building code requirements for structural concrete and commentary: establece los requisitos mínimos para el diseño estructural de elementos de concreto reforzado y preesforzado sujetos a cargas de flexocompresión, tensión y cortante.

Fácil instalación en construcción donde se utilicen grúas. Rapidez de construcción en cualquier condición climática. Buen aislamiento acústico y térmico. Puede ser utilizado en grandes luces. Soporta altas cargas de servicio, tales como cargas móviles pesadas (camiones de bomberos, buses de turismo e incluso camiones de diseño según la American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO).

8.2 Materiales y normativa vigente Concreto: El concreto utilizado en Losa Lex tiene una

resistencia mínima a la compresión de 280 kg/cm2 al momento de la destensión del preesfuerzo y de 420 kg/cm2 a los 28 días. Mientras que el concreto de las viguetas, canaletas y doble tes tiene una resistencia a los 28 días de 700 kg/cm2 y como mínimo 280 kg/cm2 a la hora del desencofrado.

Normas de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE 37-02). Normas de la Sociedad Americana de Prueba de Materiales (ASTM). Manual de Diseño del Instituto del Concreto Prefabricado (PCI Handbook).

8.3 Criterios de selección Para escoger el sistema de entrepiso más conveniente a utilizar es necesario conocer las cargas que actúan sobre él. En las tablas de selección se muestra la columna llamada sobrecarga, la cual es la suma de la carga viva (CV) seleccionada según el uso de la obra (véase Tabla 6.1 del CSCR-10) y la carga muerta adicional (Cmadic). Para ingresar a las tablas no se emplean factores de carga. La carga muerta adiconal (CMadic) es toda la carga muerta de diseño, con excepción del peso del sistema estructural, que ya está incluido en el desarrollo de las tablas. El peso del sistema estructural incluye el peso de los elementos pretensados, los bloques de entrepiso si existen, los rellenos de concreto y la sobrelosa. Una vez conocido el valor de la sobrecarga es posible evaluar el claro libre máximo permitido para cada sistema de entrepiso y así seleccionar el más conveniente según el caso. En todos los casos se consideran los criterios de esfuerzos de trabajo para las etapas de carga constructiva, capacidad última a flexión y cortante, deflexiones de servicio y cortante horizontal entre el prefabricado y la sobrelosa. Las siguientes notas son utilizadas para identificar de forma precisa cada uno de los sistemas de entrepiso así como su refuerzo. Tabla 8.1 Detalle para identificar sistemas de entrepiso y su refuerzo VIG 15-A Tipo de bloque: A y O Altura del elemento pretensado (cm) Tipo de elemento: vigueta pretensada

Lex 20-2N/5H Cantidad y tipo de torones inferiores: N = torón de 9.53 mm; D = torón de 12.70 mm; H = torón de 15.24 mm Cantidad y tipo de torones superiores: N = torón de 9.53 mm; D = torón de 12.70 mm; H = torón de 15.24 mm Altura del elemento pretensado (cm) Tipo de elemento: Losa Lex

Cemento: El cemento está conforme a la especificación

Reglamento Técnico de Cementos de Costa Rica (RTCR) 383:2004

DT 140-45.5 2N/5H

Agregados: Los agregados están conforme a la

Cantidad y tipo de torones inferiores: N = torón de 9.53 mm; D = torón de 12.70 mm; H = torón de 15.24 mm Cantidad y tipo de torones superiores: N = torón de 9.53 mm; D = torón de 12.70 mm; H = torón de 15.24 mm Peralte del elemento pretensado (cm) Ancho superior del elemento pretensado (cm) Tipo de elemento: Doble T

especificación INTE 06-01-02:2011 (ASTM C 33). Refuerzo: El acero de preesfuerzo está conforme a la

especificación ASTM A-886 ó ASTM A-416 (Grado 270).

7280kgf/15000kgf

10.8 m

Fuerza de pretensión de los torones inferiores Fuerza de pretensión de los torones superiores

Longitud de la Losa Lex (m) Contraflecha inicial (cm)

79

E n t r e p i s o s


Carga permanente o carga muerta (CMadic) adicional

Esta carga comprende las siguientes acciones:

Advertencia: Si el espesor de sobrelosa que se empleará es mucho

• • •

mayor que el indicado en la tabla, no se recomienda adicionarlo a la carga permanente adicional para manipular el resultado de las tablas. En sistemas sin apuntalamiento no hay garantía de estar del lado de la seguridad en el instante de colado del concreto y en sistemas apuntalados se corre el riesgo de terminar con un sistema con acero a flexión por debajo del mínimo permitido en los códigos. En estos casos realice la consulta específica al departamento de Ingeniería.

Peso de acabados de piso Peso de instalación electromecánica Peso de cielos

• Peso de paredes internas • Cualquier otra carga permanente adicional La siguiente figura muestra en forma general la efectividad de cada uno de los sistemas de entrepiso en función de la longitud libre del entrepiso. Las tablas de diseño han sido desarrolladas para varios espesores típicos de sobrelosa, de acuerdo con la práctica común en cada sistema constructivo.

Fig. 8.7 Efectividad de los sistemas de entrepiso en función de la longitud libre

Doble Te y Canaleta Lex 25cm

Lex 20xm

Lex 15cm

Lex 8cm

Vigueta 20cm

Vigueta 15cm 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

Longitud del claro [m]

Tipologías estructurales Vigueta y bloque de concreto con sobrelosa en sitio

El sistema de viguetas y bloques es ideal para construcciones con claros menores o iguales a 7.5 m. Los diferentes ejemplos de montaje se presentan a continuación, e incluyen el concreto de sobrelosa de 5cm, las viguetas y los bloques. Las tablas 8.2 y 8.3 se han desarrollado para sobrelosas de 5 cm y de 7.5 cm.

80


Fig. 8.8 Ejemplos de montaje de concreto de sobrelosa, viguetas y bloques

malla #2 cada 0.30 m

0.70


0.05 0.20

0.15

Viguetas 15

Bloque Tipo O

Concreto en sitio: 0.0527 m3/m2

Peso propio: 300 kg/m2

Tipo VIG15-O

Basado en viguetas pretensadas de 15 cm de altura, con bloques tipo "O" de 15 cm de altura, para un espesor total de 20 cm (incluye sobrelosa de 5 cm de espesor).


0.70


0.05 0.25

0.20

Viguetas 15

Bloque Tipo A



Tipo VIG15-A

Basado en viguetas pretensadas de 15 cm de altura, con bloques tipo "A" de 20 cm de altura, para un espesor total de 25 cm (incluye sobrelosa de 5 cm de espesor).


0.70


0.05 0.25

0.20

Bloque Tipo A


Viguetas 20


Tipo VIG20-A

Basado en viguetas pretensadas de 20 cm de altura, con bloques tipo "A" de 20 cm de altura, para un espesor total de 25 cm (incluye sobrelosa de 5 cm de espesor).

81


Tabla 8.2 Entrepisos de vigueta con sobrelosa de 5 cm y con resistencia de 210 kg/cm 2 Tipo de vigueta

VIG 15 O

VIG 15 A

VIG 20 A

Peso de las viguetas Peso del concreto* Peso de los bloques Fuerza de pretensión

49 kg/m2 126 kg/m2 124 kg/m2

49 kg/m2 144 kg/m2 137 kg/m2

58 kg/m2 135 kg/m2 137 kg/m2

Sobrecarga** CMadic+ CV (kg/m2)

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

7280 kgf

7280 kgf

7280 kgf

7280 kgf

CLARO (m) sin apuntalamiento

CLARO (m) con apuntalamiento


5.18 5.07 4.95 4.83 4.73 4.63 4.54 4.45 4.37 4.29 4.22 4.15 4.08 4.02 3.96 3.90 3.85

6.00 6.00 5.83 5.60 5.39 5.21 5.04 4.89 4.76 4.63 4.51 4.40 4.30 4.21 4.12 4.03 3.96

4.98 4.98 4.98 4.92 4.84 4.77 4.70 4.64 4.58 4.52 4.46 4.41 4.35 4.30 4.25 4.20 4.16


6.50 6.50 6.50 6.29 6.07 5.88 5.70 5.53 5.38 5.24 5.11 4.99 4.88 4.78 4.68 4.59 4.50

7280 kgf

7280 kgf



6.36 6.36 6.34 6.20 6.07 5.94 5.82 5.71 5.60 5.50 5.41 5.32 5.23 5.15 4.98 4.79 4.61

7.50 7.50 7.50 7.28 7.02 6.79 6.59 6.40 6.22 6.06 5.91 5.67 5.42 5.19 4.98 4.79 4.61

Tabla 8.3 Entrepisos de vigueta con sobrelosa de 7.5 cm y con resistencia de 210 kg/cm 2 Tipo de vigueta

VIG 15 O

VIG 15 A

Peso de las viguetas Peso del concreto * Peso de los bloques Fuerza de pretensión

49 kg/m 2 186 kg/m 2 124 kg/m

2

2

7280 kgf

Sobrecarga** CMadic+ CV (kg/m2 )


200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000

4.81 4.81 4.73 4.65 4.58 4.50 4.43 4.37 4.30 4.24 4.19 4.13 4.08 4.02 3.97 3.93 3.88

VIG 20 A 2

49 kg/m 2 204 kg/m 2 137 kg/m 7280 kgf

58 kg/m 2 195 kg/m 2 137 kg/m

7280 kgf

7280 kgf

7280 kgf





6.00 6.00 5.99 5.77 5.58 5.40 5.24 5.10 4.96 4.84 4.72 4.62 4.51 4.42 4.33 4.25 4.17

4.65 4.65 4.65 4.65 4.61 4.56 4.51 4.46 4.41 4.37 4.32 4.28 4.24 4.20 4.16 4.12 4.08

6.50 6.50 6.50 6.39 6.18 6.00 5.83 5.67 5.52 5.39 5.26 5.15 5.04 4.94 4.84 4.75 4.66

5.94 5.94 5.94 5.94 5.87 5.78 5.68 5.59 5.51 5.43 5.35 5.28 5.21 5.14 5.07 5.01 4.85

7280 kgf


7.50 7.50 7.50 7.44 7.20 6.98 6.78 6.60 6.43 6.27 6.13 5.91 5.66 5.44 5.23 5.03 4.85

*Contempla el peso de la sobrelosa y de los completamientos colados sobre las viguetas. **Contempla la carga temporal y las carga permanente adicional al peso propio del sistema de entrepiso (sin factorar) Se consideró una condición temporal durante el di seño que contempla el concreto de sobrelosa fresco y una carga constructiva de 120kg/cm2 según SEI/ASCE 37-02. Todos los cálculos de acuerdo al código ACI 318-08, elementos preesforzados tipo U, ACI 18.3.3. Se consideran los criteros de: - Capacidad úl tima a flexión y cortante. - Esfuerzos elásticos. - Deflexiones al centro del claro. No se considera la contribución del acero en los apoyos (M-) RESISTENCIA DE CONCRETOS: Se utilizó un factor de carga promedio de 1.6 para la carga superpuesta muerta y viva. Vigueta desmolde f 'ci=280kg/cm2 Los coeficientes de reducción son 0.9 para flexión y 0.75 para cortante. Vigueta f'c=420 kg/cm2 Se supone una carga superpuesta sostenida de 100 kg/m² para el cálculo de las pérdidas por flujo plástico. Sobrelosa en sitio f 'c=210kg/cm2 Se supone una humedad relativa p romedio del 70% para el cálculo de las pérdidas por contracción del concreto.

Los entrepisos con vigueta de 20 cm o 15 cm y bloques tipo "A" con luces libres mayores de 6.00 m pueden experimentar vibraciones perceptibles según el uso. Los entrepisos con vigueta de 15 cm y bloques tipo "O" con luces libres mayores de 5.50 m pueden experimentar vibraciones perceptibles según el uso.

82


Fig. 8.9 Losa Lex con sobrelosa en sitio Losa de concreto de 8 cm

Tabla 8.4 Entrepisos con Losa Lex de 8 cm Con sobrelosa de 5 cm con f'c=210kg/cm Tipo de losa

2

LEX 8-0R/3R

LEX 8-0N/4R 2 2 Peso Losa Lex 117 kg/m 117 kg/m Peso concreto 2 2 138 kg/m 138 kg/m colado en sitio** Fuerza de 0/2100 kgf 0/2100 kgf pretensión Claro (m) Claro (m) Claro (m) Claro (m) SOBRECARGA 2 Sin sistema de Con sistema de Sin sistema de Con sistema de CMadic +CV (kg/m ) apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento 200 4.80 6.00 4.95 6.00 250 4.80 5.75 4.95 6.00 300 4.80 5.52 4.95 6.00 350 4.76 5.32 4.95 5.87 400 4.63 5.14 4.95 5.66 450 4.51 4.94 4.95 5.48 500 4.39 4.76 4.82 5.31 550 4.29 4.60 4.71 5.16 600 4.19 4.45 4.60 5.01 650 4.10 4.31 4.50 4.88 700 4.02 4.19 4.40 4.75 3.94 4.08 4.31 4.62 750 800 3.86 3.97 4.23 4.50 850 3.79 3.88 4.15 4.39 900 3.72 3.79 4.08 4.29 950 3.66 3.70 4.01 4.19 1000 3.60 3.63 3.94 4.11 Contraflechas Δ 4.5m = -1.2cm Δ 5.0m = -2.1 cm Iniciales Con sobrelosa de 6 cm con f'c=210kg/cm 2 Tipo de Losa LEX 8-0R/3R 2 Peso Losa Lex 117 kg/m Peso concreto 2 162 kg/m colado en sitio** Fuerza de 0/2100 kgf pretensión Claro (m) Claro (m) SOBRECARGA 2 Sin sistema de Con sistema de CMadic+CV (kg/m ) apuntalamiento apuntalamiento 200 4.70 6.00 250 4.70 5.90 300 4.70 5.69 350 4.70 5.49 400 4.62 5.32 450 4.52 5.11 500 4.42 4.93 550 4.33 4.76 600 4.24 4.61 650 4.16 4.48 700 4.08 4.35 750 4.00 4.24 800 3.94 4.13 850 3.87 4.03 900 3.81 3.94 950 3.75 3.85 1000 3.69 3.77

Contraflechas Iniciales

Δ 4.5m

= -1.2cm

LEX 8-0N/4R

2

2000/2100 kgf Claro (m) Claro (m) Sin sistema de Con sistema de apuntalamiento apuntalamiento 4.96 6.00 4.96 6.00 4.96 5.93 4.96 5.81 4.96 5.70 4.96 5.60 4.92 5.48 4.86 5.33 4.77 5.19 4.67 5.06 4.58 4.94 4.49 4.83 4.40 4.72 4.32 4.62 4.24 4.53 4.17 4.40 4.10 4.28 Δ 5m

= -1.0 cm

162 kg/m

= -2.1 cm

200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 Contraflechas Iniciales

LEX 8-0R/3R 2

117 kg/m

2

LEX 8-0N/4R

2

2000/2100 kgf Claro (m) Claro (m) Sin sistema de Con sistema de apuntalamiento apuntalamiento 4.90 6.00 4.90 6.00 4.90 6.00 4.90 5.98 4.90 5.88 4.90 5.79 4.90 5.69 4.87 5.54 4.82 5.40 4.73 5.27 4.64 5.15 4.56 5.04 4.48 4.93 4.41 4.84 4.34 4.74 4.27 4.65 4.20 4.54 Δ 5m

= -1.0 cm

117 kg/m

2

198 kg/m

198 kg/m

198 kg/m

0/1850 kgf Claro (m) Con sistema de apuntalamiento 6.00 5.88 5.69 5.51 5.35 5.21 5.07 4.95 4.83 4.69 4.57 4.45 4.34 4.24 4.14 4.06 3.97


Δ 4.5m

= -0.9 cm

Δ 5.0m =

LEX 8-2R/5R

2

117 kg/m

-1.6 cm

7 x 0,005

0,015 0,080 0,015 0,068

0,068

0,068

0,295

Losa de concreto de 8 cm, mostrando el máximo # de torones Pesos y dimensiones: Área (cm2): Peso (kg/m): Peso (kg/m2 ): Inercia (cm4):

143,24 34,00 117,00 1050

2

Con sobrelosa de 7.5 cm con f'c=210kg/cm 2 Tipo de losa Peso Losa Lex Peso concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión SOBRECARGA CMadic+CV (kg/m2)

0,050

LEX 8-2R/5R

2

0/2100 kgf Claro (m) Claro (m) Sin sistema de Con sistema de apuntalamiento apuntalamiento 4.87 6.00 4.87 6.00 4.87 6.00 4.87 6.00 4.87 5.87 4.87 5.69 4.85 5.52 4.75 5.37 4.65 5.23 4.56 5.08 4.47 4.94 4.39 4.81 4.31 4.68 4.24 4.57 4.17 4.47 4.10 4.37 4.04 4.28

0,018

138 kg/m

117 kg/m

162 kg/m

0,265

2

117 kg/m

2

117 kg/m

Δ 5.0m

LEX 8-2R/5R

2 2

2000/2100 kgf Claro (m) Con sistema de apuntalamiento 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 5.97 5.83 5.70 5.57 5.46 5.35 5.24 5.14 5.05 4.96 4.88 Δ 5m =

La tabla 8.4 se ha desarrollado para sobrelosas de 5 cm, 6 cm y 7.5 cm. Notas: ** El "peso de concreto colado en sitio" incluye el peso de los completamientos entre losas lex y el peso de la sobrelosa de 5, 6 y 7.5 cm respectivamente. Se consideró una condición temporal durante el diseño que contempla el concreto de sobrelosa fresco y una carga constructiva de 120kg/cm2 según SEI/ASCE 37-02. Todos los cálculos de acuerdo al código ACI 318-08, elementos preesforzados tipo U, ACI 18.3.3. Se consideran los criteros de: - Capacidad última a flexión y cortante. - Esfuerzos elásticos. - Deflexiones al centro del claro. No se considera la contribución del acero en los apoyos (M-) Se utilizó un factor de carga promedio de 1.6 para la carga superpuesta muerta y viva. Los coeficientes de reducción son 0.9 para flexión y 0.75 para cortante. Se supone una carga superpuesta sostenida de 100 kg/m² para el cálculo delas pérdidas por flujo plástico. Se supone una humedad relativa promedio del 70% para el cálculo de las pérdidas por contracción del concreto. Producto de pruebas realizadas por PC se encontró que por variaciones en el módulo de elasticidad y por efectos del flujo plástico ante la pretensión la contraflecha teórica debe corregirse por un factor de 1.9 para calcular la contraflecha real. Las contraflechas iniciales incluyen el factor de 1.9, y se muestran como parámetro de referencia, no como un dato exacto para cada caso analizado.

RESISTENCIA DE CONCRETOS:

Losa Lex al desmolde f'ci=280kg/cm2 Losa Lex f'c=420 kg/cm 2 Sobrelosa en sitio f'c=210kg/cm 2

-1.0 cm

83

E n t r e p i s o s



Tabla 8.5 Entrepisos con Losa Lex de 15 cm Con sobrelosa de 6 cm con f'c=210 kg/cm Tipo de losa

LEX 15-0N/8N

Peso losa Lex Peso concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión SOBRECARGA CMadic+CV (kg/m2)

187 kg/m

LEX 15-0N/9N

2

187 kg/m

2

155 kg/m

155 kg/m

0/6500 kgf Claro (m) Claro (m) Sin sistema de Con sistema de apuntalamiento apuntalamiento


7.43 7.43 7.43 7.43 7.43 7.43 7.43 7.30 7.14 6.98 6.84 6.70 6.57 6.45 6.33 6.21 6.08

9.00 9.00 8.94 8.64 8.37 8.11 7.84 7.59 7.37 7.16 6.97 6.80 6.63 6.48 6.34 6.21 6.08 Δ 7.5 m

2

LEX 15-2N/8D

2

187 kg/m

2

155 kg/m

7.54 7.54 7.54 7.54 7.54 7.54 7.54 7.54 7.43 7.27 7.11 6.97 6.84 6.71 6.59 6.43 6.27

9.00 9.00 9.00 9.00 8.73 8.47 8.23 7.98 7.74 7.52 7.33 7.14 6.97 6.81 6.66 6.52 6.38 Δ 8m

= -2.3 cm

Con sobrelosa de 8 cm con f'c=210 kg/cm Tipo de losa

LEX 15-0N/8N

Peso losa Lex Peso concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión SOBRECARGA CMadic+CV (kg/m2)

187 kg/m

187 kg/m

2

203 kg/m

203 kg/m



7.09 7.09 7.09 7.09 7.09 7.09 7.09 7.02 6.89 6.76 6.63 6.52 6.41 6.30 6.20 6.10 6.01

9.00 9.00 8.77 8.50 8.26 8.04 7.83 7.64 7.47 7.30 7.15 7.00 6.86 6.74 6.61 6.50 6.38 Δ 7.5 m

9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 8.79 8.56 8.34 8.14 7.93 7.67 7.43 7.21 7.01 6.82 6.65 -2.4 cm

LEX 15-0N/8N

2

203 kg/m


= -1.82 cm

LEX 15-0N/9N

7280/10500 kgf Claro (m) Claro (m) Sin sistema de Con sistema de apuntalamiento apuntalamiento 7.77 7.77 7.77 7.77 7.77 7.77 7.77 7.77 7.77 7.77 7.66 7.53 7.40 7.27 7.16 7.01 6.84

9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 9.00 8.85 8.65 8.45 8.27 8.10 7.88 7.65 7.44 7.25 7.07

Δ 8.5 m =

-2.44 cm

251 kg/m

2

251 kg/m

0/6500 kgf Claro (m) Con sistema de apuntalamiento 6.78 9.00 6.78 9.00 6.78 8.94 6.78 8.70 6.78 8.47 6.78 8.26 6.78 8.07 6.78 7.89 6.78 7.72 6.75 7.56 6.64 7.41 6.54 7.27



6.44 6.35 6.26 6.18 6.09

6.70 6.60 6.51 6.42 6.33

7.43 7.34 7.23 7.13 7.04

Δ 7m

84

LEX 15-2N/8D

187 kg/m

7.14 7.01 6.89 6.78 6.65 = -1.4 cm

2

187 kg/m

2

2

251 kg/m

2

7.43 7.29 7.17 7.05 6.94 Δ 7.5 m

0,018

0,115

0,024

0,030

0,150

0,139

0,023

9 x 0,013

0, 139

0, 119

0,049

Losa de concreto de 15 cm, mostrando el máximo # de torones

Pesos y dimensiones: Área (cm2): Peso (kg/m): Peso (kg/m2 ): Inercia (cm4):

930,40 223,00 187,00 26240

Las tabla 8.5 se ha desarrollado para sobrelosas de 6 cm, 8 cm y 10 cm.

2

2

187 kg/m

1,169 2 x 0,010

2

Con sobrelosa de 10 cm con f'c = 210 kg/cm 2 Tipo de losa Peso losa Lex Peso concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión SOBRECARGA CMadic+CV (kg/m2)

0,630 0,500

LEX 15-2N/8D

187 kg/m

9.00 9.00 9.00 8.86 8.60 8.37 8.16 7.96 7.77 7.60 7.43 7.28 7.14 7.00 6.88 6.75 6.60 Δ 7.5 m

8.14 8.14 8.14 8.14 8.14 8.14 8.14 8.12 7.93 7.76 7.59 7.44 7.27 7.06 6.87 6.69 6.52 Δ 8.5 m =


= -1.82 cm


2

7.19 7.19 7.19 7.19 7.19 7.19 7.19 7.19 7.16 7.02 6.90 6.77 6.66 6.55 6.44 6.34 6.25

0,910 0,770

2

LEX 15-0N/9N

2

1,050

2


= -1.4 cm

1,210

2

= -1.8 cm

Δ 8.5 m =

8.26 8.08 7.87 7.67 7.48 -2.5 cm

** El "peso de concreto colado en sitio" incluye el peso de los completamientos entre losas lex y el peso de la sobrelosa de 6, 8 y 10 cm respectivamente. Se consideró una condición temporal durante el diseño que contempla el concreto de sobrelosa fresco y una carga constructiva de 120kg/cm2 según SEI/ASCE 37-02. Todos los cálculos de acuerdo al código ACI 318-08, elementos preesforzados tipo U, ACI 18.3.3. Se consideran los criteros de: - Capacidad última a flexión y cortante. - Esfuerzos elásticos. - Deflexiones al centro del claro. No se considera la contribución del acero en los apoyos (M-) Se utilizó un factor de carga promedio de 1.6 para la carga superpuesta muerta y viva. Los coeficientes de reducción son 0.9 para flexión y 0.75 para cortante. Se supone una carga superpuesta sostenida de 100 kg/m² para el cálculo delas pérdidas por flujo plástico. Se supone una humedad relativa promedio del 70% para el cálculo de las pérdidas por contracción del concreto. Producto de pruebas realizadas por PC se encontró que por variaciones en el módulo de elasticidad y por efectos del flujo plástico ante la pretensión la contraflecha teórica debe corregirse por un factor de 1.9 para calcular la contraflecha real. Las contraflechas iniciales incluyen el factor de 1.9, y se muestran como parámetro de referencia, no como un dato exacto para cada caso analizado.





Tabla 8.6 Entrepisos con Losa Lex de 20 cm Con sobrelosa de 6 cm con f'c=210 kg/cm Tipo de Losa

2

LEX 20-0N/7N

LEX 20-0N/5D 2 2 Peso Losa Lex 245 kg/m 245 kg/m Peso concreto 2 2 155 kg/m 155 kg/m colado en sitio** Fuerza de 0/6000 kgf 0/12000 kgf pretensión Claro (m) Claro (m) Claro (m) Claro (m) SOBRECARGA 2 Sin sistema de Con sistema de Sin sistema de Con sistema de CMadic+CV (kg/m ) apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento 200 9.15 9.92 9.54 10.50 250 9.11 9.57 9.54 10.50 300 8.83 9.24 9.54 10.50 350 8.58 8.95 9.54 10.50 400 8.34 8.69 9.36 9.76 450 8.13 8.45 9.12 9.48 500 7.93 8.22 8.89 9.23 550 7.74 8.02 8.68 8.98 600 7.57 7.80 8.48 8.73 650 7.41 7.60 8.30 8.50 700 7.25 7.40 8.13 8.28 7.11 7.22 7.96 8.08 750 800 6.98 7.06 7.81 7.90 850 6.85 6.90 7.67 7.72 900 6.73 6.76 7.53 7.56 950 6.61 6.62 7.40 7.41 1000 6.49 6.49 7.25 7.26 Contraflechas Δ 8.1 m = -0.6 cm Δ 9.1 m = -1.6 cm Iniciales Con sobrelosa de 8 cm con f'c=210 kg/cm 2 LEX 20-0N/7N LEX 20-0N/5D Tipo de Losa 2 2 Peso Losa Lex 245 kg/m 245 kg/m Peso concreto 2 2 203 kg/m 203 kg/m colado en sitio** Fuerza de 0/6000 kgf 0/12000 kgf pretensión Claro (m) Claro (m) Claro (m) Claro (m) SOBRECARGA 2 Sin sistema de Con sistema de Sin sistema de Con sistema de CMadic+CV (kg/m ) apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento 200 8.77 9.92 9.14 10.50 250 8.77 9.60 9.14 10.50 300 8.65 9.31 9.14 10.50 350 8.44 9.05 9.14 10.50 400 8.24 8.80 9.14 9.90 450 8.05 8.58 9.04 9.64 500 7.88 8.37 8.84 9.40 550 7.72 8.17 8.66 9.18 600 7.56 7.99 8.48 8.97 650 7.42 7.81 8.32 8.75 700 7.28 7.62 8.16 8.54 7.15 7.44 8.02 8.34 750 800 7.03 7.28 7.88 8.15 850 6.91 7.12 7.74 7.98 900 6.80 6.98 7.62 7.82 950 6.70 6.84 7.50 7.66 1000 6.60 6.71 7.38 7.52 Contraflechas Δ 8.0 m = -0.65 cm Δ 9.0 m = -1.6 cm Iniciales Con sobrelosa de 10 cm con f'c = 210 kg/cm 2 Tipo de Losa

LEX 20-0N/7N

Peso Losa Lex Peso concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión SOBRECARGA CMadic+CV (kg/m2)

245 kg/m


LEX 20-0N/5D

2

155 kg/m

Δ 10.4 m

= -0.68 cm

Δ 8.9m

2

245 kg/m

1,169 0,023

0,155

0,033

0,030

0,200 0,036 0,023 0,042

0,188

0,188

0,136

Losa de Concreto de 20 cm, mostrando el máximo # de torones

Pesos y dimensiones: Área (cm2): Peso (kg/m): Peso (kg/m2): Inercia (cm4):

1218,00 299,00 245,00 61430

Las tabla 8.6 se ha desarrollado para sobrelosas de 6 cm, 8 cm y 10 cm.

2

203 kg/m

7280/13100 kgf Claro (m) Claro (m) Sin sistema de Con sistema de apuntalamiento apuntalamiento 9.77 10.50 9.77 10.50 9.77 10.50 9.77 10.50 9.77 10.50 9.77 10.50 9.77 10.50 9.77 10.50 9.70 10.50 9.51 10.50 9.33 9.83 9.17 9.62 9.01 9.35 8.86 9.09 8.65 8.86 8.44 8.64 8.24 8.43 Δ 10.3 m =

-2.6 cm

LEX 20-2N/7D 2

= -1.64 cm

0,450*

LEX 20-2N/7D

251 kg/m

10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 9.80 9.57 9.36 9.16 8.98 8.77 8.57 8.39 8.21 8.05 7.90 7.75

0,630*

= -2.5 cm

2


0,820*

7280/13100 kgf Claro (m) Claro (m) Sin sistema de Con sistema de apuntalamiento apuntalamiento 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 9.93 10.50 9.70 10.50 9.49 9.80 9.29 9.55 9.11 9.25 8.84 8.98 8.60 8.72 8.37 8.49 8.16 8.27 7.96 8.07

245 kg/m


1,210 1,010*

2

2

251 kg/m

Δ 8.0 m

2

245 kg/m

2

251 kg/m

8.42 8.42 8.42 8.29 8.12 7.96 7.81 7.66 7.53 7.40 7.28 7.16 7.05 6.95 6.85 6.75 6.66

LEX 20-2N/7D

245 kg/m

2

E n t r e p i s o s

7280/13100 kgf Claro (m) Con sistema de apuntalamiento 9.38 9.38 9.38 9.38 9.38 9.38 9.38 9.38 9.38 9.38 9.33 9.18 9.04 8.90 8.77 8.65 8.49 Δ 10.2 m =

10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 10.50 9.88 9.70 9.45 9.21 8.99 8.78 -2.64 cm

Notas: ** El "peso de concreto colado en sitio" incluye el peso de los completamientos entre losas lex y el peso de la sobrelosa de 6, 8 y 10 cm respectivamente. Se consideró una condición temporal durante el diseño que contempla el concreto de sobrelosa fresco y una carga constructiva de 120kg/cm2 según SEI/ASCE 37-02. Todos los cálculos de acuerdo al código ACI 318-08, elementos presforzados tipo U, ACI 18.3.3. Se consideran los criteros de: - Capacidad última a flexión y cortante. - Esfuerzos elásticos. - Deflexiones al centro del claro. No se considera la contribución del acero en los apoyos (M-) Se utilizó un factor de carga promedio de 1.6 para la carga superpuesta muerta y viva. Los coeficientes de reducción son 0.9 para flexión y 0.75 para cortante. Se supone una carga superpuesta sostenida de 100 kg/m² para el cálculo delas pérdidas por flujo plástico. Se supone una humedad relativa promedio del 70% para el cálculo de las pérdidas por contracción del concreto. Producto de pruebas realizadas por PC se encontró que por variaciones en el módulo de elasticidad y por efectos del flujo plástico ante lapretensión la contraflecha teórica debe corregirse por un factor de 1.9 para calcular la contraflecha real. Las contraflechas iniciales incluyen el factor de 1.9, y se muestran como parámetro de referencia, no como un dato exacto para cada caso analizado.



85



Tabla 8.7 Entrepisos con Losa Lex de 25 cm Con sobrelosa de 6 cm con f'c=210 kg/cm Tipo de losa

LEX 25-0D/5D

Peso losa Lex

298 kg/m

2

Peso concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión SOBRECARGA 2 CMadic+CV (kg/m )

2

LEX 25-0D/7D 2

298 kg/m

2

2

163 kg/m

163 kg/m

0/12000 kgf

Claro (m)

Claro (m)

LEX 25-0H/4H 2

298 kg/m

0/11500 kgf Claro (m)

2

163 kg/m

Claro (m)


Claro (m)

LEX 25-2N/5H 2

1,210

298 kg/m

2

0,980*

2

163 kg/m

163 kg/m

7280 kgf/15000 kgf Claro (m)

LEX 25-0H/5H 2

298 kg/m

Claro (m)

0,750* 0,520*


1,169

Claro (m)

Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de Sin sistema de apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento apuntalamiento

200

11.70

12.24

12.50

12.50

12.12

12.50

12.50

12.50

12.50

12.50

250

11.35

11.83

12.50

12.50

11.77

12.27

12.50

12.50

12.50

12.50

300

11.02

11.46

12.50

12.50

11.42

11.88

12.50

12.50

12.35

12.50

350

10.72

11.12

12.20

12.50

11.11

11.53

12.20

12.50

12.00

12.46

400

10.44

10.75

11.87

12.31

10.81

11.20

11.89

12.30

11.67

12.10

450

10.18

10.41

11.57

11.97

10.54

10.90

11.59

11.98

11.38

11.77

500

9.94

10.09

11.29

11.66

10.29

10.63

11.32

11.68

11.10

11.47

550

9.72

9.81

11.03

11.37

10.06

10.33

11.07

11.40

10.84

11.18

600

9.51

9.55

10.78

11.06

9.84

10.06

10.83

11.13

10.60

10.92

650

9.30

9.30

10.56

10.78

9.64

9.80

10.61

10.85

10.38

10.68

700

9.08

9.08

10.34

10.52

9.44

9.56

10.40

10.55

10.17

10.39

750

8.87

8.87

10.06

10.20

9.26

9.34

10.10

10.24

9.94

10.07

800

8.67

8.67

9.78

9.91

9.09

9.14

9.82

9.95

9.65

9.78

850

8.49

8.49

9.51

9.64

8.93

8.94

9.56

9.69

9.39

9.51

900

8.32

8.32

9.27

9.39

8.70

8.76

9.32

9.44

9.15

9.26

950

8.16

8.16

9.04

9.15

8.48

8.58

9.10

9.21

8.92

9.03

1000

8.00

8.00

8.83

8.94

8.28

8.37

8.89

9.00

8.71

8.82


Δ 9.7 m

Δ 11 m

= -2.48 cm

Δ 10 m

= -2.24 cm

= -0.99 cm

Δ 10 m =

-1.32 cm

Δ 10 m

= -1.53 cm

0,030

0,190

0,035

0,030

0,250 0,036

0,030 0,0575

0,225

0,210

0,155

Losa de concreto de 25 c m, mostrando el máximo # de torones


1485 363 298 117510

Con sobrelosa de 8 cm con f'c=210 kg/cm 2 Tipo de losa

LEX 25-0D/5D

Peso losa Lex

298 kg/m

2


2

211 kg/m


Claro (m)

LEX 25-0D/7D 2

298 kg/m

2

2

211 kg/m

211 kg/m


LEX 25-0H/4H 2

298 kg/m

Claro (m)


Claro (m)

LEX 25-2N/5H 2

298 kg/m

2

La tabla 8.7 se ha desarrollado para sobrelosas de 6 cm, 8 cm y 10 cm.

2

211 kg/m

211 kg/m


LEX 25-0H/5H 2

298 kg/m

Claro (m)


Claro (m)


200

11.07

12.02

12.33

12.50

11.63

12.50

12.50

12.50

12.50

12.50

250

10.93

11.65

12.33

12.50

11.49

12.26

12.50

12.50

12.43

12.50

300

10.65

11.32

12.31

12.50

11.20

11.91

12.30

12.50

12.11

12.50

350

10.39

11.01

12.00

12.50

10.92

11.58

12.00

12.50

11.80

12.50

400

10.16

10.73

11.72

12.40

10.67

11.28

11.73

12.38

11.52

12.20

450

9.93

10.47

11.45

12.09

10.43

11.00

11.47

12.08

11.26

11.89

500

9.72

10.22

11.20

11.80

10.21

10.74

11.23

11.80

11.02

11.60

550

9.53

9.99

10.97

11.53

10.00

10.50

11.00

11.54

10.79

11.33

600

9.34

9.74

10.75

11.27

9.81

10.26

10.79

11.29

10.57

11.08

650

9.17

9.50

10.54

11.03

9.62

10.01

10.59

11.06

10.37

10.85

700

9.00

9.27

10.35

10.77

9.45

9.78

10.40

10.84

10.18

10.63

750

8.84

9.07

10.17

10.50

9.28

9.56

10.22

10.53

9.99

10.37

800

8.70

8.87

9.99

10.21

9.12

9.35

10.03

10.25

9.82

10.08

850

8.55

8.69

9.73

9.94

8.98

9.16

9.77

9.98

9.61

9.82

900

8.42

8.52

9.49

9.69

8.83

8.98

9.54

9.73

9.37

9.57

950

8.29

8.36

9.27

9.46

8.70

8.81

9.32

9.50

9.15

9.33

1000

8.17

8.21

9.06

9.24

8.50

8.65

9.11

9.29

8.94


Δ 9.5 m

Δ 11 m

= -1.53 cm

= -0.90 cm

Δ 11 m

= -2.48 cm

Δ 10 m =

-1.32 cm

Δ 10.8 m =

9.12

-2.24 cm

Con sobrelosa de 10 cm con f'c = 210 kg/cm 2 Tipo de losa

LEX 25-0D/5D

Peso losa Lex

298 kg/m

2


2

259 kg/m


Claro (m)

LEX 25-0D/7D 2

298 kg/m

2

2

259 kg/m

259 kg/m


LEX 25-0H/4H 2

298 kg/m

Claro (m)


Claro (m)

LEX 25-2N/5H 2

298 kg/m

2

2

259 kg/m

211 kg/m


LEX 25-0H/5H 2

298 kg/m

Claro (m)


Claro (m)


** El "peso de concreto colado en sitio" incluye el peso de los completamientos entre losas lex y el peso de la sobrelosa de 6, 8 y 10 cm respectivamente. Se consideró una condición temporal durante el diseño que contempla el concreto de sobrelosa fresco y una carga constructiva de 120kg/cm2 según SEI/ASCE 37-02. Todos los cálculos de acuerdo al código ACI 318-08, elementos preesforzados tipo U, ACI 18.3.3. Se consideran los criteros de: - Capacidad última a flexión y cortante. - Esfuerzos elásticos. - Deflexiones al centro del claro. No se considera la contribución del acero en los apoyos (M-) Se utilizó un factor de carga promedio de 1.6 para la carga superpuesta muerta y viva. Los coeficientes de reducción son 0.9 para flexión y 0.75 para cortante. Se supone una carga superpuesta sostenida de 100 kg/m² para el cálculo delas pérdidas por flujo plástico. Se supone una humedad relativa promedio del 70% para el cálculo de las pérdidas por contracción del concreto. Producto de pruebas realizadas por PC se encontró que por variaciones en el módulo de elasticidad y por efectos del flujo plástico ante la pretensión la contraflecha teórica debe corregirse por un factor de 1.9 para calcular la contraflecha real. Las contraflechas iniciales incluyen el factor de 1.9, y se muestran como parámetro de referencia, no como un dato exacto para cada caso analizado.

200

10.63

11.96

12.00

12.50

11.19

12.50

12.31

12.50

12.07

12.50

250

10.63

11.63

12.00

12.50

11.19

12.28

12.31

12.50

12.07

12.50

300

10.40

11.32

12.00

12.50

10.96

11.95

12.04

12.50

11.86

12.50

350

10.18

11.04

11.79

12.50

10.73

11.65

11.79

12.50

11.60

12.50

400

9.97

10.78

11.54

12.50

10.51

11.37

11.55

12.47

11.35

12.30

450

9.78

10.53

11.31

12.21

10.30

11.10

11.32

12.19

11.12

12.01

500

9.59

10.30

11.09

11.94

10.11

10.86

11.11

11.92

10.91

11.74

550

9.42

10.09

10.88

11.68

9.92

10.63

10.91

11.68

10.70

11.49

600

9.25

9.89

10.69

11.44

9.75

10.42

10.72

11.44

10.51

11.25

650

9.10

9.67

10.50

11.21

9.58

10.20

10.54

11.23

10.33

11.03

700

8.95

9.46

10.33

10.99

9.42

9.97

10.37

11.02

10.15

10.82

750

8.81

9.25

10.16

10.76

9.27

9.76

10.20

10.82

9.99

10.62

800

8.67

9.06

10.00

10.51

9.13

9.55

10.05

10.53

9.83

10.38

850

8.54

8.88

9.85

10.24

8.99

9.36

9.90

10.27

9.68

10.11


900

8.42

8.71

9.69

9.99

8.86

9.19

9.73

10.02

9.54

9.86

950

8.30

8.55

9.47

9.75

8.73

9.02

9.51

9.79

9.35

9.63


1000


8.19 Δ 9.5 m

86

8.40

= -0.87 cm

9.26

9.53

Δ 11 m

= -2.48 cm

8.61 Δ 10 m =

8.86

-1.32 cm

9.31

9.57

Δ 11 m

= -1.53 cm

9.14 Δ 10.7 m =

9.41

-2.26 cm


Fig. 8.13 Doble te con sobrelosa en sitio

Tabla 8.8 Entrepisos doble te con sobrelosa en sitio Con sobrelosa de 5 cm con f'c=210 kg/cm

2

Tipo de Entrepiso Peso doble te Espesor de sobrelosa Peso de concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión

DT 140- 45. 5 2N/ 2H 2 286 kg/m 5 cm

120 kg/m

192 kg/m

7280/18000 kgf

7280/13100 kgf

7280/17500 kgf

SOBRECARGA CMadic+CV (kg/m2)

Claro (m), sin sistema de apuntalamiento




200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

12.58 11.99 11.49 11.04 10.64 10.28 9.96 9.66 9.39 9.14

14.35 13.80 13.30 12.82 12.36 11.94 11.56 11.22 10.90 10.62

11.90 11.53 11.20 10.89 10.61 10.34 10.06 9.78 9.52 9.28

13.70 13.26 12.86 12.49 12.16 11.85 11.56 11.29 11.04 10.77

700 750

8.91 8.70

10.35 10.10

9.06 8.85

10.51 10.27

800 850 900 950 1000

8.50 8.31 8.14 7.97 7.82

9.87 9.65 9.45 9.26 9.08

8.66 8.48 8.31 8.15 8.00

10.05 9.84 9.64 9.46 9.28

2

120 kg/m

DT 1 40- 45 .5 2 N/ 4D 2 286 kg/m 5 cm

DT 140 -45. 5 2N/ 2H 2 286 kg/m 5 cm

2

2

DT 1 40- 45. 5 2N/ 4D 2 286 kg/m 5 cm

1,4 m 0,24 m

2

0,24 m 0,05 m

192 kg/m

7280/13100 kgf

0,45 m

0,4 m

0,075 m

0,085 m

0,92 m


1672 400 286 300000

** El "peso de concreto colado en sitio" incluye el peso de los completamientos entre doble te y el peso de la sobrelosa de 5 y 8 cm respectivamente. Se consideró una condición temporal durante el diseño que contempla el concreto de sobrelosa fresco y una carga constructiva de 120 kg/cm2 según SEI/ASCE 37-02. Todos los cálculos de acuerdo al código ACI 318-08, elementos presforzados tipo U, ACI 18.3.3. Se consideran los criteros de: - Capacidad última a flexión y cortante. - Esfuerzos elásticos. - Deflexiones al centro del claro. No se considera la contribución del acero en los apoyos (M-) RESISTENCIA DE CONCRETOS: Se utilizó un factor de carga promedio de 1.6 para la carga superpuesta muerta y viva. Doble Te al desmolde f'ci=280kg/cm 2 Doble Te f'c=700 kg/cm2 Los coeficientes de reducción son 0.9 para flexión y 0.75 para cortante. Sobrelosa en sitio f'c=210kg/cm 2 Se supone una carga superpuesta sostenida de 100 kg/m² para el cálculo de las pérdidas por flujo plástico. Se supone una humedad relativa promedio del 70% para el cálculo de las pérdidas por contracción del concreto.

Fig. 8.14 Detalle de canaleta con sobrelosa en sitio

Tabla 8.9 Entrepisos de canaleta con sobrelosa en sitio Con sobrelosa de 5 cm con f'c=210 kg/cm Tipo de entrepiso Peso canaleta Espesor de sobrelosa Peso de concreto colado en sitio** Fuerza de pretensión

DT 106- 45. 5 2N/ 2H 2 338 kg/m 5 cm 2

120 kg/m

DT 10 6- 45 .5 2 N/ 4D 2 338 kg/m 5 cm 2

2

DT 106 -45. 5 2N/ 2H 2 338 kg/m 5 cm 2

DT 1 06- 45. 5 2N/ 4D 2 338 kg/m 5 cm

1,06 m

2

120 kg/m

192 kg/m

192 kg/m

7280/18000 kgf

7280/13100 kgf

7280/17500 kgf

SOBRECARGA CMadic+CV (kg/m2)





200 250 300 350 400 450 500 550 600 650

13.48 13.01 12.60 12.14 11.73 11.35 11.01 10.69 10.41 10.14

15.39 14.85 14.35 13.90 13.49 13.12 12.77 12.41 12.08 11.77

12.91 12.54 12.20 11.88 11.59 11.32 11.07 10.83 10.58 10.32

14.75 14.31 13.90 13.53 13.19 12.87 12.57 12.30 12.04 11.79

700 750

9.89 9.66

11.48 11.22

10.09 9.86

11.56 11.35

800 850 900 950 1000

9.45 9.25 9.06 8.88 8.72

10.97 10.73 10.52 10.31 10.12

9.65 9.46 9.27 9.10 8.94

11.14 10.95 10.73 10.53 10.34

0,05 m

7280/13100 kgf

0,14 m 0,45 m

0,07 m

0,4 m

0,31 m

0,085 m

0,92 m

Pesos y dimensiones: Área (cm2): Peso (kg/m): Peso (kg/m2 ): Inercia (cm4):

1491 358 338 270000

** El "peso de concreto colado en sitio" incluye el peso de los completamientos entre canaleta y el peso de la sobrelosa de 5 y 8 cm respectivamente. Se consideró una condición temporal durante el diseño que contempla el concreto de sobrelosa fresco y una carga constructiva de 120kg/cm2 según SEI/ASCE 37-02. Todos los cálculos de acuerdo al código ACI 318-08, elementos preesforzados tipo U, ACI 18.3.3. Se consideran los criteros de: - Capacidad última a flexión y cortante. - Esfuerzos elásticos. - Deflexiones al centro del claro. No se considera la contribución del acero en los apoyos (M-) RESISTENCIA DE CONCRETOS: Se utilizó un factor de carga promedio de 1.6 para la carga superpuesta muerta y viva. Doble Te al desmolde f'ci=280kg/cm 2 Los coeficientes de reducción son 0.9 para flexión y 0.75 para cortante. Doble Te f'c=700 kg/cm2 Sobrelosa en sitio f'c=210kg/cm 2 Se supone una carga superpuesta sostenida de 100 kg/m² para el cálculo de las pérdidas por flujo plástico. Se supone una humedad relativa promedio del 70% para el cálculo de las pérdidas por contracción del concreto.

87

E n t r e p i s o s


Fig. 8.17 Transporte de viguetas de entrepiso

8.4 Transporte, manipulación y almacenamiento Condiciones seguras de transporte y almacenamiento de viguetas

Para transportar y almacenar las viguetas se pueden hacer estibas, colocándolas unas sobre otras con un espaciador de madera entre ellas, directamente sobre la zona de apoyo. Evítese colocar los espaciadores sobre las gazas de izaje (figuras 8.15 y 8.16). Se debe asegurar que los soportes de la primera capa sean firmes y no se deformen excesivamente. Todos los soportes de madera y las calzas deben coincidir verticalmente uno sobre otro. No debe colocarse más de dos apoyos para soportar una vigueta. Fig. 8.15 Izaje de viguetas pretensadas

Para el proceso de transporte, se recomienda que los bloques se estiben de la siguiente forma (siempre tener en cuenta que debe respetarse la capacidad máxima de carga del camión, según corresponda): Ÿ

Ÿ

Fig. 8.16 Almacenamiento de viguetas de entrepiso

4 filas de altura en camión 5 filas de altura cuando se trata de tándem

Para los bloques de entrepiso, la carreta debe contar con una superficie plana, sin abolladuras, deformidades ni huecos. Esto debido a que por sus paredes delgadas, dimensiones y pesos, el producto podría quebrarse. Además, es importante que no haya otros elementos de madera o metal sobre la superficie de la carreta, que dificulten la carga o produzcan esfuerzos puntuales. Se recomienda que el producto se estibe en un sitio de acuerdo con el tipo de bloque, tal y como se muestra en la tabla 8.11:

Tabla 8.11 Arreglos de bloques de entrepiso para estiba en sitio

La cantidad máxima de hileras de viguetas que se recomienda estibar en forma vertical, según su peralte (suponiendo que se utilizan espaciadores en madera semidura tipo “pilón” o similar, con resistencia a la compresión de 34 kg/cm ), se muestra en la siguiente tabla. En el caso de los bloques de entrepiso, a continuación se describen las condiciones seguras de transporte y almacenamiento.

Tabla 8.10 Estiba vertical de viguetas Vigueta de 15 cm de peralte Cantidad de viguetas a estibar en forma vertical (unidades)

12

Vigueta de 20 cm de peralte 8

Nota: En caso de que se utilice otro tipo de madera para los espaciadores, el cliente será responsable de revisar los esfuerzos en esta para evitar su aplastamiento.

88

Tipo de bloque

Acomodo

A

7 filas de altura

O

7 filas de altura


Condiciones seguras de transporte y almacenamiento de losa LEX

La superficie donde serán almacenados los bloques debe ser totalmente plana, ya que el producto es de paredes muy delgadas. La recomendación es que el producto se almacene, de ser posible, en pavimento de concreto o adoquines. No se recomienda colocar el pie sobre el producto para estibar filas superiores.

Cuando sea necesario apilar la Losa Lex en el sitio de trabajo, los siguientes procedimientos son esenciales: Ÿ

Ÿ

Ÿ

Condiciones seguras de manipuleo de viguetas

Todas las viguetas tienen ganchos o estribos de alambre saliendo en la parte superior, cerca de los extremos, los cuales se utilizan para moverlas, según se indica en la figura 8.15. Las viguetas no se deben izar del centro, ni de más de dos puntos simultáneamente. Para el montaje con grúa, se requiere el uso de cables de acero (eslingas), los cuales deben formar un ángulo de 45° o mayor.

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Bloques de entrepiso

Hay dos formas de manipular los bloques de entrepiso de forma segura, tal y como se escribe a continuación (figura 8.18): 1. Cuando el bloque está almacenado de “canto”, lo correcto es tomarlo por las paredes externas y proceder a cargarlo. 2. Cuando se va a instalar el bloque, lo correcto es tomarlo de los dos nervios internos, para colocarlo en la posición horizontal final. Fig. 8.18 Manipulación de los bloques

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Nunca utilizar apoyos al medio o cercanos a la zona central de una Losa Lex, dado que provocan una inversión de los esfuerzos y muy posiblemente fisuramiento de la pieza. La zona de almacenamiento debe estar limpia para evitar que las losas se contaminen con materiales que pueden provocar problemas de adherencia entre el concreto prefabricado y el que se ha de colar en sitio. Cuando se apilan varias losas, los espaciadores deberán estar ubicados de tal modo que formen una línea vertical con los demás. Los espaciadores del terreno (espaciadores para piso) deberán extenderse al ancho completo de la losa y estar paralelos, además nivelados para evitar alabeo y rotura de la losa debido a torsión. Los espaciadores para piso deberán ser del ancho suficiente para prevenir hundimiento en el terreno. El contacto con el terreno podría dañar la losa. Los espaciadores deberán ubicarse en un rango entre 0.30 m y 0.60 m de cada extremo de la losa. Como dimensiones mínimas se define: • 2 Espaciador de piso: De madera semidura (34 kg/cm de esfuerzo a compresión), cuadrado con 9.84cm de lado (3” y 7/8”) • 2 Espaciador típico: De madera semidura (34 kg/cm de esfuerzo a compresión) cuadrado con 4.45 cm de lado (1” y 3/4”) No apilar más de 12 losas Lex de 20 cm, ni más de 9 losas Lex de 25 cm en altura y solamente si el suelo está firme. No apilar más de 1 losa sobre otra que haya sido montada en la estructura. Las losas de corte oblicuo deberán almacenarse usando un apoyo adicional, de modo que la punta no se doble hacia abajo y ocurran fisuras en la parte superior del elemento. Fig. 8.19 Almacenamiento de losas de corte oblicuo

89


8.5 Izaje y montaje de los elementos Productos de Concreto utiliza pinzas de montaje con cadenas de seguridad para las losas de ancho completo. En el caso de losas de ajuste, se manipulan con eslingas certificadas de nylon. Para las losas de corte oblicuo, se procede según sea una losa de ancho completo o de ajuste. En el sitio debe asegurarse que la pinza esté nivelada y el sobrerrelieve de esta, esté bien ubicado dentro de la llave de cortante de la losa, antes de manipularla. Cualquier procedimiento de izaje diferente al recomendado, puede inducir fallas locales en el material e incluso el deterioro del elemento hasta causarle fallas estructurales irreparables. Es necesario levantar la losa cerca de los extremos. Levantar las losas desde otra ubicación, podría resultar en una rotura inmediata.

Fig. 8.21 Detalle de dispositivos para izaje

Condiciones seguras para el izaje Dispositivo individual

El borde del dispositivo de izaje se deberá colocar como mínimo a 65cm del extremo de la losa hasta una distancia máxima de 0.2 x L ó 1.8m, la menor de las dos.

L2

Fig. 8.20 Detalle de dispositivo individual para izaje

L1 max 60º

L

L

1200 mm 47”

Dispositivo en pares

Losas menores o iguales a 8.5m de longitud El ángulo que forma con las líneas de izaje, no debe ser menor que 70 grados. La distancia entre el gancho y la losa (H) se calcula a partir de la siguiente ecuación: H = Lf /2 * Tan(φ) donde: Lf = L - 2 (L - 2(L /2) max pinza L = longitud de la losa Lex φ = ángulo que se forma entre la línea de izaje y la losa

L max= distancia máxima permitida desde el extremo de la losa para ubicar el dispositivo de la losa L = longitud del dispositivo de izaje Fig. 8.22 Detalle de dispositivo en pares para izaje

90

L1


Tabla 8.12 Ubicación del dispositivo de izaje desde el extremo de la losa

Tabla 8.13 Distancia entre losa y gancho de grúa (H)

Longitud Llex (m)

Longitud lateral pinza Lpinza = 0.71 m

Lmax desde extremo (m)

Longitud libre/2, L0/2 (m)

tan (f*p/180) f=70

Distancia H(m)

5.0

1.00

1.80

1.00

0.65

3.1

5.5

1.10

1.80

1.10

0.65

3.6

6.0

1.20

1.80

1.20

0.65

4.0

6.5

1.30

1.80

1.30

0.65

4.4

7.0

1.40

1.80

1.40

0.65

4.8

7.5

1.50

1.80

1.50

0.65

5.2

8.0

1.60

1.80

1.60

0.65

5.6

8.5

1.70

1.80

1.70

0.65

6.0

Fig. 8.23 Detalle de colocación de viguetas y bloques

Distribución y colocación de viguetas y bloques

Las viguetas deben colocarse de acuerdo con el plano preparado por una oficina de ingeniería. Productos de Concretos ofrece el servicio de modulación. Estos planos deben ser preparados siguiendo los siguientes lineamientos: 1. Comenzar colocando un bloque y luego una vigueta a partir de uno de los lados del área a cubrir. 2. Si al llegar al otro extremo cabe un bloque, pero no la vigueta, se debe colocar una tabla de formaleta por debajo del bloque y pasar una varilla #3 corrida, amarrada a la armadura de la viga por medio de ganchos #2 cada 20 cm. 3. Si al llegar al otro extremo no cabe un bloque entero, pero existe la opción de medio bloque o más, los bloques se cortan en sitio y se colocan. Si cabe menos de medio bloque es preferible rellenar con concreto este espacio. 4. Ante la presencia de paredes en el mismo sentido de las viguetas, debe colocarse doble vigueta. En estos casos debe usarse una viga de diafragma para mejorar la distribución de la carga concentrada. 5. Si la pared se apoya sobre el sentido de las viguetas en un extremo de la sección de entrepiso, se construye un bocel o viga terminal de 5 cm armada con la misma malla de la losa, doblándola en escuadra.

Caso 1

Caso 2

Caso 3

Caso 4

Caso 5

Instalación de las viguetas sobre las formaletas

Las viguetas pretensadas se apoyan usualmente sobre las formaletas de las vigas de carga las cuales están a su vez soportadas por puntales. Estos puntales deben calcularse de manera que resistan la carga muerta total del entrepiso, más el peso de la viga de carga. Es conveniente que los costados de la formaleta de la viga de carga estén montados sobre cuñas u otro dispositivo que permita removerlos con facilidad al momento de quitar la formaleta del concreto, para así poder usarlos en forma repetida.

91

E n t r e p i s o s


Apoyos intermedios provisionales: En algunas ocasiones se especifica el uso de una hilera de puntales en el centro del claro para apoyar las viguetas provisionalmente. Estos puntales deben instalarse antes de colocar los bloques y vaciar el concreto de la losa, además se debe corroborar que toquen l a vigueta sin forzarla hacia arriba y sin dejar luz entre el puntal y la vigueta. Cuando se especifica viga de diafragma, los puntales deberán colocarse debajo de esta, en las intersecciones con las viguetas.

Condiciones seguras de instalación

Para la instalación segura de bloques, se sugieren las siguientes recomendaciones: Los bloques deben colocarse de uno en uno. No se recomienda caminar ni apoyarse sobre los bloques del entrepiso. Únicamente debe hacerse sobre las viguetas. Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Fig. 8.24 Apoyo de viguetas en viga de carga

Es necesario colocar “tapas” en los extremos de cada hilera de bloques, para evitar cargas no previstas en el diseño. Para trabajos en alturas superiores a 1.8 metros sobre el nivel del piso, se recomienda usar dispositivos de seguridad tipo arnés, para evitar caídas. Para la instalación de bloques, se recomienda que los operarios utilicen fajas de seguridad para cargas altas, para evitar daños en la columna.

Condiciones seguras de instalación de la Losa Lex

Las losas Lex deberán tener un apoyo entre 6.5 cm y 7.5 cm. Este apoyo puede estar dentro de la sección rectangular de la viga o puede proveerse una ménsula para tal efecto, tanto en vigas coladas en sitio como en las prefabricadas. La superficie de apoyo de las losas deberá estar lisa y a nivel, la presencia de irregularidades de esta podrá causar concentraciones de esfuerzos lo cual se traducirá en agrietamiento y deterioro del elemento prefabricado en sus apoyos o resultar en un nivel de montaje diferente al indicado en planos.

Fig. 8.25 Detalle de apoyo de viga de diafragma

En ningún momento deberá estar personal por debajo de la losa que está siendo levantada, ni sobre la carreta al iniciarse el izaje. NO desatar la eslinga de seguridad hasta que la losa esté cerca de su posición final de montaje. Esto aplica solamente cuando se utiliza la pinza para losas de ancho completo. Se debe jalar la losa extruída cómodamente hacia la losa adyacente que está montada y soltar las pinzas de izaje, después de que se aflojen las líneas de la grúa. La cadena de seguridad se libera después de soltar la pinza de izaje. Fig. 8.26 Correcta colocación de losas

La forma de la llave lateral permite colocar una losa a la par de la otra, de tal modo que la cara inferior es casi una superficie continua.

92


Las aberturas de la losa deben taparse para evitar que entre el concreto de la sobrelosa dentro de la Lex. Se debe tener cuidado de no desplazar el cerramiento cuando se utilice el vibrador para el concreto. En las aberturas donde se coloca el refuerzo, el cerramiento se ubicará a 0.75 m desde el extremo de la losa con el fin que el concreto de la sobrelosa complete el volumen donde se encuentra el acero, pero que no entre en la Lex. Existen varias opciones para formar este bloqueo, por ejemplo: Concreto

Fig. 8.30 Apoyo incorrecto de los puntales en elementos preesforzados, sean viguetas, doble te o Losa Lex Viguetas de entrepiso

Contraflecha luego de colocación de bloques de entrepiso Formaleta para vigas

Formaleta para vigas

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Tapas plásticas especiales para este fin Sacos de cemento Tapas de cartón Espuma de polietileno Fig. 8.31 Apoyo correcto de los puntales en elementos preesforzados, sean viguetas, doble te o Losa Lex

Fig. 8.27 Correcta colocación de losas

Viguetas de entrepiso

Contraflecha luego de colocación de bloques de entrepiso Formaleta para vigas

Formaleta para vigas

Relleno de celdas con sacos de cemento

Relleno de celdas con cartón

8.6 Integridad estructural: diafragmas y detallado sísmico Detalles constructivos de viguetas pretensadas Relleno de celdas con concreto

Tapa plástica

Fig. 8.32 Detalles constructivos de viguetas pretensadas

Fig. 8.28 Correcto apuntalamiento de viguetas

Concreto colado en obra fć=210 kg/cm2

Aros Var. #2 a 20

bloque de entrepiso

2 Var.#3 5

Diafragma (igual) para todos los tipos de entrepiso

5 2 ó 0 2

Repello 1 Var #5 a traves de huecos en las viguetas

Fig. 8.29 Detalle de apuntalamiento de Losa Lex

15-20

8 cm mínimo

Apoyo de las viguetas en viga de carga

93

0 3 ó 5 2

E n t r e p i s o s


Fig. 8.37 Detalles constructivos de Losa Lex

Fig. 8.32 Detalles constructivos de viguetas pretensadas (continuación) 8 cm mínimo

0.45 m

Variable

Apoyo de las viguetas y bloques de entrepisos con viguetas en diferentes direcciones en los tramos adyacentes

Sobrelosa de concreto a colar en sitio 0.06 m promedio

0.5 m

0.08

0.63 cm

3 Var. #3 Apoyo en vigas marginales con el contrapiso en voladizo 10 cm

0.075 m de apoyo mínimo

Refuerzo superior indicado en planos estructurales

Refuerzo negativo para el voladizo

V-5

Losa extruida

Viga de carga prefabricada

Proyección de Tapa la vigueta max. 1.50 m

Columna prefabricada

Repello

Fig. 8.33 Vista en planta de refuerzo sísmico de entrepiso

Sobrelosa de concreto a colar en sitio 0.06 promedio

Variable

0.45 m 0.5 m

0.45 m 0.5 m

0.08 m V-6

Losa extruida




0.06m PROMEDIO 0.14m

0.08m V-3 Long. = 1.20m

Fig. 8.34 Detalle de refuerzo sísmico perpendicular a las viguetas

0.06m PROMEDIO 0.21m

Sobrelosa de concreto a colar en sitio fć=280 kg/cm2

V-5 ó V-6

0.295m Sobrelosa de concreto a colar en sitio fć=280 kg/cm2

V-1 ó V-2

0.15m V-3 1.21m 0.06m PROMEDIO

0.26m


V-1 ó V-2

0.2m V-3

Fig. 8.35 Detalle de refuerzo sísmico paralelo a las viguetas

1.21m 0.06m PROMEDIO

0.31m


V-1 ó V-2

0.25m V-3 1.21m

94


Variable según viga 0.2 m

0.6 m

0.8m

Variable

Sobrelosa de concreto a colar en sitio 0.06 m promedio

A

0.6m

Detalle V-1

Variable

Variable según viga 0.6 m

0.2 m

0.2 m


0.6 m

V-1


V-4

Losa extruida

A

Viga de carga prefabricada Columna prefabricada

Detalle V-2

1.60 m + ancho viga

Detalle V-3

Sobrelosa de concreto a colar en sitio 0.8m 0.6m

0.06 m promedio

Variable

0.8m 0.6m

A

Variable 0.80 m + ancho viga

Detalle V-4

Losa extruida

V-2


0.12 m Var. #3 0.09 m

V-3 0.075 m de apoyo mínimo Viga de carga prefabricada

0.45 m + ancho viga 0.12 m

Detalle V-5

0.12 m

Var. #3 0.09 m 0.90 m + ancho viga

8.7 Resistencia al fuego y transmisión de calor de entrepisos

Detalle V-6

Tabla 8.14 Tabla de dimensiones V-1, V-2 y V-4 Dimensión

A

# varilla

Lex - 15

0.16 m

4

Lex - 20

0.21 m

4

Lex - 25

0.26 m

4

Cuando se evalúa la resistencia al fuego se debe distinguir entre los conceptos de reacción al fuego, resistencia a la transmisión de calor y resistencia estructural al fuego. La reacción al fuego

El concepto de reacción al fuego corresponde a la capacidad del material de inflamarse o no. Según esta propensión a alimentar el incendio, el material se clasifica en una u otra categoría. Las normas europeas clasifican esta capacidad en siete clases denominadas euroclases. A1, A2 y B corresponden a las clases de productos no combustibles y poco combustibles. Caracterizan los productos de la construcción más seguros en materia de seguridad contra incendios. C, D y E corresponden a las clases de productos combustibles. Caracterizan los productos de la construcción más peligrosos en materia de comportamiento ante el fuego. F: el comportamiento de los productos no se somete a ninguna evaluación. Las clases complementarias se refieren a la producción de humos y al goteo de partículas incandescentes. Salvo en el caso de las euroclases A1 y F, las otras euroclases principales se complementan con dos subclasificaciones relativas a la liberación de humos y a la producción de gotas o partículas incandescentes. Los niveles para estos dos parámetros son tres: Ÿ

Ÿ

Ÿ

95

E n t r e p i s o s


Ÿ

Ÿ

En cuanto a la opacidad de los humos, se establecen los niveles s1, s2 y s3 (que van del nivel más bajo al más elevado, en cuanto a la cantidad y la velocidad de la liberación de humos).

Ÿ

Un fuego plenamente desarrollado en un local. De este modo han sido seleccionados cuatro métodos de ensayo para evaluar la reacción al fuego de los productos de construcción, con la finalidad de responder a esos tres escenarios del desarrollo de un incendio y sabiendo que tres de estos cuatro métodos existían y estaban ya normalizados: 1. El ensayo de la llama pequeña está descrito en la norma EN ISO 11925-2. Ÿ

En cuanto a las gotas o partículas incandescentes, se establecen los niveles d0, d1 y d2 (presencia y duración de gotas o residuos incandescentes).

La resistencia a la transmisión de calor

Capacidad de un sistema de construcción de actuar como pantalla protectora ante el desarrollo de un incendio o sus consecuencias. La resistencia al fuego se expresa siempre en términos de duración. Según su ubicación, la ley exige que resista el tiempo necesario para salvaguardar vidas y las operaciones de rescate. La resistencia al fuego incluye tres clasificaciones diferenciadas y progresivas.

2. El ensayo SBI (Single Burning Item, que significa “objeto aislado en llamas”), nuevo método de ensayo desarrollado dentro del marco de las euroclases y descrito en la norma UNE EN 13823. 3. El ensayo al horno de no combustibilidad, descrito en la norma UNE EN ISO 1182. 4. El ensayo de la medida del Poder Calorífico Superior (PCS), descrito en la norma UNE EN ISO 1716

Tabla 8.15 Clasificación según resistencia al fuego Características definidas Estabilidad ante el fuego: EF Capacidad portante: R Duración: 1/4 h --> 15 min

Parallamas: PF Estanqueidad al fuego: E Duración: 1/2 h --> 30 min

Resistencia al fuego: RF Aislamiento térmico: I Duración 1 h --> 60 min

Caracteriza la resistencia mecánica de un elemento de construcción ante la acción del incendio.

Capacidad de resistir la exposición al fuego por el lado expuesto sin propagar las llamas ni emitir gases calientes que puedan generar un incendio en el lado no expuesto.

Capacidad de resistir al fuego por el lado expuesto sin transmitir temperaturas elevadas al lado no expuesto.

Un objeto en llamas (una papelera o un mueble pequeño).

La resistencia estructural al fuego

Es la capacidad de un elemento estructural de conservar su integridad o capacidad de transmitir cargas al estar sometido a un fuego de determinada temperatura durante cierto periodo de tiempo. En el caso de las normas americanas aplicables al tema se tiene: ASTM E 119-05a Standard Test Methods for fire Tests of Building Construction and Materials ASCE/SEI/SFPE 29-99 Standard Calculation Methods for Structural Fire Protection ACI 216.1-97 / TMS 0216.1-97 Método normalizado para determinar la resistencia al fuego de las construcciones de hormigón y mampostería. PCI DESIGN HANDBOOK Precast an Prestressed Concrete, capítulo 9, sección 9.3 Manual for the design of hollow core slabs del Precast an Prestressed Concrete, capítulo 6 Ÿ

Los métodos de ensayo se definen en el proyecto de norma experimental: ENV 13381-1. La clasificación europea de los ensayos de resistencia al fuego de los productos se define en el proyecto de norma experimental: EN 13501-2.

Ÿ

Ÿ

Métodos de ensayo

Ÿ

Estos métodos han sido elegidos para simular tres niveles del desarrollo de un incendio: El ataque puntual por la llama pequeña.

Ÿ

Ÿ

Tabla 8.16 Tiempo de resistencia al fuego para Losa Lex Pieza

Resistencia*

Resistencia estructural

Losa Lex + Losa Lex Losa Lex + Losa Lex + Cielo de sobrelosa Gypsum de Gypsum X sobrelosa sola 5/8” sin de 5 cm + de 5 cm de 5/8” sobrelosa Gypsum de 5/8”

Espesor de la Losa Lex (cm)

8 15 20 25

0:25 0:45 1:20 2:00

2:30 3:10 4:00 > 04:00

1:10 1:40 2:20 3:10

1:00 1:00 1:00 1:00

3:30 4:10 5:00 > 05:00

Piezas simplemente apoyadas

Piezas continuas con #4 grado 60 @25 cm

Losa Lex + sobrelosa de 5 cm

Losa Lex + sobrelosa de 5 cm + Gypsum de 5/8”

Losa Lex + sobrelosa de 5 cm

Losa Lex + sobrelosa de 5 cm + Gypsum de 5/8”

Supuestos

<00:30 1:00 1:00 1:00

< 01:30 2:00 2:00 2:00

2:00 2:00 2:00 2:00

3:00 3:00 3:00 3:00

Losa 4m sobrecarga 300 kg/m 2 Losa 7m sobrecarga 450 kg/m 2 Losa 8m sobrecarga 550 kg/m 2 Losa 10m sobrecarga 550 kg/m 2

* Tiempo de protección contra fuego. Notas: Los cálculos para la resistencia estructural asumen una Losa Lex de 20 cm con 7 torones de ½, una luz libre de 9 .25 m, sobre losa de 5 cm y una c arga adicional al peso propio y la sobrelosa de 550 2 kg/cm . Los cálculos se hicieron con base en agregados silicios.

96

C e r r a m i e n t o s y f a c h a d a s

Manual Técnico PC - Cerramientos y fachadas

Capítulo 9

Cerramientos y fachadas Los paneles de concreto prefabricado permiten resolver de forma estética y rápida sus necesidades de cerramiento y protección de espacios internos industriales y comerciales.

Pueden distinguirse dos tipos de paneles para paredes prefabricadas: a) los paneles de instalación vertical, que requieren de soporte o arriostramiento en su base y su borde superior; y b) los paneles de instalación horizontal, que usualmente presentan una conexión machihembrada a elementos verticales de soporte.

Los sistemas de fachadas y paneles tienen todas las ventajas que ofrece la prefabricación:

Desde el punto de vista de diseño estructural pueden clasificarse como paneles estructurales (capaces de transmitir carga vertical y/o cargas laterales a la fundación) y paneles no estructurales (que usualmente solo deben soportar las acciones laterales ocasionadas por su propia área y masa), dependiendo del uso estructural que se le dé, cambiará la metodología de diseño y el tipo de conexiones a emplear.

• Reducción del plazo constructivo, así como de los costos financieros y administrativos asociados.

Desde el punto de vista arquitectónico, los paneles pueden proporcionar bellas soluciones para la envolvente de edificios de varios pisos y naves industriales. Pueden fabricarse con textura y color, además en dimensiones estándar como las que se presentan en este manual o dimensiones especiales para proyectos específicos. La clave para la economía en una envolvente resuelta con paneles prefabricados está en la repetitividad y modulación, de tal manera que se puedan optimizar los procesos en la línea de producción. Advertencia: Este capítulo no se refiere a paneles que deban funcionar como muros de retención. Para ese uso, refiérase al capítulo 10 de este manual. Los paneles aquí mostrados pueden ser empleados para retención de suelo en alturas pequeñas, pero usualmente requieren modificaciones a su refuerzo. Contacte al Departamento de Ingeniería de Productos de Concreto para detalles sobre la solución específica de su proyecto.

• Ahorro de formaleta en sitio. • Reducción de mano de obra en sitio.

• Altos controles y estándares de calidad que además posibilitan el uso rutinario de concretos de alto desempeño, tales como: concretos de alta resistencia (CAD) de hasta fć= 700 kg/cm2 para la reducción de las secciones o incremento de la rigidez; concretos autocompactantes (CAC), para la mejora de los acabados, etc. • Uso rutinario del concreto preesforzado para la económica solución de problemas difíciles de resolver con concreto reforzado: reducción de secciones, incremento de la capacidad a cortante, control de agrietamiento, control de rigidez y anclaje activo de los muros. Las conexiones entre los componentes prefabricados pueden realizarse de acuerdo con los cuatro tipos de conexiones que establece el Código sísmico de Costa Rica en su capítulo 12: Estructuras y componentes prefabricados de concreto.

Fachadas de nave Sykes, Parque Global: paneles verticales para fachadas de naves industriales.

97

s a d a h c a f y s o t n e i m a r r e C


Los sistemas de fachadas PC usualmente emplean conexiones secas para paneles no estructurales y conexiones de tipo húmedo para paneles estructurales (para detalles acerca de los tipos de conexiones, véase capítulo de Edificios prefabricados, sección 13).

9.1 Materiales y componentes Concreto: El concreto utilizado en la planta de Productos de Concreto tiene una resistencia mínima a la compresión a los 28 días de 280 kg/cm2 para fundaciones reforzadas y de 350 kg/cm2 para otros elementos reforzados. En el caso de los elementos pretensados (con excepción de la Losa Lex) la resistencia a los 28 días es de 700 kg/cm2. En el caso de la Losa Lex la resistencia mínima a la compresión es de 420 kg/cm2 . Cemento: E l cemento está conforme a la especificación Reglamento técnico de Cementos de Costa Rica RTCR 383:2004. Agregados: Los agregados están conformes a la especificación ASTM C-33. Refuerzo: El acero de preesfuerzo está conforme a la especificación ASTM A-886 o ASTM A-416 (Grado 270) y el acero de refuerzo de acuerdo con ASTM A-706 y ASTM A-615 y sus equivalentes en las normas nacionales INTECO.

9.2 Normativa vigente •

Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-2010) : Establece las cargas vivas mínimas, los requisitos sísmicos de diseño de componentes prefabricados, muros de corte y sistemas y componentes no estructurales.

•

Código de Cimentaciones de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa Rica, 2a edición: Establece los requisitos de diseño geotécnico de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas y muros de retención.

•

ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary: Establece los requisitos mínimos para el diseño estructural de elementos de concreto reforzado y preesforzado sujetos a cargas de flexocompresión, torsión, tensión y cortante.

•

Normas de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles (ASCE 37-02).

•

Normas de la Sociedad Americana de Prueba de Materiales (ASTM).

•

Manual de Diseño del Instituto del Concreto Prefabricado (PCI Handbook).

98

Edificio Clínica Bíblica, fachadas y estructuras prefabricadas

9.3 Criterios para uso y especificación Los paneles de fachada suelen ser elementos esbeltos y de gran área. Usualmente las cargas más importantes para estos elementos son cargas perpendiculares al plano del panel. Los procesos de izaje, transporte y erección en sitio pueden inducir elevadas cargas sobre los paneles, especialmente si estos se producen o transportan en posición horizontal. Por esta razón, el proceso de montaje debe formar parte integral de las consideraciones de diseño estructural. Una vez en posición vertical, las cargas más importantes de los paneles suelen ser las cargas laterales de viento y sismo. Para paneles no estructurales la principal carga lateral producida por el sismo será fuera de su plano y deberán tomarse las consideraciones del caso para desligar adecuadamente los paneles de la estructura principal. Estos paneles deben diseñarse como componentes no estructurales, según la definición del Código Sísmico de Costa Rica 2010. Para el diseño sísmico debe tenerse en consideración que la demanda sobre los componentes no estructurales debe incorporar el factor de importancia Ip de la tabla 4.1 del CSCR, para reducir la vulnerabilidad de estos componentes. Las ecuaciones 14-1, 14-2 y 14-3 del CSCR se emplean con los factores XP y RP que se muestran en la siguiente tabla: Tabla 9.1 Factores para el cálculo de las fuerzas horizontales (X P, RP) Tipo de panel

XP

RP

Elementos en voladizo soportados por debajo de su centro de gravedad

2.5

2.5

Elementos en voladizo soportados por encima de su centro de gravedad, paredes internas no estructurales y divisiones

1.0

2.5

En el caso de paneles estructurales, estos deberán conectarse y proporcionarse para resistir las cargas y acomodar los desplazamientos impuestos por las cargas, según el análisis estructural realizado por el diseñador. El cálculo y proporcionamiento de paneles estructurales escapa al alcance de este manual.


Fig. 9.4 Sección transversal del PV típico o especial

9.4 Ayudas de diseño

Ancho

Paneles verticales (PV) Los paneles verticales son elementos pretensados de 2.31 o 2.44 m de ancho y de hasta 18 m de altura que se emplean principalmente para cerramiento de bodegas, naves industriales de concreto y de acero e instalaciones industriales de varias plantas. En su extremo inferior se apoyan en una placa de fundación corrida colada en sitio o en un entrepiso por encima del nivel del terreno. En su extremo superior se apoyan en un entrepiso, en vigas de techo rígidas o diafragmas de techo. Pueden fabricarse con una ménsula corrida en su extremo superior que conecta los paneles entre sí y sirve para el apoyo de largueros o clavadores. Puede construirse horizontal o con la inclinación del techo. El borde superior del panel también puede ser horizontal o presentar la pendiente del techo. Fig. 9.2 Pared estándar de paneles verticales

Espesor

Espesor de la losa Zona plana Zona de transición

Fig. 9.5 Sección transversal del PV tipo ajuste Zona plana nervadura de ajuste

Nervadura típica

Espesor nervadura de ajuste

Espesor Zona plana

Zona de transición Nervadura de ajuste

Tabla 9.3 Panel vertical típico puerta

Los paneles son colocados con las nervaduras hacia afuera. Ménsula y borde superior con la pendiente del techo.

Ancho máximo de puerta

1.80 m

Altura máxima de puerta

4m

Inicio buque de puerta

0.60 m desde parte inferior del panel

Refuerzo alrededor del buque

Primera varilla a 0.025 m del borde Segunda varilla a 0.05 m de la primera Diagonales en las esquinas

Cor te de torones

Se cortan hasta que el PV esté montado en sitio

Fig. 9.3 Pared de paneles verticales invertidos

Para portones de anchos mayores se emplean vigas prefabricadas de concreto reforzado como se muestra en las figuras. Tabla 9.4 Panel vertical típico ventana Los paneles son colocados con las nervaduras hacia adentro, pueden detallarse con acabados especiales, como sisas. El borde superior es horizontal lo que produce una precinta que oculta la estructura de techo.

Los paneles verticales presentan unas nervaduras que usualmente serán visibles desde el exterior. También es posible utilizar los paneles con las nervaduras hacia adentro y dar algún tipo de acabado a la cara lisa expuesta, tal como sisado. El panel vertical se puede emplear como cerramiento no estructural o se puede integrar a la estructura principal como un muro de corte, de ser necesario.

Alto y ancho máximo

1.80 m x 1.80 m

Cantidad máxima

3 en un solo panel

Geometría de la ventana

Cuadrada o rectangular

Refuerzo alrededor del buque

Primera varilla a 0.025 m del borde Segunda varilla a 0.05 m de la primera Diagonales en las esquinas

Cor te de torones

Se cortan hasta que el PV esté montado en sitio

Fig. 9.6 Detalle de fundación para naves industriales con paneles estándar

Tabla 9.2 Espesores de los componentes según tipos de paneles Tipos de panel

Longitud (m)

Típico Especial Ajuste

Variable (máximo 17 m)

Ancho (m)

Espesor de losa (m)

Espesor de nervadura (m)

2.310

0.061

0.211

2.445

0.061

0.21 1

mínimo 0.30 máximo 2.10

0.061

0.16 1

1

El espesor será de 0.065 m cuando se requiera sisa o lo indique el diseño.

99




Fig. 9.7 Detalle de apoyo de clavadores para naves industriales con paneles estándar

Fig. 9.8 Detalle típico de unión temporal entre paneles verticales

Usualmente estos paneles no se integran a la estructura, aunque es posible convertirlos en vigas medianeras a través del uso de acero de refuerzo que las conecte con las columnas principales. En este caso es importante garantizar que la capacidad de las columnas sea mayor que la capacidad del panel y que no se generen columnas cortas.

Paneles horizontales (PH) Los paneles horizontales son elementos pretensados nervados con la misma sección del panel vertical que pueden ser empleados en luces horizontales de hasta 12.5 m como cerramiento no estructural paralelo a los marcos de amarre. Se colocan superpuestos unos sobre otros apoyados en las llaves previstas en las columnas. La carga vertical se transmite en las llaves y de ser necesario, en bloques de fundación intermedios. Se fabrican en anchos de 2.31 y de 2.44 m y pueden fabricarse paneles con anchos menores (de ajuste) si resulta necesario para completar la modulación. Pueden emplearse columnas de pared auxiliares como las que se muestran en la figura, que permitan proyectar buques de puerta de hasta 6 m de ancho contiguos a las columnas principales de las naves industriales de concreto o acero.

Pared de paneles horizontales soportados en columnas principales y con columna de pared intermedia.

100

Panel horizontal Lex-panel La Losa Lex puede ser empleada como elemento de cerramiento horizontal de hasta 12.5 m de longitud, del mismo modo que se emplea el panel horizontal. El ancho estándar de estos paneles de Losa Lex es de 1.22 m. Estos paneles típicamente se emplean como componentes no estructurales. Fig. 9.9 Detalle de Losa Lex para cerramiento horizontal 1.199 m

0.012 m

0.030 m 0.020 m 0.200 m 0.025 m 1.211 m



Paneles de fachada para edificaciones Es posible desarrollar soluciones de paneles de fachada a la medida para edificaciones. En estos casos, se recomienda que el arquitecto trabaje en estrecha colaboración con el Departamento de Ingeniería de PC para arribar a una solución que sea satisfactoria desde los puntos de vista estético, estructural, productivo y constructivo. Para obtener una solución limpia y sobre todo económica deben seguirse algunas recomendaciones básicas: •

•

•

Repetición: El diseño arquitectónico de las fachadas idealmente debe conducir a la definición de uno o varios módulos básicos dimensionales, así como patrones de forma, textura y color que se puedan repetir en la mayor cantidad de paneles posible. Es conveniente que los distintos módulos y patrones puedan integrarse en un molde maestro. Orientación: Idealmente, los paneles deben colocarse en forma vertical, apoyados en los entrepisos. Pueden construirse de varios pisos de altura, para acelerar el proceso constructivo. Ancho y transporte: Es recomendable que el ancho del panel (ya sea este la dimensión vertical u horizontal) no exceda los 2.4 a 3 m, si se planea transportar acostado en forma horizontal, o los 3.5 a 4 m si se planea transportar como se muestra en la f igura 9.11.

Fig. 9.10 Detalle de módulos y patrones

Panel típico para niveles superiores

Variaciones del molde para el primer nivel

Fig. 9.12 Colocación vertical de paneles Unión real

Unión real

Unión falsa

Unión falsa

Unión real

Unión real

Unión falsa

Unión falsa

Unión real

Unión real

Unión falsa

Unión falsa

Fig. 9.11 Transporte vertical de paneles de cerramiento

101



102

M u r o s d e r e t e n c i ó n

Manual Técnico PC - Muros de retención

Capítulo 10

Muros de retención Los mampuestos y prefabricados encuentran una de sus mejores aplicaciones en la rápida construcción de muros de retención. El presente capítulo agrupa las características, recomendaciones de diseño y construcción, y ayudas de diseño y de selección de sistemas para la construcción de muros de retención. Comprende la construcción de: •

Muros de retención de mampostería en voladizo de hasta 2.60 m de altura.

•

Muros de retención de gravedad o mecánicamente estabilizados con el sistema Keystone.

•

Muros de retención de concreto prefabricado, en voladizo, simplemente apoyados o continuos.

La construcción de muros de mampostería y Keystone permiten la construcción manual de muros de retención. El muro de mampostería es una solución económica para alturas de retención de hasta 2.60 m y el muro Keystone encuentra especial aplicación en la retención de suelos en zonas de relleno o relleno y corte. En ambos casos pueden emplearse bloques con acabado escarpado y con color, que mejoran la estética del muro. La construcción prefabricada de muros de retención permite reducciones significativas del plazo de construcción, pues pueden estabilizarse los taludes sumamente rápido. Productos de Concreto puede suministrar los planos de montaje de los muros para cada caso particular, con

identificación de todos los elementos de la obra e instrucciones de instalación y conexión. Los sistemas prefabricados para muros de retención se basan en la prefabricación independiente y ensamble en sitio de componentes, tales como: paneles de retención, columnas y contrafuertes, vigas de fundación, placas de fundación y pilotes. Para muros de gran altura pueden emplearse muros prefabricados con anclajes al terreno de tipo pasivo o activo (po stensado), que pueden ser provisionales o permanentes. Para detalles acerca de los subsistemas de pilotes, refiérase al capítulo 5.

10.1 Materiales Concreto: El concreto utilizado en la planta de Productos de Concreto tiene una resistencia mínima a la compresión a los 28 días de 280 kg/cm2 para fundaciones reforzadas y de 350 kg/cm2 para otros elementos reforzados. En el caso de los elementos pretensados (con excepción de la Losa Lex) la resistencia a los 28 días es de 700 kg/cm2. En el caso de la Losa Lex la resistencia mínima a la compresión es de 420 kg/cm2 . Cemento: El cemento está conforme a la especificación Reglamento técnico de Cementos de Costa Rica RTCR 383:2004. Agregados: Los agregados están conforme a la especificación INTE 06-01-02:2011 (ASTM C 33). Refuerzo: El acero de preesfuerzo está conforme a la especificación ASTM A-416 (Grado 270) y el acero de

103

n ó i c n e t e r e d s o r u M


refuerzo de acuerdo con ASTM A-706 y ASTM A-615 y sus equivalentes en las normas nacionales INTECO.

•

ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary: Establece los requisitos mínimos para el diseño estructural de elementos de concreto reforzado y preesforzado sujetos a cargas de flexocompresión, torsión, tensión y cortante.

•


•

Normas de la Sociedad Americana de Prueba de Materiales (ASTM).

•


Bloques de mampostería: ver capítulo 1. Unidades Keystone: resistencia a la compresión de 210 kg/cm2


•

•

•

Código de Cimentaciones de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa Rica, 2a edición: Establece los requisitos de diseño geotécnico de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas y muros de retención. Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-2010): Establece las cargas vivas mínimas, los requisitos sísmicos de diseño de componentes prefabricados y fundaciones. AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges: Establece los requisitos para el diseño estructural y geotécnico de muros de retención para subestructuras de puentes, según la metodología estándar de diseño. AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 5a edición: Establece los requisitos para el diseño estructural y geotécnico de muros de retención para subestructuras de puentes, según la metodología LRFD de diseño.

Normas aplicables al sistema de muros Keystone ASTM C1372 Especificación estándar para unidades de concreto de bajo revenimiento de muros de retención segmentados. ASTM C140 Método de prueba estándar para muestreo y ensayo de unidades de mampostería de concreto y si milares. ASTM D422 Método de prueba estándar para el análisis del tamaño de partículas de suelos. ASTM D698 Método de prueba estándar para determinar la característica de compactación de laboratorio de un suelo usando esfuerzo estándar. ASTM D4318 Método de prueba estándar para determinar el límite líquido, el límite plástico y el índice plástico de suelos. ASTM D4595 Método de prueba estándar para determinar las propiedades de tensión de geotextiles por el método de banda amplia. ASTM D5262 Método de prueba estándar para evaluar el comportamiento de flujo plástico por tensión inconfinada y ruptura por flujo plástico de geosintéticos. ASTM D4475 Método de prueba estándar para determinar la resistencia aparente del cortante horizontal de pines reforzados de plástico pultrusionado mediante el método de viga corta. Normas de la Asociación Nacional de Mampostería de Concreto (NCMA por sus siglas en inglés). NCMA SRWU-1 Método de prueba para determinar la resistencia de la conexión de muros de retención segmentados. NCMA SRWU-2 Método de prueba para determinar la resistencia al cortante de muros de retención segmentados. GRI-GGA Determinación de la resistencia a largo plazo de geomallas.

10.3 Criterios para uso y especificación a. Muros Keystone: muros de gravedad y estabilizados mecánicamente El sistema Keystone está diseñado para contener y resistir taludes. Para alturas menores a los 60-80 cm trabaja como un muro de gravedad simple sin refuerzo geosintético de ningún tipo. Para alturas superiores, hasta los 10 m de altura, actúa como un muro de gravedad estabilizado mecánicamente y requiere el uso de geomallas para reforzar el material de relleno. El suelo reforzado actúa como una extensión del muro de gravedad y es parte esencial del sistema resistente. Fuente: Manual Keystone, Contech

104



Fig. 10.1 Sección típica de muro de gravedad Tapa

20 cm mín de suelo impermeable

Unidad Keystone Suelo retenido Pendiente terminada

Relleno de drenaje

Límite aproximado de la excavación

Plantilla base Tubo perforado de PVC de 10 cm

Suelo de fundación

Fig. 10.2 Sección típica de muro mecánicamente estabilizada 20 cm mín. de suelo impermeable

Tapa

Unidades Keystone Suelo retenido

Límite aproximado de la excavación

60 cm (30 cm mín)

Relleno de drenaje

Suelo reforzado

Longitud de malla

Componentes del sistema Para muros de menos de 60-80 cm (que funcionan por gravedad) el sistema está conformado por las unidades Keystone Standard o Compac, tapas y pines de conexión. Para muros de más de 80 cm también forman parte del sistema el refuerzo mediante geomallas y el material de relleno. Fig. 10.3 Componentes del Sistema Keystone Bloque Keystone PC

Pendiente terminada

Tubo perforado de PVC de 10 cm

Geomalla de refuerzo Suelo de fundación

Plantilla base

El resultado final es una eficiente y elegante solución estructural, fácil de construir, y con una atractiva apariencia que crea espacios exteriores aún más bellos, con sus elegantes curvas, líneas clásicas, diseños geométricos, sombras y texturas. Es la opción ideal para arquitectos, ingenieros y contratistas. Las unidades Keystone también pueden combinarse con otras soluciones estructurales especiales. Las ventajas del sistema Keystone son: •

Durabilidad: La pared está conformada por bloques de concreto de baja absorción y materiales no corrosivos.

•

Estética: Múltiples opciones de colores y caras angulares con texturas escarpadas

•

Flexibilidad en el diseño: curvas y otras formas.

•

Fácil instalación: colocación manual, en tesón y soga y sin mortero de pega, uso de pines de fi bra de vidrio para conectar los bloques entre sí. No requiere equipo pesado para su instalación.

•

Bajo costo: reducción del plazo constructivo en un 25% vs otros sistemas.

•

Solución amigable con el ambiente: No requiere formaleta ni acero de refuerzo.

Material de relleno: - Lastre fino - Piedra

Pines de fibra de vidrio

Bloque Compac

Bloque estándar Pernos de fibra de vidrio

Tapas Keystone

105


Manual Técnico PC - Muros de retención Fig. 10.4 Tipos de unidades Keystone PC Keystone Compac

Keystone Estándar Vista superior

457 133

Vista superior

38

133

Vista superior

305

68

B

Keystone Tapa 68

267

38

A

A

13,3 457

203

11,4 403

17,8

133 457

A

203

457

403

178

203

352

B

6,8 A

4,1

4,1

13,3

11,4

13,3

20,3

20,3

12,7 3,5

10,8

12,7 3,5

Corte A-A

Sección A-A

457

457

Vista lateral

Vista frontal

102

203

203

457

305 Vista lateral

457

Vista frontal

Vista frontal

267 Vista lateral

Medidas en milímetros

Tabla 10.1 Especificaciones de los bloques Keystone Tipo de bloque

Dimensiones nominales ancho x alto x largo (cm)

Dimensiones reales ancho x alto x largo (cm)

Peso seco (kg)

Unidades por m2

Bloque estándar

45,7 x 20,3 x 45,7

45,7 x 20,3 x 45,7

50

11

Bloque Compac

30,5 x 20,3 x 45,7

30,5 x 20,3 x 45,7

34

11

Bloque tapa

26,7 x 10,2 x 45,7

26,7 x 10,2 x 45,7

22

2.2

Colores disponibles básicos: Gris, Amarillo, Terracota

a) Pines de fibra de vidrio Proporcionan una conexión mecánica a la geomalla. Longitud: 13.00 cm. Unidades por bloque: 2 Resistencia a cortante: Mínimo 44 MPa (448 kg/cm2) Resistencia a flexión: Mínimo 880 MPa (8970 kg/cm2) Tolerancias: +/- 1mm (1/32”)

b) Geomalla de refuerzo Son materiales poliméricos de alto módulo, tales como polipropileno y el polietileno, y son preparados por estirado.

c) Material granular de relleno Incrementa la resistencia de la conexión. Debe ser limpio y de buen drenado, tamaño entre 12 y 20 mm. No se debe usar material de canto rodado (piedra bola). Provee una zona de drenaje y de resistencia mecánica. Incrementa el entrelazamiento de los bloques, y por lo tanto la resistencia al cortante. Ÿ

Ÿ

Ÿ

30 cm

Muros Keystone por gravedad (sin refuerzo) Dependiendo del tipo de unidad Keystone que se emplee así será la altura máxima para la que se puede emplear el sistema Keystone sin refuerzo geosintético: Tabla 10.2 Altura máxima para muros simples (sin refuerzo del terraplén) Unidad “Estándar”

0.80 m

Unidad “Compac”

0.60 m

Tanto el peso como la resistencia a la fricción (basado en la forma del material), resisten la presión lateral de la tierra. Las unidades Keystone PC se acoplan entre sí, sin tener que usar morteros de pega, en una línea estructural fuertemente entrelazada por medio de los pines de fibra de vidrio.

Ÿ

Ÿ

106

Las unidades también permiten el libre drenado de las cargas hidrostáticas.


Fig. 10.6 Estabilidad externa

Muros Keystone estabilizados mecánicamente Se combinan las unidades de concreto Keystone PC con la resistencia de la interacción de la malla geotextil y el relleno compactado. El resultado es un volumen de relleno reforzado que resiste la presión del terreno y el sobrepeso. Esta combinación forma un sistema estructural resistente y estable debido a su gran peso y acción combinada como muro de gravedad.

Deslizamiento

Momento de volcamiento

a)

b)

Resistencia al deslizamiento

Fig. 10.5 Estabilización mecánica de rellenos

c)

d)

Geomalla Estabilidad global interna

Bloque Keystone PC

a

Estabilidad global externa

b

externas que actúan sobre este. Con referencia en la figura 10.7, estas incluyen: las sobrecargas (q), las presiones laterales debidas al empuje del suelo retenido (Pa) y la presión dinámica ocasionada por el sismo de diseño (Pah). También se identifica el peso de los componentes del muro, tales como las unidades Keystone (Wf), el blo que de suelo estabilizado (W1) y la cuña de suelo sobre el muro (W2), si hay un talud a un ángulo estable sobre este. Fig. 10.7 Diagrama de cuerpo libre del muro Keystone

c

d

Ilustración de la estabilización mecánica de rellenos: a) componentes, b) falla de una columna de grava sin estabilizar, c) estabilización de una columna de grava, d) prueba de carga de la columna de grava estabilizada con geomalla.

El procedimiento general de diseño de cualquier muro de contención mecánicamente estabilizado se divide en dos partes: • La revisión de la estabilidad externa del muro. • La satisfacción de los requerimientos de estabilidad interna.

La presión del suelo puede calcularse por los métodos de Rankine o Coulomb según sea apropiado. La presión sísmica se puede calcular por el método de Mononobe-Okabe.

a) Estabilidad externa

b) Resistencia al deslizamiento

La estabilidad externa consiste en la verificación de cuatro posibles modos de falla externos al muro estabilizado mecánicamente, a saber: a) deslizamiento del muro, b) volcamiento del muro, c) capacidad de soporte y d) estabilidad global.

Se revisa a en dos planos críticos: a) en la interfase conformada por el suelo reforzado y el suelo de fundación y b) a través del suelo reforzado a lo largo de una capa de geomalla.

Para verificar la estabilidad externa se hace un diagrama de cuerpo libre de una sección de ancho unitario del muro y se identifican y calculan las fuerzas

Se calcula la razón entre las fuerzas resistentes y las fuerzas laterales desestabilizadoras. Las fuerzas desestabilizadoras son las componentes horizontales de los empujes laterales y las fuerzas resistentes son proporcionadas por la fricción que s e desarrolla entre los suelos: (Wf +W1+W2)tan( 2_3 f)

107




Dependiendo del método de cálculo de las presiones y de la norma de diseño, pueden incluirse también entre las fuerzas resistentes las componentes verticales de las presiones (por ejemplo AASHTO/Rankine). Se requiere un factor de seguridad mínimo al deslizamiento de 1.5. Este criterio usualmente controla el dimensionamiento de los muros estabilizados mecánicamente.

•

La cara del muro debe ser estable ante posible volcamiento local, momento por abultamiento local o cortante horizontal.

•

Los elementos en tensión no deben exceder su esfuerzo admisible de trabajo. Se verifica que la presión tributaria de cada geomalla no exceda su resistencia admisible (Tal), que se determina aplicando un factor de seguridad sobre la resistencia de diseño a largo plazo de la geomalla (LTDS, por sus siglas en inglés).

c. Resistencia al volteo Se calcula la razón entre los momentos producidos por las fuerzas resistentes (pesos) y los momentos producidos por las fuerzas desestabilizadoras (presiones) en la punta del muro. Se requiere un factor de seguridad mínimo al volteo de 2.

Fig. 10.9 Diagrama de cuerpo libre de la geomalla

d. Capacidad de soporte La distribución de presiones de soporte o reacción en la base del muro se calcula por el método de Meyerhof para presiones de soporte en fundaciones flexibles. Básicamente se calcula una presión de reacción de magnitud constante que se extiende en una distancia igual B-2e desde la punta del muro, donde B es el ancho del muro de suelo estabilizado mecánicamente y e es la excentricidad de la resultante de carga en el muro (véase figura 10.7). Esta presión se compara contra la presión admisible calculada según el criterio de capacidad de soporte de Meyerhof. Se recomienda un factor de seguridad mínimo de 2 (NCMA) y 2.5 (AASHTO).

•

Los elementos en tensión deben tener una capacidad adecuada de conexión a las unidades Keystone.

•

Los elementos en tensión deben anclarse apropiadamente detrás del plano de falla potencial.

•

No deben existir potenciales superficies en las cuales la masa reforzada pueda experimentar cortantes internamente.

e. Estabilidad global Debe investigarse al menos cuando ocurre alguna de las siguientes situaciones: a) taludes con altas pendientes debajo de la punta del muro, b) taludes con altas pendientes sobre el muro, c) muros escalonados y c) suelos de fundación muy malos. La verificación de la estabilidad global es un análisis complejo que se recomienda sea realizado por un geotecnista calificado. NCMA y AASHTO requieren de factores de seguridad entre 1.3 y 1.5.

g. Resistencia a cortante de las unidades Keystone f. Estabilidad interna La estabilidad interna es la habilidad de la masa de suelo reforzado para mantener su estructura y resistir las cargas aplicadas sin deformación significativa o falla. Los aspectos de la estabilidad interna a revisar son: Fig. 10.8 Estabilidad interna Unidades

Cuña activa

Zona pasiva

Hay dos áreas en las que la resistencia a cortante es importante: a) el cortante en la placa de nivelación y b) el cortante entre unidades. Ambos son importantes para evitar desplazamientos laterales durante el proceso de construcción y para mantener el suelo retenido en su lugar. La capacidad a cortante y momento de la pared de bloques previene el abultamiento de la cara del muro.

Volcamiento

h. Resistencia a cortante de la placa de nivelación Momento por abultamiento Cortante Conexión

108

Tensión

Extracción

Se requiere una placa de nivelación para proveer una superficie plana y firme sobre la cual colocar las unidades de la pared y para transmitir el peso propio de las unidades al terreno. La placa de nivelación puede construirse con grava o piedra bien compactada o concreto sin reforzar. Para muros de más de 5 m de altura se recomienda el uso de concreto.



Fig. 10.12 Muros escalonados

i. Drenaje Los muros Keystone se diseñan para la acción de los empujes de suelo y sobrecargas. Las presiones hidrostáticas se deben aliviar a través de sistemas de drenaje. Un muro bien construido debe contar con los siguientes tipos de drenaje: 1.

Drenaje básico: ocurre naturalmente a través de las unidades Keystone.

2.

Drenaje superficial: en el caso de taludes hacia el muro.

3.

Flujo del terraplén: drenaje en la base de suelo natural retenido, detrás de un geotextil.

4.

Flujo de agua del subsuelo: drenaje en la base del muro. Fig. 10.10 Muros escalonados

Para las aplicaciones en las que la pendiente sea mayor de 1:1, consulte a un ingeniero calificado para determinar la solución correcta de diseño. Espaciamiento mínimo en los muros de terrazas para permitir su diseño como muros individuales de gravedad.

Nota: esta regla empírica no asegura la estabilidad global cuando los muros están construidos con altas pendientes o en suelos pobres con baja resistencia a la fricción. Si no se cumplen estas condiciones el muro deberá diseñarse de tal forma que los sub-muros inferiores tengan suficiente refuerzo para resistir las presiones debidas a la masa de suelo contenida en submuros superiores, como se ilustra en la figura 10.11. k. Aplicaciones especiales

j. Muros escalonados Una aplicación frecuente consiste en la construcción de muros escalonados. En estos casos la presencia de muros superiores puede agregar presión sobre muros inferiores si estos no se separan lo suficiente. Como regla general empírica, es recomendable separarlos una distancia horizontal igual al doble de la altura del muro inferior, como se ilustra en la figura 10.11. Esto permite realizar un diseño de los muros en forma individual.

Keystone puede ser utilizado en aplicaciones especiales cuando las condiciones del terreno o del proyecto lo ameriten. Pueden realizarse anclajes a roca, soil nailing, anclajes mecánicos a suelos granulares o anclajes en pantallas de pilotes. La unidad Keystone también ha sido utilizada como unidad de mampostería integral con acero de refuerzo en sus celdas en combinación con anclajes al terreno en algunos niveles, de modo que trabaje como un muro de mampostería anclado. Fig. 10.13: EJemplos de aplicaciones especiales: a) anclaje en roca, b) Soil nailing c) anclaje en suelos granulares, d) anclaje en pantallas de pilotes

Fig. 10.11: Consideraciones de diseño de muros escalonados Diseño de la geomembrana para cumplir con los requerimientos solamente para las necesidades de los muros superiores

H2

H1

Si el remetimiento es
Longitud de diseño de la geomalla = H1 + H2 Diseño de la geomalla para soportar cargas debidas a las condiciones de los muros de arriba y abajo

Diseño típico de muros con terrazas cercanas con refuerzo de geomalla

109



b. Muros prefabricados y de mampostería: sistemas en voladizo y o con apoyos múltiples

Fig. 10.15 Sistema de paredes constituidas por paneles verticales de sección constante 0.130m

2.400m

0.130m

Los muros de mampostería y los muros con elementos prefabricados pueden diseñarse como muros en voladizo. También pueden diseñarse como muros simplemente apoyados cuando es posible anclarlos al terreno o a otra estructura en su extremo superior o cuando trabajan en forma horizontal entre otros sistemas resistentes.

0.300m

5.020m

0.200m

Los sistemas para muros de retención prefabricados tienen todas las ventajas que ofrece la prefabricación: • Ahorro de formaleta en sitio. • Reducción de mano de obra en sitio. • Reducción del plazo constructivo, así como de los costos financieros y administrativos asociados.

3. Paredes constituidas por tes o doble tes con colocación vertical, con conexión panel-panel continuas en toda la altura a través de acero de refuerzo y concreto colados en sitio. Pueden cumplir la función de muros de corte en edificios. Fig. 10.16 Sistema de muros constituidos por tes y doble tes verticales

• Altos controles y estándares de calidad que además posibilitan el uso rutinario de concretos de alto desempeño, tales como: concretos de alta resistencia (CAD) de hasta fć= 700 kg/cm2 para la reducción de las secciones o incremento de la rigidez; concretos autocompactantes (CAC), para la mejora de los acabados, etc. • Uso rutinario del concreto preesforzado para la económica solución de problemas difíciles de resolver con concreto reforzado: reducción de secciones, incremento de la capacidad a cortante, control de agrietamiento, control de rigidez y anclaje activo de los muros.

0.110 m

0.110 m

1.500 m

m 0 5 5 . 0

2 D 57 2 D 57

Aspectos generales de diseño Aunque se pueden construir muchas variantes, usualmente se emplean cinco tipos principales de sistemas constructivos para la pared del muro:

m 5 4 1 . 0

0.915 m

6.000 m

1. Paredes de poca altura constituidas por losa Lex en colocación vertical, con conexión a la fundación en su base y viga corona, sin conexión entre paneles. Es particularmente útil en andenes de carga simples para instalaciones industriales. Fig. 10.14 Sección Losa Lex

0.500 m

1.175 m

2. Paredes constituidas por paneles verticales de sección constante o sección variable, reforzados o preesforzados, con conexiones panel-panel continuas en toda la altura a través de acero de refuerzo y concreto colados en sitio. Pueden cumplir la función de muros de corte en edificios.

110

0.100 m 0.500 m 0.350 m

0.020 m

0.020 m 0.020 m


4. Sistemas basados en columnas o contrafuertes de sección constante o variable y paneles horizontales colocados entre esos contrafuertes. Fig. 10.17 Sistemas basados en columnas o contrafuertes Columna prefabricada



0.58 m Losa sólida 0.01 m

0.01 m 2.4 m

Aspectos específicos de diseño En general los muros de retención de estos tipos deben cumplir con criterios de estabilidad externa y estabilidad interna.

Losa sólida 2.4 m

5. Sistemas especiales, tales como: a) muros móviles autoportantes para almacenamiento de materiales u otras aplicaciones b) muros para bastiones de puentes. Fig. 10.18: Muros móviles autoportantes

En los cuatro primeros casos los muros pueden ser construidos como sistemas en voladizo. Los muros con base en losa Lex, paneles sólidos, tes o doble tes se anclan mediante acero de refuerzo a una placa de fundación corrida colada en sitio o prefabricada en secciones. Los muros de paneles horizontales con contrafuertes se pueden anclar mediante acero de refuerzo a placas de fundación aisladas, ya sean prefabricadas o coladas en sitio. En el caso particular de los paneles sólidos, tes o doble-tes, son comunes otros sistemas estructurales, tales como: •

Muros anclados al terreno en uno o más niveles, con placa de fundación capaz o no de resistir momentos de volteo.

•

Muros simplemente apoyados o continuos verticalmente a través de apoyos horizontales constituidos por entrepisos. Usualmente no se requiere que la placa de fundación sea capaz de resistir momentos, pero es imprescindible que existan mecanismos apropiados para la transmisión y soporte de los altos cortantes en la base del muro.

•

Tablestacas de concreto, hincadas o mediante excavación o relleno, en voladizo o ancladas al terreno mediante anclajes pasivos o activos.

Todas estas combinaciones han sido empleadas con éxito en el país en múltiples ocasiones. El diseñador debe tener en consideración que en aquellos muros en los que se inhiba el desplazamiento del suelo, es recomendable trabajar con la presión de reposo en el cálculo de los empujes debidos al terreno. En el caso de sistemas en voladizo bastará usar la presión activa para el cálculo de los empujes.

Estabilidad externa Deben existir factores de seguridad apropiados al deslizamiento del muro, volcamiento del muro, estabilidad global y revisión de la capacidad de soporte. Estos criterios son similares a los expuestos para los muros mecánicamente estabilizados y se establecen en el Código de cimentaciones de Costa Rica, para el caso de muros de retención en obras distintas a infraestructura vial y en la normativa AASHTO para el caso de intraestructura vial. La revisión de la capacidad soportante hoy en día se hace de rutina por el método de capacidad última. Una vez que se ha verificado que la fundación tiene l a rigidez apropiada, pueden calcularse las presiones de suelo bajo el supuesto de placa rígida para cada combinación de carga y comparar estas presiones contra la capacidad soportante del suelo reducida por un factor Ø apropiado. La tabla 10.3 muestra los factores de seguridad recomendados por el Código de Cimentaciones de Costa Rica para los criterios de deslizamiento del muro y volcamiento del muro. Tabla 10.3 Factores de seguridad para estabilidad externa, CCCR Revisión

F. S. estático

F. S. dinámico

Deslizamiento

1.50

1.15

Volcamiento

1.50

1.50

Estabilidad interna Se logra a través del diseño estructural del muro, dimensionamiento, acero de refuerzo longitudinal para tomar las flexiones, capacidad a cortante, anclaje apropiado del refuerzo longitudinal en la placa de fundación, refuerzo de la placa de fundación y diseño y detallado de anclajes al terreno cuando estos existan. En la sección de ayudas de diseño se presentan guías para la selección del tipo de sistema prefabricado a emplear en las paredes del muro, con base en las propiedades del suelo retenido y el tipo de sistema estructural. Las conexiones entre los componentes prefabricados pueden realizarse de acuerdo con los cuatro tipos de conexiones que establece el Código Sísmico de Costa Rica en su capítulo 12: Estructuras y Componentes prefabricados de concreto. Los sistemas de PC usualmente emplean conexiones de tipo húmedo (para detalles acerca de los tipos de conexiones, véase el capítulo 13 sobre edificios prefabricados).

111




10.4 Ayudas de diseño de muros de retención

Notas:

a) Muros de mampostería

• Las dovelas deberán tener el mismo diámetro y separación de las barras "V" y deberán anclarse un mínimo de 30 diámetros en la pared del muro.

A continuación se muestran las tablas de diseño para muros de mampostería de 1 a 2.6 m de altura con paredes de bloques de mampostería de 20 cm de ancho (bloque 20x20x40 cm). Se han desarrollado para una capacidad soportante admisible del terreno de 10 Ton/m2 (F.S.=3.0). Los diseños sugeridos en estas tablas se han calculado para un material de relleno granular o granular con visible contenido de arcilla. No deberán usarse para rellenos de arcilla suave, limos orgánicos o arcilla limosa. Fig. 10.19 Diseño de muros máx 30º de mampostería Longitudinal (pared) Barras V

H

• El mortero empleado para pegar los bloques y el concreto de relleno deberán tener una resistencia mínima de 175 kg/cm2 a los 28 días. • El suelo de fundación deberá tener una capacidad soportante permisible mínima de 10 Ton/m2 con factor de seguridad de 3. • Los diseños sugeridos en estas tablas se han calculado para un material de relleno granular o granular con visible contenido de arcilla. No deberán usarse para rellenos de arcilla suave, limos orgánicos o arcilla limosa. • Se debe proporcionar un sistema de drenaje que evite presiones de agua en el muro. • La placa de fundación debe tener una resistencia mínima de 210 kg/cm2 a los 28 días.

Barras X Longitudinal (placa) A

0.30

b) Muros Keystone

0.20

0.20

B

Tabla 10.4 Relleno con talud horizontal Longitudinal (pared) # (m)

Longitudinal (placa) # (m)

H (m)

A (m)

B (m)

T (m)

Barras V # (m)

Barras X # (m)

1.0

0.2

0.70

0.20

3

0.4

4

0.30

3

0.2

4

0.30

1.2

0.2

0.75

0.20

3

0.4

4

0.30

3

0.2

4

0.30

1.4

0.2

0.92

0.20

3

0.4

4

0.30

3

0.2

4

0.30

1.6

0.2

1.08

0.25

4

0.4

4

0.20

3

0.4

4

0.20

1.8

0.2

1.25

0.25

4

0.4

4

0.20

3

0.4

4

0.20

2.0

0.2

1.40

0.30

5

0.4

4

0.20

3

0.4

4

0.20

2.2

0.2

1.47

0.30

4

0.2

4

0.20

3

0.4

4

0.20

2.4

0.2

1.72

0.30

5

0.2

4

0.20

3

0.4

4

0.20

2.6

0.2

1.87

0.35

6

0.2

5

0.25

3

0.4

5

0.25

Tabla 10.5 Relleno con talud a 30º máx. Longitudinal (pared) # (m)

Fig. 10.20 Diseño de muros Keystone

1.2 m teóricos Altura H’ o la trinchera real (sobre la pendiente) Altura de diseño

Refuerzo geosintético

Desplante total Pendiente

Desplante

Plantilla base

Tabla 10.6 Sección transversal típica Longitudinal (placa) # (m)

H (m)

A (m)

B (m)

T (m)

Barras V # (m)

Barras X # (m)

1.0

0.2

1.10

0.20

3

0.4

4

0.30

3

0.2

4

1.2

0.2

1.33

0.25

4

0.4

4

0.20

3

0.4

1.4

0.2

1.57

0.30

5

0.4

4

0.20

3

1.6

0.2

1.80

0.35

4

0.2

5

0.25

1.8

0.2

2.05

0.35

5

0.2

5

2.0

0.2

2.27

0.35

6

0.2

5

112

A continuación se muestran tablas de diseño para muros Keystone mecánicamente estabilizados de 1.30 m a 3.30 m. Se han desarrollado para tres calidades de suelo retenido y de fundación.

Empotramiento recomendado de muro Condición al pie

Desplante

Desplante total

0.30

Level

10% H’

10% H’

4

0.20

4H:1V

10% H’

1’ + 10% H’

0.4

4

0.20

3H:1V

10% H’

1.33% + 10% H’

3

0.4

5

0.25

2H:1V

10% H’

2’ + 10% H’

0.25

3

0.4

5

0.25

0.25

3

0.4

5

0.25



Fig. 21 Tablas de diseño de muros Keystone mecánicamente estabilizados Condición de Carga

Sin sobrecarga

Longitud de las Geomallas

14 12 10

10

9 8 Suelo Reforzado Ø = 30° 3 γ = 1.9 ton/m

Altura Total

Suelo Retenido Ø = Variable γ =

Variable

6

6

6

2

2

2

6

4

4

3 Posición Geomalla

Suelo Fundación

1

1

2.90

3.30

3.20

Ø = Variable γ =

Altura Total (m) =

Variable

Tipo de Suelo* Ø = 30 °

g = 1.9 ton/m

R : S uelo regular

Ø = 25 °

g = 1.8 ton/m 3

Ø = 20 °

g = 1.7 ton/m 3

M : Suelo malo

• * El tipo de suelo se refiere al suelo retenido y de fundación • **Sustitución en la fundación: No / Sí (Relleno de sustitución

1.30

1.70

2.10

2.50

Tipo de Bloque

Tipo Suelo B

1.60

1.90

2.30

2.60

2.90

Estándar

R

1.60

1.90

2.30

2.60

3.00

M

2.00

2.40 / 1.90

B

1.30

1.70

3

B : Suelo bueno

Compac

debe ser como mínimo de 1m de profundidad y compactado al

• •

1

Longitud de las Geomallas (m)

R

1.40

1.70

M

2.00

2.40 / 1.70

**

3.00 / 2.30

**

3.60 / 2.60

2.00 3.00 / 2.20

4.10 / 3.00

2.30

2.20 **

**

3.60 / 2.60

4.70 / 3.40

2.70

2.60 **

3.40 **

3.00 **

4.10 / 3.00

**

3.00 3.40 **

4.70 / 3.40

**

95% del Próctor Estándar) Parámetros sísmicos (CSCR-10): Zona III y Suelo S3 Resistencia a tensión al 5% de deformación de Geomallas: 2.7 ton/m

Co nd ic ió n d e Ca rg a

Co n t al ud

3 1


3 1

3

14

3

1

1

12

3

11

1

10

3

9

1

8

3

Altura Total

Suelo Reforzado Ø = 30° γ =

1.9 ton/m3


7 6

Variable

6

4

Posición Geomalla

Suelo Fundación

8

1

5

5

3

3

1

1

1

2.50

2.90

3.30

4

2

2

1

Ø = Variable γ =

Altura Total (m) =

Variable

Tipo de Suelo* B : Suelo bueno

Ø = 30 °

g = 1.9 ton/m 3

R : S uelo regular

Ø = 25 °

g = 1.8 ton/m 3

Ø = 20 °

g = 1.7 ton/m 3

M : Suelo malo

• * El tipo de suelo se refiere al suelo retenido y de fundación • **Sustitución enla fundación: No / Sí (Relleno de sustitución

1.30

1.70

2.10

2.00

Longitud de las Geomallas (m) 2.50 3.10

Tipo de Bloque

Tipo Suelo B

1.60

Estándar

R

3.00 / 1.80

**

4.10 / 2.60

**

5.20 / 3.20

**

6.40 / 3.90

**

7.50 / 4.60

M

X / 3.60

**

X / 5.00

**

X / 6.20

**

X / 7.70

**

X / 9.00

Compac

2.10

2.70

3.60

3.30

4.20 **

8.60 / 5.30 X / 10.40

B

1.50

3.70

**

4.30

R

3.30 / 2.00

**

4.40 / 2.80

**

5.50 / 3.40

**

6.60 / 4.10

**

7.70 / 4.80

**

8.80 / 5.40

M

X / 4.00

**

X / 5.30

**

X / 6.50

**

X / 8.00

**

X / 9.30

**

x / 10.70

debe ser como mínimo de 1m de profundidad y compactado al 95% del Próctor Estándar)

• Parámetros sísmicos (CSCR-10): Zona III y Suelo S3 • Resistencia a tensión al 5% de deformación de Geomallas: 2.7 ton/m

113

** **

** **



Fig. 21 Tablas de diseño de muros Keystone mecánicamente estabilizados (continuació n) Condición de Carga

Carga vehicular q=


kg/m2

1260

q

(De acuerdo con AASHTO)

q 14 q

q 12 q 10

10

q 8 Altura Total


1.9 ton/m3

Suelo Retenido Ø = Variable

7 6

γ = Variable

6 5

5

3

3

3

1

1

1

1

2.10

2.50

2.90

3.30

4

Posición Geomalla

Suelo Fundación

8

q

4

2 1

Ø = Variable γ =

Altura Total (m) =

Variable


Ø = 30 °

g = 1.9 ton/m 3

R : Sue lo re gular

Ø = 25 °

g = 1.8 ton/m 3

Ø = 20 °

g = 1.7 ton/m 3

M : Suelo malo

1.70

Tipo de Bloque

Tipo Suelo B

2.40

2.50

Estándar

R

2.70

3.00 / 2.50

**

3.40 / 2.80

**

3.80 / 3.20

**

4.20 / 3.50

**

4.60 / 3.80

M

3.90 / 2.70

4.50 / 3.00

**

5.00 / 3.40

**

5.60 / 3.80

**

6.20 / 4.20

**

6.80 / 4.60

Compac

• * El tipo de suelo se refiere al suelo retenido y de fundación • **Sustitución enla fundación: No / Sí (Relleno de sustitución

1.30


**

2.70

3.00

2.70

3.60

B

2.40

2.40

R

2.70

3.00 / 2.50

**

3.40 / 2.80

**

3.80 / 3.20

**

4.20 / 3.50

**

4.60 / 3.80

M

3.90 / 2.70

4.50 / 3.00

**

5.00 / 3.40

**

5.60 / 3.80

**

6.20 / 4.20

**

6.80 / 4.60

**

2.50

3.30

3.10

** **

3.40 ** **

debe ser como mínimo de 1m de profundidad y compactado al 95% del Próctor Estándar) • Parámetros sísmicos (CSCR-10): Zona III y Suelo S3 • Resistencia a tensión al 5% de deformación de Geomallas: 2.7 ton/m

Co nd ic ió n de Ca rg a

So bre ca rg a

q=

500

kg/m 2

q Longitud de las Geomallas q 14 q

q 12 q 10 q

10

9 8

Altura Total


1.9 ton/m3


q

7 6

Variable

6 5

5

3

3

1

1

2.90

3.30

4

Posición Geomalla

Suelo Fundación

6

2

2

2

1

Ø = Variable γ =

Altura Total (m) =

Variable

Tipo de Bloque


Ø = 30 °

g = 1.9 ton/m 3

R : S uelo regular

Ø = 25 °

g = 1.8 ton/m 3

Ø = 20 °

g = 1.7 ton/m 3

M : Suelo malo

• * El tipo de suelo se refiere al suelo retenido y de fundación • **Sustitución en la fundación: No / Sí (Relleno de sustitución

Estándar

Compac

1.30

1.70

2.10

Tipo Suelo

2.50


B

1.80

2.10

2.40

2.80

3.10

3.40

R

1.80

2.20

2.60

3.00

3.40

3.80 / 3.40

M

2.70 / 1.80

**

3.30 / 2.20

**

1.80

3.80 / 2.60

**

4.40 / 3.00

**

5.00 / 3.40

**

5.50 / 3.80

B

1.50

2.20

2.50

R

1.80 / 1.50

**

2.20 / 1.90

**

2.60

3.00 / 2.60

**

3.40 / 2.80

**

3.80 / 3.20

M

2.70 / 1.80

**

3.30 / 2.20

**

3.80 / 2.60

4.40 / 3.00

**

5.00 / 3.40

**

5.50 / 3.80

**

2.80

** **

3.20 ** **

debe ser como mínimo de 1m de profundidad y compactado al 95% del Próctor Estándar)

• Parámetros sísmicos (CSCR-10): Zona III y Suelo S3 • Resistencia a tensión al 5% de deformación de Geomallas: 2.7 ton/m

c. Muros de retención prefabricados Las siguientes tablas permiten una rápida selección de paneles, tes o doble tes para paredes de muros constituidas por estos elementos en colocación totalmente vertical, con juntas coladas entre paneles. Las tablas suponen que el suelo retenido es granular. Para el cálculo de las presiones s e emplea la teoría de Rankine. Para la carga de sismo, se emplea un coeficiente de empuje dinámico kh de 0.25, tal y como se define en los Comentarios al Código sísmico de Costa Rica 2002, sección C13.8. A las tablas se debe ingresar con el tipo estructural, la o las alturas y el coeficiente de empuje del suelo retenido. Dicho coeficiente debe ser

114

seleccionado apropiadamente como el coeficiente de empuje activo o el coeficiente de empuje de reposo de acuerdo con la deformabilidad del muro. Alternativamente, el diseñador puede inclinar el muro hacia el suelo retenido y realizar el cálculo de presiones con la teoría de Coulomb para arribar a soluciones aún más económicas.


Tabla 10.7 Selección de elementos de pared para muros de retención prefabricados. Sin sobrecarga.

Figura

Sección

Lex panel de 20 cm de espesor


Muro de sección constante de 20 cm, reforzado

Muro de sección constante de 22.5 cm, reforzado

Muro de sección constante de 25 cm, presforzado

Doble te presforzada

Te presforzada

Coeficiente de empuje (activo o de reposo)

Altura máxima de retención (m) Simplemente Continuo en En voladizo apoyado dos claros*

0.3

2.95

3.64

-

0.4

2.58

3.15

-

0.5

2.30

2.82

-

0.6

2.10

2.58

-

0.3

3.37

4.16

-

0.4

2.94

3.60

-

0.5

2.63

3.22

-

0.6

2.40

2.94

-

0.3

3.73

5.62

4.33

0.4

3.56

5.12

3.88

0.5

3.41

4.76

3.47

0.6

3.26

4.48

3.16

0.3

4.14

6.23

4.70

0.4

3.95

5.69

4.15

0.5

3.78

5.28

3.71

0.6

3.61

4.97

3.39

0.3

4.53

6.82

5.26

0.4

4.32

6.22

4.87

0.5

4.14

5.78

4.41

0.6

3.95

5.44

4.03

0.3

5.03

7.57

5.83

0.4

4.79

6.91

5.40

0.5

4.59

6.41

5.02

0.6

4.39

6.03

4.72

0.3

5.54

8.34

6.43

0.4

5.28

7.61

5.95

0.5

5.06

7.06

5.53

0.6

4.84

6.65

5.20

"*En el caso de muros continuos en dos claros, la tabla muestra el claro máximo, la altura total de retención es dos veces lo indicado en la tablaEl coeficiente de empuje empleado debe ser el coeficiente de empuje activo para muros con alto desplazamiento o deformabilidad y el coeficiente de empuje de reposos para muros con bajo desplazamiento o deformabilidad. Se recomienda usar empuje de reposo para todos los casos excepto el muro en voladizo.Los muros se suponen totalmente verticales y la presión se ha calculado con la teoría de Rankine. No se considera carga de agua.La resistencia de los elementos según se indica al inicio del capítuloSe supone una sobrecarga nula y un coeficiente dinámico horizontal de 0.25"

115




Tabla 10.8 Selección de elementos de pared para muros de retención prefabricados. Con 500 kg/m 2 de sobrecarga.

Figura

Sección







Te presforzada

Altura máxima de retención (m) Coeficiente de empuje (activo o Simplemente Continuo en En voladizo de reposo) apoyado dos claros* 0.3

2.71

3.44

-

0.4

2.31

2.95

-

0.5

2.04

2.62

-

0.6

1.84

2.38

-

0.3

3.13

3.95

-

0.4

2.67

3.40

-

0.5

2.37

3.02

-

0.6

2.14

2.74

-

0.3

3.61

5.46

4.28

0.4

3.41

4.95

3.77

0.5

3.20

4.58

3.36

0.6

3.00

4.30

3.06

0.3

4.01

6.08

4.63

0.4

3.80

5.51

4.04

0.5

3.58

5.10

3.60

0.6

3.36

4.79

3.28

0.3

4.41

6.67

5.21

0.4

4.17

6.05

4.82

0.5

3.94

5.60

4.30

0.6

3.70

5.26

3.92

0.3

4.90

7.43

5.79

0.4

4.65

6.73

5.36

0.5

4.40

6.24

4.97

0.6

4.13

5.86

4.67

0.3

5.41

8.20

6.38

0.4

5.13

7.43

5.90

0.5

4.87

6.89

5.48

0.6

4.57

6.47

5.15

"*En el caso de muros continuos en dos claros, la tabla muestra el claro máximo, la altura total de retención es dos veces lo indicado en la tablaEl coeficiente de empuje empleado debe ser el coeficiente de empuje activo para muros con alto desplazamiento o deformabilidad y el coeficiente de empuje de reposos para muros con bajo desplazamiento o deformabilidad. Se recomienda usar empuje de reposo para todos los casos excepto el muro en voladizo.Los muros se suponen totalmente verticales y la presión se ha calculado con la teoría de Rankine. No se considera carga de agua.La resistencia de los elementos según se indica al inicio del capítuloSe supone una sobrecarga temporal de 500 kg/m2 y un coeficiente dinámico horizontal de 0.25"

116


Tabla 10.9 Selección de elementos de pared para muros de retención prefabricados. Con 1000 kg/m 2 de sobrecarga.

Figura

Sección







Te presforzada

Coeficiente de empuje (activo o de reposo)

Altura máxima de retención (m) Simplemente Continuo en En voladizo apoyado dos claros*

0.3

2.47

3.25

-

0.4

2.08

2.76

-

0.5

1.81

2.43

-

0.6

1.62

2.19

-

0.3

2.88

3.76

-

0.4

2.44

3.21

-

0.5

2.13

2.83

-

0.6

1.91

2.55

-

0.3

3.49

5.30

4.23

0.4

3.25

4.79

3.66

0.5

2.98

4.42

3.25

0.6

2.78

4.14

2.95

0.3

3.90

5.92

4.57

0.4

3.65

5.35

3.93

0.5

3.36

4.94

3.50

0.6

3.13

4.63

3.18

0.3

4.29

6.51

5.16

0.4

4.03

5.88

4.72

0.5

3.71

5.44

4.20

0.6

3.47

5.10

3.81

0.3

4.78

7.26

5.74

0.4

4.51

6.57

5.31

0.5

4.17

6.07

4.92

0.6

3.90

5.69

4.63

0.3

5.29

8.03

6.33

0.4

4.99

7.26

5.86

0.5

4.64

6.72

5.43

0.6

4.34

6.31

5.10

"*En el caso de muros continuos en dos claros, la tabla muestra el claro máximo, la altura total de retención es dos veces lo indicado en la tablaEl coeficiente de empuje empleado debe ser el coeficiente de empuje activo para muros con alto desplazamiento o deformabilidad y el coeficiente de empuje de reposos para muros con bajo desplazamiento o deformabilidad. Se recomienda usar empuje de reposo para todos los casos excepto el muro en voladizo.Los muros se suponen totalmente verticales y la presión se ha calculado con la teoría de Rankine. No se considera carga de agua.La resistencia de los elementos según se indica al inicio del capítuloSe supone una sobrecarga temporal de 1000 kg/m2 y un coeficiente dinámico horizontal de 0.25"

117




Fig. 10.24 Profundidad mínima requerida

10.4 La construcción y detallado de muros de retención A continuación se indican una serie de recomendaciones de detallado y construcción de muros de retención.

Profundidad mínima de la unidad enterrada Unidades KRW de elevación

a. Sistema de muros Keystone El proceso constructivo es el siguiente:

Inclinación de la pendiente

Segmento a nivel

profundidad mínima requerida de las unidades Keystone enterradas.

Preparación del sitio Quite toda la vegetación y basura. Este material no se debe usar como terraplén. Si se requiere, excave el suelo del sitio para colocar las unidades Keystone. Si se va a levantar un muro sobre terraplén, este paso puede no ser necesario. Excavación de la zanja para la base Después de seleccionar la ubicación y longitud del muro realice la zanja. Esto hace crear una cuña pasiva de suelo para resistir el deslizamiento y ayuda a prevenir la erosión y arrastre en la base del muro.

Fig. 10.22 Detalle de excavación de la zanja para la base

CUÑA PASIVA DE SUELO

ZANJA BASE

La zanja deberá ser lo suficientemente amplia para permitir el ingreso de la unidad Keystone y la construcción del drenaje para la liberación de presiones hidrostáticas.

Fig. 10.25 Nivelación de la base

PROFUNDIDAD DE LA ZANJA BASE ANCHO DE LA ZANJA BASE

La profundidad estándar para muros de gravedad es de 150 mm. Si las condiciones del suelo son malas, puede requerirse de una mayor profundidad en el material de la base nivelada o refuerzo del suelo. Esta cantidad adicional de material se utilizaría para mejorar la capacidad de apoyo del subnivel para poder dar soporte total al peso del muro de retención.

Cuando el nivel varía en la dirección longitudinal del muro (paralelo al muro) la profundidad de la zanja y la profundidad de las unidades que están bajo el nivel, variarán (fig 10.24). Mantenga siempre al menos la

118

Seleccione el material adecuado para la base nivelada. Usualmente se emplea suelo inorgánico granular para base. El tamaño máximo de sus partículas es de 20 mm. El tamaño mínimo de sus partículas es de no más de un 10% del volumen que pasa por una malla No. 200. Si se usa material de mayor tamaño la nivelación se dificultará. No se recomienda el uso de agregados redondos para la base nivelada, ya que la superficie redonda de estos materiales produce baja fricción en la compactación y permite un mayor potencial de movimiento del muro.

Base nivelada

La zanja debe tener un mínimo de 60 cm de ancho para todas las unidades, pero es posible que se necesite un ancho mayor si se va a utilizar geomalla u otro tipo de refuerzo mecánico.

Si el muro se construye en una pendiente, deben seguirse los lineamientos de la figura 10.23 para establecer una profundidad mínima de zanja.

Colocación y compactación de la base nivelada

Fig. 10.23 Detalle de construcción Keystone en pendiente

Profundidad de la zanja base 1.5 m mínima cuña pasiva de suelo

2

(2) Longitud del talud (1) Altura del talud

Base nivelada Profundidad de las unidades por debajo de nivel

1

Coloque el material que haya seleccionado para la base nivelada y compáctelo con equipo adecuado para lograr la densidad apropiada. Compacte los materiales granulares a un 95% del próctor estándar o a un 90% del próctor modificado. Compacte la base hasta que quede nivelada. Verifique el nivel utilizando al menos un nivel manual. Use un poco de arena o material granular fino para los ajustes menores. Si está empleando una base nivelada de concreto no reforzado, coloque las tablas de formaleta para establecer la línea de excavación, vacíe el concreto y enrase. Los muros construidos sobre una pendiente longitudinal pueden requerir de una base escalonada. En estas condiciones, la base nivelada y la primera hilera de unidades Keystone se instalan para cada longitud de escalón en declive. Empezando en la elevación más baja, coloque y compacte el material de la base nivelada e instale la primera hilera de unidades Keystone.


Cuando haya terminado de nivelar y alinear estas unidades, coloque y compacte la base nivelada para el escalón del siguiente nivel. Al hacerlo, coloque el m ismo material alrededor de las unidades que estén más cerca del escalón para estabilizar su posición. La parte superior de la última unidad Keystone se convierte en la hilera de la parte superior de la base nivelada. Esta unidad retiene el material de la base nivelada para el siguiente escalón de la siguiente hilera. Si las condiciones del sitio así lo requieren, es posible construir en la dirección opuesta, de una elevación mayor a una menor, aunque resulta mucho menos eficiente. Dicho método requiere de mayor habilidad para nivelar y alinear la base nivelada con la última unidad Keystone del nivel precedente.

La superficie superior de dos unidades adyacentes debe estar alineada a más o menos 3 mm de tolerancia. Se pueden hacer ajustes menores dando golpes ligeros con un mazo de hule o mediante la colocación de cantidades pequeñas de arena gruesa debajo de las unidades. Para reducir el movimiento de las unidades en la base, debido a la acción del equipo de construcción, coloque material de relleno después de colocar y nivelar diez unidades. Cuando coloque la base de un muro con inclinación, ponga primero todas las unidades del nivel más bajo. La colocación de la base para el siguiente paso en nivel, debe comenzar con la colocación de un mínimo de 1-1/2 unidades traslapadas (figura 10.27). Esto asegurará la posición adecuada de cierre para la colocación de unidades adicionales. Figura 10.27 Nivelación de unidades Keystone Nivele las unidades una al lado de la otra Nivele la unidad frente con parte posterior

Fig. 26 Alineamiento de unidades Keystone Efectuar la alineación a lo largo de las perforaciones Parte suprior de la unidad con cuatro orificios para pasador Unidades paralelas a la línea de alineación

Superficie de la cara del muro con división

Línea de alineación

Empalme de 1 ½ unidades en el declive del talud

Colocación de la hilera base Empiece en la elevación menor del muro. Coloque todas las unidades paralelas a la línea de alineación. Los bordes maquinados de las unidades colindantes deben estar en contacto. Este procedimiento se aplica a muros rectos. La cara superior tiene cuatro orificios pequeños centrados entre los agujeros receptores (figura 10.26). Todas las unidades deberán descansar firmemente sobre la base nivelada. Verifique y ajuste el nivel y la alineación de todas las unidades. No alinee las unidades utilizando la superficie de la cara con división. En lugar de esto, verifique la posición adecuada de todas las unidades Keystone, examinando una línea recta que se encuentra en la parte de atrás de las unidades o sobre la parte superior de las perforaciones de las unidades (figura 10.26).

Inserción de pernos de conexión de fibra de vidrio Seleccione una opción de inclinación. El talud es la pendiente de la cara del muro hacia arriba y hacia atrás. Con Keystone, el talud está controlado mecánicamente por la posición del perno. Las unidades con cuatro perforaciones para el perno, que aparecen en la parte superior de la unidad Keystone presentan tres opciones para el talud: 8.8º 30 mm, 4.4º 15 mm, o casi vertical. Las unidades que solamente tienen dos perforaciones en la parte superior de la Unidad Keystone® dan como resultado un talud de 4.4º (figura 10.29).

Fig. 10.28 Colocación de pasadores Inserte el pasador de fibra de vidrio en el orificio para pernos Orificios delanteros para los pernos

Orificios traseros para los pernos

NOTA: Véase la sección de esquinas y curvas con respecto al efecto del talud en los muros curvos. Coloque los pernos en dos de las perforaciones realizadas en la parte superior de cada una de las unidades Keystone. Utilice un martillo para hacer pasar el perno a través de la capa de concreto hasta la abertura. Una vez en posición, debe sobresalir un segmento del perno, como mínimo de 3 cm por encima de la parte superior de la unidad.

119




10.29 Pendientes de la cara del muro “Casi vertical” Inclinación del muro Posición del pasador en el orificio trasero

Alterne entre posición del perno en el orificio delantero y en el trasero

Posición del perno en el orificio delantero

El contacto del perno con el orificio riniforme controla el talud

Orificio para perno

Perno conector de fibra de vidrio Orificio receptor uniforme

Colocación de material para el drenaje Llene los huecos de la unidad Keystone y la zona de drenaje con un material inorgánico granular que permita el drenaje libre (preferiblemente piedra triturada de 20 mm). El ancho total del muro con el drenaje deberá ser como mínimo de 60 cm medidos desde la cara del muro hasta la parte posterior de la zanja. Las necesidades de drenaje de prevalecientes en el país pueden requerir de un mayor espesor de este material. La piedra triturada se consolidará de manera natural. El material de arena gruesa o granular puede requerir de compactación manual.

el espesor adecuado del material colocado en una sola capa depende del tipo de suelos y del equipo de compactación que se esté utilizando. Por ejemplo, la piedra triturada (utilizada para el drenaje), puede colocarse en capas anchas y se compactará con un mínimo esfuerzo. La mayoría de los suelos inorgánicos de los sitios, fácilmente influidos por los niveles de humedad, se deben colocar en capas menores y requieren de un esfuerzo de compactación mayor. Los suelos de relleno y terraplén tienen que ser compactados a un mínimo de 95% del próctor estándar o un 90% del próctor modificado. No debe usarse material orgánico ni arcilla pesada. Estos materiales mantienen la humedad y no se compactan adecuadamente. El equipo mecánico de compactación se puede usar para compactar suelos colocados más allá de la zona de drenaje. No debe operarse a una distancia menor de 1 m de la superficie posterior de la unidad Keystone. No sobrecompacte o compacte los suelos adyacentes a la parte posterior de la unidad en forma no controlada, ya que esto puede llevar material de drenaje debajo de la unidad, forzando las unidades a salir de su nivel. Todas las pruebas de suelos deberán ser realizadas por un ingeniero calificado. Fig. 10.31 Colocación del material de relleno Material de relleno

No opere ningún equipo automático de compactación directamente sobre las unidades Keystone para tratar de compactar este material, ya que puede ocasionar fracturas. Cuando se construya con la Unidad Estándar se podrán colocar tres hileras de altura antes de la colocación del material granular del drenaje y de la unidad Keystone. Para utilizar este procedimiento de construcción, el material debe ser piedra triturada limpia de 20 mm. Si se emplea refuerzo de geomalla, se debe colocar el relleno antes de poner las hileras de geomalla. Nunca se debe intentar rellenar a través de las aberturas de la geomalla.

Relleno retenido

Fig. 10.30 Colocación del material de drenaje Material de la unidad/drenaje Zona de drenaje

Cuña pasiva de suelo Material de la unidad / Drenaje

Huecos o espacios vacíos de la unidad

Mientras está colocando el material de relleno detrás de la primera hilera de unidades Keystone, vuelva a colocar la cuña de suelo pasivo que se encuentra al frente de las unidades. Esto asegurará la alineación correcta de todas las unidades (véase figura 10.31). Limpieza de la superficie de las u nidades Relleno y compactación En general todos los suelos deben colocarse en capas de no más de 20 cm de espesor, que es la altura de un a sola unidad Keystone. Más específicamente,

120

Remueva el exceso de material de los agujeros de las unidades en la parte superior de estas. Esto permitirá que haya una superficie uniforme para la colocación de la siguiente hilera de unidades Keystone.


Fig. 10.32 Colocación de hileras adicionales Unidad colocada en la orilla delantera de las dos unidades de abajo

Fig. 10.33 Colocación de unidades Deslice la unidad hacia abajo sobre los pernos

Posicionamiento de las unidades de los extremos Siga el mismo procedimiento para la colocación y posicionamiento adecuados de las unidades Keystone de los extremos. Las unidades laterales pueden asegurarse con un material adherente para evitar su remoción. La alineación final en la parte superior del muro puede también requerir del mismo procedimiento. Si, debido a la alineación final, las unidades reposicionadas de los extremos no quedan adecuadamente alineadas con las conexiones de los pernos, entonces quite estos y asegure estas unidades de los extremos con el material adherente. Debido a la flexibilidad del sistema Keystone, el material adherente debe ser capaz de tolerar cierto movimiento. El adhesivo Keystone® Kapseal™ está diseñado para este uso y su fórmula especial soporta temperatura y humedad extremas. Si no se puede conseguir este material, pueden emplearse otros adhesivos con base de epóxico flexible para unir mampostería. Consulte las instrucciones de los fabricantes para conocer todos los detalles. Fig. 10.35 Colocación del material de acabado Unidades de remate Nivel de acabado decorativo

Instalación de hileras adicionales Coloque hileras adicionales de unidades Keystone. Cada una de las unidades deberá colocarse sobre dos de las unidades de abajo, creando así un patrón de tesón y soga en la superficie. Levante cada una de las unidades Keystone por la cara posterior. Centre la unidad frente al punto en el que se unen las dos unidades que se encuentran debajo. Coloque la cara frontal de la unidad sobre la orilla externa de las dos unidades de abajo. Con la unidad Keystone en esta posición, rótela lentamente hasta que haga contacto con las dos unidades que se encuentran debajo, de modo que las perforaciones se deslicen sobre los pernos de fibra de vidrio de las unidades de abajo (la abertura riniforme permitirá la inspección visual). Fig. 10.34 Fijación de unidades Deslice la unidad hacia adelante para que los pasadores hagan contacto con la parte de atrás de los orificios riniformes

Asegúrese de que las unidades están colocadas paralelamente

Jale la unidad hacia delante para meter los pasadores. La unidad quedará fija en posición inclinada. Verifique visualmente para asegurarse de que la unidad esté colocada paralela a las unidades de abajo.

Colocación de materiales de acabado Hay que recordar que las condiciones de acabado afectan el desempeño del muro. No deben alterarse las condiciones del diseño original. La carga en taludes, estacionamientos y edificios debe mantenerse según el diseño original. Instalación de geomalla Muchos muros requerirán de un refuerzo con geomalla Los muros de retención Keystone reforzados se deben de construir según un diseño de ingeniería. Póngase en contacto con Productos de Concreto para evaluar sus necesidades de refuerzo y/o para ubicar servicios de ingeniería/diseño, así como proveedores de material para geomallas. En la sección de ayudas de diseño se presentan casos típicos de diseño de muros de retención para condiciones estándar. Siga las instrucciones contenidas en las secciones anteriores hasta que llegue a la menor elevación del m uro en la que se requiere colocar una capa con geomalla. Esta elevación, junto con cualquier otra capas adicional de geomalla, se deberá especificar en el dis eño de ingeniería del muro. En este punto, se habrá excavado una zanja, se habrá colocado la base nivelada, se habrán instalado las hileras iniciales de unidades Keystone y el

121




material de relleno se habrá colocado y compactado hasta la primera elevación donde se especifique que se va a poner una capa de geomalla. Fig. 10.36 Preparación de geomallas Corte la geomalla a lo largo del frente de la barra transversal

La nervadura no deberá extenderse hacia afuera de la cara del muro Extienda la geomalla y precorte el largo antes de instalarla

Nervadura de la geomalla

El ancho del rollo de geomalla varía

Mida y corte el material de la geomalla para que quede de la longitud especificada. Consulte los documentos específicos de ingeniería para averiguar la longitud de las capas de geomallas y el tipo de material de estas. Para obtener información sobre la colocación correcta de la geomalla a lo largo de curvas y esquinas, consulte las recomendaciones del fabricante de la geomalla. Algunos diseños de muros pueden especificar más de un tipo de geomalla o de resistencia de diseños de geomallas y más de una longitud para las capas de la geomalla. Es crítico confirmar esta información antes de proceder. Además, hay que verificar la correcta orientación de la geomalla en la cara del muro. La mayoría de las geomallas son uniaxiales, por lo que tienen una resistencia de diseño a lo largo de una dirección del material. La dirección de la resistencia de diseño de una geomalla uniaxial puede ser paralela o perpendicular a la dirección del largo de la geomalla, aunque generalmente es paralela a la dirección de su largo. Fig. 10.37 Fijación de geomalla a la unidad Keystone

Algunas geomallas son biaxiales; tienen resistencia de diseño en ambas direcciones y son especialmente útiles para resolver esquinas. Consulte con el proveedor de la geomalla para confirmar qué tipo de producto es el que se está empleando. La geomalla puede cortarse en el campo o precortarse utilizando una variedad de herramientas. El tipo de geomalla que se vaya a utilizar determinará los procedimientos de corte. En instalaciones grandes, es más eficiente cortar la geomalla fuera del sitio en un escenario controlado. En cualquier caso, corte la geomalla de manera que el extremo de la capa que se encuentra más cerca del frente del muro se corte cerca de la barra transversal (figura 10.36). Esto evitará que sobresalgan de la cara del muro pedazos de geomalla. Se deben colocar pernos en todas las unidades. Enganche la geomalla sobre los pernos (figura 10.37). La geomalla debe colocarse a nivel. En general, la geomalla se colocará en secciones lado a lado en una capa continua a lo largo de la longitud del muro, a menos que en el diseño se especifique un cambio en la elevación. Fig. 10.38 Tensado de la geomalla Tensione la geomalla por medio de estacas para que no quede suelta

Coloque unidades adicionales para asegurar la geomalla

Terraplén compactado bajo la geomalla

Jale la geomalla hacia el área del terraplén

Tense la geomalla jalándola hacia el relleno. Coloque una estaca a través de la geomalla, llegando a penetrar en el suelo. Mientras utiliza la estaca como palanca y tensiona la geomalla, dirija la estaca hasta que penetre en el suelo para mantener la posición (figura 10.38). No tense excesivamente la geomalla, ya que esto puede desalinear las unidades. Instale una hilera adicional de unidades Keystone sobre la geomalla y coloque pernos en esta hilera. Proceda a colocar el material de relleno de piedra triturada de la zona de drenaje y el relleno en la zona reforzada. Las especificaciones de los materiales que se usarán en la zona reforzada deberán ser definidos por el ingeniero del diseño. Comience a colocar este m aterial cerca de las unidades Keystone, avanzando progresivamente hacia el terraplén cortado (figura 10.39). Este procedimiento mantendrá en tensión a la geomalla. Fig. 10.39 Colocación del material de relleno sobre la geomalla

Las aberturas de la geomalla se ajustan sobre los pernos de fibra de vidrio

122

Tensione la geomalla en esta dirección La barra transversal de la geomalla se engancha y hace contacto con el perno de fibra de vidrio


Después de terminar este proceso de rellenado pueden removerse las estacas de tensión para volver a utilizarse posteriormente. Compacte el material de relleno a un 95% de próctor estándar o a un 90% del próctor modificado. Siga con la construcción convencional hasta llegar a la siguiente elevación del muro en la que se vaya a colocar una capa de geomalla.

• Debe emplearse viga bloque para garantizar la adherencia y protección ante la corrosión del refuerzo horizontal, ya sea este por efectos de temperatura o como refuerzo principal entre contrafuertes.

Colocación en curvas o esquinas

c. Muros prefabricados con base en paneles de colocación vertical, tes o doble tes

Se muestran detalles y práctica común para curvas y esquinas.

Recomendaciones

Fig. 10.40 Instalación de geomallas en curvas

• Es esencial la construcción de un drenaje apropiado para aliviar las presiones hidrostáticas. • El talud debe dejarse a un ángulo estable para la etapa de colocación de los paneles sobre la placa de fundación. Estos paneles deben nivelarse y apuntalarse adecuadamente. • Cuando se utilizan barras de refuerzo principal de flexión previstas en la fundación para la conexión a través de ductos verticales en los paneles, deben inyectarse los ductos con mortero fluido. Es preciso controlar por volumen la inyección de mortero fluido para garantizar un llenado total. Es recomendable inyectar de abajo hacia arriba por cualquier método que asegure suficiente presión para registrar la salida del material en la parte superior de los ductos.

Fig. 10.41 Instalación de geomallas en esquinas

b. Muros de mampostería Recomendaciones • Es esencial la construcción de un drenaje para aliviar las presiones hidrostáticas.

• Para el colado de las juntas verticales debe colocarse acero adicional en sitio según lo indican los planos estructurales y colar idealmente con un concreto fluido estructural. • Una vez que las conexiones en la base y laterales alcanzan la resistencia requerida en diseño, se procede con la colocación del material de filtro y del material de relleno compactado detrás de los muros. Deben seguirse las instrucciones del ingeniero de diseño para que el proceso constructivo no introduzca cargas superiores a las definidas en el diseño, particularmente en el caso de los muros apoyados en varios niveles de entrepiso que en su condición inicial se encuentran en voladizo. Estas consideraciones definirán los tipos y cantidad de puntales, así como el instante en que es apropiado retirarlos.

• Las celdas de los bloques deben de llenarse por completo, con o sin acero, para mejor control de filtraciones. • Se recomienda impermeabilizar el muro en la cara de contacto con el relleno • Es recomendable la construcción mediante el método de vaciado de gran altura, como se indica en el capítulo de mampostería. En muros en voladizo pueden emplearse arranques de varilla de un diámetro y hacer el empalme con varilla de otro diámetro para reducción del costo, siempre que el diseño estructural lo permita.

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Manual Técnico PC - Sistema Prefa PC

S i s t e m a P r e f a P C

Capítulo 11

Sistema

Prefa PC El sistema Prefa PC es un sistema modular de columnas de concreto pretensado y paredes prefabricadas de concreto reforzado para construcciones de un nivel, diseñado de manera que el montaje pueda ser efectuado por grupos de cuatro trabajadores, sin que se requiera equipo especial ni grúa. El sistema Prefa PC ha sido usado con éxito en Costa Rica por más de 40 años, en los cuales se han construido con este sistema miles de casas de habitación, aulas escolares, centros de salud y tapias (véase Fig. 11.1). Durante todo este tiempo el sistema ha evolucionado tecnológicamente, obteniéndose hoy día un producto que cumple con los requisitos del mercado y la normativa vigente.

Seguridad y estética en las fachadas Además de las mejoras en estética que se h an realizado a lo largo del tiempo en columnas y baldosas, actualmente a los diferentes modelos de casas de un piso y aulas Prefa PC se les puede incorporar tapicheles de concreto reforzado, que quedan integrados a las paredes laterales mejorando la apariencia y asegurando el interior de la edificación.

Economía en los acabados de la pared

Los elementos prefabricados para las paredes del sistema Prefa PC han sido diseñados conforme a los criterios establecidos en los códigos y reglamentos vigentes para la construcción de este tipo de edificaciones en Costa Rica con el objetivo de resistir las fuerzas de un sismo y el viento.

El proceso de producción genera acabados diferentes en sus superficies. Por un lado, una cara lisa de excelente apariencia, que permite dar un óptimo acabado con solo aplicar pintura o revestimiento, y por la otra cara, una superficie más rugosa. Ambas caras pueden ser fácilmente repelladas. Adicionalmente PC tiene disponible para la venta baldosas texturizadas (acabado ladrillo), que le permitirán dar un acabado más estético en su solución de casa Prefa PC.

Velocidad de construcción

Facilidadesconstructivas

11.1 Características generales Estabilidad estructural

En el sistema Prefa PC no hay que formaletear ni apuntalar y tampoco se necesita mano de obra ni equipo especializado. Estas cualidades son las que permiten construir su obra en un plazo mucho menor que el de los sistemas tradicionales, convirtiendo el proceso constructivo en un proceso de montaje de piezas en serie.

Bajo costo Con el sistema Prefa PC se eliminan los desperdicios y se controlan de una forma adecuada las compras de otros materiales. La mayor velocidad de construcción permite ahorros importantes en costos financieros, administrativos y planillas de construcción.

Para mayor facilidad constructiva, las columnas están diseñadas con ménsulas en la parte inferior de las columnas que permiten fijar la primera baldosa y garantizar una altura uniforme de las paredes. También se ha diseñado una unión entre la columna y la estructura del techo que facilita el proceso constructivo y proporciona gran seguridad en casos de vientos fuertes. Además, se dejan dos ductos para facilitar la colocación del tensor perimetral a nivel de fundación.

Modulación de paredes El sistema permite gran flexibilidad en la modulación de paredes, ajustándose a las necesidades de distribución arquitectónica indivi dual de cada proyecto particular.

Respaldo técnico Productos de Concreto pone a su disposi ción un departamento técnico con ingenieros especializados para el asesoramiento en el uso del producto y la conclusión exitosa del proyecto.

125

C P a f e r P a m e t s i S



Fig. 11.1 Vista superior esquemática de la distribución interna típica de una vivienda con el sistema Prefa PC.

Código Sísmico de Costa Rica 2010: Establece requisitos mínimos y condiciones para llevar a cabo tanto el diseño formal como el diseño simplificado de sistemas estructurales incluyendo el Prefa PC, con el objetivo de resistir las posibles solicitaciones sísmicas.

•

Reglamento de construcciones de Costa Rica: Establece los parámetros para determinar las cargas de viento que actúan sobre sistemas estructurales incluyendo el Prefa PC.

•

Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318) y Comentario del Instituto Americano del Concreto (ACI por sus siglas en inglés): Establecen los requisitos de diseño de elementos prefabricados de concreto tanto reforzados como pretensados.

11.3 Componentes del sistema

Fig. 11.2 Distribución esquemática de los componentes del sistema Prefa PC Solera en RT

Las paredes del sistema Prefa PC se construyen usando dos elementos: columnas de concreto pretensado y baldosas horizontales de concreto reforzado. Las columnas se colocan individualmente en posiciones que corresponden a la modulación de las paredes y las baldosas se introducen entre columnas de acuerdo con su separación y al uso que se requiere según la distribución de puertas y ventanas (véase Fig. 11.2). Las columnas se apoyan en el suelo por medio de dados de fundación unidos a través de un tensor o tirante y a nivel de techo las columnas se unen a una viga solera por medio de tornillos de fijación. El sistema se complementa con la colocación de la estructura de techo y el colado del contrapiso. Cada uno de estos componentes cumple una función impor tante y ayuda al correcto desempeño global del sistema Prefa PC, por lo que a continuación se describen con detalle las características más im portantes de cada uno.

Ménsula

Proyección de fundación

Baldosas Prefa PC

Columnas Prefa PC

c a r g ad or c a r g ad or

Baldosas estándar Prefa PC

ba nq ui n a

Columnas Son pretensadas para evitar el deterioro causado por el transporte y el proceso de instalación, así como para mejorar el desempeño ante las cargas de servicio durante la vida útil de la estructura. El uso de acero de preesfuerzo implica además que se requieran concretos más resistentes y densos lo cual mejora la durabilidad de las columnas (véase Tabla 11.1). Debido al uso del preesfuerzo no se recomienda bajo ninguna circunstancia cortar las columnas para ajustar su altura. Las columnas con sección de 12x12 cm se fabrican para longitudes que van de los 2.94 m hasta los 3,78 m, siendo la de 3,15 m la más utilizada para construcción de viviendas. Adicionalmente se fabrican columnas de 12x14 cm para las longitudes desde 3,84 m y hasta 4,20 m. En el caso de incorporar tapicheles, las longitudes intermedias se detallan en los esquemas más adelante. Las columnas cuentan con ranuras o canales longitudinales en los cuales se introducen las baldosas (véase Fig. 11.4). Esta disposición de ranuras origina 6 diferentes secciones transversales, que son nombradas de la “A” a la “F”, tal y como se puede observar en la Fig. 11.3. La unión entre las columnas y las baldosas se debe rellenar con mor tero.

126

Contrapiso

Tabla 11.1 Propiedades de los materiales de columnas Concreto Resistencia a los 28 días

315 kg/cm2

Alambre pretensado Diámetro

7.1 mm

Norma ASTM

A-421

Fuerza de pretensión

4830 kg

Varilla de columnas de 12 x 14 cm Diámetro

3/8”

Norma ASTM

A-706

Esfuerzo de fluencia

4200 kg/cm2

Todas las columnas están previstas con una ménsula a 63 cm de su extremo inferior para el descanso de la primera baldosa (véase Fig. 11.5).


Fig. 11.3 Detalle de secciones típicas de columnas del sistema Prefa PC ochavo típico de 0.02 x 0.02m

ochavo típico de 0.02 x 0.04m

0.120m

0.120m var#3

0.030m Tipo A

Tipo B

Tipo C (CA,CT,CD)

0.120m

Tipo C (CA,CT,CD)

0.060m

Tipo D (DA,DT)

Tipo E (EA,ET)

Tipo F (bajo pedido especial)

Existen 4 estilos básicos de columnas: columna estándar, para desnivel, con herraje y para tapias. La columna estándar, que es utilizada tanto en aulas como en viviendas, posee ménsulas dentro de las ranuras para apoyar las baldosas inferiores, dos agujeros para pasar el tensor o tirante perimetral y una unión roscada en el extremo superior para unir con la solera. La columna para desnivel es utilizada en viviendas elevadas y en muros de retención, y se utiliza en conjunto con las extensiones de columnas para muros. Cuenta al igual que la estándar con ménsula para apoyar las baldosas y agujeros para el pasar el tensor o tirante perimetral. Hay en largos de 1.25 y 1.65 m. Para nombrar este tipo de columna se agrega la letra “m” a la tipología de la columna, por ejemplo columna “Em” . La columna con herraje es utilizada en aulas y adicional a la estándar cuenta con un accesorio metálico en la parte superior para unir con la viga solera y con la estructura de techo.

0.140m 0.060m

0.060m

0.060m

Secciones estándar 12 x 14 cm

Secciones estándar 12 x 12 cm

a) Tipos de columnas

Tipo E (EA,ET)

Fig. 11.4 Detalle típico de ranura y bisel

0.002

0.038

Fig. 11.5 Detalle de ménsula para apoyo de primera baldosa

0.002

0.024 0.039

0.042

0.039

b) Longitudes de columnas Existen diferentes longitudes de columnas los cuales pueden s er utilizados en construcciones que mantienen un mismo nivel de cielo o bien pueden ser combinados de la forma en que se muestra en la Fig. 11.6 con el objetivo de resolver los tapicheles utilizando el mismo sistema Prefa PC en combinación con las baldosas tipo tapichel. Fig. 11.6 Longitudes totales y modulación de columnas para uso de tapicheles prefabricados Prefa PC (cotas en metros) Ejes secundarios Longitud total de columna

Para identificar este tipo de columna se agrega la letra “h” a la tipología de la columna, por ejemplo, columna “Eh” (véase Anexo 36. Aula estándar). Para el caso de las tapias, se tiene a disposición dos largos totales de columnas tipo C de sección transversal de 12 cmx12 cm: 3.15 m para una altura libre de 2.55 m y 3.78 m para una altura libre de 3.18 m. Estas columnas se pueden combinar con las baldosas estándar de acuerdo con la separación de columnas que se requiera según las cargas de viento o sismo, si endo la más común la separación de 1.5 m entre columnas.

Ejes primarios

c) Accesorios electromecánicos Para el caso de las columnas estándar y de aula con herraje, se tiene a disposición columnas que poseen previstas de accesorios electromecánicos (véase Fig. 11.7).

127




Para identificar las distintas opciones, seguido de la tipología de la respectiva columna, se agrega una “ t” para un tomacorriente, una “a” para un apagador, y una “d” para una ducha. De esta forma, por ejemplo, si se requiere una columna tipo “E” de aula con herraje y con apagador, la respectiva tipología sería “Eah”. Fig. 11.7 Previstas electromecánicas en columnas Prefa PC

Baldosas Existen 5 tipos de baldosas: estándar, de ajuste, banquina, cargador y muro para desnivel. Las baldosas estándar tienen 63 cm de ancho y se fabrican en 9 longitudes (véanse figuras 11.9 y 11.10). Las dimensiones utilizadas en la nomenclatura de las baldosas son nominales de centro a centro de columna, por lo que para obtener las longitudes reales de debe restar 8 cm. Las propiedades de los materiales utilizados en la fabricación de las baldosas se pueden revisar en la Tabla 11.2.

Tabla 11.2 Propiedades de los materiales de baldosas Concreto Resistencia a los 28 días

245 kg/cm2

Alambre de refuerzo

d) Extensiones de columnas para muros Cuando se requiere trabajar diferencias de niveles en el terreno donde se ubica la estructura se puede adicionar a las columnas un elemento de extensión que se empotra en la fundación y que junto con las baldosas permite construir muros de retención (véase Fig. 11.8). Hay dos alturas de muro de retención: 1,05 m y 0,63. E l primero se construye con la extensión de 1.25 m, mientras que el segundo con la de 1.65 m. El producto presenta las siguientes consideraciones: •

Cuanto se separen las columnas a 1.50 m se debe colocar una columna para desnivel en el medio y utilizar baldosas estándar y de ajuste, según sea la altura el muro.

•

Cuando la separación entre columnas varíe de 0.72 m a 1.2 m no se requiere de la columna intermedia, pero debe utilizarse baldosa tipo muro para desnivel. Fig. 11.8 Detalles típicos del muro Prefa PC

Diámetro

4.1 mm

Norma ASTM

A-497

A fin de facilitar la modulación del sistema se cuenta con baldosas de ajuste (véase Fig. 11.14), con un ancho nominal de 42 cm y baldosas tapichel (véase Fig. 11.13) con pendiente de un 14%. Para los buques de pu ertas y ventanas se tienen baldosas banquina (véase Fig. 11.11) y baldosas cargador (véase Fig. 11.12) ambas de 31 cm de ancho. Cuando se tienen desniveles y se requiere que el sistema trabaje como muro de contención debe utilizarse, en conjunto con la extensión de columna, la baldosa tipo muro para desniveles (nomenclatura bm), que cuenta con refuerzo especial para desempeñar esta función (véase Fig. 11.8). Combinando las longitudes estándar de las baldosas, el sistema Prefa PC puede ser adaptado a la mayoría de las distribuciones arquitectónicas. Para la fabricación de las baldosas se utiliza concreto reforzado y se cuenta con controles de calidad que permiten obtener la misma durabilidad de cualquier obra de concreto bien ejecutada, con la ventaja de que su producción es controlada mediante procesos estandarizados. Fig. 11.9 Vista longitudinal y sección transversal de una baldosa tipo estándar Prefa PC

Paso 1

Paso 2 0.63 m

L

Paso 3

128

Paso 4


Fig. 11.10 Baldosas Tipo Estándar a usar en casas Prefa PC ó en aulas PrefaPC Nomenclatura 0.640m

b1.50x0.63m

b0.78x0.63m

0.640m

0.640m

b1.02x0.63m

0.640m

b1.08x0.63m

b1.50x0.63m a n r e t x e a r a C

tamaño nominal

1.420m

0.700m

0.640m

b1.20x0.63m

b0.72x0.63m

0.640m

b0.90x0.63m

0.640m

1.120m

baldosa estándar

1.000m

0.940m

0.640m

b0.60 x0.63m

0.640m

0.520m

0.820m

b0.42 x0.63m

0.640m

Sección Baldosa Estándar

0.340m

Fig. 11.11 Baldosas Tipo Banquina a usar en Casas Prefa PC ó en Aulas Prefa PC

0.315m

bb1.50x0.315m

bb1.08x0.315m

1.420m

bb1.20x0.315m

0.315m

bb1.02x0.315m

1.120m

Parte inferior de ventana

a n r e t x e a r a C

0.315m

bb0.72x0.315m

1.000m

0.315m

0.640m

0.315m

bb0.90x0.315m

0.940m

a n r e t n i a r a C

0.315m

0.820m


Sección Baldosa Banquina

Nomenclatura

bb1.50x0.315m 0.315m

bb0.78x0.315m

bb0.60x0.315m

tamaño nominal

0.315m

banquina baldosa estándar

0.520m

0.700m

Fig. 11.12 Baldosas Tipo Cargador a usar en Casas Prefa PC ó en Aulas Prefa PC

0.315m

bc1.50x0.315m

bc1.08x0.315m

1.420m

bc1.20x0.315m

0.315m

bc0.72x0.315m

1.000m

0.315m

bc1.02x0.315m

1.120m

0.940m

0.315m

bc0.90x0.315m

0.820m


Sección Baldosa Cargador

0.640m

0.315m

a n r e t x e a r a C

Parte superior de ventana

0.315m

Nomenclatura

bc1.50x0.315m bc0.78x0.315m

0.700m

0.315m

bc0.60x0.315m

0.520m

0.315m

tamaño nominal cargador baldosa estándar

129




Una sección transversal típica del armado del sistema Prefa PC se muestra a continuación en la Fig. 11.17. Esta corresponde al caso más común de columna que es la de 3.15 m de longitud total, pero aplica en cuanto al detallado para cualquiera de los largos disponibles. Con respecto a la estructura de techo y cielo, esta se puede llevar a cabo con el detallado y los materiales que se deseen. En el caso de aulas estándar revisar el detalle especial de colocación en el Anexo 36 . Como parte del proceso de control de calidad, continuamente se llevan a cabo ensayos de carga

estática no solo de las baldosas y columnas Prefa PC, sino también de paredes completas que integran ambos elementos, tanto en nuestro laboratorio, así como en laboratorios externos de prestigio nacional, comprobándose satisfactoriamente la resistencia tanto de los elementos como de las conexiones planteadas.

a) Fundación Respecto a los dados de concreto que sirven como cimentaciones de las columnas, estos resisten las cargas laterales de viento y sism o por medio de la contribución de la reacción de la presión pasiva del suelo circundante para generar un empotramiento (véase Fig. 11.16).

Tabla 11.5 Características de los dados de fundación para columnas Prefa PC Ancho del dado de fundación para distintos f, C y D para columnas de 12 x 12 cm (m) Ángulo Profundidad de fricción de desplante D (m) f (grados) 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

0

5

10

15

20

25

30

132

Ancho del dado de fundación para distintos f, C y D para columnas de 12 x 14 cm (m)

Cohesión C (ton/m2) 5

0.70 0.50

0.60 0.50

0.70 0.60 0.50

0.60 0.50 0.40

0.60 0.40 0.40 0.70 0.50 0.40 0.30 0.60 0.40 0.30 0.30

10 0.60 0.50 0.40 0.30 0.60 0.50 0.30 0.30 0.70 0.50 0.40 0.30 0.30 0.70 0.50 0.40 0.30 0.30 0.70 0.40 0.30 0.30 0.30 0.50 0.40 0.30 0.30 0.30 0.50 0.30 0.30 0.30 0.30

Cohesión C (ton/m2)

15

20

0.60 0.40 0.30 0.30 0.30 0.60 0.40 0.30 0.30 0.30 0.60 0.40 0.30 0.30 0.30 0.50 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30

0.50 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30

5

10

0.60

0.50 0.40 0.30

0.70 0.60

0.70 0.50 0.40 0.30

0.70 0.50

0.70 0.50 0.40 0.30

0.60 0.50

0.70 0.50 0.40

0.60 0.50 0.40 0.70 0.60 0.40 0.30

0.60 0.40 0.30 0.30 0.70 0.50 0.40 0.30 0.30 0.70 0.40 0.40 0.30 0.30 0.60 0.40 0.30 0.30 0.30

15

20

0.50 0.40 0.30 0.30 0.70 0.50 0.40 0.30 0.30 0.60 0.50 0.40 0.30 0.30 0.60 0.50 0.30 0.30 0.30 0.50 0.40 0.30 0.30 0.30 0.50 0.40 0.30 0.30 0.30 0.40 0.30 0.30 0.30 0.30

0.60 0.40 0.30 0.30 0.30 0.50 0.40 0.30 0.30 0.30 0.40 0.40 0.30 0.30 0.30 0.40 0.40 0.30 0.30 0.30 0.40 0.30 0.30 0.30 0.30 0.40 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30


Las dimensiones estándar recomendadas son de 30x30 cm de sección transversal por 70 cm de profundidad de desplante que corresponden a 10 cm de sello y 60 cm de columna embebida (véase Fig. 11.17). La cavidad se debe rellenar con concreto de una resistencia mínima a la compresión de 175kg/cm2. Sin embargo, estas dimensiones corresponden con un suelo de propiedades regulares, por lo que las condiciones del suelo de cada sitio de cimentación en particular deben ser evaluadas por el profesional responsable de la respectiva obra. La Tabla 11.4 se presenta a continuación como una ayuda que permite obtener en función de las propiedades del suelo y del nivel de desplante deseado, el ancho del dado a excavar. Cuando los dados de fundación se deban llevar a cabo con profundidades de desplante mayores a 0.8 m y además sus dimensiones transversales sean menores a 0.4 m por lado, o para cualquier profundidad de desplante y dimensiones transversales cuando existan diferencias de nivel entre la parte superior del dado y el de terreno iguales o mayores a los 0.15 m, o cuando el detalle de fundación lo requiera por las características del suelo del sitio, se debe colocar en el dado una armadura de como mínimo 4 varillas #3 longitudinales debidamente ancladas y aros #2 con separación cada 20cm. Los dados de fundación deben ser unidos siempre por medio de tensores o tirantes de varilla #3 a nivel de contrapiso formando cuadros cerrados (véase Fig. 11.18). Todo el acero de los tirantes debe quedar debidamente anclado en sus extremos, embebido en concreto y con un recubrimiento mínimo de 3 cm. Fig. 11.18 Detalle de dado de fundación


Baldosas prefabricadas

Las columnas del sistema Prefa PC tienen previstos dos ductos en una misma dirección a nivel de fundación para facilitar la colocación de este tensor perimetral o en caso de que se requiera unir las columnas a algún tipo de fundación especial por presencia de suelos de mala calidad o fundaciones excéntricas. En el caso de columnas esquineras en donde coinciden dos tirantes perpendiculares, pero solo se tienen orificios en una dirección, se recomienda que en la otra dirección la varilla #3 rodee la columna y se traslape de nuevo en el mismo tirante para lograr un adecuado anclaje, cuidando siempre que se logre un correcto recubrimiento. Debido a que las columnas son pretensadas, no se recomienda bajo ninguna circunstancia cortarlas para ajustar su altura. En caso de que se requiera, se sugiere profundizar aún más lo que sea necesario la columna, para lo cual a su vez se debe aumentar la dimensión de desplante del dado de fundación.

b) Viga solera La viga solera es un elemento muy importante del sistema Prefa PC, que se debe utilizar siempre en todas las soluciones, ya sean estas viviendas, aulas, tapias, entre otras. Tal y como se indicó anteriormente para el caso de estructuras de un nivel, las fuerzas horizontales de sismo y viento son trasmitidas de las baldosas a las columnas y estas lo hacen hacia las fundaciones como un empotramiento y hacia la viga solera como un apoyo simple. Es por lo anterior que la viga solera provee gran parte de la estabilidad lateral de las paredes, para lo cual es necesario que esté apoyada en otras paredes ubicadas perpendicularmente. Además, dado que la fuerza lateral transmitida es horizontal, esta viga trabaja en esa misma dirección y por lo tanto su rigidez y resistencia poseen valores limitados. Por lo tanto, la viga solera debe tener propiedades mínimas y distancias máximas entre apoyos o paredes perpendiculares que se deben respetar, a menos que se lleve a cabo un diseño formal que demuestre lo contrario. Para el caso del sistema Prefa PC, si la distancia máxima entre los soportes laterales de las paredes es menor que 6 m, se recomienda utilizar como mínimo un perfil de acero laminado en frío de 10 cm de peralte con un espesor no menor de 2.38 mm (RT 1-13) o en su defecto una solera de madera semidura de 5x10 cm (véase Fig. 11.19). Fig. 11.19 Detalle típico de colocación de solera metálica o de madera

Tirante de varilla #3

Dado de fundación D

Concreto fć=175 kg/cm2

BxB

133




Otra función de la solera es para servir tanto de apoyo como de punto de fijación de las cerchas que forman parte de la estructura del techo. En el caso de las tapias, que son construcciones con distancias libres considerables entre paredes perpendiculares, la viga solera ayuda a darle integridad al sistema al unir las columnas para distribuir uniformemente las cargas y los desplazamientos en el sentido perpendicular al plano de la pared, así como para mantener la distancia entre columnas y por lo tanto la ubicación de las baldosas en el plano del muro. Una parte muy importante del correcto desempeño estructural del sistema es la forma en que se lleva a cabo la unión de la viga solera con la columna para poder transmitir de manera efectiva las cargas laterales. El sistema Prefa PC cuenta con un detalle de unión diseñado y probado por medio de ensayos de laboratorio para cumplir con esta función de manera segura, estándar, fácil de instalar y durable. Se utiliza un tornillo de 1.6 cm (5/8”) de diámetro con rosca y tuerca, que se une a la solera por medio de una arandela y a la columna por medio de una prevista roscada la cual a su vez se encuentra unida al alambre de pretensión, permitiendo un correcto anclaje (véanse Figs. 11.20 y 11.21, asi como la Fig. 11.19). Fig. 11.20 Detalle de conexión con solera

Fig. 11.21 Prevista para colocación de tornillo

11.5 Instalación El sistema Prefa PC es un sistema de montaje rápido y sencillo, que no requiere de mano de obra ni equipo especializado. Aunque la construcción de este sistema es muy simple, es importante conocer las indicaciones aquí dadas a fin de llevar a cabo, de manera clara y ordenada, todos los pasos de la construcción. Productos de Concreto S.A. ofrece además la asesoría técnica necesaria para la realización del proyecto, antes y durante su ejecución.

Interpretación de planos La Fig. 11.23 muestra una planta típica de una casa Prefa PC, en la cual se aprecia la distribución de las columnas y de las baldosas. Junto a cada columna se encierra en un círculo el tipo de sección transversal y se especifica también la longitud total de la columna. Las cotas entre columnas indican además de la longitud nominal de las baldosas, la cantidad de baldosas estándar que se colocan, así como si se requieren adicionar baldosas de ajuste, cargador, banquina o tapichel. Fig. 11.23 Ejemplo de distribución de columnas y baldosas

E 2.94

Es importante que se construya adecuadamente la unión entre vigas perpendiculares de manera tal que se logre una efectiva transmisión de las fuerzas laterales hacia los apoyos que proveen la estabilidad estructural. Cuando se tenga una diferencia de nivel en la parte superior entre dos columnas que se deben unir por medio de la viga solera (como en el caso de ejes perpendiculares a los tapicheles), se recomienda hacer la unión por medio de un elemento del mismo tipo de la viga solera, pero en diagonal a 45° y soldado o atornillado en ambos extremos. Así mismo, se debe garantizar la continuidad de los elementos que forman la viga solera por medio de la utilización de elementos de traslape adecuados (véase Fig. 11.22). Fig. 11.22 Detalle típico de la unión para garantizar continuidad de la solera Cubreplaca de 30 x 10 x 0.32 cm

RT

0.30

Cubreplaca de 30 x 10 x 0.32 cm

4 tornillos o 4 clavos a cada lado

Solera de madera semidura de 5 x 10 cm

0.30

El caso de la unión de la viga solera a las columnas de aula estándar es un sistema que requiere de detalles especiales. Para ello revisar con especial atención el Anexo 26 sobre el aula estándar.

134

CT

2.52

1.02/4

EA 2.52

1.02/4

D

2.52

1.08/4

1.50/3 +ba+btAd

CT 2.52

C

0.90/4

2.73

E 1.50/2 +2ba+btAd

2.66

D 2.52

1.02/4

C

C

2.52

2.52 1.02/1 +bb+bc

2.52

D

1.02/4

Los planos del sistema Prefa PC contienen una tabla que resume las cantidades y tipos de columnas y baldosas para cada modelo de casa en particular (véanse Figs. 11.24 y 11.25). Es importante que al recibir el material, el cliente revise que este coincida con el indicado en dicha tabla.

Proceso constructivo, casas de un nivel a. Ubicación de la casa en el lote Los trabajos de construcción de la casa deben iniciarse considerando algunos aspectos de la ubicación de la casa en el lote:


- Topografía Topografía y tipo de terreno En primer lugar l ugar,, debe asegurarse de que el terreno sea apto para la construcción del modelo de vivienda Prefa PC escogido. Si el terreno presenta algún problema, como por ejemplo, si se trata de un relleno, el tipo de suelo es de mala calidad (suelos de alta plasticidad, suelos con potencial colapsable, arenas susceptibles a la licuefacción, entre otros) o el terreno es demasiado quebrado, se debe consultar al profesional responsable de la obra para determinar las posibles modificaciones en la estructura de la casa. - Forma y tamaño del lote En este aspecto, se debe comprobar que la casa se ajuste bien a la forma y tamaño del lote y que se reserve suficiente área libre para el tanque séptico y el drenaje, lo mismo que para el antejardín y el patio de tendido.

Tabla 11.6 11.6 Ejemplo de tabla de elementos - Baldosas Tipo

Ancho

1.50

1.20

1.08

1.02

0.90

0.78

0.72

0.60

0.42

Total

b

0.63

29

.

8

36

7

.

.

8

12

100

bb

0.315

1

.

1

6

.

.

.

.

.

8

bc

0.38 0.

1

.

2

6

.

.

.

.

.

9

ba

0 .42 0.

9

.

.

2

1

.

.

.

.

12

(m)

Tabla 11.7 Ejemplo de tabla de columnas 12 x 12 cm Tipo

As

Bs

Cs

Ds

Es

Fs

C Ds

CAs

CTs

DAs

DTs

EAs

ETs Total

Long.

2.52

.

.

3

5

2

.

1

5

4

.

.

2

.

22

2.66

.

.

1

1

1

.

.

1

1

.

.

.

.

5

2.73

.

.

2

.

.

.

.

1

.

.

.

.

.

3

- Retiros exigidos por ley

- Delimitación del terreno

Generalmente las municipalidades al tramitar el permiso de construcción son las encargadas de indicar la línea de construcción (véase Fig. 11.24) o distancia libre entre el cordón del caño y la casa.

Para trazar trazar el lote, se marcan primero sus colindancias y la línea de construcción utilizando una cuerda y estacas colocadas en los vértices o esquinas. Generalmente, el lindero está definido por una cerca, tapias o estacas. Si el lote no tiene las indicaciones del lindero o existen dudas al respecto, lo mejor es consultar a un topógrafo (véase Fig. 11.25).

Si la propiedad colinda o es atravesada por un río o quebrada, se debe establecer un retiro entre la casa y la línea centro del cauce del río, que por l o general es de 10 m. No obstante, en cada caso, debe consultarse a la Municipalidad correspondiente y corroborar con un topógrafo las distancias y puntos de referencia.

Fig. 11.25 Delimitación del terreno

Debe verificarse además que el modelo de vivienda Prefa PC escogido no tenga ventanas o puertas que vayan a quedar bloqueadas por las construcciones vecinas. El retiro de ley en este caso es por lo general de 2.50 m. Fig. 11.24 Retiros exigidos exigidos por ley

b. Preparación del terreno Delimitado el terreno y li mpio ya de troncos, escombros, basuras y maleza, se procede a su nivelación quitando, de paso, la capa de tierra vegetal y eliminando lomas y obstáculos que dificulten el trazado de la casa. Si la capa de tierra vegetal es muy profunda o si el terreno es demasiado húmedo, de nuevo se debe

135




consultar al profesional responsable para tomar las precauciones que el caso requiera.

Para trasladar este nivel de referencia a las yuguetas, se utiliza el nivel de manguera, el cual consiste en una manguera plástica transparente de 1.5 cm de diámetro y unos 8 m de largo.

c. Nivelación general

Esta manguera se llena de agua hasta quedar sin burbujas y se sostiene manteniendo los extremos juntos a una misma altura para que el agua no se riegue. Si se baja cualquiera de los extremos, el agua saldrá hasta un nivel igual al del agua del otro extremo.

Lo primero es colocar una estaca en un lugar visible, preferiblemente en donde la línea de construcción y una colindancia formen esquina. esquina. Luego se marca la estaca a unos 60 cm sobre el nivel del terreno. terreno. Este será el nivel de referencia para colocar todas las yuguetas (véase Fig. 11.26), las cuales son pares de estacas de donde se amarran las cuerdas del trazado.

Fig. 11.28 Traslado del nivel de referencia a las yuguetas

Fig. 11.26 Nivelación Nivelac ión general

d. Colocación de yuguetas Las yuguetas se utilizan para fijar las cuerdas con que se van a trazar las líneas de centro de paredes. Una yugueta se construye colocando dos estacas a una distancia aproximada de 80 cm una de otra y uniéndolas con un codal a nivel (véase Fig. 11.27). De utilizar madera, asegúrese que esté certificada, contribuyendo así al medio ambiente. En las esquinas o juntas de pared a la yugueta se le añade otra estaca y otro codal, de tal modo que se forme una escuadra.

Aprovechando este principio, cuando se haga coincidir el nivel del agua en uno de los extremos con la marca de la estaca, se sabrá que en el otro extremo el agua tendrá el mismo nivel, sin importar la distancia a que se encuentre. De esta manera, se puede trasladar el nivel de la marca a cualquier punto del cuadrante de la casa (ver procedimiento en la (ver Fig. 11.28). El siguiente paso será colocar yuguetas en las esquinas restantes, de manera que se pueda trazar el perímetro total de la casa (ver Fig. 11.29). Fig. 11.29 Colocación de yuguetas en esquinas restantes

Fig. 11.27 Colocación de yuguetas yuguetas

ó n ó c c i t r r u s t n o n r d í n e c j a a d e a t e n e A n L í n

2 .5 D i s ta t n nc i a 0 m a l a a c ce r ra

Para armar la primera yugueta se puede aprovechar la misma estaca en que se había m arcado el nivel general. Por lo tanto, estará ubicada en una de las esquinas del frente de la casa. La marca del nivel servirá, precisamente, para establecer la altura o nivel del codal de la yugueta. Sobre los codales se colocan tres clavos: uno coincidiendo con el centro de pared y otros dos con las caras exteriores de las columnas. Los dos clavos exteriores deben quedar separados 12 cm o 14 cm, dependiendo de las columnas utilizadas. Los clavos servirán para amarrar las cuerdas del trazado.

136

e. Trazado interior Demarcado ya el cuadrante de la casa se puede iniciar su trazado, lo cual se hace inicialmente, marcando en las cuerdas del perímetro los puntos por donde pasan los ejes o líneas de las paredes internas, todo de acuerdo con las medidas exactas especificadas en los planos constructivos. Posteriormente, se colocan nuevas yuguetas junto a los pu ntos marcados y tirando cuerdas sobre ellos, las cuales se amarran de las yuguetas. Una vez trazadas todas las cuerdas interiores, que deben estar a escuadra con las del perímetro, se marcan sobre ellas los puntos donde terminan o doblan las paredes (ver Fig. 11.30).


Fig. 11.30 Trazado interior

Fig. 11.32 Excavación de huecos para columna Nivel de piso terminado Nivel de terreno

10 cm

70 cm

30 cm

h. Sello de concreto f. Demarcación de huecos para para columnas Una vez trazada toda la casa, se marca en las cuerdas de centro de pared el sitio exacto donde irán las columnas, tomando en cuenta que la separación de centro a centro de las columnas tiene que ser igual a la longitud modular de las baldosas, es decir: 1.50m, 1.20m, 1.08m, etc., tal como se indica en los planos constructivos. Se colocan estacas de madera semidura de 2.5x7.5cm en los puntos marcados, señalando así los centros de los huecos que se deben excavar para empotrar las columnas.

Una vez excavados los huecos se chorrea en cada uno de ellos un sello de concreto o Concremix de 10 cm de espesor (ver Fig. 11.33). Para la fabricación del concreto, se construye un cajón cuyas medidas internas libres deben ser 33x33x33cm y que se utiliza para dosificar la mezcla. El concreto a utilizar puede dosificarse de la siguiente manera: 1 caja de cemento gris. 2 cajas de arena. 4 cajas de piedra quebrada (tamaño no mayor a 12mm). Ÿ

Ÿ

Una vez que se han colocado todas las estacas de madera, se demarcan con una macana los huecos del ancho correspondiente (Ver Fig. 11.31). Fig. 11.31 Demarcación de huecos para columnas

Ÿ

Puede también usarse concreto hecho con Concremix, el cual debe prepararse agregando agua únicamente. Fig. 11.33 Colocación del sello sello de concreto

Sello de concreto 10 cm

i. Colocación de las columnas esquineras

g. Excavación de huecos para columnas Se retiran las cuerdas y se inicia l a excavación con pico y pala de los huecos demarcados anteriormente, hasta alcanzar una profundidad de 70 cm en el caso estándar. estándar. La tierra resultante debe echarse donde no estorbe las labores de construcción, lejos de los huecos para evitar que caiga y ensucie el hueco o, peor aún, el concreto o Concremix que se colocará en estos huecos para soportar la columna Prefa PC (ver Fig 11.32).

Una vez fraguado el sello de los huecos, se procede a colocar en su sitio las columnas. Puesto que las columnas Prefa PC de cada proyecto en específico corresponden exactamente al diseño arquitectónico y estructural escogido, es necesario colocarlas siguiendo estrictamente la distribución indicada en su plano constructivo, orientando correctamente la posición de las ranuras. Lo primero que se hace es marcar todas las columnas a una distancia mínima de 2.45 m de su extremo superior para indicar el nivel de piso cuando estas miden 3.15 m de altura. El extremo superior es el que tiene la prevista o conexión roscada para la fijación de la solera.

137




El nivel de piso puede indicarse también, marcando en las columnas 70cm desde el extremo inferior o base, especialmente cuando las columnas so n mayores a 3.15 m de altura (véase Fig. 11.34), y cuando el espesor del contrapiso sea de 10 cm incluyendo el acabado.. Fig. 11.34 Colocación de columnas esquineras

NPT

j. Colocación de las columnas intermedias Se unen ahora las columnas esquineras entre sí con una cuerda superior y una cuerda inferior. Esto permitirá colocar las columnas intermedias completamente a plomo en un sentido y con la ayuda de un nivel se puede plomarlas en el otro sentido. Así mismo esto permite el alineamiento perfecto de las columnas intermedias con las columnas esquineras. Se repite este procedimiento hasta dejar instaladas todas las columnas de la casa (véase Fig. 11.36), puesto que existen algunas columnas especiales, que llevan incorporadas las instalaciones eléctricas o mecánicas, es muy importante identificarlas claramente y colocarlas de acuerdo con la distribución indicada en los planos constructivos.

o o g r g r a l a l e e d d m m 5 8 1 . 7 . 3 3 e e d d s s a a n n m m u l u l o c o c a a r r a a p p m m 5 8 4 . 0 . 2 3

Fig. 11.36 Colocación de columnas columnas intermedias

0 7 . 0

k. Ménsula de apoyo para baldosas inferiores Se colocan las columnas esquineras. esquineras. Al introducirlas en los huecos es recomendable utilizar una tabla y una regla para mantener intactos los bordes del hueco y no llenar de tierra el sello. Se colocan estas columnas esquineras a la distancia exacta entre ellas según los planos. Se procede entonces a verter el concreto o Concremix y simultáneamente se alinean y se da plomo a columnas, utilizando para ello las cuerdas de trazado y un nivel (véase Fig. 11.35). Cuando se van a utilizar tapicheles Prefa PC o cuando existan desniveles y muros, se requiere utilizar columnas de diferentes tamaños las cuales vienen identificadas en los planos, se debe tener el cuidado suficiente para que queden colocadas siempre a las alturas correspondientes. Fig. 11.35 Alineamiento de columnas columnas y colado de los dados de fundación fundación

Se debe revisar siempre que todas las ménsulas estén a un mismo nivel para permitir el alineamiento de las baldosas superiores y su ajuste con la solera. Esta revisión permite además chequear de nuevo el nivel de piso terminado (N.P.T.) indicado y marcado en cada columna (Fig. 11.34) el cual puede quedar aproximadamente 5 cm por arriba de la ménsula en caso de que el espesor del contrapiso sea de 7.5 cm, incluyendo el acabado. NOTA: En todo caso, siempre el nivel de piso terminado NOTA: termina do (N.P.T (N.P.T.).) predefinido predefinid o es una referencia para la altura final entre el piso acabado y el cielo raso de la obra. Lo importante es conocer el tipo de acabado que t endrá el piso (lujado, cerámica, terrazo, etc.) para conocer los espesores de losa y del relleno que se van a usar usa r a partir part ir de ese N.P N .P.T .T.. l. Colocación de las baldosas Usando un pequeño andamio o tarima de 1.0x2.0 m por 1.60 m de alto, alto, se colocan las baldosas entre las columnas. Para ello se requieren dos personas en el andamio y dos abajo, para acarrear y luego sostener estas cuando se deslizan hacia abajo. Las baldosas no se deben dejar caer por las ranuras, pues pueden sufrir despuntes o fracturas (véanse Figs. 11.37 y 11.38). Fig. 11.37 Colocación de baldosas baldosas en sitio

138


Fig. 11.38 Esquema de colocación colocación de baldosas 0.04

Longitud Real 0.34-0.52-0.82-0.94-1.00-1.12-1.42

Cuando se utilicen como cargadores, se debe colocar un pin de 1/4" de diámetro y conectarlo a manera de pasador. De esta manera estamos logrando la fijación de estas baldosas sin necesidad de utilizar otros elementos (véase Fig. 11.39).

0.04

0.036

0.12

0.08

n. Colocación de tapicheles Prefa PC

0.12 Longitud Nominal 0.42-0.60-0.90-1.02-1.08-1.20-1.50

Si se selecciona un modelo con tapicheles de concreto, las paredes laterales están conformadas por columnas de diferentes alturas, donde se colocarán los tapicheles.

Detalle de ménsula

m 2 5 . 2

Estos se colocan de forma similar a las baldosas, ubicando cada pieza en su lugar de acuerdo con lo que indica el plano constructivo (véase Fig. 11.40). Fig. 11.40 Colocación de tapicheles tapicheles

Ménsula prevista en columna para apoyo de baldosas

Las medidas se deben tomar entre ejes de columnas

o. Colocación de la solera Se fija la solera metálica o de madera por medio de una arandela a un perno de 1.6 cm (5/8”) de diámetro el cual a su vez se une a una prevista roscada en la parte superior de la columna (véase Fig. 11.41). Se debe guardar especial cuidado a los detalles de unión y traslape entre elementos cuando se requieran. Fig. 11.41 Fijación de viga solera RT Tornillo de fijación Arandela de presión Arandela plana 8 mm

m. Cargadores

Tornillo de fijación Arandela

Se tiene ahora la opción de colocar baldosas de 31 cm de ancho como cargadores (parte superior) para puertas o ventanas y como banquinas (parte inferior) para las ventanas.

8 mm RT

Columna Proyección de baldosa tapichel

Fig. 11.39 Colocación de baldosas baldosas cargador

Fijación de solera tapichel

c a r g ad or

ba nq ui n a

Apoyo temporal de cargador en madera empotrado en el canal de la columna.

La junta entre baldosa cargador y columna se debe rellenar en sitio con mortero expansivo.

Tornillo fijación RT Conector roscado previsto en columna

Colocación de viga solera Fijación de solera

139




p. Relleno de sisas horizontales y juntas verticales

q. Murete o bordillo exterior de concreto

Tanto las uniones verticales entre columnas y baldosas, como las sisas horizontales entre baldosas, deben rellenarse por la cara externa como por la interna con mortero o Pegamix, para evitar las filtraciones de agua y para lograr el mejor acabado de paredes.

Finalmente, se debe hacer en la parte inferior de todas las paredes exteriores un bordillo de concreto para evitar cualquier filtración de agua al piso o contrapiso (véase Fig. 11.43). Fig. 11.43 Bordillo para evitar infiltraciones

Este proceso es delicado por lo que se debe realizar cuidadosamente. Para lograr un mejor resultado coloque cuñas de madera desde el exterior entre la baldosa y la columna, para asegurar un alineamiento perfecto de las baldosas, luego inicie el proceso de relleno de juntas (véase Fig. 11.42).

Botaguas a colar en sitio

0.63 NPT

Este proceso se conoce también como el sisado de las paredes. En caso de utilizar mortero, la dosificación recomendada es:

0.60

0.63

Ÿ

Cemento:

1 saco

Ÿ

Arena:

1 cubo de 0.33x 0.33x 0.33 m

r. Acabado de paredes

Ÿ

Agua:

3/4 de galón

Ÿ

Aditivo acrílico: 1/4 de galón

Aunque el acabado de las baldosas y columnas Prefa PC es muy liso y de buena apariencia, se les puede dar un terminado mejor con solo usar un revestimiento de buena calidad. Para esto le recomendamos seguir las instrucciones del fabricante.

Puede usarse Pegamix el cual se prepara agregando agua únicamente. Podemos usar también otro tipo de acabado como el estuco el cual no necesita el curado posterior. Fig. 11.42 Relleno de sisas horizontales

Baldosa superior

Mortero

Interior de la casa

Baldosa inferior Exterior de la casa

Las sisas deben estar limpias de polvo, tierra y otros materiales contaminantes. Deben ser untadas con brocha, con una mezcla de agua y aditivo acrílico, en una proporción de 3:1. El mortero de relleno debe ser lanzado y no untado, para lograr una mejor penetración de este en las sisas. Así mismo, debe ser curado para evitar que se pulverice, dejarse secar unos 30 minutos y luego recortar el sobrante con llaneta.

140

Sin embargo, las paredes pueden ser repelladas fácilmente. Para esto es aconsejable usar algún producto adhesivo antes de aplicar el repello sobre las paredes. En general, las soluciones de acabado de paredes son todas aquellas que existan en el mercado: •

Repello con mortero de cemento y arena fina

•

Repello con Pegamix

•

Masillado a base de cal y cemento

•

Revestimientos de buena calidad

•

Estucos

•

Cualquier tipo de impermeabilizantes químicos ya preparados y existentes en el mercado.

s. Recomendaciones para la aplicación de acabados Antes de aplicar cualquier material de acabado se deben tener en cuenta algunas de las siguientes recomendaciones: •

Todas las uniones verticales entre columnas y baldosas y las uniones horizontales entre baldosas deben llenarse con mortero.

•

La pared debe estar libre de polvo, grasa, tierra o cualquier otro material contaminante que pueda afectar la adherencia final del material aplicado como acabado de la pared.

•

Según el tipo de acabado que se utilice, en algunos casos se necesitará emplear algún tipo de aditivos para mejorar la adherencia, los cuales deben aplicarse con los cuidados necesarios y siguiendo siempre las recomendaciones de los fabricantes.


•

Cuando los acabados son a base de repellos, es importante el control de agua en la mezcla del mortero, para que el material adherente no sea diluido de nuevo por el exceso de agua en la mezcla. También se debe tener presente el proceso de curado a que debe ser sometida la pared, una vez que el repello ha iniciado el proceso de fraguado. Esto va a permitir que el repello aplicado no se pulverice ni se agriete.

•

Cuando se utilicen masillas a base de cal, se debe poner a apagar la cal con un mínimo de 72 horas, antes de mezclar con el cemento. La masilla puede aplicarse con llaneta o con plancha y luego esponjear para obtener un buen acabado. Se recomienda que la masilla para aplicar con plancha se prepare así:

Fig. 11.44 Almacenamiento de baldosas

Fig. 11.45 Almacenamiento de columnas

• 1/4 galón de Acryl • 3/4 galón de agua • 3 baldes de cal apagada • 1 balde de cemento • ½ de arena zarandeada •

Si el acabado empleado es un revestimiento como algún estuco o similar, la pared Prefa debe humedecerse bien (emborrachar), aplicando el revestimiento con un espesor mínimo de 3 mm en forma continua y sin cortes bruscos para evitar la variabilidad de colores en una misma área (mapeo). Esto siempre buscando un buen acabado final, es necesario uniformizar para nivelar o emparejar la superficie, por medio de plancha de madera.

•

Es necesario mantener el curado del revestimiento aplicado dos veces diarias, por los siguientes dos días, logrando a la vez una mejor consistencia.

•

En resumen, el éxito del acabado aplicado va a depender mucho del seguimiento que se haga de todos los procesos que indiquen los fabricantes para el acabado ya preparado.

Fig. 11.46 Correcta manipulación de las baldosas

11.6 Almacenamiento y manipulación Antes de iniciar los trabajos de construcción de la casa, se debe estar preparado para recibir y acomodar adecuadamente el material Prefa PC a utilizar en la obra. Así se evitarán despuntes o fracturas de los elementos. Para ello, se recomienda seguir estas instrucciones: a) Es necesario acondicionar un espacio en el lote para colocar el material Prefa PC. Este espacio debe escogerse de tal manera que permita una descargada rápida y segura del material y que este, una vez acomodado, no estorbe la realización de los trabajos siguientes ni la circulación del personal.

d) Las baldosas deben transportarse y manipularse siempre de canto y por dos personas, nunca de manera horizontal (véase Fig. 11.46).

b) Las baldosas deben almacenarse de canto sobre piezas de madera semidura de 5x10 cm, con soportes verticales adecuados en los extremos (véase Fig. 11.44). c) Las columnas deben ser descargadas cuidadosamente del camión, de manera que no sufran golpes. Deben ser transportadas por dos personas y colocarse consecutivamente sobre piezas de madera semidura alienadas de 5x10 cm y hasta una altura máxima de 5 camas de columnas (véase Fig. 11.45).

141




142

Manual Técnico PC - Naves industriales

N a v e s i n d u s t r i a l e s

Capítulo 12

Naves industriales El sistema de naves industriales y bodegas es un sistema de construcción prefabricada para el techado y cerramiento de grandes áreas, para su uso como bodegas de almacenamiento e instalaciones industriales de todo tipo (por ejemplo: supermercados e instalaciones industriales). El sistema constructivo está diseñado para proyectos de más de 1000 m2 y es sumamente flexible. Sus grandes claros entre columnas (hasta 31 m en los marcos principales y 12 m en los marcos de amarre), permiten espacios interiores sumamente amplios. Con ello se logra una distribución de planta de gran amplitud, limpieza y funcionalidad. Pueden construirse naves industriales con luces entre columnas aún mayores, en caso de que sea conveniente para el proyecto específico. Los sistemas prefabricados para naves industriales y bodegas se basan en la prefabricación independiente y ensamble en sitio de diversos elementos de concreto de gran tamaño y con diseño estructural altamente optimizado. La estructura primaria de este sistema está constituida por largueros de concreto pre-esforzado, vigas de carga de techo postensadas de hasta 31 m de luz entre columnas, vigas de amarre de techo, vigas canoa, columnas y placas de fundación prefabricadas. Adicionalmente se emplean tensores de varilla en el techo para conformar un diafragma flexible. Las naves industriales y bodegas pueden ser cerradas empleando paneles estructurales y no estructurales según se requiera por razones estructurales, arquitectónicas o funcionales. Pueden emplearse otros componentes prefabricados cuando se requiera, tales como fundaciones de pilotes, muros de retención para andenes y mezzanines o entrepisos prefabricados. A través de un apropiado análisis estructural puede identificarse la idoneidad de integrar dichos subsistemas a la estructura primaria de las naves, para evitar la construcción de más placas y columnas de las requeridas. Para detalles acerca de los subsistemas de pilotes, entrepisos, paneles de cerramiento y muros de retención, refiérase a los capítulos 5, 8, 9 y 10 respectivamente. Este capítulo se centra en la descripción de la estructura primaria del sistema de naves industriales y bodegas. Se presentan también ayudas para el diseño y especificación, así como recomendaciones para el almacenaje de las piezas y el proceso de construcción. Los elementos que conforman los sistemas para naves industriales tienen todas las ventajas que ofrece la prefabricación:

•

Ahorro de formaleta en sitio

•

Reducción de mano de obra en sitio

•

Reducción del plazo constructivo así como de los costos financieros y administrativos asociados.

•

Altos controles y estándares de calidad que además posibilitan el uso rutinario de concretos de alto desempeño tales como: concretos de alta resistencia (CAD) de hasta fć= 700 kg/cm2 para la reducción de las secciones o incremento de la rigidez; concretos autocompactantes (CAC), para la mejora de los acabados, etc.

•

Uso rutinario del concreto preesforzado para la económica solución de problemas difíciles de resolver con concreto reforzado: vigas de grandes luces, grandes voladizos, reducción de secciones, control de agrietamiento y control de rigidez.

Las conexiones entre los componentes p refabricados de las naves industriales pueden realizarse de acuerdo con los cuatro tipos de conexiones que establece el Código Sísmico de Costa Rica en su capítulo 12: Estructuras y componentes prefabricados de concreto. No obstante, el sistema ha sido concebido para que las conexiones entre los elementos estructurales sean del tipo húmedo, de tal manera que se cuente con un comportamiento monolítico y redundante (para más detalles, véanse tipos de conexiones, en el capítulo 13 sobre sistemas para edificios). Productos de Concreto S.A. también ofrece soluciones de naves industriales para casos especiales en los que la operación y funcionamiento requiere de claros mayores entre columnas. Con algunas variaciones al sistema y empleando conexiones postensadas, pueden alcanzarse luces de hasta 36 m entre columnas.

143

s e l a i r t s u d n i s e v a N


Mediante el empleo de vigas I, se han construido instalaciones de hasta 50 m de luz, además de pendientes mayores en los techos y conexiones postensadas.

ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary : Establece los requisitos mínimos para el diseño

•

estructural de elementos de concreto reforzado y preesforzado sujetos a cargas de flexocompresión, torsión, tensión y cortante. •


•


12.3 Criterios para uso y especificación Concreto reforzado y concreto preesforzado

Nave industrial Abopac, récord nacional en concreto, por sus luces de 50 metros

12.1 Materiales •

Concreto: El concreto utilizado en la planta de Productos de Concreto S.A. tiene una resistencia mínima a la compresión a los 28 días de 280 kg/cm2 para fundaciones reforzadas y de 350 kg/cm2 para otros elementos reforzados. En el caso de los elementos pretensados (con excepción de la Losa Lex) la resistencia a los 28 días es de 700 kg/cm2 . En el caso de la Losa Lex la resistencia mínima a la compresión es de 420 kg/cm2 .

•

Los sistemas prefabricados para naves industriales hacen uso extensivo de la tecnología del preesforzado para la solución de los problemas de ingeniería. Algunos componentes, como las vigas de techo, los largueros de techo, las vigas de entrepiso, los paneles de cerramiento y los entrepisos utilizan de rutina el acero preesforzado, ya sea para el control de deflexiones, control de agrietamiento, reducción de las secciones y del peso, incremento de la rigidez o una combinación de los anteriores. Existen diversas filosofías para el diseño de elementos del concreto preesforzado, pero la más usual consiste en garantizar que las secciones estén sin agrietamiento por flexión para las cargas de servicio (ACI 3018-08, Capítulo 18). Fig. 12.1 Diseño sin agrietar de elementos preesforzados para cargas de servicio y

Agregados: Los agregados están conforme a la

x

Refuerzo: El acero de preesfuerzo está conforme a la especificación ASTM A-416 (Grado 270) y el acero de refuerzo de acuerdo con ASTM A-706 y ASTM A615 y sus equivalentes en las normas nacionales INTECO.


Código Sísmico de Costa Rica 2010 (CSCR-2010) : Establece las cargas vivas mínimas, los requisitos sísmicos de diseño de componentes prefabricados y edificaciones.

•

Código de Cimentaciones de Costa Rica , Editorial Tecnológica de Costa Rica, 2 edición: Establece los requisitos de diseño geotécnico de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas y muros de retención para su uso en edificios.

144

=

+

cgs

P

y

I

P Pec + I A

e

cgc

Pec

P A

y x

=

+ P

Cemento: El cemento está conforme a la especi-

especificación ASTM C-33. •

e

cgc cgs

P

ficación del Reglamento Técnico de Cementos de Costa Rica RTCR 383:2004. •

x

x

P P A

Pec

Mc

I

I

Esto tiene importantes implicaciones en la economía de las soluci ones y en los supuestos de los métodos de análisis estructural. Una primera consideración será que para el análisis estructural para cargas gravitacionales, será apropiado usar en vigas el momento de inercia de la sección sin agrietar (Ig). Para el análisis sísmico por los métodos estático o dinámico puede usarse un momento de inercia de alrededor de 0.80Ig, con el objeto de tomar en cuenta que existe agrietamiento localizado en las zonas de rótulas plásticas. En relación a la rigidez, es importante mencionar que los concretos de los componentes preesforzados usualmente tendrán resistencias a los 28 días superiores a los concretos normales, en el orden de los 420 a 700 kg/cm2 . El módulo de elasticidad del concreto debe ser empleado en forma apropiada en el análisis estructural.


El uso del preesfuerzo en los sistemas de naves industriales permitirá la solución económica de espacios con grandes luces o grandes voladizos que de otra forma presentarían deflexiones significativas si se resuelven con concreto reforzado convencional.

El buen comportamiento de sencillas conexiones en concreto contrasta con el complicado detallado que se requiere para garantizar conexiones apropiadas en sistemas compuestos por elementos de acero estructural. Es fundamental rigidizar el diafragma flexible de techo mediante el empleo de tensores de techo.

Vigas de techo y pendientes de techo

Diafragmas de entrepiso

Las vigas de techo, que pueden ser de alma abierta o cerrada, son sumamente esbeltas debido al uso del concreto preesforzado y poseen un alto valor estético. Cuando son de alma abierta facilitan a la vez las instalaciones eléctricas y mecánicas. Estas vigas soportan los largueros preesforzados de sección T, los que a su vez soportan la cubierta metálica (que por lo general es de canaleta estructural o sistemas similares con o sin capas de aislante térmico). Dependiendo de la capacidad hidráulica y juntas del sistema de cubierta empleado, se puede trabajar con pendientes de techo de entre un 6% y 14%. Si se emplea el sistema con vigas de alma abierta se requiere fijar la pendiente a un 14%. La cubierta de techo descansa en sus puntos más bajos en vigas canoa, que cumplen una doble función como canoas y como vigas de amarre del sistema estructural.

Cuando se proyectan mezzanines es importante tener en consideración que los diafragmas compuestos por entrepisos prefabricados PC y sobrelosa colada en sitio pueden ser considerados como diafragmas rígidos. Como en todo diafragma, su resistencia debe ser verificada con los métodos establecidos en el Código sísmico de Costa Rica o el capítulo 21 del ACI 318-08.

Fig. 12.2 Marco típico con vigas de alma abierta y pendiente del 14% en techos Viga canoa

12.4 Ayudas de diseño para naves industriales Tipologías constructivas básicas Fig. 12.3 Nave industrial con luces de hasta 31 m y marcos cada 12 m Viga de techo de alma abierta al 14%.

Viga canoa

Viga canoa

Viga canoa

Viga canoa

Columna típica

Conexiones viga-columna Productos de Concreto S.A. ha demostrado a través de pruebas estructurales de nudos viga-columna realizados en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LANAMME) que las uniones viga-columna con base en elementos prefabricados detalladas adecuadamente pueden alcanzar ductilidades iguales o superiores a las estructuras coladas en sitio, con niveles de daño consistentemente menores. La experiencia a nivel mundial respalda estos resultados. En el caso de las naves industriales de PC, el diseñador puede emplear ductilidades globales como las especificadas por el Código Sísmico de Costa Rica para estructuras de concreto reforzado.

Pruebas estructurales realizadas en el LANAMME.

Columna Viga canoa

Viga canoa

Columna portón PV cúspide invertida Columna portón PV-PH cúspide

Columna

Columna PV cúspide plana

PV

Viga portón

Nave industrial con luces de hasta 31 m y marcos cada 12 m, con viga de techo de alma abierta en colocación invertida y paneles verticales de cerramiento en los ejes externos.

145




Fig. 12.3 (continuación)

Tabla 12.1 Geometrías disponibles para la losa de la placa

Pendiente 6% a 14% Viga Amarre Viga Techo Columna

Lex Panel

Viga Techo Doble Tee Vigas Canoa

Columna Proyección de placas prefabricadas

Nave industrial con luces de hasta 31 m y marcos cada 12 m, con viga de techo de alma llena invertida y Lex-panel como cerramiento en los ejes de amarre.

A (m)

B (m)

Ap (m2)

S1 (m3)

S2 (m3)

1.80

1.80

3.24

0.97

0.97

2.10

2.10

4.41

1.54

1.54

2.40

2.40

5.76

2.30

2.30

2.70

2.70

7.29

3.28

3.28

3.00

3.00

9.00

4.50

4.50

2.10

2.40

5.04

1.76

2.02

2.40

2.70

6.48

2.59

2.92

2.70

3.00

8.10

3.65

4.05

Ap = Área de la placa S1 = Módulo de sección, dirección corta S2 = Módulo de sección, dirección larga

A

A continuación se presentan los principales elementos que conforman el sistema de naves industriales, con ayudas de diseño y detalles pertinentes para la proyección de estructuras.

Las tablas y figuras siguientes constituyen ayudas de diseño para el dimensionamiento preliminar. Es responsabilidad del diseñador estructural la revisión de demandas ante carga laterales de viento y sismo, así como la verificación de los desplazamientos laterales permitidos. Entre sus opciones, el diseñador puede incorporar al sistema paneles verticales que actúen como muros estructurales prefabricados en aquellos puntos donde lo juzgue apropiado.

Advertencia:

Placas de fundación Son elementos capaces de transmitir las cargas axiales los cortantes y los momentos flectores al suelo. Se fabrican en sección variable de 15 a 30 cm de espesor. Las dimensiones de estas placas se han estandarizado y se muestran en la siguiente figura.

Dimensiones para referencia a la tabla y geometría de un manguito

B

En naves industriales de concreto es usual y conveniente que los apoyos al terreno se consideren empotrados. Por lo tanto, se requiere una conexión de momento entre las columnas y las placas de fundación, la cual se logra a través de un manguito o especie de candelero previsto en la placa en el que se inserta la columna. La junta se llena con concreto fluido con aditivo estabilizador de volumen. Alternativamente, puede emplearse una conexión húmeda ciega (véase capítulo 13 sobre edificios prefabricados). Las dimensiones B x L de las placas de fundación dependerán de la capacidad soportante del suelo y de las fuerzas que son transmitidas por la estructura. Serán críticas las combinaciones de carga que induzcan altas cargas axiales, altos momentos flexionantes en combinación con altas cargas axiales y altos momentos flexionantes en combinación con bajas cargas axiales (volteo).

Fig. 12.4 Dimensiones de placas de fundación

Fig. 12.5 Detalle típico de fundación con placa prefabricada para nave industrial 0.550 m 0.550 m Columna prefabricada NPT 0+000

0.650 m

3.000 m

0.300 m

0.650 m m 0 5 4 . 1

3.000 m

1.250 m

0.900 m

0.850 m 0.300 m

146

0.050 m

Relleno con mortero estabilizador de volumen

Caja de registro

Calza para nivelar

Placa de fundación prefabricada

0.020 m

5 cm de concreto pobre colado inmediatamente después de la excavación Variable

Columna principal


Fig. 12.6 Columnas llenas sin llaves y columnas sección I (con llaves)

Fig. 12.5 (continuación) 0.175 m 0.175 m

NPT

Columna de pared prefabricada Rellenar con mortero con estabilizador de volumen

0.200 m

Calza para nivelar de 2 cm

1.000 m 0.800 m

NPT 0.050 m Sello de concreto pobre 1.280 m x (0.830 m)

Columna de pared

Una vez establecidas las dimensiones de las placas puede emplearse la tabla 12.2 para determinar si las placas estándar pueden resistir las f uerzas internas de: a) flexión de la losa, b) cortante en la losa y c) capacidad por punzonamiento. En caso de que la capacidad a flexión sea insuficiente pueden construirse placas con cuantías de acero longitudinal mayores. En naves industriales rara vez controlan los criterios de punzonamiento.

Columnas Pueden ser detalladas como elementos de ductilidad local moderada u óptima. La unión con la viga de techo y con las vigas de amarre se detalla como una conexión húmeda según el apartado 12.4b del CSCR-2010. Las columnas de naves industriales con frecuencia tienen cargas axiales bajas, por lo que se comportan esencialmente como vigas, según la definición del CSCR. Las dimensiones de las columnas están controladas principalmente por aspectos constructivos (dimensiones mínimas del nudo para la instalación de las vigas) y por las limitaciones a los desplazamientos laterales producidos por las acciones sísmicas.

Como cada vez son más frecuentes altas cargas de techo, se presentan en la figura 12.7 diagramas de interacción para columnas de 40x40 cm, 40x55 cm y 55x55 cm de sección llena. Cuando se emplean paneles horizontales no estructurales, las columnas se fabrican con una llave que permite la inserción de los paneles. Estos diagramas de interacción pueden usarse en forma segura para predecir la capacidad a flexión de columnas con llaves (sección I), si las cargas axiales son bajas. Cuando se comporten como columnas, rara vez se requerirán cuantías de acero superiores al 1 - 2%. Dependiendo de la tipología constructiva (con viga de techo colocada normalmente o en forma invertida) las columnas pueden tener una cúspide plana o cúspide invertida, como se muestra en la figura 12.8. En la figura 12.9 se presentan los accesorios estándar para columnas: gazas para el izaje y ductos u otros dispositivos para el apuntalamiento temporal. El acabado de las columnas es rugoso en la base, para mejorar la adherencia entre la columna y el concreto de relleno de los manguitos de las placas prefabricadas.

Tabla 12.2 Capacidades de las placas estándar Sección de la columna

Ancho externo del manguito (cm)

Largo externo del manguito (cm)

Capacidad máxima a flexión de la losa fMn (T-m/m)

Capacidad a cortante por punzonamiento fVn (Ton)

Capacidad máxima a cortante de la losa fVn (Ton/m)

40 x 40

80

80

9.28

122

14.5

40 x 55

80

95

9.07

128

14.1

55 x 55

95

95

9.07

136

14.1

La resistencia de las placas es de fć = 280 kg/cm2 . Las capacidades a flexión y cortante de la losa se dan en la cara del manguito. Se emplean factores de reducción de carga de 0.9 para flexión y 0.75para cortante. EL espesor de la placa y surefuerzo corresponden al diseño estándar.

147




Fig. 12.7 Diagramas de interacción para columnas según cuantía de acero

Las columnas pueden construirse con ménsulas para el soporte de vigas que permiten el tránsito de grúas viajeras. Las secciones estándar de columna se muestran en la tabla 12.3.

Fig. 12.8 Cúspide de las columnas

Cúspide de las columnas: a) plana b) invertida

148


Tabla 12.3 Secciones estándar de columnas Propiedades de la sección Elemento

Sección transversal

0.550 m

0.40 x 0.55 m

Área transversal Ac ( cm2)

0.55 x 0.55 m

0.550 m

Inercia lxx (cm4)

Ubicación del centroide yc (cm)

lxx = 5.55 x 105

xc = 20.0

Resistencia a compresión fć (kg/cm2 )

Peso por metro lineal (kg/m)

350

550

350

756

350

175

350

126

2200

0.400 m

) C ( s a n m u l o C

Especificación

l yy = 2.93 x 105

yc = 27.5

lxx = 7.63 x 105

xc = 27.5

3025

l yy = 7.63 x 105

yc = 27.5

lxx = 7.15 x 105

xc = 10.0

0.550 m

0.350 m

700 l yy = 2.33 x 105

yc = 17.5

lxx = 6.70 x 105

xc = 10.0

0.200 m

De pared

0.090 m 0.005 m 0.350 m 0.005 m 0.090 m

502

0.200 m

l yy = 1.30 x 105

0.060 m

yc = 17.5

Usada cuando se requiere buques de portón.

0.550 m variable

0.550 m

0.640 m 0.550 m variable

0.400 m

149




Fig. 12.9 Accesorios para izaje y apuntalamiento provisional de las columnas

G1

G2

0.84 parte rugosa

Gazas de izaje

Ducto de apuntalamiento

D1

Ductos de apuntalamiento

D2

D1

Puntal Puntal

D1

NPT2

2.50m 2.50m NPT 1 hcalza

hdesplante

hcalza

h losa

h losa

Apuntalamiento provisional de las columnas Las posiciones de los ductos y gazas son establecidas según se requiera en el proyecto específico, e indicadas en los planos de taller de las columnas

Acabado rugoso de la base de la columna

Vigas de techo de alma abierta La viga de techo de alma abierta es un elemento muy versátil y eficiente desde el punto de vista estructural y de alto valor estético. Las vigas de techo se pueden disponer en diferentes orientaciones, según las necesidades de cada proyecto. Puede ser empleada en posición normal o en forma invertida, de tal manera que se eliminen las canoas internas o se reduzca su cantidad. Siempre se emplea una pendiente de techo del un 14% cuando el alma es abierta. En caso de ser necesario, debido a uso mixto de las instalaciones o por otras razones, las vigas pueden ser rellenas. En ese caso y si la lámina de techo seleccionada lo permite pueden emplearse pendientes de techo aún menores (véanse vigas de techo de alma llena “VTL”).

La viga de alma abierta permite resolver luces desde los 18 m hasta los 31 m. La geometría de las vigas de alma abierta se muestran en las tablas 12.5 y 12.6. Para luces superiores a los 24 m se utilizan bracones para estabilización lateral de la cuerda inferior (fig. 12.10). La cuerda inferior de la viga de techo se postensa antes del montaje y se diseña para mantenerse sin agrietamiento, incluso para las cargas del servicio.

Viga de techo de alma abierta (Virendel)

Tabla 12.4 Geometría de los elementos de viga de techo alma abierta

Cuerda superior ancho ala (m) 0.50

espesor alma (m) 0.12

altura ala (m) 0.08

Cuerda inferior

altura en transición (m) 0.05

ancho del ala

altura en transición

ancho (m) 0.12

altura (m) 0.20 y 0.30

La altura cambia a 0.30 m cuando a VT es de 24 m o mayor

altura del alma

ancho

altura espesor del alma

150

altura total (m) 0.35


Tabla 12.5 Familias de vigas de alma abierta para su colocación en posición normal Se consideran a) una junta central de 10 cm, b) columnas de 55 cm de ancho y c) apoyo de 2.5 cm dentro de la columna Familia de vigas

Altura máxma (m) Al centro, constante en la familia

Orientación normal Familia 20 a 23 m

Luz c.a.c. de columnas (m)

Altura de la cuerda inferior (m)

Luz libre (m)

Lv: Longitud de hext: Altura en bext: longitud del la viga (m) el extremo (m) bloque extremo (m)

20

0.20

19.45

9.7

0.837

0.415

21

0.20

20.45

10.2

0.767

0.915

22

0.20

21.45

10.7

0.697

1.415

23

0.20

22.45

11.2

0.627

1.025

2.195

0.300 m

Proyección de vértice 0.130 m

2.195 m

Proyección de vértice hext

0.100 m bext

0.090 m

7.520 m Lv

Familia de vigas

Altura máxima (m) Al centro, constante en la familia




24

0.30

23.45

11.7

0.837

0.415

25

0.30

24.45

12.2

0.767

0.915

26

0.30

25.45

12.7

0.697

1.415

27

0.30

26.45

13.2

0.627

1.025

28

0.30

27.45

13.7

0.678

1.375

2.596

Luz libre (m) Lv: Longitud de la hext: Altura en el bext: longitud del viga (m) extremo (m) bloque extremo (m)

0.300 m


2.596 m

Proyección de vértice hext

0.150 m bext

0.090 m

9.670 m

Herraje para bracón

Lv

Familia de vigas

Altura máxima (m) Al centro, constante en la familia


2.766



Luz libre (m)

Lv: Longitud de la viga (m)

hext: Altura en el bext: longitud del extremo (m) bloque extremo (m)

29

0.30

28.45

14.2

0.778

0.63

30

0.30

29.45

14.7

0.708

1.13

31

0.30

30.45

15.2

0.638

0.63

0.300 m


2.766 m hext

0.150 m bext

10.120 m

0.090 m


Lv

151




Tabla 12.6 Familias de vigas de alma abierta para su colocación en posición invertida Se consideran a) una junta central de 10 cm, b) columnas de 55 cm de ancho y c) apoyo de 2.5 cm dentro de la columna Altura máxima (m) bext: longitud hext: Altura htop: Altura btop: longitud Familia de Al centro, constante en Luz c.a.c. de Altura de la cuerda Luz libre Lv: Longitud de del bloque en el extremo en el extremo del bloque vigas columnas (m) inferior (m) (inclinada) (m) la viga (m) extremo (m) la familia extremo (m) superior (m) superior (m)

Orientación invertida Familia 24 a 28 m

2.596

24

0.20

23.68

11.81

0.831

0.449

0.831

0.211

25

0.20

24.69

12.32

0.761

0.949

0.761

0.731

26

0.30

25.70

1282

0.791

1.449

0.791

1.223

27

0.30

26.71

13.33

0.721

1.059

0.721

0.853

28

0.30

27.72

13.83

0.651

1.559

0.651

1.372

L v

Proyección de vértice

0.300 m

m 9.6 7 0

0.130 m 2.596 m

hext bext

0.090 m

Proyección de vértice

0 .30 0 m

0.130 m

9 .67 0 m

L v

2.596 m htop 0.090 m

btop

Altura máxima (m) bext: longitud hext: Altura htop: Altura btop: longitud Familia de Al centro, constante en Luz c.a.c. de Altura de la cuerda Luz libre Lv: Longitud de del bloque en el extremo en el extremo del bloque vigas columnas (m) inferior (m) (inclinada) (m) la viga (m) la familia extremo (m) superior (m) superior (m) extremo (m) Orientación invertida Familia 29 a 31 m

2.766

29

0.30

28.73

14.34

0.877

0.834

0.877

0.584

30

0.30

29.74

14.84

0.807

1.334

0.807

1.104

31

0.30

30.75

15.35

0.737

0.834

0.617

0.630

L v

0.300 m

m 1 0. 1 05

Proyección de vértice 0.130 m 2.76 m

hext bext

0.090 m


0.300 m

10 .10 5 m

L v

2.76 m htop 0.090 m

152

btop


Fig. 12.10 Detalle de instalación de bracones al centro del claro para luces mayores que 24 m.

Las vigas de techo usualmente se transportan en mitades y son ensambladas y postensadas en sitio como se muestra en la figura 12.11.

Eje principal Larguero prefabricado

Fig. 12.11 Ensamblaje y postensado en sitio

0.050 m 0.025 m

Viga de techo prefabricada

Viga techo prefabricada

2 var.#4 a colocar en sitio

0.10 m

Tubo cuadrado Herraje previsto en viga techo 0.120 m

Fig. 12.12 Detalle de unión central de las vigas alma abierta Viga de techo prefabricada

0.350 m

0.300 m

2 Var. #4 a colocar en sitio Viga de techo prefabricada 2 Var. #4 a colocar en sitio

Viga de techo prefabricada Var. #3 a colocar en sitio

Herraje previsto en viga de techo para bracón

La viga de techo de alma abierta posee varillas de refuerzo en los extremos, según sea necesario, para realizar una conexión húmeda con las columnas en detalles de conexión tal como el que se muestra en la figura 12.13.

0.100 m

Fig. 12.13 Conexión viga-columna típica 2 cabos de var. #3 (L=0.31 m)

Junta a colar en sitio 0.025 m

Refuerzo según diseño

0.010 m

Herraje previsto en canoa Proyección de viga canoa

3 aros #3 @ 0.10 m

Aros a colocar en sitio Refuerzo según diseño

Varillas previstas en viga canoa

Viga techo prefabricada Columna prefabricada

153




Vigas de techo de alma llena

Tabla 12.7 Familia de vigas de alma cerrada para su colocación en posición normal

La viga de techo de alma cerrada es conveniente cuando el uso de la nave industrial implica particiones livianas ubicadas sobre los ejes de los marcos. Mediante el uso de esta viga se reduce el área a cerrar, así como la necesidad de cerrar los buques que existen en la viga de alma abierta. Esta viga de techo permite bajar las pendientes de techo a 6%. En dicho caso, el di señador debe seleccionar un tipo de lámina de techo adecuado para la pendiente y longitud de techo de tal manera que inhiba las filtraciones. La lámina de techo debe sellar adecuadamente y tener una capacidad hidráulica apropiada. Además, cuando las pendientes son bajas, la succión ocasionada por el viento se vuelve crítica y puede ocasionar el barrido de los tornillos de fijación de la lámina. Por todo esto, cuando se empleen vigas de alma llena con pendientes bajas, son recomendables las láminas de tipo cosido con conexión mediante clips.

Lv: Longitud hext: Altura Familia de Altura máxima (m) al Luz c.a.c. de centro, constante en la columnas (m) Luz libre (m) de la viga en el vigas familia (m) extremo (m) Orientación normal Familia 15 a 18 m

1.25


1.40


1.55


1.70

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

14.45 15.45 16.45 17.45 18.45 19.45 20.45 21.45 22.45 23.45 24.45 25.45 26.45 27.45 28.45 29.45

7.2 7.7 8.2 8.7 9.2 9.7 10.2 10.7 11.2 11.7 12.2 12.7 13.2 13.7 14.2 14.7

0.818 0.788 0.758 0.728 0.848 0.818 0.788 0.758 0.728 0.848 0.818 0.788 0.758 0.728 0.848 0.818

31

30.45

15.2

0.788 m 0. 3 0 0

hmax hext bext

0.090 m


Lv

Largueros Los largueros son elementos de concreto pretensado de sección variable T altamente optimizados para distancias entre marcos de 12 m, separaciones de 3 a 3.42 m y cargas normales (hasta 35 kg/m de sobrecarga permanente y 40 kg/m de carga temporal). Usualmente se emplean con láminas de techo del tipo canaleta estructural o bandeja cosida con o sin asilamiento. Pueden ser empleados en luces menores si esto resulta necesario. Pueden ser diseñados para cargas mayores cuando así se requiera.

Fig. 12.14 Dimensiones de los largueros Ancho de ala o m a r e r t u t x l e A l e d

Espesor del ala

o r t a r n u t e c l l A e d

Tabla 12.8 Familia de vigas de alma cerrada para su colocación en posición invertida Altura máxima Familia de (m) al centro, Luz c.a.c. de vigas constante en la columnas (m) familia Orientación normal Familia 15 a 18 m

1.25


1.40


1.55


1.70

htop: hext: Altura Altura en el en el extremo extremo superior inferior (m) (m)

Luz libre (m)

Lv: Longitud de la viga (m)

15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

14.48 15.48 16.48 17.48 18.48 19.48 20.49 21.49 22.49 23.49 24.49 25.50 26.50 27.50 28.50 29.50

7.21 7.71 8.21 8.72 9.22 9.72 10.22 10.72 11.22 11.72 12.22 12.72 13.22 13.72 14.23 14.73

0.812 0.782 0.752 0.722 0.842 0.812 0.782 0.752 0.722 0.842 0.812 0.782 0.752 0.722 0.842 0.812

0.818 0.788 0.758 0.727 0.848 0.818 0.788 0.758 0.727 0.848 0.818 0.788 0.758 0.727 0.848 0.818

31

30.50

15.23

0.782

0.788

hmax hext

Ancho del alma

bext

Dimensiones (m)

Extremo

Centro

Altura

0.20

0.40

Ancho del alma

Variable

0.05

Ancho del ala

0.35

0.35

Espesor del ala

0.05

0.05

154

0.090 m Lv

Herraje para bracón htop 0.090 m

hmax Lv Herraje para bracón

btop


Fig. 12.15 Detalles de conexiones de largueros y tensores Eje principal Soldadura continua tipo filete E-6013 de 3/16” espesor

Herraje previsto en larguero prefabricado

0.05 m 0.025 m

Los principales accesorios de los largueros son uno o dos tubos industriales instalados en su ala, para la conexión con la cubierta de techo, y cajas o aberturas en aquellos largueros que se ubican entre los tensores de techo, para que estos puedan pasar sin problemas entre ellos. Fig. 12.16 Detalles de ubicación del tubo industrial para la lámina de techo

Larguero prefabricado


0.060

0.025


Sección por línea de centro

Detalle de conexión larguero-viga de techo

Sección por extremo

Angular de 0.0381 x 0.0381 x 0.00635 m

0.200 m Var. #5

Var. #5 Var. #5

Soldadura continua E-6013

0.200 m

Eje de simetría

0.08 Caja para la ubicación de tensores

0.20

0.36

0.06 m

Viga canoa 0.075 m

0.00635 m

0.038 m 0.015 m Angular de X0.00635m

0.05x0.05

La viga canoa cumple una doble fun ción, pues también funciona como viga de amarre estructural. Es un elemento pretensado que se mantiene en compresión para las cargas de servicio. Esto le provee de mayor rigidez que un elemento reforzado y además impide las filtraciones del agua que canaliza. Incluye previstas para la conexión de los bajantes.

Agujero o0.01905m

Fig. 12.17 Vista transversal de la viga canoa 0.550m

Soldaduracontinua tipo flete E-6013 de 3/16” espesor

Herraje previsto en larguero prefabricado Proyección de cubierta

0.380m

Herrajes a colocar en sitio Tensor de Var. #5

de 0.080m a 0.110 m

1.200m

Herrajes a colocar en sitio


0.121m Viga de techo prefabricada

155




Fig. 12.18 Detalles típicos de conexión viga canoa - columna Junta a colar en sitio Ganchos #6 @0.100m a colocar en sitio antes de ubicar canoas

1 #6 Long=0.350m

Viga techo prefabricada 0.480m

0.025m

0.480m

Acero según diseño Aros a colocar en stiio Viga canoa prefabricada

Varillas previstas en viga canoa

Acero según diseño


Viga canoa prefabricada

0.030m

0.030m


0.025m 0.025m

0.360m 0.085m

Columna prefabricada 1 #6 Long = 0.350m

Viga de amarre Se utilizan cuando la viga de techo se emplea invertida para amarrar los marcos en su cumbrera. En estos casos usualmente es necesaria la utilización de vigas de amarre cerca de las cumbreras de los pórticos para controlar los desplazamientos producto de cargas sísmicas. Las vigas de amarre son elementos reforzados sección I. Fig. 12.19 Detalles de vigas de amarre ancho, b (m)

altura de sección, hs (m)

0.28

0.60

0.40

0.915

longitud, L (m)

variable

proyección panel vertical

2U#8 a traslapar

4 varillas según diseño a colocar en sitio L = 2.80 m 2.35 0.45

Inyectar ductos con mortero

Junta a colar en sitio

Viga amarre prefabricada

Aros a colocar en sitio Columna principal prefabricada

156

Inyectar ductos con mortero


Columna de pared Se utilizan cuando se requiere emplear paneles horizontales de 6 m de longitud o bien para crear buques de portones en paredes de paneles horizontales. Es un elemento auxiliar para soporte lateral de paneles. Se inserta en una placa de fundación y se conecta a la viga de amarre o a la viga canoa. Fig. 12.20 Detalles de columnas de pared D1 Ducto de apuntalamiento

0.70

Herraje previsto en viga canoa

Ducto de izaje

Ducto de izaje

Pañuelo 1.27cm de espesor

1 barra lisa #6 L=0.400m con rosca, arandela y tuerca en el extremo


Herraje previsto en columna pared

Placa de 0.10m x 0.125m en 0.0127m (½”) de espesor

Angular 2”x2”x3/8”

0.150m

Ducto para inyectar mortero fluido Columna de pared prefabricada

0.365m

0.175m

0.70

Placa de 0.150 m 0.0150 m en 0.0127 (½”) de espesor


0.035m 0.010m

0.055m 0.175m

Proyección columna pared


Angular 2”x2”x3/8”

Conexión típica viga de amarre-columna de pared

Herraje previsto en columna pared Columna pared prefabricada 1 Barra lista #6 L = 0.425m con rosca, arandela y tuerca en el extremo

Conexión típica viga canoa-columna de pared

0.100m 0.125m

Columna de pared prefabricada

Acabado rugoso en la parte inferior de la columna

Pañuelo 1.27 cm de espesor Ojo chino de 0.06m x 0.025m Viga canoa prefabricada

Conexión típica viga canoa-columna de pared

Columnas de pared

Fig. 12.21 Detalle de viga portón

Viga portón Se emplea en conjunto con los paneles verticales para hacer aberturas en las paredes de más de 2.30 m de ancho para uso como accesos y portones. Se une a los nervios de los paneles adyacentes a través de una conexión húmeda colada en sitio. Sobre la viga portón se colocan más paneles verticales para conformar el dintel. Dichos paneles pueden fijarse a la viga portón mediante conexiones soldadas o húmedas mediante acero de refuerzo en ductos.

Panel vertical prefabricado Det-1 L-3

Var #6 en ducto de panel, luego inyector con mortero

m 5 9 . 0

Var. #6 en ducto de panel luego inyector con mortero Var. previstas en viga portón N. 0+3.450

0.250m

Herraje previsto en panel

0.010m

N. 0+3.225 0.450m

N. 0+3.000 Viga portón prefabricada

4 aros #3 en sitio

4.166m

Junta a color en sitio fć=280 kg/cm 2

0.350m

Vista en elevación 4.867m 4.166m Viga portón 0.010m prefabricada 0.115m

0.350m 0.210m

0.350m Eje de construcción

0.300m 0.085m Proyección de panel vertical prefabricado

0.080m

Vista en planta

Junta a colar en sitio fć=280 kg/cm 2

Altura (h)

Ancho (b)

0.40

0.30

157




Tabla 12.9 Secciones estándar de vigas para naves industriales Propiedades de la sección Elemento

Sección transversal

Especificación

Área transversal Ac ( cm2)

Inercia lxx (cm4)

Ubicación del centroide yc (cm)

Resistencia a compresión fć (kg/cm2)

Peso por metro lineal (kg/m)

2058

2.27x106

69.7

700

515

4179

4.60x106

70.3

700

293

350

341

0.550 m 0.070 m

0.119 m

0.350 m

0.380 m

0.820 m

de 0.080 m 1.000 m a 0.110 m

Viga canoa (VCa)

0.110 m 0.654 m 0.654 m 0.420 m

1.255 m

0.013 m 0.845 m

0.212 m 0.304 m

0.050 m 0.600 m

0.600 m

0.100 m

0.100 m

) V ( s a g i V

De amarre (VA)

0.280 m

0.280 m

Extremo

Centro

Acentro = 1050

lcentro = 4.38 ycentro = 30.0 x 105

Aextremo = 1050

lcentro = 5.04 x 105

yextremo = 30.0

1833

1.95x106

45.75

350

458

1063

1.44x105

22.4

350

266

1200

1.60x105 1.60E+05

20

350

300

1232

2.47 x 105

29

350

308

2032

1.40 x 106

51.5

350

508

0.400 m 0.078 m 0.150 m

0.915 m

0.100 m

0.150 m

Ménsula (VM)

0.400 m 0.250 m

0.215 m 0.135 m

0.400 m

Portón (VP) 0.300 m

0.350 m

0.134 m

0.500 m

0.031 m 0.204 m 0.250 m

Carrilera (Vc)

0.350 m

0.134 m 0.031 m

0.900 m

0.150 m 0.250 m

158


Viga carrilera

Viga ménsula

Se fabrica en longitudes de hasta 12 m. Es una viga especialmente diseñada para soportar el tránsito de grúas viajeras. Se coloca simplemente apoyada en ménsulas previstas en las columnas.

Es una pieza auxiliar de concreto reforzado empleada para el soporte de los largueros en las paredes de panel vertical cuando el panel se emplea con las nervaduras hacia adentro. Alternativamente, puede emplearse una viga de techo de alma abierta o cerrada.

Fig. 12.22 Viga carrilera

Se nota la pendiente del 14% para la cubierta de techo.

Fig. 12.23 Vigas ménsula con la unión sin colar

Paneles horizontales Los paneles horizontales son elementos pretensados nervados que pueden ser empleados en luces de hasta 12.5 m como cerramiento no estructural paralelo a los marcos de amarre. Se colocan superpuestos apoyados en las llaves previstas en las columnas. Se fabrican en anchos de 2.31 y de 2.44 m. Pueden fabricarse paneles con anchos menores (de ajuste) si resulta necesario para completar la modulación. (Ver capítulo 9 sobre paneles y fachadas).

Paneles Lex-panel Los paneles horizontales con base en losa Lex son elementos pretensados alveolares que pueden ser empleados en luces de hasta 12.5 m como cerramiento no estructural paralelo a los marcos de amarre. Se colocan superpuestos apoyados en las llaves previstas en las columnas. Se fabrican en ancho de 1.22 m. Pueden fabricarse paneles con anchos menores (de ajuste) si resulta necesario para completar la modulación (ver capítulo 9 sobre paneles y fachadas).

Otros elementos que pueden adaptarse al sistema s on: • Muros de retención para andén en Losa Lex (capítulo 10). • Entrepisos para andén (vigas, columnas y vigueta o Losa Lex, capítulo 8). • Fundaciones profundas prefabricadas, como pilotes (capítulo 5). • Monitores de concreto como el que se muestra en la siguiente fotografía.

Nave industrial Durman Esquivel, Coyol de Alajuela: uso de monitores de concreto.

Paneles verticales

12.5 La construcción de naves industriales

Los paneles verticales se fabrican con alturas hasta los 18 m y poseen la misma sección transversal de los paneles horizontales (PH). Se colocan e integran a una placa de fundación corrida colada en sitio. Se pueden emplear como cerramiento o pueden ser integrados a la estructura cuando esto resulte necesario. Poseen una ménsula para el apoyo de los largueros cuando son empleados en los ejes externos de los marcos de carga (ver capítulo 9 sobre paneles y fachadas).

Transporte, manipulación, almacenamiento y montaje Fig. 12.24 Almacenamiento e izaje de placas de fundación

Los paneles pueden colocarse con las nervaduras hacia afuera o hacia adentro para lograr acabados de fachada arquitectónica. Cuando las nervaduras se emplean hacia adentro se requiere un elemento auxiliar que actúe como ménsula para los largueros (viga ménsula). Los paneles pueden producirse con puertas y ventanas pequeñas de hasta 1.2 m de ancho.

Importante: en caso de requerirse el uso de buques, éstos deberán ser entre nervaduras. Si se requieren de mayor tamaño, se debe emplear una viga portón. Es recomendable que el ancho del buque sea en múltiplos del ancho del panel.

159




Fig. 12.25 Almacenamiento e izaje de columnas

Almacenamiento e izaje de placas de fundación

a)

b)

d)

c)

e)

f)

Instalación de placas: a) Trazado b) Excavación c) Revisión de niveles d) Sello de concreto pobre e) Montaje y f) Compactación

0.500m


Pieza de madera de 5x10cmxL=Var.

Pieza de madera de 5x10cmxL = Var.

0.500m

0.100m

n ó r i s o n y e a m m i D

0.100m Piezas de madera de 5x10cmxL = Var.

0.500m


Pieza de madera de 5x10cmxL = Var.

0.500m

s a r e l i H 3

Fig. 12.26 Almacenamiento e izaje de columnas

a

b

d

c

e

f

Instalación de columnas: a y b) Izaje c) Inserción d) Calzas para verticalidad e) Revisión del plomo f) Llenado de junta

Grúa 1

Como regla general, todos los elementos preesforzados de tipo viga (largueros, vigas de techo, canoas) siempre deben almacenarse y manipularse sin rotarlas, nunca en torno a su eje.

Grúa 2

a) Alineado de las vigas de techo en sitio para el colado de la junta central y postensado. b) Izaje de las vigas de techo.

160

S i s t e m a s p a r a e d i f i c i o s

Manual Técnico PC - Sistemas para edificios

Capítulo 13

Sistemas para

Edificios Los sistemas prefabricados que ofrece Productos de Concreto S.A. para la construcción de edificios de varios pisos han sido concebidos siguiendo los principios del estado del arte del diseño y construcción sismo-resistente. La construcción prefabricada de edificios permite reducciones significativas del plazo de construcción, pues pueden estarse fabricando en planta elementos de varios pisos en forma simultánea, mientras se prepara el sitio para la construcción. Productos de Concreto S.A. suministra los planos de montaje de las edificaciones para cada caso par ticular, con identificación de todos los elementos de la obra e instrucciones de instalación y conexión. Los sistemas prefabricados para edificios se basan en la prefabricación independiente y ensamble en sitio de componentes prefabricados tales como: fundaciones aisladas, pilotes, vigas de fundación, muros de retención, muros estructurales, columnas, vigas de entrepiso, entrepisos prefabricados, escaleras prefabricadas, paneles y fachadas no estructurales, vigas de techo, largueros y otros componentes según se requieran en el proyecto. Para detalles acerca de los sub-sistemas de pilotes, muros de retención, entrepisos y fachadas refiérase a los capítulos 5, 8, 9 y 10. Para detalles acerca de vigas de techo y largueros refiérase al capítulo 12. Los elementos que conforman los sistemas para edificios tienen todas las ventajas que ofrece la prefabricación: • •

Ahorro de formaleta en sitio Reducción de mano de obra en sitio

•

Reducción del plazo constructivo así como de los costos financieros y administrativos asociados. Altos controles y estándares de calidad que además posibilitan el uso rutinario de concretos de alto desempeño tales como: concretos de alta resistencia (CAD) de hasta fc= 700 kg/cm2 para la reducción de las secciones o incremento de la rigidez; concretos autocompactantes (CAC), para la mejora de los acabados, etc.

•

Uso rutinario del concreto presforzado para la económica solución de problemas difíciles de resolver con concreto reforzado: vigas de grandes luces, grandes voladizos, reducción de secciones, control de agrietamiento y control de rigidez. Las conexiones entre los componentes prefabricados pueden realizarse de acuerdo a los cuatro tipos de conexiones que establece el Código Sísmico de Costa Rica en su capítulo 12: Estructuras y Componentes Prefabricados de Concreto.

13.1 Materiales Concreto: El concreto utilizado en la planta de Productos de Concreto tiene una resistencia mínima a la compresión a los 28 días de 280 kg/cm2 para fundaciones reforzadas y de 350 kg/cm2 para otros elementos reforzados. En el caso de los elementos pretensados (con excepción de la Losa Lex) la resistencia a los 28 días es de 700 kg/cm2. En el caso de la Losa Lex la resistencia mínima a la compresión es de 420 kg/cm2 . Cemento: El cemento está conforme a la especificación Reglamento Técnico de Cementos de Costa Rica RTCR 383:2004 Agregados : Los agregados están conforme a la especificación ASTM C-33. Refuerzo: El acero de pre-esfuerzo está conforme a la especificación ASTM A-416 (Grado 270) y el acero de refuerzo de acuerdo a ASTM A-706 y ASTM A-615 y sus equivalentes en las normas nacionales I NTECO.


Código Sísmico de Costa Rica 2002 (CSCR-2002): establece las cargas vivas mínimas, los requisitos sísmicos de diseño de componentes prefabricados y edificaciones

•

•

Código de Cimentaciones de Costa Rica, Editorial Tecnológica de Costa Rica, 2da edición: Establece los requisitos de diseño geotécnico de cimentaciones superficiales, cimentaciones profundas y muros de retención para su uso en edificios.

•

ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary: Establece los requisitos mínimos para el dis eño estructural de elementos de concreto reforzado y preesforzado sujetos a cargas de flexocompresión, torsión, tensión y cortante.

161

s o i c i f i d e a r a p s a m e t s i S


•


Integridad estructural y conexiones

•

Manual de Diseño del Instituto del Concreto Prefabricado (PCI Handbook)

En nuestro medio usualmente las conexiones entre componentes prefabricados se realizan mediante juntas húmedas que se detallan y realizan para lograr la continuidad mediante la colocación de concreto o mortero en sitio y barras de refuerzo. Estas conexiones pueden ser de cierre, completamiento en sitio o bien conexiones ciegas.

13.3 Criterios para uso y especificación Concreto reforzado y concreto presforzado Los sistemas prefabricados para edificios frecuentemente hacen uso de la tecnología del presforzado para la solución de los problemas de ingeniería. Algunos componentes, como las vigas de entrepiso, los paneles de fachada y los entrepisos utilizan de rutina el acero presforzado, ya sea para el control de deflexiones, control de agrietamiento, reducción de las secciones y del peso, incremento de la rigidez o una combinación de los anteriores. Existen diversas filosofías para el diseño de elementos del concreto presforzado, pero la más usual consiste en garantizar que las secciones estén sin agrietamiento por flexión para las cargas de servicio ( ACI 3018-08, Capítulo 18).

Las conexiones de completamiento más frecuentes son aquellas que se realizan en el nudo viga-columna, mediante el anclaje del acero longitudinal de las vigas en la zona del nudo y el colado en sitio del concreto del nudo. Las conexiones ciegas se prefieren para la unión de elementos verticales y usualmente consisten en el traslape del acero longitudinal haciendo uso de ductos previstos en las piezas prefabricadas que luego son llenados con mortero de alta resistencia y fluidez.

Fig. 13.1 Diseño sin agrietar de elementos preesforzados para cargas de servicios

Fig. 13.2 Conexiones húmedas mediante refuerzo y concreto o mortero colado en sitio. a) conexión de completamiento en sitio b) conexión ciega.

y e

cgc cgs

x

x

P

I

P Pec + I A

e

cgc

x

=

+

cgs

P

Columna

Pec

P A

y x

=

+

P

P

y

P A

Pec

Mc

I

I

Diseño sin agrietar de elementos preesforzados para cargas de servicio Esto tiene importantes implicaciones en la economía de las sol uciones y en los supuestos de los métodos de análisis estructural. Una primera consideración será que para el análisis estructural para cargas gravitacionales, será apropiado usar en vigas el momento de inercia de la sección sin agrietar (Ig). Para el análisis sísmico por los métodos estático o dinámico, puede usarse un momento de inercia de alrededor de 0.80 Ig, con el objeto de tomar en cuenta que existe agrietamiento localizado en las zonas de rótulas plásticas.

Gancho estándar de 90º

Viga prefabricada

(a)

columna

viga

En relación a la rigidez, es importante mencionar que los concretos de los componentes preesforzados usualmente tendrán resistencias a los 28 días superiores a los concretos normales, en el orden de los 420 a 700 kg/cm2 . El módulo de elasticidad del concreto debe ser empleado en forma apropiada en el análisis estructural. El uso del presfuerzo en los sistemas de edificios permitirá la solución económica de vigas de grandes luces y grandes voladizos que de otra forma presentarían grandes deflexiones si se resuelven con concreto reforzado convencional.

162

aceros principales (b)



Fig. 13.3 Pruebas estructurales realizadas en el LANAMME

Ejemplo de conexión húmeda

Fig. 13.4 Pruebas estructurales de uniones postensadas híbridas del programa PRESS y de la UCSD

Ambos tipos de conexiones pueden ser consideradas como conexiones de ductilidad local óptima o moderada según las definiciones del CSCR-2010. Productos de Concreto, S.A. ha demostrado a través de pruebas estructurales de nudos viga-columna realizados en el Laboratorio Nacional de Materiales y Modelos Estructurales (LANAMME) que las uniones viga-columna con base en elementos prefabricados detalladas adecuadamente pueden alcanzar ductilidades iguales o superiores a las estructuras coladas en sitio, con niveles de daño consistentemente menores. La experiencia a nivel mundial respalda estos resultados. El diseñador puede emplear las ductilidades globales especificadas por el Código Sísmico de Costa Rica para edificios de concreto reforzado. Los diafragmas compuestos por entrepisos prefabricados PC y sobrelosa colada en sitio pueden ser considerados como diafragmas rígidos. Como en todo diafragma, su resistencia debe ser verificada con los métodos establecidos en el Código Sísmico de Costa Rica o el capítulo 21 del ACI 318-08.

Fig. 13.5 Unión viga columna postensada híbrida y unión muro fundación postensada híbrida

Ducto

Columna Acero pasivo desadherido

Cable de postensión

Postensión con torones desadheridos

Muro prefabricado de concreto

Disipador de energía Abertura Viga prefabricada

Uniones postensadas híbridas El Código Sísmico de Costa Rica permite el uso de conexiones postensadas híbridas, las cuales han demostrado en pruebas experimentales nacionales e internacionales así como en sismos recientes un comportamiento mucho mejor que el del concreto monolítico o el concreto prefabricado con conexiones húmedas. Las uniones postensadas híbridas se detallan para lograr la continuidad mediante refuerzo convencional con pequeñas zonas desadheridas, y cables de postensión desadheridos que permitan la adecuada disipación de energía y una concentración de deformaciones en la cara de contacto viga-columna (Sección 12.4 CSCR-2010).

Estructura de fundación

Ejemplo de unión postensada híbrida (Edificio Clínica Bíblica)

163



Esta conexión provoca tres efectos deseables: a) La concentración de la disipación de energía en la unión viga-columna o muro-fundación. b) La protección por capacidad de otros componentes menos dúctiles. c) Un efecto autocentrante de las conexiones que minimiza los desplazamientos y deformaciones residuales tras el evento sísmico. Además permite la construcción de columnas de varios pisos de altura, lo cual saca el colado de nudos de la ruta crítica del proceso constructivo. En resumen: rapidez constructiva, ductilidad y protección por capacidad sin daño significativo para el sismo de diseño En uniones viga-columna, las columnas prefabricadas incluyen los nudos y ménsulas donde se soportan temporalmente las vigas. En los nudos se dejan previstos ductos para colocar en sitio las varillas de acero convencional y los cables de postensión. Las columnas se pueden fabricar de varios pisos de altura, como se muestra en la fi gura. Cuando sea necesario las columnas se dividen en varias partes, las cuales se conectan por ductos, barras de refuerzo e inyecciones de mortero fluido.

3.4 Ayudas de diseño para edificios de marcos Los sistemas prefabricados para edificios que ofrece Productos de Concreto S.A. permiten la construcción de edificios de marcos con conexiones entre elementos que pueden ser húmedas, postensadas o híbridas; así como edificios de muros con conexiones secas, húmedas o postensionadas. A continuación se presentan una serie de ayudas para el dimensionamiento preliminar de edificios prefabricados compuestos por marcos hiperestáticos en sus dos direcciones ortogonales con una planta reticular compuesta por vigas de carga en un sentido y vigas de amarre en el otro.

Advertencia: Las tablas siguientes constituyen ayudas de diseño para el dimensionamiento preliminar por carga gravitacional únicamente. Aunque usualmente este dimensionamiento cumple con la rigidez necesaria para controlar desplazamientos laterales en edificios regulares de entre 3 y 6 pisos de altura, no se da ninguna garantía de ello. Es responsabilidad del diseñador estructural la revisión de demandas ante carga laterales de viento y sismo, así como la verificación de los desplazamientos laterales permitidos. Entre sus opciones, el diseñador puede incorporar al sistema muros estructurales prefabricados o colados en sito en aquellos puntos donde lo juzgue apropiado.

Columnas de varios niveles permiten trabajar simultáneamente en varios pisos (edificios Zona Franca América)

Guía general para el dimensionamiento de fundaciones y columnas Las siguientes tablas permiten dimensionar preliminarmente placas de fundación y columnas de edificios reticulares en planta compuestos por marcos prefabricados hiperestáticos. Los datos de entrada de las tablas son: Ÿ

La sobrecarga de diseño (carga permanente adicional al peso estructural más carga temporal)

Ÿ

La longitud neta de la viga

Ÿ

La longitud tributaria de carga y el número de pisos.

164



Tabla 13.1 Dimensiones de placas de fundación Placas: habitacional, parqueos, oficinas Sobrecarga CP adic + CT 2

kg/m

Luz tributaria m

6

8

Altura del entrepiso* Número de pisos cm

15 + 6

20 + 6

400 1

10

11

25 + 6

25 + 6

Dimensiones de placas en metros 6m

Luz de la viga de carga 8m 10 m

11 m

2

2.1x2.1x0.35

2.5x2.5x0.40

2.8x2.8x0.40

3.0x3.0x0.45

3

2.7x2.7x0.40

3.1x3.1x0.45

3.5x3.5x0.55

3.7x3.7x0.55

4

3.2x3.2x0.50

3.6x3.6x0.55

4.0x4.0x0.55

4.2x4.2x0.60

5

3.5x3.5x0.55

4.0x4.0x0.55

4.5x4.5x0.60

4.8x4.8x0.65

6

3.9x3.9x0.55

4.4x4.4x0.60

5.0x5.0x0.65

5.3x5.3x0.70

2

2.6x2.6x0.40

3.0x3.0x0.45

3.4x3.4x0.55

3.5x3.5x0.55

3

3.2x3.2x0.50

3.7x3.7x0.50

4.1x4.1x0.55

4.3x4.3x0.60

4

3.7x3.7x0.50

4.3x4.3x0.60

4.8x4.8x0.65

5.0x5.0x0.65

5

4.2x4.2x0.60

4.8x4.8x0.65

5.4x5.4x0.70

5.6x5.6x0.75

6

4.6x4.6x0.65

5.3x5.3x0.70

2

3.0x3.0x0.45

3.5x3.5x0.55

3.8x3.8x0.55

4.0x4.0x0.55

3

3.7x3.7x0.50

4.3x4.3x0.60

4.6x4.6x0.65

4.9x4.9x0.65

4

4.3x4.3x0.60

5.0x5.0x0.65

5.4x5.4x0.70

5.7x5.7x0.75

5

4.9x4.9x0.65

5.6x5.6x0.75

6

5.4x5.4x0.70

2

3.2x3.2x0.50

3.6x3.6x0.50

3.9x3.9x0.55

4.1x4.1x0.55

3

3.9x3.9x0.55

4.5x4.5x0.60

4.9x4.9x0.65

5.1x5.1x0.70

4

4.5x4.5x0.60

5.2x5.2x0.70

5.7x5.7x0.75

5

5.1x5.1x0.70

6

5.6x5.6x0.75

Placas: oficinas

6

8

15 + 6

20 + 6

500 1

10

11

25 + 6

25 + 6

* Altura del entrepiso sería peralte de la losa lex + espesor de la sobrelosa considerada Nota: Supuestos: _ CPadic de 200 kg/m2 general y de 100 kg/m2 para parqueos _ Se utiliza un factor de carga general de 1.40 para demanda última _ Se supone viga Te para el cálculo del peso de las vigas _ Se supone una altura piso a piso de 3.75 m y una longitud de 1 m entre contrapiso y parte superior de placa de fundación _ Se supone una capacidad del concreto de f'c = 280 kg/cm2 , en el caso de requerirse puede fabricarse con concreto de mayor resistencia _ Se supone una capacidad neta del terreno de 15 T/m2 (Factor de seguridad de 3) _ Se revisan condiciones gravitacionales, el diseñador debe chequear condiciones sísmicas _ Lectura de tipologías:

2

2.3x2.3x0.35

2.7x2.7x0.40

3.0x3.0x0.45

3.1x3.1x0.45

3

2.8x2.8x0.45

3.3x3.3x0.50

3.7x3.7x0.50

3.9x3.9x0.55

4

3.3x3.3x0.50

3.9x3.9x0.55

4.3x4.3x0.60

4.5x4.5x0.60

5

3.8x3.8x0.50

4.3x4.3x0.60

4.8x4.8x0.65

5.1x5.1x0.65

6

4.1x4.1x0.55

4.8x4.8x0.65

5.3x5.3x0.70

5.6x5.6x0.75

2

2.7x2.7x0.40

3.2x3.2x0.50

3.6x3.6x0.55

3.7x3.7x0.50

3

3.4x3.4x0.55

3.9x3.9x0.55

4.4x4.4x0.60

4.6x4.6x0.60

4

4.0x4.0x0.55

4.5x4.5x0.60

5.1x5.1x0.70

5.3x5.3x0.70

5

4.5x4.5x0.60

5.2x5.2x0.70

5.7x5.7x0.75

6

5.0x5.0x0.65

5.6x5.6x0.75

2

3.2x3.2x0.50

3.7x3.7x0.50

4.0x4.0x0.55

4.2x4.2x0.60

3

3.9x3.9x0.55

4.5x4.5x0.60

5.0x5.0x0.65

5.2x5.2x0.70

4

4.6x4.6x0.60

5.3x5.3x0.70

5

5.2x5.2x0.70

6

5.7x5.7x0.75

2

3.4x3.4x0.55

3.8x3.8x0.55

4.2x4.2x0.60

4.4x4.4x0.60

3.2 x 3.2 x 0.50

3

4.1x4.1x0.55

4.7x4.7x0.65

5.2x5.2x0.70

5.4x5.4x0.70

4

4.8x4.8x0.65

5.5x5.5x0.75

5

5.4x5.4x0.70

Espesor Dimensión B Dimensión L

6

165



Tabla 13.1 Dimensiones de placas de fundación (continuación) Placas: oficinas de alta densidad, centros comerciales mercancía ligera, bodegas, cines, templos, gimnasios, teatros Sobrecarga CP adic + CT

Luz tributaria

kg/m2

m

cm

6

15 + 6

8

20 + 6

600 1

10

Dimensiones de placas en metros

Altura del entrepiso* Número de pisos

25 + 6

6m


11 m

2

2.5x2.5x0.40

2.8x2.8x0.40

3.2x3.2x0.50

3.3x3.3x0.50

3

3.0x3.0x0.45

3.5x3.5x0.55

3.9x3.9x0.55

4.1x4.1x0.55

4

3.5x3.5x0.55

4.1x4.1x0.55

4.5x4.5x0.60

4.8x4.8x0.65

5

4.0x4.0x0.55

4.6x4.6x0.60

5.1x5.1x0.70

5.4x5.4x0.70

6

4.3x4.3x0.60

5.1x5.1x0.65

5.6x5.6x0.75

2

2.9x2.9x0.45

3.3x3.3x0.50

3.7x3.7x0.50

3.9x3.9x0.55

3

3.6x3.6x0.55

4.1x4.1x0.55

4.6x4.6x0.65

4.7x4.7x0.65

4

4.2x4.2x0.60

4.8x4.8x0.65

5.4x5.4x0.70

5.x5.5x0.75

5

4.7x4.7x0.65

5.4x5.4x0.70

6

5.2x5.2x0.70

2

3.4x3.4x0.55

3.8x3.8x0.55

4.2x4.2x0.60

4.4x4.4x0.60

3

4.1x4.1x0.55

4.7x4.7x0.65

5.2x5.2x0.70

5.5x5.5x0.75

4

4.8x4.8x0.65

5.5x5.5x0.75

5

6.0x6.0x0.80

6

11

25 + 6

2

3.5x3.5x0.55

4.0x4.0x0.55

4.4x4.4x0.60

4.6x4.6x0.65

3

4.3x4.3x0.60

5.0x5.0x0.55

5.5x5.5x0.75

5.7x5.7x0.75

4

5.1x5.1x0.65

5 6

Placas: centros comerciales, mercancías con peso intermedio, bibliotecas, estadios, archivos Sobrecarga CP adic + CT 2

Luz Altura del tributaria entrepiso* m

kg/m

6

8

cm

15 + 6

20 + 6

700 1

10

25 + 6

6m

3.0x3.0x0.45

3.3x3.3x0.50

3.5x3.5x0.55

3

3.2x3.2x0.50

3.7x3.7x0.50

4.1x4.1x0.55

4.3x4.3x0.60

4

3.7x3.7x0.50

4.2x4.2x0.60

4.7x4.7x0.65

5.0x5.0x0.65

5

4.2x4.2x0.55

4.8x4.8x0.65

5.3x5.3x0.70

5.6x5.6x0.75

6

4.6x4.6x0.60

5.3x5.3x0.70

2

3.0x3.0x0.45

3.5x3.5x0.55

3.9x3.9x0.55

4.0x4.0x0.55

3

3.8x3.8x0.50

4.3x4.3x0.60

4.8x4.8x0.65

5.0x5.0x0.65

4

4.3x4.3x0.60

5.1x5.1x0.65

5.6x5.6x0.75

5

5.0x5.0x0.65

5.7x5.7x0.75

6

5.4x5.4x0.70

2

3.5x3.5x0.55

4.0x4.0x0.55

4.4x4.4x0.60

4.6x4.6x0.65

3

4.3x4.3x0.60

5.0x5.0x0.65

5.5x5.5x0.75

5.7x5.7x0.75

4

5.1x5.1x0.65

5.8x5.8x0.75

5

5.7x5.7x0.75

3 4 5 6

166

11 m

2.6x2.6x0.40

2

25 + 6


2

6

11

Dimensiones de placas en metros

Número de pisos

* Altura del entrepiso sería peralte de la losa lex + espesor de la sobrelosa considerada Nota: Supuestos: _ CPadic de 200 kg/m2 general y de 100 kg/m2 para parqueos _ Se utiliza un factor de carga general de 1.40 para demanda última _ Se supone viga Te para el cálculo del peso de las vigas _ Se supone una altura piso a piso de 3.75 m y una longitud de 1 m entre contrapiso y parte superior de placa de fundación _ Se supone una capacidad del concreto de f'c = 280 kg/cm2 , en el caso de requerirse puede fabricarse con concreto de mayor resistencia _ Se supone una capacidad neta del terreno de 15 T/m2 (Factor de seguridad de 3) _ Se revisan condiciones gravitacionales, el diseñador debe chequear condiciones sísmicas _ Lectura de tipologías: 3.2 x 3.2 x 0.50

Espesor Dimensión B Dimensión L


Las placas de fundación, con tamaños iguales o menores a 2.70 x 2.70 m, pueden ser prefabricadas. La conexión entre las placas y las columnas prefabricadas se realiza mediante dovelas inyectadas en ductos previstos en las columnas. Es posible prever conexiones para vigas de fundación que pueden ser prefabricadas también.

En el caso de las columnas se presentan dos ayudas de diseño: las tablas para la selección de la sección de la columna y el porcentaje de acero longitudinal, con base en los claros de vigas y la carga, y los diagramas de interacción desarrollados para diversos porcentajes de acero longitudinal. En todos los casos se emplean columnas de sección cuadrada o rectangular con refuerzo longitudinal y transversal según requisitos del CSCR-2010.

Fig. 13.6 Detalles típicos de conexión placa - columna Columna prefabricada

Columna prefabricada con ductos para dovelas previstas en placa de fundación

“U” traslapadas con el acero de las vigas de fundación según diseño en ductos previstos en columnas

Aros a colocar en sitio

“U” a colocar en cajitas previstas en columna y placa

Relleno de concreto con estabilizador de volumen

Dovelas previstas en fundación según diseño

“U” traslapadas con el acero de las vigas de fundación según diseño en ductos previstos en columnas



Viga de fundación prefabricada

Calza de 0.02 m

Viga de fundación prefabricada Fundación a colar en sitio

Sello de concreto pobre Aros a colocar en sitio

Placa de fundación prefabricada

Refuerzo según diseño

Junta a colar en sitio

“U” a colocar en cajitas previstas en columna y placa

Sello de concreto pobre

Tabla 13.2 Dimensiones de columnas Columnas: habitacional, parqueos, oficinas Sobrecarga CP adic + CT 2

kg/m

Luz tributaria m

6

8

cm

15 + 6

20 + 6

400

10

11

Tipología de columna


25 + 6

25 + 6

6m


11 m

2

C 40-40/1

C 40-40/1

C 40-40/1

C 40-40/1

3

C 40-40/1

C 40-40/1.5

C 40-55/1

C 55-55/1

4

C 40-55/1

C 40-55/1.5

C 55-55/1

C 55-55/1

5

C 40-55/1

C 55-55/1

C 60-60/1

C 60-60/1.5

6

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/1

2

C 40-40/1

C 40-40/1

C 40-55/1

C 40-55/1

3

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1.5

4

C 55-55/1

C 55-55/1.5

C 60-60/2

C 70-70/1

5

C 55-55/1

C 60-60/2

C 70-70/1

C 70-70/2

6

C 60-60/1

C 70-70/1

2

C 40-40/1

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

3

C 55-55/1

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

4

C 55-55/1.5

C 70-70/1

C 70-70/1

C 70-70/2

5

C 70-70/1

C 70-70/1.5

6

C 70-70/1

2

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

* Altura del entrepiso sería peralte de la losa lex + espesor de la sobrelosa considerada Nota: Supuestos: _ CPadic de 200 kg/m2 general y de 100 kg/m2 para parqueos _ Se utiliza un factor de carga general de 1.40 para demanda última _ Se supone viga Te para el cálculo del peso de las vigas _ Se supone una altura piso a piso de 3.75 m y una longitud de 1 m entre contrapiso y parte superior de placa de fundación _ Se supone una capacidad del concreto de f'c = 350 kg/cm2 , en el caso de requerirse puede fabricarse con concreto de mayor resistencia _ Se revisan condiciones gravitacionales, el diseñador debe chequear condiciones sísmicas _ Lectura de tipologías:

3

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/1

C 55-55/2

4

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/2

5

C 70-70/1

6

C 70-70/2

% de acero longitudinal 55 x 55 cm Columna

167




Tabla 13.2 Dimensiones de columnas (continuación) Columnas: oficinas Sobrecarga CP adic + CT

Luz tributaria

kg/m2

m

cm

6

15 + 6

8

20 + 6

500

10

25 + 6

11



25 + 6

6m


11 m

2

C 40-40/1

C 40-40/1

C 40-40/1

C 40-55/1

3

C 40-40/1

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

4

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

C 60-60/1

5

C 55-55/1

C 55-55/1

C 60-60/2

C 70-70/1

6

C 55-55/1

C 60-60/1.5

C 70-70/1

C 70-70/1.5

2

C 40-40/1

C 40-55/1

C 40-55/1

C 55-55/1

3

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/2

C 60-60/1

4

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/1

5

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/2

6

C 70-70/1

C 70-70/1.5

2

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

3

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/1

4

C 60-60/1

C 70-70/1

5

C 70-70/1

6

C 70-70/2

2

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

C 55-55/2

3

C 55-55/1

C 60-60/1.5

C 70-70/1

C 70-70/1

4

C 60-60/1.5

C 70-70/1

5

C 70-70/1

6

Columnas: oficinas de alta densidad, centros comerciales, mercancía ligera, bodegas, cines, templos, gimnasios, teatros Sobrecarga CP adic + CT

Luz tributaria

Altura del entrepiso*

kg/m2

m

cm

6

8

15 + 6

20 + 6

600

10

25 + 6


Número de pisos 6m


11 m

2

C 40-40/1

C 40-40/1

C 40-55/1

C 40-55/1

3

C 40-40/1

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

4

C 40-55/1

C 55-55/1

C 60-60/1

C 60-60/1.5

5

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/1

6

C 55-55/1.5

C 70-70/1

C 70-70/1.5

2

C 40-40/1

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

3

C 40-55/1

C 55-55/1

C 60-60/1

C 60-60/1

4

C 55-55/1

C 60-60/1.5

C 70-70/1

C 70-70/1

5

C 60-60/1

C 70-70/1

6

C 70-70/1

2

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

C 55-55/2

3

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

C 70-70/1

4

C 60-60/1.5

C 70-70/1

5

C 70-70/1

6

11

25 + 6

2

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/2

C 60-60/1

3

C 55-55/1

C 70-70/1

C 70-70/1

C 70-70/2

4

C 70-70/1

5 6

168

* Altura del entrepiso sería peralte de la losa lex + espesor de la sobrelosa considerada Nota: Supuestos: _ CPadic de 200 kg/m2 general y de 100 kg/m2 para parqueos _ Se utiliza un factor de carga general de 1.40 para demanda última _ Se supone viga Te para el cálculo del peso de las vigas _ Se supone una altura piso a piso de 3.75 m y una longitud de 1 m entre contrapiso y parte superior de placa de fundación _ Se supone una capacidad del concreto de f'c = 350 kg/cm2 , en el caso de requerirse puede fabricarse con concreto de mayor resistencia _ Se revisan condiciones gravitacionales, el diseñador debe chequear condiciones sísmicas _ Lectura de tipologías: C 55-55/2



* Altura del entrepiso sería peralte de la losa lex + espesor de la sobrelosa considerada Nota: Supuestos: _ CPadic de 200 kg/m2 general y de 100 kg/m2 para parqueos _ Se utiliza un factor de carga general de 1.40 para demanda última _ Se supone viga Te para el cálculo del peso de las vigas _ Se supone una altura piso a piso de 3.75 m y una longitud de 1 m entre contrapiso y parte superior de placa de fundación _ Se supone una capacidad del concreto de f'c = 350 kg/cm2 , en el caso de requerirse puede fabricarse con concreto de mayor resistencia _ Se revisan condiciones gravitacionales, el diseñador debe chequear condiciones sísmicas _ Lectura de tipologías:

Tabla 13.2 Dimensiones de columnas (continuación) Columnas: centros comerciales, mercancías con peso intermedio, bibliotecas, estadios, archivos Sobrecarga CP adic + CT

Luz tributaria

kg/m2

m


Altura del entrepiso* Número de pisos cm

6

15 + 6

8

20 + 6

700

10


6m

25 + 6

11 m

2

C 40-40/1

C 40-40/1

C 40-55/1

C 40-55/1

3

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

4

C 55-55/1

C 55-55/1

C 60-60/1

C 70-70/1

5

C 55-55/1

C 60-60/1.5

C 70-70/1

C 70-70/1.5

6

C 60-60/1

C 70-70/1

2

C 40-40/1

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/1

3

C 55-55/1

C 55-55/1

C 60-60/1.5

C 70-70/1

4

C 55-55/1.5

C 70-70/1

C 70-70/1.5

5

C 70-70/1

C 70-70/1.5

6

C 70-70/1

2

C 40-55/1

C 55-55/1

C 55-55/2

C 60-60/1

3

C 55-55/1

C 70-70/1

C 70-70/1

C 70-70/2

4

C 70-70/1

C 70-70/2

5

C 70-70/1.5

C 55-55/2


6

Fig. 13.7 Diagramas de interacción de columnas Columna 40x40 cm

-500

Columna 40x55 cm

-800

-400 -600

-300

3% 2% 1%

3%

-400

-200

1.5%

2%

2.5%

1% 1.5%

) T ( P

3.5%

2.5%

) T ( -200 P

-100

3.5%

0 0

100 200

200

300

400 0

5

10

15

20

25

30

35

40

0

10

20

30

40

fMn (T-m)

Columna 55x40 cm

-800

50

60

70

80

90

fMn (T-m)

Columna 55x55 cm -1000

-800

-600

-600 3% 2%

-400

3%

1%

2%

2.5%

-400

1%

1.5%

2.5% 1.5% 3.5%

) T ( -200 P

) T (

3.5%

-200

P

0

0

200

200 400

400 0

600

10

20

30

fMn (T-m)

40

50

60

70

0

20

40

60

80

100

120

fMn (T-m)

169




Fig. 13.7 Diagramas de interacción de columnas (continuación) Columna 60x60 cm

-1250

Columna 60x60 cm

-1600

-1000 -1200

-750

3%

3%

2%

2%

-800

1% -500

1.5%

) T ( P

1%

2.5%

2.5% 1.5% 3.5%

) T ( P

-250

3.5%

-400

0 0

250

400 500

750

800 0

20

40

60

80

100

120

140

160

0

50

100

fMn (T-m)

150

200

250

fMn (T-m)

Guía general para el dimensionamiento de vigas y selección de entrepisos Fig. 13.8 Planta típica de entrepisos y sección A-A, conexión de la viga de carga con el entrepiso

Ver detalle típico de nudo (Fig. 13.12)

Sobrelosa de concreto a colar en sitio 0.400m

Acero según diseño

Lex

Var. #4 L=1.35 Malla electrosoldada

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Viga de carga

0.05m mínimo Viga de amarre

Viga de amarre Lex

Losa Lex

0.087m

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

0.100m 0.060m

Rellenar con concreto Viga de carga 0.100m

0.050m

0.200m Viga amarre 0.050m

Columna con capitel

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Lex

Cantidad de losas x 1.227 + ancho de columna medidas óptimas entre 8 y 10 m

Los datos de entrada de las tablas de dimensionamiento de vigas son: la sobrecarga de diseño (carga permanente adicional al peso estructural más carga temporal), la longitud neta de la viga y la longitud tributaria de carga. Con base en dicha información pueden seleccionarse vigas prefabricadas de sección Te (VT) ó sección Torre (VTo) apropiadas para tomar las cargas. A continuación se presenta una tabla con la geometría y descripción de las propiedades geométricas de cada tipo de viga. Es importante tener en consideración que las condiciones de apuntalamiento temporal durante el proceso constructivo tienen implicaciones sobre el desempeño estructural de las vigas. Por esto en las tablas de dimensionamiento y selección se muestran opciones de diseños de vigas para diversos casos de apuntalamiento de los entrepisos de Losa Lex, a saber: a) sin apuntalamiento temporal y b) con apuntalamiento de la losa Lex para el colado de la sobrelosa. Para las vigas de carga, utilizar las tipologías descritas en las tablas de diseño, con referencia a la tabla de propiedades geométricas.

170


Geometría y propiedades geométricas de las vigas prefabricadas a s o l m a l 1 3 4 6 6 4 4 6 6 4 5 6 6 4 6 6 1 a r a p a d a l a m 2 3 4 4 3 4 4 5 3 4 5 6 3 4 6 a g 0 t n i v 1 u a p x l a l e e a d l l z i t u m 1 2 2 2 1 2 2 3 1 2 3 3 2 3 3 s L a 8 p e d a í g o l m 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 o 6 p i T a l m 0 a 8 2 8 2 8 2 1 6 1 r 1 1 1 1 a p a d a l a t a m 6 8 2 n 6 0 6 0 6 0 g 0 1 1 1 1 u a i p s v 1 a l o a a e l l r e a l i b d t g o z r s s u m 3 5 8 8 4 6 8 9 4 6 8 0 4 6 8 a a p L 1 c e 8 d e a d í s g o a l o g p m 2 3 4 4 2 3 4 4 2 3 4 4 2 3 4 i i v T 6

e d n ó i c c e l e S 3 . 3 1 a l b a T

o t m 2 n 8 2 8 9 1 8 1 1 e i 1 m a l a t n u m p a 0 6 0 6 0 6 0 8 0 1 1 1 1 g a i 1 n v i a s l a e l l i t d s z u m 4 6 0 0 4 6 0 0 4 6 0 0 4 6 0 a L p 1 1 1 1 1 1 1 8 e d a í g o l o m 2 3 5 6 2 4 5 6 2 4 5 6 3 4 6 p i 6 T l o e s d i p a r e r u t t l n A e a i r a z t u u L b i r t

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 + + + + + + + + + + + + + 5 5 5 0 5 5 5 0 5 5 5 0 5 1 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2

m + + c 5 0

m 6 8

a + g 2 r c i a m c d a T / e r P C g b C k o S

o s i p e r t n e e d s a g i V

3 4 5 5 4 5 7 7 4 5 7 7 4 7 7

1 2 3 3 1 2 3 3 2 3 3 4 2 3 4

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

9 3 1

0 3 1 1

7 2 1

7 2 1

1 1

1 1

8 2 1

9 2 1

4 7 1 1 5 7 1 2 5 7 1 2 5 7 1 1 1 1 1 1 1 1

2 4 5 7 2 4 5 7 2 4 5 7 2 4 7

1 1

1 1

9 3 1

9 3 1

2 1

2 1

9 3 1

0 3 1 1

5 9 2 3 7 9 2 3 7 9 2 3 7 9 3 1 1 1 1 1 1 1

3 5 7 7 3 5 7 7 3 5 7 7 3 5 7

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 + + + + + + + + + + + + + + + 5 0 5 5 5 0 5 5 5 0 5 5 5 0 5 1 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2 1 2 2

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 6 8 1 1 6 8 1 1 6 8 1 1 6 8 1 1 6 8 1 1 6 8 1 1 6 8 1 1

1

0 0 4

) o T V ( e r r o T a g i V

4 5 7 7 5 7 7 9 5 7 9 9 7 7 9

2

0 0 5

3

0 0 6

4

1

0 0 7

0 0 4

) T V ( e T a g i V

2

0 0 5

3

0 0 6

4

0 0 7

s o r t a e t , s o i s a n m i g , s o l p s m e o v t i , h s e c n r a i , c , s s o i a d g e a d t e o s , b , s a a c r e e t g o i l i l a b í c i n b , a o i c r d e e : a m m r g s r e e t l a c n a i i e c o r d s e e o m p p i o t c n a s o d s o c s r a a t a c e n í t e c a r o c n a z , a c p a r , d a s a i d e i c o e s n u n m e q e s e r l e r a f a d i a e p t c r r , l e l a e d a m e n s o d o a s c r i c s a s u t a a o t n i n t r i c i c c n b u i i r a f f e t s H O O C E 1 2 3 4

171

o t n e m o a m l l u e l c e r t a c n e e s n y ó z z l a u r ( a 5 l e 6 . d 0 - o r e t d n d e c a l d a i u s n e i t o v n i t o c i s e o d p r t o o t c n a e f m n o u m a e z d i l i t d a u d e i c S . a a p a m c i t a l L ú . a 2 d m n c a / g m e k d 0 8 a r 2 a = p c 0 ' f 4 . e 1 d e t o d l n e a i r e m n a e t g l e a p g r m a c o c e e d d r o o t t e c r a c f n n o c u l a z e i l e i t n u o e p u S s . e s S o . e ) u o q r d a a p y o a r p a a e p t 2 n e m / m g l e k 0 p 0 i 1 m s e d o m y i l x a á r e m n o e t g 2 n e m m / o g k m 0 l 0 e 2 y e s d o c m i d e r a t P C x e : n s e o d t s a e d u i p u n u i S t : n a o c t o e d N




Nota: Lectura de las tipologías:

Tabla 13.4 Vigas de entrepiso: propiedades geométricas de la tipología de vigas h cm

Tipología

Área cm 2

y cm

Inercia cm 4

bft cm

VT 50-2B/4C

f M n+ T-m

1

VTo 40-2A/2C

40

860.27

21.55

133745

35.0

25.5

2

VTo 40-2A/4B

40

860.27

21.55

133745

35.0

34.1

3

VTo 50-2A/3C

50

1308.50

22.51

342839

35.0

42.6

4

VTo 50-2B/5C

50

1308.50

22.51

342839

35.0

59.8

5

VTo 60-2A/4C

60

1458.50

26.88

560333

35.0

62.7

6

VTo 60-2B/6C

60

1458.50

26.88

560333

35.0

77.8

7

VTo 70-2A/4C

70

1608.50

31.37

849808

35.0

72.0

8

VTo 70-2B/6C

70

1608.50

31.37

849808

35.0

97.2

9

VTo 80-2B/5C

80

1758.50

35.95

1219007

35.0

97.3

0.350m

0.150m

Peralte en centímetros h y

10

VTo 80-2C/7C

80

1758.50

35.95

1219007

35.0

119.9

11

VTo 90-2B/5C

90

1908.50

40.59

1675594

35.0

108.9

0.450m

12

VTo 90-2C/7C

90

1905.50

40.59

1675594

35.0

141.1

1

VT 30-2A/3B

30

920.72

17.07

73079

46.9

22.6

2

VT 40-2A/3B

40

1201.17

22.51

172136

48.1

27.7

3

VT 40-2B/3C

40

1201.17

22.51

172136

48.1

37.1

4

VT 50-2A/3C

50

1493.17

27.91

334472

49.2

44.3

5

VT 50-2B/4C

50

1493.17

27.91

334472

49.2

56.4

6

VT 60-2B/3C

60

1796.72

33.32

576707

50.4

51.5

VT 60-2C/5C

60

1796.72

33.32

576707

50.4

79.3

8

VT 70-2B/4C

70

2111.83

38.75

916448

51.5

75.7

9

VT 70-2C/5C

70

2111.83

38.75

916448

51.5

91.4

10

VT 80-2B/4C

80

2438.50

44.22

1372280

52.7

85.4

11

VT 80-2C/5C

80

2438.50

44.22

1372280

52.7

103.6

12

VT 90-2C/5C

90

2776.72

49.73

1963748

53.8

115.8

13

VT 90-2C/6C

90

2776.72

49.73

1963748

53.8

135.3

13.5 La construcción y detallado de edificios prefabricados A continuación se indican una serie de recomendaciones de diseño, detallado y construcción de edificios con entrepisos prefabricados: 1. Haga lo posible por modular el entrepiso de manera que no haya cortes longitudinales de Losa Lex (medias losas) ni “cuchillas” en planta. 2. Es posible modificar el ancho superior de las vigas de amarre o montar la Losa Lex sobre la misma para tratar de utilizar solamente Losa Lex completas.

Torones superiores: A (torón de f = 3/8"), B (torón de f = ½"), C (torón de f = 0.6")

0.050m 0.100m

0.220m

7

Torones inferiores: A (torón de f = 3/8"), B (torón de f = 1/2"), C (torón de f = 0.6")

0.035m 0.120m

Tipo de viga: VT (viga Te) ó VTo (viga Torre) La capacidad de momento positivo es al centro de la luz y se calcula suponiendo losa lex de 20 cm de peralte y una sobrelosa de 6 cm y un concreto de completamiento con f'c = 2 280 kg/cm .

bft

0.050m 0.100m 0.103m h y

0.240m

Fig. 13.9 Secciones típicas de vigas de carga y amarre respectivamente Variable

1.20m máximo normal 2 #3 Long.

Var.

Variable

Var. 2 #3 Long.

1 DA-6000

Var. acero positivo

1 DA-E000 DA-6000 @0.20m Torones según diseño Aro según diseño 2 Var. #3

1 DA-6000 @0.30m

0.10m

Torones según diseño

1 DA-6000 @0.30m

Acero positivo según diseño Var.

Aro según diseño Torones según diseño

2 Var. #3

Viga de carga

DA-6000 @0.10m Torones según diseño

Viga de amarre

Fig. 13.10 Secciones B-B, opciones 1, 2 y 3 de conexión viga de amarre lateral - entrepiso

Acero adicional según diseño

Bastiones #3 según diseño Losa de concreto a colocar en sitio Malla electrosoldada


Losa extruida prefabricada Viga de amarre prefabricada

Viga de carga Columna con capitel

Losa extruida prefabricada

Bastiones #3 según diseño Losa de concreto a colocar en sitio Malla electrosoldada 0.05 m mínimo

Viga de amarre prefabricada


Viga de carga


172


0.05 m mínimo

0.05 m mínimo



Columna con capitel


Fig. 13.11 Secciones C-C, opciones 1, 2 y 3 de conexión viga de amarre central - entrepiso Malla electrosoldada Ancho de la viga de amarre


Bastiones #3 según diseño Losa de concreto a colocar en sitio


Ancho de la viga de amarre recomendado igual a la columna

Bastiones #3 según diseño Losa extruida Malla electrosoldada prefabricada Losa de concreto a colocar en sitio

0.05 m mínimo

Acero adicional



0.05 m mínimo

Acero adicional


VAR.


Viga de carga

Acero adicional según diseño Viga de amarre prefabricada



Columna con capitel

3. Es conveniente que el peralte de las vigas de amarre sea 10 cm menos que el peralte de las vigas de carga, de manera que se evite el choque del refuerzo inferior en el nudo. Fig. 13.12 Detalle típico de nudo

4. El apoyo temporal de las vigas en las columnas debe hacerse preferiblemente mediante un capitel, el cual debe tener un angular dispuesto para soldar el herraje previsto en las vigas para tal efecto. Se pueden apoyar las vigas también mediante otros detalles tales como herrajes soldados en aceros de sacrificio en la columna. 5. Se debe procurar disminuir al máximo el apuntalamiento intermedio de las vigas para incrementar la eficiencia en el montaje. De esta forma se obtiene el mayor provecho posible del presforzado.


Aros #3 o #4 a colocar en sitio según diseño Acero negativo a colocar en sitio

Acero negativo a colocar en sitio

0.05 m mínimo

Viga de carga

Columna con capitel

Columnaprefabricada o a colar en sitio


6. El apuntalamiento lateral para evitar el vuelco de las vigas por carga excéntrica durante el proceso constructivo será el que resulte del análisis, pero deberá ser mínimo de 2 puntales 4x por cada lado. Cuando no se pueda apuntalar lateralmente apoyándose en las alas de la viga, se deben emplear los ductos de 2.50 cm de diámetro previstos en las vigas para colocar en sitio pines #6 para tal efecto. Fig. 13.13 Apuntalamiento lateral



Pin #6

2 puntales Mínima a colocar por lado


2 puntales Mínimo a colocar por lado

Fig. 13.14 Sistemas de apoyo temporal de vigas en columnas

VA

VA VC

VC

VC

VA VC

VC

VC

Puntales estándar Soldier o grupo de puntales estándar

173




7. La cuadrilla típica para montar un entrepiso son 2 personas bajando piezas del camión, 2 montando y dos soldando y apuntalando.

13. Cuando se requieran pasantes mecánicos en las vigas, es conveniente ubicarlos en los tercios de la viga para evitar problemas con el cortante. Además deben reforzarse adecuadamente.

8. El uso de collarines de acero (ménsulas provisionales de acero ancladas a las columnas mediante pernos en ductos previstos en la colada de la misma) debe evitarse en la medida de lo posible. Se requieren 4 personas adicionales para la colocación de los ductos, además de que los ductos normalmente se mueven durante el colado de la columna.

14. Revisar con el ingeniero residente el peso probable de las vigas antes de empezar el diseño para verificar que se pueda manipular en sitio con el equipo que se prevea utilizar.

9. Antes de empezar el diseño es conveniente determinar la secuencia de montaje para evitar problemas con la posición de los aceros saliendo una vez que las piezas están en sitio. 10. Es conveniente que las vigas tengan dientes de cortante en sus extremos ya que mejora su desempeño. 11. Es posible considerar una reducción en la demanda de momento en los extremos (de acuerdo a las condiciones de apuntalamiento supuestas) debido a que la viga toma ciertas cargas simplemente apoyada. Esto puede ayudar a reducir el acero negativo en los extremos y, consecuentemente, la demanda de cortante por capacidad.

15. La losa Lex debe llevar siempre bastones de conexión a la viga como se indica en los detalles de este catálogo. 16. Siempre que sea posible es conveniente detallar ménsulas para el apoyo de la Losa Lex en la llegada de muros. También es posible la transferencia de carga por el mecanismo de cortante-fricción. 17. De requerirse un pasante mecánico grande en la losa lex (más de 20 cm) solicitar y detallar una viga de borde que tome la carga que lleva la losa lex en este punto. 18. Cuando se estén utilizando columnas coladas en sitio, se debe tener cuidado con la madurez del concreto a la hora de cargarla. Es adecuado 2 que el concreto tenga una resistencia mínima de 140 kg/cm para colocar las vigas, aunque esta condición debe revisarse para cada caso particular. 19. Cuando se estén apuntalando las vigas en los extremos y/o en el centro se debe mantener por lo menos dos pisos apuntalados a la vez para dar tiempo al piso superior de alcanzar resistencia para tomar las cargas. Se debe verificar cada caso particular.

12. Es conveniente revisar la posición de las gazas de izaje respecto a la distribución de los aros para evitar doblaje excesivo de los mismos durante el montaje. Fig. 13.15 Vista longitudinal de viga de amarre, ubicación estándar de pasantes Pasantes de 2.5 cm para apuntalamiento lateral

Varillas según diseño

1.000m Detalle de apoyo recomendado ménsula

1.000m

Ductos de 0.38m como pasantes eléctricos

1.000m

Pasantes de 2.5 cm para apuntalamiento lateral

1.000m


1.000m

Fig. 3.16 Vista longitudinal de viga de carga, ubicación estándar de pasantes Pasantes de 2.5 cm para apuntalamiento lateral


Pasantes de 2.5 cm para apuntalamiento lateral


h/2 h/2 L/3 Detalle de apoyo recomendado ménsula

174

L/2

0.10m a 0.15m según peralte de la viga

L/3 Puntal según la condición de carga

I n s t a l a c i o n e s d e p o r t i v a s

Manual Técnico PC - Instalaciones deportivas

Capítulo 14

Instalaciones deportivas Productos de Concreto provee estructuras prefabricadas para la construcción de graderías y gimnasios, para los cuales se construyen placas de fundación, columnas, vigas y otros componentes. 14.1 Graderías

14.2 Gimnasios

El sistema de graderías combinado se basa en estructuras de muros de mampostería o colados en si tio más elementos prefabricados.

Los gimnasios se prefabrican casi en su totalidad, desde las placas de fundación (si la dimensión de diseño lo permite), columnas, vigas que soportan las graderías, graderías, gradines, escaleras, vigas de entrepiso, vigas de techo, cerchas, monitores, vigas de amarre, vigas canoa, largueros con clavador previsto hasta el cerramiento; el cerramiento puede ser con paneles verticales u horizontales. Depende del diseñador el aprovechamiento de las ventajas del prefabricado.

En las graderías con columna tipo pedestal todas las piezas son prefabricadas, las placas de fundación, columnas, vigas, graderías y gradines. Existen otros tipos donde se trabaja con columnas tradicionales prefabricadas y al igual que en el caso anterior también se prefabrica el resto de la estructura. Fig. 14.1 Graderías típicas

Graderías combinadas

Graderías de sol

Graderías con columnas tipo pedestal

Graderías de sombra

175

s a v i t r o p e d s e n o i c a l a t s n I


Otros ejemplos construidos con el sistema prefabricado de Productos de Concreto S.A. son: Gradería en estadios: Estadio Ricardo Saprisa Estadio de Limón Estadio de Paraíso Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Estadio de San Ramón Estadio de San Antonio de Belén

Gradería para gimnasios: Country Club Ÿ

Ÿ

Ÿ

Colegio Saint Clare San Miguel de Desamparados

Graderías en plazas de deporte: Plaza de deporte en Sabanilla Plaza de deporte de Río Claro en Golfito Ÿ

Ÿ

•

La capacidad de los edificios deportivos será de un espectador por cada cuarenta y cinco centímetros de longitud de grada o por butaca o asiento.

•

Con respecto a las salidas, todo sitio de reunión pública con capacidad hasta mil personas, deberá tener por lo menos tres puertas de salida con anchura mínima de un metro ochenta centímetros cada una y deberán abrir hacia afuera o a ambos lados. Cuando la capacidad sea mayor de mil personas, se deberá contar con cuatro puertas de salida adicionándole una puerta por cada mil personas o fracción de millar.

•

Cada piso o local con capacidad superior a cien personas, deberá tener, además de las puertas especificadas en el artículo XI.5 dos salidas de emergencia que comuniquen a la calle directamente o por medio de pasillos independientes. La anchura de las salidas y pasillos deberán permitir el desalojo de la sala en tres minutos.

•

El ancho mínimo de las puertas será de un metro veinte centímetros.

•

Para la ubicación de las escaleras se tomará en cuenta que la distancia a recorrer para llegar hasta estas no exceda los treinta metros.

Se debe tomar en cuenta para el diseño de la edificación lo que se especifica en NFPA101, Código de Seguridad Humana registrada por la National Fire Protection Association. •

El Capítulo 12 hace referencia a las ocupaciones nuevas para reuniones públicas, dentro de las que se encuentran los gimnasios; en este se hace referencia a los capítulos de soporte de acuerdo a lo que se requiera.

El Capítulo IV del Reglamento a la ley 7600 hace referencia al acceso al espacio físico, debe tomarse en cuenta a la hora de diseñar estos espacios. Más adelante se muestra un esquema en corte con el ancho de pasillo indicado en este reglamento. La grada prefabricada utilizada en pasillos internos resuelve el tamaño solicitado y para los externos se trabaja con el sistema de entrepiso Losalex. En el siguiente esquema se muestran las dimensiones que se alcanza con los elementos prefabricados en graderías, se indican las dimensiones recomendadas para pasillos, altura mínima de baranda y ángulo de la línea visual. Fig. 14.3 Dimensiones típicas de graderías

Gimnasios: Gimnasio de Esparza Gimnasio de Puntarenas Gimnasio de Nicoya Ÿ

Ÿ

Gradas

Ÿ

Ÿ

Desde 24º

Gimnasio de Santa Cruz

Gradín

4.3 Ayudas de diseño El Reglamento de Construcciones en el Capítulo XI, Artículo 11 1.3, clasifica dentro de los edificios deportivos a los estadios, gimnasios, hipódromos, plazas de toros y similares. El Código Urbano 2003, Reglamento de Construcciones cita aspectos importantes a tomar en cuenta a la hora de diseñar edificios deportivos, a continuación algunos artículos:

176

Hasta 0.45m Hasta 1.48 m

Mínimo 1.20m

0.90m

La longitud de las graderías recomendada es de hasta diez metros, con esta longitud se modula la estructura y la distribución arquitectónica, logrando luces manejables y puntos clave para salidas recomendadas.


Tabla 14.1 Recomendaciones para las dimensiones de los terrenos de juego Juego

Tamaño de terreno de juego o pista (m)

Aikido

9x9

Altura libre recomendada (m)

Atletismo artístico

12x12

5.5

Badminton

13.4x6.1

9

Baile deportivo

16x14

4 7

Baloncesto

26x14

Baloncesto alemán

60x25

Balonmano

40x20

Balonmano (juego a 7)

40x20

7

Balonvolea

18x9

12.5

Billar americano

2.7x1.4

Bolos (competición)

40x9

Boxeo Cama elástica

6.1x6.1 5.2x3

4

Ciclismo, polo y futbol sobre bicicleta

14x11

4

Esgrima

14x2

Fútbol sala

36x28

Futbol

105x68

5.5

Gimnasia artística

52x27

8

Gimnasia de trampolín

12.57x10.74

7

Gimnasia rítmica

13x13

8

Halterofilia

4x4

4

Hockey

91x55

Hockey sala

40x20

5.5

Judo

16x16

4

Juego de la barra (Marro)

30x25

Juego de pelota

50x20

Juego de pelota con el puño

40x20

Karate

8x8

Kendo

11x10

Lanzamiento de pelota con onda

160x45

Lucha

12x12

Lucha grecoromana

12x12

Netball

30.5x15.2

7

4

Patinaje

61x26

Patinaje artístico / baile sobre patines

40x20

4

Ping pong

2.74x1.525

4

Prellball

16x8

Rugby (americano)

109.75x48.8

Rugby (europeo)

100x68.4

Snooker - Billar

3.7x1.9

Squash

9.7x6.4

Squash americano

9.7x5.6

Squash dobles

13.7x7.6

Tenis

23.77x10.97

Tiro con arco (6 arcos)

22x7.5

Tiro de pelota

25x70

Tiro de pequeño calibre (fusil)

25x4.2

Tiro de pequeño calibre (pistola)

25x6.4

7

Fuente: Colección dimensiones en arquitectura. Espacios deportivos cubiertos. GG/México.

177

I n s t a l a c i o n e s d e p o r t i v a s

s a v i t r o p e d s e n o i c a l a t s n I


178

Manual Técnico PC - Puentes P u e n t e s

Capítulo 15

Puentes prefabricados Productos de Concreto S.A. ofrece soluciones para la construcción de puentes para tránsito vehicular y peatonal. La prefabricación y uso del concreto preesforzado es esencial para la construcción de puentes económicos y estructuralmente eficientes. La estructura de un puente se puede subdividir en subestructura y superestructura. En subestructura se incluyen bastiones y pilas, los cuales pueden ser prefabricados o colados en sitio. Su diseño depende de las condiciones del suelo, condiciones hidráulicas, sísmicas y tipo de carga vehicular. En el caso de la superestructura, aunque puede ser colada en sitio, es más común el uso de elementos prefabricados pretensados o postensados según el caso. Las secciones pueden ser canaletas, T, doble T o I, que dependen de la longitud que se requiera. Fig. 15.1 Elementos típicos de puentes

Las vigas canaletas, T o doble T pueden o no tener losa vaciada en sitio. Cuando sea sin losa en sitio, se vaciará solamente una junta entre ellas. Cuando se vacíe una losa en sitio el espesor mínimo requerido es de 10cm. Para el caso de vigas I (I, I modificada y bulbo) la losa se puede resolver vaciada en sitio, con losas prefabricadas o con una combinación de ambas. También se construyen puentes menos tradicionales como son los tipo arco. Es el caso de los puentes peatonales que se han construido durante los últimos años en varias rutas nacionales del país.

Viga Canaleta Variable

Vigas prefabricadas 0.915m

Variable

Viga T Variable

Vigas prefabricadas Variable

Viga doble T Variable

Vigas prefabricadas Variable

179

Manual Técnico PC - Puentes s e t n e u P

Fig. 15.3 Losas prefabricadas para puentes

Como todo sistema prefabricado estos puentes tienen muchas ventajas: Ÿ

Rapidez de construcción.

Ÿ

Disminución de formaletas en la obra.

Ÿ

Alta resistencia del concreto.

Ÿ

Excelente control de calidad.

Ÿ

Bajo mantenimiento

Viga I Modificada Variable

Variable

Vigas prefabricadas

Variable

Viga Bulbo Variable Variable

Puentes cortos con el uso de viguetas Sólo suministro de viguetas. Para cargas hasta HS-15.

Vigas prefabricadas

Ventajas !

!

!

La solución más económica del mercado.

Variable

Instalación de vigas manual. Gran resistencia.

Variable Losa y unión a colar en sitio

Fig. 15.2 Geometría de puente con viguetas Losa prefabricada

Vigas prefabricadas

20 cm

Variable 15 c m

Hasta 7.50 m Variable Unión a colar en sitio 7 cm

20 cm

15 cm

7.50 m

Vigas prefabricadas

Losa prefabricada

Variable

Nota: Colado y diseño responsabilidad del cliente

Puente vehicular Real Cariari, Heredia

180


15.1 Geometría Tabla 15.1 Características de las secciones para puentes Tipo de puente Sección de viga utilizada

Viga doble Tipo I T

máximo 1.83

Luz máxima

Altura H

Espesor de losa h (ver nota 2)

Area

Momento de inercia

Posición Módulo Módulo del de la de la centroide sección Sb sección St (Yb)

Peso

m

cm

cm

cm2

cm4

cm

cm3

cm3

kg/m

7.5

48.0

7.5

2263.5

390488

35.53

10990.4

31314.2

565.9

7.5

54.5

14.0

3453.0

587428

40.94

14348.5

43320.6

863.3

25.0

112.5

7.5

6326.0

7410917

72.82

101770.4

186767.1

1581.5

25.0

119.0

14.0

7886.00

9722345

81.31

119571.3

257955.6

1971.5

10.0

48.0

7.5

1652.25

323910

32.30

10028.2

20631.2

413.1

10.0

54.5

14.0

2312.0

495538

37.71

13140.8

29513.9

578.0

27.0

112.5

7.5

5637.25

6439955

68.50

94013.9

146362.6

1409.3

27.0

119.0

14.0

6661.00

8377513

75.76

110579.6

193744.5

1665.3

12.0

48.0

7.5

1131.75

195244

35.52

5496.7

15644.6

282.9

12.0

54.5

14.0

1726.50

293714

40.94

7174.3

21660.3

431.6

25.0

144.0

N/A

3402.0

8285571

67.40

122931.3

108166.7

850.5

28.0

170.2

N/A

3777.0

12794514

79.85

160231.9

141610.6

944.3

30.0

157.0

N/A

4633.0

14593583

89.50

163056.8

216201.2

1158.3

38.0

183.2

N/A

4994.5

21511449

103.55

207739.7

270074.7

1248.6

50.0

200.0

N/A

6790.75

37398196

106.77

350268.8

401139.1

1697.7

h 0.405m 0.080m

Tipo II

0.915m máximo 1.83 máximo 2.40

h 1.050m 0.150m

Viga canaleta

Tipo I

1.349m

0.02m

0.02m

1.015m

h 0.405m 0.080m

Tipo II

0.02m

0.915m 0.02m

1.015m

1.050m

1.000m

0.150m

Viga T

1.349m máximo 0.915

h 0.405m

0.080m 0.45m

Viga I

0.15m

Viga I modificada

1.00m 0.13m

0.15m

1.525m

Viga bulbo 2.000m

0.125m

0.625m

Nota: 1. Las luces máximas están definidas para carga HS-20+25%, especificacio nes AASHTO y condición isostática. Para cargas menores y/o puentes hiperestáticos estas luces pueden aumentarse. 2. Para las vigas sección T, doble T y canaleta se define que: a) Cuando el espesor de la losa es 7.5cm, hay que vaciar una losa en sitio de 10 cm mínimo. b) Cuando el espesor de la losa es de 14cm, no se requiere losa en sitio, sólo se vaciará una junta entre vigas.

181


15.2 Cargas para puentes De acuerto con la American Assotiation of State Higway an Transportatión Officials (AASHTO), bajo la metodologia de diseño LRFD la carga que se debe considerar para puentes simplemente apoyados es la HL-93 y está compuesta por: •

Camión estandar de diseño

El camión estandar de diseño que se utiliza es el HS 20 (Figura 1) en cual la distancia de los ejes delanteros es de 4300 mm y la distancia al eje trasero se varia entre 4300 mm y 9000 mm según sea el caso para producir la máxima de manda con una carga máxima por eje de 14400 kg. El departamento de puentes del Ministerio de Obras Públicas y Transportes (MOPT) en algunos casos utiliza una carga que denomina HS 20 + 25% que es equivalente a la HS25. •

En la tabla 15.5 se muestra los momentos y cortantes máximos producidos en puentes simplemente apoyados utilizando estas cargas. En el caso de puentes continuos se debe considerar el 90% de la carga de dos camiones de diseño con una distancia al eje trasero de 4300 mm separados entre sí 15 m entre el eje trasero del primer camión y el delantero del segundo camión. A esta configuración se le debe sumar el 90 % de la carga de carril. En el manual AASHTO LRFD Bridge Design Specifications se pueden encontrar mayores detalles de las cargas de diseño, factores de multi presencia, factores dinámicos y factores de distribución entre las vigas centrales o de borde . Los factores de distribución entre vigas dependen de su rigidez relativa por lo que varia dependiendo del tipo de material, forma y dimensiones del puente analizado. En la figura 15.5 se muestran los anchos de puente mínimos recomendados según las condiciones de serivico. Fig. 15.5 Cargas tipo HS

Carga tandem o militar

Esta carga consiste de dos ejes separados 1200 mm de una carga de 11250 kg , transversalmente las llantas se consideran espaciadas 1800 mm •

Carga de carril

La carga de carril es una carga distribuida de 945 kg/m distribuidos en un ancho de carga de 3000 mm •

4300 mm

H-15 H-20 H-25

Carga de fatiga

La garga para el análisis de fatiga consiste en un camión estandar de diseño con la separación máxima de 9 m en el eje trasero.

4300 a 9000 mm

0.2 W

0.8 W

0.8 W

W

2700 kg 3600 kg 4500 kg

10800 kg 14400 kg 18000 kg

10800 kg 14400 kg 18000 kg

13500 kg 18000 kg 22500 kg

3050 mm ancho de carga

Estas cargas se deben de combinar sumando el camión estandar y la carga de carril o el tanden y la carga de carril de tal forma que generen la condición más desfavorable para el puente. Fig. 15.4 Cargas tipo H

Bordillo o baranda Nota

1800 mm

1800 mm

4300

H-5 H-10 H-15 H-20

0.2 W

0.8 W

W

900 kg 1800 kg 2700 kg 3600 kg

3600 kg 7200 kg 10800 kg 14400 kg

4500 kg 9000 kg 13500 kg 18000 kg

182

Carril de diseño 3650 mm

Nota: 600 mm de distancia a la baranda o bordillo para diseño de la super estructura. 300 mm de distancia a la baranda o bordillo para diseño de la viga de borde.


Tabla 15.2 Puentes de velocidad inferior a 70km/h y sin ciclovía

Av Aa Ac Ap h hb hn

Un carril mm 3650 1200 6050 150 1070 -

Dos carriles mm 7300 1200 9700 150 1070 -

Comentarios Ancho de carril recomendado Ancho de acera mínimo considerando una silla de ruedas y una persona. Ideal 1500mm No aplica Ancho total interno del puente Altura recomendada del bordillo, máximo 180 mm Altura mínima de la baranda peatonal. En este caso se debe diseñar para soportar el empuje de un vehículo No aplica

Ap hb

Aa

Aa

Av

Viga prefabricada

Variable

Tabla 15.3 Puentes de velocidad superior a 70km/h y sin ciclovía

Av Aa Ac Ap h hb hn

Un carril mm 3650 1200 6950 1070 810

Dos carriles mm 7300 1200 10600 1070 810

Comentarios Ancho de carril recomendado Ancho de acera mínimo considerando una silla de ruedas y una persona. Ideal 1500mm No aplica Ancho total interno del puente No aplica Altura mínima de la baranda peatonal. En este caso se debe diseñar para soportar el empuje de un vehículo Altura mínima de la baranda New Jersey

Ap

Aa

Aa Av

hb

hn

Viga prefabricada

Variable

Tabla 5.4 Puentes con ciclovía

Av Aa Ac Ap h hb hn

Un carril mm 3650 1200 2500 6950 150 1070 810

Dos carriles mm 7300 1200 2000 14600 150 1070 810

hb

Comentarios Ancho de carril recomendado Ancho de acera mínimo considerando una silla de ruedas y una persona. Ideal 1500mm Ancho minimo recomendado. Ideal 2500 mm Ancho total interno del puente Altura recomendada del bordillo, máximo 180 mm Altura mínima de la baranda peatonal. En este caso se debe diseñar para soportar el empuje solo de las personas Altura mínima de la baranda New Jersey

Aa

Ap

Ac

Av

h

Ac

Aa

hn

Viga prefabricada Variable

183


Tabla 15.5 Reaciones, cortantes y momentos máximos para carga viva HL-93 actuando en una via y en condición simplemente apoyada sin factorar Claro m 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.4 3.7 4.0 4.3 4.6 4.9 5.2 5.5 5.8 6.1 6.4 6.7 7.0 7.3 7.6 7.9 8.2 8.5 8.8 9.1 9.4 9.8 10.1 10.4 10.7 11.0 11.3 11.6 11.9 12.2 12.8 13.4 14.0 14.6 15.2 15.8 16.5 17.1 17.7 18.3 18.9 19.5 20.1 20.7 21.3 22.9 24.4 25.9 27.4 29.0 30.5 33.5 36.6 39.6 42.7 45.7 48.8 51.8 54.9 57.9 61.0

184

Camión Ton m 1.1 2.2 3.3 4.4 5.5 6.6 7.7 8.8 9.9 11.0 11.6 12.6 14.1 15.2 16.3 17.4 18.5 19.6 20.6 21.7 22.8 23.9 25.0 26.1 27.2 28.8 31.0 33.2 35.4 37.5 39.7 42.1 44.6 45.5 48.0 50.5 52.9 55.4 57.9 60.4 66.6 71.4 76.3 81.2 86.1 91.0 95.9 100.8 105.7 110.6 115.4 120.3 125.2 130.1 135.0 146.8 159.1 171.5 183.8 196.1 208.5 233.2 257.9 282.5 307.2 331.9 356.6 381.3 406.0 430.7 455.4

Tanden Ton m 0.9 1.7 2.6 3.4 4.3 5.1 6.0 6.9 8.6 10.3 12.6 14.3 15.9 17.6 19.3 21.0 22.7 24.4 26.1 27.8 29.5 31.2 32.9 34.6 36.3 38.0 39.7 41.4 43.1 44.8 46.4 48.1 49.8 51.4 53.1 54.9 56.6 58.3 60.0 61.7 65.1 68.5 71.9 75.3 78.7 82.1 85.5 88.9 92.3 95.7 99.1 102.5 105.9 109.2 112.6 121.7 130.3 138.9 147.4 156.0 164.6 181.7 198.9 216.0 233.2 250.3 267.5 284.6 301.8 318.9 336.0

Momentos Carril Ton m 0.0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.8 2.1 2.4 2.8 3.1 3.5 3.9 4.3 4.8 5.3 5.7 6.3 6.8 7.3 7.9 8.5 9.1 9.8 10.4 11.1 11.8 12.7 13.4 14.2 15.0 15.8 16.7 17.6 19.2 21.0 23.0 25.0 27.2 29.4 31.7 34.1 36.5 39.1 41.8 44.5 47.3 50.2 53.2 61.7 70.2 79.3 88.9 99.0 109.7 132.8 158.0 185.4 215.1 246.9 280.9 317.1 355.5 396.1 438.9

TOTAL Ton m 1.1 2.2 3.4 4.6 5.8 7.0 8.2 9.5 10.8 12.1 13.9 15.8 17.7 19.7 21.7 23.8 25.8 27.9 30.0 32.1 34.3 36.4 38.6 40.8 43.1 45.3 47.6 49.9 52.2 54.5 56.9 59.3 61.7 64.1 66.6 69.1 71.6 74.1 76.7 79.3 85.7 92.5 99.3 106.2 113.3 120.4 127.6 134.8 142.2 149.7 157.2 164.8 172.5 180.3 188.2 208.5 229.3 250.7 272.7 295.2 318.2 365.9 415.9 468.0 522.3 578.8 637.5 698.4 761.5 826.8 894.3

% del Claro % 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.40 0.40 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

Camión Ton 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 14.4 15.3 16.2 16.9 17.6 18.2 18.7 19.2 19.6 20.0 20.4 20.7 21.1 21.3 21.6 22.0 22.3 22.6 23.0 23.2 23.5 23.8 24.0 24.2 24.4 24.7 24.8 25.2 25.5 25.8 26.1 26.4 26.6 26.8 27.0 27.2 27.4 27.5 27.7 27.8 27.9 28.1 28.4 28.6 28.8 29.0 29.2 29.4 29.7 29.9 30.1 30.2 30.4 30.5 30.6 30.7 30.8 30.9

Cortante y Reacciones Tanden Carril Ton Ton 11.3 0.1 11.3 0.3 11.3 0.5 11.3 0.6 13.5 0.7 15.0 0.9 16.1 1.0 16.9 1.2 17.5 1.3 18.0 1.4 18.4 1.6 18.8 1.7 19.0 1.9 19.3 2.0 19.5 2.2 19.7 2.3 19.8 2.4 20.0 2.6 20.1 2.7 20.3 2.9 20.3 3.0 20.5 3.2 20.6 3.3 20.6 3.5 20.7 3.6 20.8 3.7 20.8 3.9 20.9 4.1 21.0 4.2 21.0 4.3 21.1 4.5 21.1 4.6 21.2 4.8 21.2 4.9 21.2 5.0 21.2 5.2 21.3 5.3 21.3 5.5 21.3 5.6 21.4 5.8 21.4 6.0 21.5 6.3 21.5 6.6 21.6 6.9 21.6 7.2 21.6 7.5 21.6 7.8 21.7 8.1 21.7 8.4 21.7 8.6 21.8 8.9 21.8 9.2 21.8 9.5 21.8 9.8 21.9 10.1 21.9 10.8 22.0 11.5 22.0 12.2 22.0 13.0 22.0 13.7 22.1 14.4 22.1 15.8 22.1 17.3 22.1 18.7 22.2 20.2 22.2 21.6 22.2 23.0 22.2 24.5 22.2 25.9 22.3 27.4 22.3 28.8

TOTAL Ton 14.5 14.7 14.9 15.0 15.1 15.9 17.1 18.0 18.8 19.4 20.0 20.5 20.9 21.3 21.6 22.0 22.3 22.6 22.9 23.1 23.4 23.6 23.9 24.1 24.3 24.8 25.2 25.7 26.1 26.6 27.1 27.5 28.0 28.4 28.8 29.2 29.6 29.9 30.2 30.6 31.2 31.9 32.4 33.0 33.6 34.1 34.6 35.1 35.6 36.0 36.5 36.9 37.3 37.8 38.2 39.2 40.1 41.1 42.0 42.9 43.8 45.5 47.2 48.8 50.4 52.0 53.6 55.1 56.7 58.2 59.7

Manual Técnico PC - Postensado P o s t e n s a d o

Capítulo 16

Estructuras de concreto

Postensado El concreto postensado es una forma de concreto preesforzado en donde los cables de preesfuerzo son tensados directamente contra el concreto una vez que este ha endurecido. Los cables pueden ubicarse en ductos dentro de la sección de concreto o inclusive fuera de ella. La base principal del concreto preesforzado es someter al concreto a compresiones antes de que existan cargas externas que produzcan tracciones excesivas. Es así que las cargas externas deben vencer a las fuerzas de compresión producto del preesfuerzo para que en el concreto aparezcan esfuerzos de tracción.

Una ventaja del postensado sobre el pretensado es que el concreto puede ganar resistencia fuera del molde, por lo que no es necesario obtener altas resistencias iniciales para optimizar la producción.

De este modo se eleva la carga que puede soportar el elemento antes que el concreto presente fisuramiento excesivo. Esto se traduce en elementos con secciones menores o en la posibilidad de resolver luces más largas.

Acero

Después de tensados los cables, los ductos son llenados con una lechada con el fin de dar protección a los torones y además completar la sección de concreto para que esta participe en la capacidad de la pieza.

Los cables de postensión consisten usualmente de conjuntos de torones de acero de alta resistencia. Esta es una característica importante pues el uso de aceros de resistencias de fluencia menores lleva a altos porcentajes de pérdida de fuerza.

Una de las ventajas principales de la postensión es la variedad de trayectorias que se logran definir por medio de los ductos, lo cual hace posible la optimización del preesfuerzo cuando este se coloca basado en el diagrama de momentos del elemento. En la figura 1, se esquematiza lo anterior para dos distintos tipos de carga.

En Productos de Concreto S.A se utilizan torones de acero de baja relajación con grado 270 el cual cumple con la norma ASTM A416 (Standard Specification for Steel Strand, Uncoated Seven-Wire for Prestressed Concrete). Fig. 16.2 Acero de preesfuerzo

Fig. 16.1 Tipos de carga Carga aplicada

P

R

Carga aplicada P

P

R

P

a. Rollo de torón

16.1 Materiales Concreto

El concreto utilizado en los elementos postensados debe cumplir con la resistencia requerida para que en las diferentes etapas de carga no se sobrepasen los esfuerzos admisibles, tanto de tensión como de compresión. Los límites de esfuerzos se pueden encontrar en el capítulo 18 del ACI 318 o en el manual de La Asociación Americana de Carreteras del Estado y Funcionarios de Transporte (AASTHO) en el capítulo de Diseño de concreto preesforzado.

b. Sección transversal de un torón

Ductos

Los ductos en los cuales se enhebran los cables pueden ser de diversos materiales. La Asociación Americana de Carreteras del Estado y Funcionarios de Transporte (AASTHO por sus siglas en inglés) tienen requerimientos básicos para ductos de algunos materiales, como los metálicos y los plásticos. En Productos de Concreto S.A. se utilizan ductos de fleje metálico en diversos diámetros según así lo requiera el cable a enhebrar.

185

Manual Técnico PC - Postensado o d a s n e t s o P

Fig. 16.3 Ductos metálicos para el enhebrado de cables

Fig. 16.5 Esquema de anclaje de postensión, sistema K de Freyssinet BxB A

Torón Cuña Bloque Placa Tubo inyección Trompeta

C D

Lechada de inyección

E

Cinta Cople Ducto

Esta se utiliza para completar los ductos una vez que ha concluido la operación de tensado. La lechada debe ser lo suficientemente fluida como para garantizar el correcto llenado de toda la longitud del ducto. Normalmente la lechada se compone de cemento más agua y se suele incluir un plastificante retardante, sin embargo si el ducto es muy grande puede emplearse un material de relleno como arena fina.

Fig. 16.1 Dimensiones de los accesorios para el sistema K Torón

Anclajes

Los anclajes tienen la función de transmitir la fuerza de tensado de los cables a la superficie de concreto endurecido. Estos pueden ser de dos tipos, anclajes muertos o fijos y anclajes vivos o activos. Los anclajes muertos son aquellos que quedan embebidos en la pieza de concreto y no permiten la operación de tensado a través de ellos. Trabajan por adherencia y tienen la ventaja que suelen ser más económicos. Los anclajes vivos sí permiten la labor de tensado y normalmente consisten en una placa o bl oque de acero que reacciona contra el concreto. Fig. 16.4 Anclajes fijos y detalle de anclaje vivo

F G

Torón T 13

Torón T 15

Tipo

Dimensiones en mm

Posición torones

A

B

C

D

E

F

G

2 K13

80

120

45

15

65

42

39

*

3 K13

80

120

45

15

65

42

39

*

7 K13

120

190

50

25

93

53

50

12 K13

140

240

55

32

140

66

63

19 K13

162

280

63

38

182

78

75

23 K13

220

350

65

44.5

344

105

100**

27 K13

220

350

65

44.5

344

105

100**

4 K15

120

190

50

25

93

53

50

7 K15

140

240

55

32

140

66

63

12 K15

162

280

64

38

182

78

75

19 K15

220

350

65

51

338

108

100**

*

* No hay purga en la trompeta. ** Ducto va directo a trompeta, no hay cople.

16.2 Procedimiento de postensión 1. Enhebrar el cable en el ducto respectivo (puede existir más de un ducto en la pieza). Los torones deben estar limpios y aislados de sustancias que puedan perjudicar la adherencia contra el concreto, además de encontrarse libres de corrosión. 2. Colocar el bloque de postensión, así como las cuñas en cada torón. 3. Proceder con la maniobra de tensado.

El sistema para anclajes vivos utilizado por Productos de Concreto S.A. se conoce como “Sistema K de Freyssinet”. Este anclaje consiste en un bloque de acero previsto para la sujeción de los torones por medio de cuñas, donde el bloque reacciona contra una placa también de acero colocada sobre el concreto. El tamaño de los anclajes va a depender del número de torones por cable, a continuación se adjunta una tabla donde se resumen las dimensiones de los accesorios para el sistema K.

186

Se deben registrar las elongaciones obtenidas para diferentes etapas de carga. Estas mediciones se deben verificar contra los valores teóricos para asegurarse que la maniobra se está realizando correctamente. Para llevar este control, el encargado de la operación debe contar con la “Tabla de tensado”, en la cual se presenta la información necesaria para que se vaya revisando en sitio los valores obtenidos contra los teóricos, según AASTHO los valores no deben diferir entre sí más de un 5% en cables de más 15 m o un 7% en cables de menos de 15 m. Si los valores de error son excesivos, es un indicador de problemas y debe ser corregido, a continuación se enumeran una serie de razones por las que se pueden elevar los porcentajes de error.

Manual Técnico PC - Postensado

•

Mayor elongación que la esperada para una fuerza de tensado definida: Ÿ

Equipo mal calibrado

Ÿ

Fricción entre los cables y el concreto menores que lo supuesto.

Ÿ

Menor sección de acero que la supuesta

Ÿ

Módulo de elasticidad del acero menor que el supuesto

Ÿ

Ÿ

•

Asentamiento de los anclajes o deslizamiento del torón en la cuña: Esta se caracteriza por un aumento de elongación sin elevación en la fuerza aplicada. Falla de un torón: Normalmente esta falla va acompañada de un estallido y un descenso repentino en el manómetro.

Menor elongación que la esperada para una fuerza de tensado definida: Ÿ

Sección de acero mayor a la supuesta

Ÿ

Módulo de elasticidad del acero mayor al supuesto

Ÿ

4.

P o s t e n s a d o

Vigas sobre puente Salitral

Fuerza de fricción mayor que la esperada: Esto se puede dar por oxidación del cable o por entrada de lechada al ducto.

Una vez que se ha realizado el tensado de los cables y se han obtenido porcentajes de error admisible, se procede con la inyección de los ductos.

Uso de la postensión en Costa Rica Ÿ

Vigas de puente

Ÿ

Edificios

Ÿ

Pisos industriales

Ÿ

Tanques

Ÿ

Naves industriales

Ÿ

Instalaciones deportivas

Edificio híbrido. Centro de Negocios Paseo de las Flores, Módulo A

Piso industrial postensado. Nave industrial Kimberly Clark.

187

Manual Técnico PC - Postensado o d a s n e t s o P

188

A p l i c a c i o n e s e s p e c i a l e s

Manual Técnico PC - Aplicaciones especiales

Capítulo 17.1


Muelles Existen varios tipos de elementos prefabricados utilizados en la construcción de muelles y obras portuarias en general. La mayoría de estos elementos prefabricados son preesforzados con la intención aumentar su durabilidad, ya que pueden ser diseñados para que se desempeñen sin agrietamientos bajo cargas de servicio, con lo que se disminuye el potencial de corrosión a través de las fisuras. Dentro de los elementos que se ofrecen para las obras portuarias se encuentran: Ÿ

Vigas y losas para superficie de rodamiento

Ÿ

Tablestacas

Ÿ

Pilotes

Ÿ

Barandas y parapetos

Materiales

Geometría La geometría utilizada depende directamente del diseño del muelle, por lo que se requiere la recomendación de un ingeniero consultor especialista para la correcta selección del tipo de elementos a utilizar. Sin embargo Productos de Concreto S.A. se encuentra en capacidad de suministrar los elementos en la geometría solicitada por el cliente o consultor según cada caso específico.

Para estos elementos prefabricados se utiliza: Concreto f’c: 280 a 700 kg/cm² (depende del tipo y la resistencia requerida).

Ÿ

Ÿ

Acero acorde con la norma ASTM A-706 o ASTM A-615 si fuera requerido.

Ÿ

Fibras metálicas y sintéticas (por ejemplo nylon) si fuera requerido.

Ÿ

Acero de preesfuerzo grado 270.

Muelle taiwanés en Limón a

b

a) Pavimento en concreto b) Pilotes de concreto

189

s e l a i c e p s e s e n o i c a c i l p A


Capítulo 17.2


Dolos En general, los sistemas de protección a base de elementos prefabricados consiste en apilar de forma estratégica elementos disipadores (prefabricados) que geométricamente se encuentran diseñados para soportar el oleaje marino. Fig. 17.1 Tipos de disipadores de oleaje marino existentes

ACCROPOD CORE LOC

TETRAPOD

SHED

Existen varios tipos de elementos utilizados para la proteccion costera como lo son los dolos, acrópodos, cubos, tetrápodos, etc. Todos estos elementos prefabricados deben ser utilizados en forma masiva para proveer la proteccion requerida. Materiales

HARO

SEABEE

DOLOS

COB

Para estos elementos prefabricados se utiliza: Concreto f’c: 280 a 700 kg/cm² (depende del tipo y la resistencia requerida). Acero acorde con la n orma ASTM A-706 o ASTM A-615 si fuera requerido. Fibras metálicas y sintéticas (por ejemplo nylon) si fuera requerido. Ÿ

Ÿ

Ÿ

Ÿ

Cemento tipo MP ó MP-AR según la norma.

Geometría

La geometría utilizada depende directamente del diseño hidráulico, por lo que se requiere la recomendación de un ingeniero consultor especialista para la correcta selección del tipo de elemento a utilizar. Dentro de los criterios de selección utili zados se encuentran los siguientes puntos: • •

Propósito de la protección costera Estabilidad hidráulica

• • •

Capacidad estructural Capacidad de los materiales a utilizar Desempeño ingenieril en función del costo de la obra

• •

Eficiencia volumétrica Facilidad de construcción

Conexión entre componentes

Estos componentes no requieren de ningún tipo de conexión mecánica adicional al entrelazado físico que ocurre al apilar los elementos prefabricados. Es por esto que su instalación y funcionamiento se ven simplificados al hecho de apilar en forma masiva las piezas según el diseño.

190

A p l i c a c i o n e s e s p e c i a l e s


Capítulo 17.3


Dovelas Las dovelas son elementos prefabricados de concreto reforzado (acero convencional o fibras), que se fijan entre sí formando anillos. La construcción de un túnel cubierto por anillos prefabricados permite el trazado de curvas, tanto en planta como en alzado. Materiales Para las dovelas de concreto se utilizan: Ÿ

Concreto f’c: 280 a 700 kg/cm² (depende del tipo y la resistencia requerida).

Ÿ

Acero acorde con la norma ASTM A-706.

Ÿ

Se permite el uso de fibras metálicas y sintéticas.

Geometría La geometría utilizada por Productos de Concreto S.A. depende de las necesidades del cliente y el consultor; es por esto que para cada uno de los casos específicos se deberá analizar las condiciones solicitadas. En general el tipo de dovela más utilizada a nivel mundial en la actualidad es el anillo universal, el cual consiste en 7 piezas independientes que se entrelazan entre sí para conformar un solo elemento circular. En este sistema, una de las piezas tiene di mensiones menores al resto y es utili zada como cierre del anillo.

Sin embargo, existen otros sistemas en los cuales se requieren menor cantidad de piezas (por ejemplo 4) y todas estas pueden tener las mismas dimensiones.

Condiciones de diseño Para el diseño estructural de las dovelas se tienen en cuenta todas las acciones a las que estarán sometidas, comenzando con el desencofrado, pasando por las etapas de manipulación, almacenamiento y colocación, analizando posteriormente los empujes producidos por los gatos hidráulicos y finalizando en la entrada en carga del anillo debido a la acción del terreno.

Conexión entre dovelas Generalmente las dovelas que conforman los anillos tienen geometrías distintas según su posición. Estas dovelas se montan en el túnel de forma perimetral mediante el encaje de unas con otras, atornillándose en las juntas, circunferenciales y radiales con tornillos rectos de alta resistencia.

191

s e l a i c e p s e s e n o i c a c i l p A


192

Manual Técnico PC - Anexos

A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s

moldes


s o x e n A

50

Concreto

Lastre fino

Tabloncillo 2.5 x 7.5

Pieza 5 x 10


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


A n e x o s


s o x e n A


Anexo 35 Modelos de casas Prefa PC

Modelo PC-637a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Modelo PC-643a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

A n e x o s


s o x e n A

Modelo PC-645a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Modelo PC-646a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Manual Técnico PC - Anexos A n e x o s

Modelo PC-659a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Medidas Area:

2

59.40 m

Frente:

6.00 m

Fondo:

12.00 m

Modelo PC-675a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva


s o x e n A

Modelo PC-750a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Modelo PC-751a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva


Modelo PC-755a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Modelo PC-765a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Medidas Area:

2

65.48 m

Frente:

7.02 m

Fondo:

10.08 m

A n e x o s


s o x e n A

Modelo PC-767a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Modelo PC-773a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva


Modelo PC-846a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Modelo PC-852a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

A n e x o s


s o x e n A

Modelo PC-853a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Modelo PC-857a

Perspectiva

Fachada lateral

Medidas Area:

Fachada principal

Perspectiva

57.45 m

2

Frente:

7.98 m

Fondo:

7.08 m


Modelo PC-861a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Modelo PC-861b

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Perspectiva


s o x e n A

Modelo PC-883a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Medidas

Perspectiva Area:

83.21 m

2

Frente:

7.98 m

Fondo:

12.00 m

Modelo PC-889a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Medidas

Perspectiva Area:

89.96 m

2

Frente:

7.98 m

Fondo:

12.00 m


Modelo PC-889b

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Medidas Area:

88.97 m

Frente:

12.00 m

Fondo:

7.98 m

Modelo PC-947a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Medidas Area:

2

46.81 m

Frente:

6.00 m

Fondo:

9.00 m

2


s o x e n A

Modelo PC-956a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Medidas Area:

55.81 m

Frente:

6.00 m

Fondo:

9.00 m

Modelo PC-965a

Medidas Area:

2

64.80 m

Frente:

9.00 m

Fondo:

7.08 m

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

2

Perspectiva


Modelo PC-1188a

Perspectiva

Fachada principal

Fachada lateral

Perspectiva

Medidas Area:

88.41 m

2

Frente:

10.98 m

Fondo:

10.08 m


s o x e n A

Anexo 36 Modelo de aula prefabricada

Distribución arquitectónica

Elevación frontal

Elevación lateral derecha

Elevación lateral izquierda


A n e x o s

Anexo 37 Mezclas de concreto

Componentes de la mezcla de concreto

Procedimiento de diseño de mezcla

Agua

El método de diseño aquí propuesto ha sido adaptado del reporte del Comité 211.1-91 (reaprobado en el año 2002) del ACI (Instituto Americano del Concreto por sus siglas en Inglés)

Prácticamente cualquier agua natural que sea potable y no presente un fuerte sabor u olor, puede ser utilizada como agua de dosificación en las mezclas de concreto o mortero. El agua a utilizar debe ser limpia y libre de aceites, cítricos, sales, ácidos, azúcares, materia orgánica o cualquier otra sustancia perjudicial para el adecuado desempeño del concreto o mortero. En la tabla 2.5 del libro Durabilidad y Patología del Concreto del Dr. Diego Sánchez de Guzmán, se puede consultar las tolerancias de concentraciones de impurezas en el agua de mezclado o bien revisar el capítulo 4 Agua de Mezcla para el Concreto del libro Diseño y Control de Mezclas de Concreto de la Pórtland Cement Association.

El procedimiento para realizar un diseño de mezcla se resume a continuación: Paso 1:

Si el revenimiento (asentamiento) no está especificado, se procede a seleccionarlo según el tipo de obra en la Tabla A37.1. Tabla A37.1 Revenimiento según tipo de obra Máximo

Mínimo

Cimientos y placas de fundación con refuerzo

75

25

Cimientos sin refuerzo, caissons, muros de subestructura

75

25

Vigas y muros con refuerzo

100

25

Columnas de edificios

100

25

Pavimentos y losas

75

25

Concreto masivo

50

25

Aditivos Los aditivos son aquellos ingredientes líquidos o en polvo que se agregan al concreto o mortero antes o durante el mezclado con el fin de reducir costos en la mezcla, mantener la calidad de la misma durante el mezclado, transporte, colocado y curado en condiciones ambientales adversas y para obtener el mejor desempeño. Los aditivos deben cumplir con las especificaciones dadas por las normas que los rigen y se pueden clasificar según sus funciones de la siguiente manera:          

Inclusor de aire Reductor de agua Plastificante Acelerante de fragua Retardante de fragua Control de la hidratación Inhibidor de corrosión Reductor de contracción Inhibidor de la reacción álcali  agregado Colorante

La eficiencia de un aditivo depende del tipo, marca y cantidad de material cementante. También de las características de los componentes de la mezcla (agregados, agua) y del tiempo de mezclado. Los aditivos deben probarse previamente en el laboratorio utilizando el diseño de mezcla que se colocará en la obra con el fin de evaluar la compatibilidad y el cumplimiento de los requisitos esperados y el costo final de la mezcla.

Revenimiento (mm)

Tipo de construcción

Paso 2:

Seleccionar el tamaño máximo del agregado (TMA) según ACI 318-08 apartado 3.3.2. Paso 3:

Estimar el contenido de agua de mezclado y contenido de aire según la Tabla A37.2. Tabla A37.2 Estimación del contenido de agua de mezclado y aire Agua por kg/m3 de concreto para el tamaño máximo nominal del agregado

Revenimiento (mm)

9.5

25 a 50

207

199

190

179

75 a 100 150 a 175

228 243

216 228

205 216

193 202

Aire aproximado

3.0%

2.5%

2.0%

1.5%

25 a 50

181

175

168

160

75 a 100

202

193

184

175

150 a 175

216

205

197

184

12.5

19.0

25.0

37.5

50.0

75.0

150.0

166

154

130

113

181 190

169 178

145 160

124

1.0%

0.5%

0.3%

0.2%

150

142

122

107

165

157

133

119

174

166

154

-

Concreto sin aire incluido intencionalmente

Concreto con aire incluido intencionalmente

Contenido de aire aproximado por nivel de exposición Baja

4.5%

4.0%

3.5%

3.0%

2.5%

2.0%

1.5%

1.0%

Moderada

6.0%

5.5%

5.0%

4.5%

4.5%

4.0%

3.5%

3.0%

Extrema

7.5%

7.0%

6.0%

6.0%

5.5%

5.0%

4.5%

4.0%

Paso 4:

Seleccionar la relación agua/cemento en la tabla A37.3 en caso de diseñar por resistencia o en la tabla A37.4 si se diseña por durabilidad.


s o x e n A

Tabla A37.3 Relación agua/cemento según resistencia Relación agua-cemento por masa

Resistencia a la compresión a 28 días (MPa)

Concreto sin aire includio

Concreto con aire incluido

40

0.42

-

35

0.47

0.39

30

0.54

0.45

25

0.61

0.52

20

0.69

0.60

15

0.79

0.70

El peso de agregado grueso se calcula al multiplicar el volumen encontrado en la tabla anterior por la densidad en masa (peso unitario) del agregado grueso compactado según ASTM C29. Paso 7:

Estimar el contenido de agregado fino por el método de peso (6.3.7.1) o por el método de volumen absoluto (6.3.7.2). 

Esto requiere tener un conocimiento previo o experiencia para determinar el peso del concreto en estado fresco. En ausencia de esta información se puede utilizar la i nformación de la Tabla A37.6.

Tabla A37.4 Relación agua/cemento según durabilidad Máxima relación agua-cemento para concreto sujeto a exposiciones previas Tipo de estructura

Frecuentemente o continuamente húmeda, expuesta a hielo y deshielo

Secciones delgadas (bardas, bordillos, cornisas y trabajos ornamentales) y secciones con menos de 5 mm de recubrimiento sobre el refuerzo

0.45

Todas las otras estructuras

0.50

Exposición a agua de mar o sulfatos

Método de peso: El peso del agregado fino se calcula por la diferencia entre el peso del concreto en estado fresco y el peso total de los otros ingredientes (cemento, agua, agregado grueso, aditivos, etc)

Tabla A37.6 Determinación del peso del concreto fresco Tamaño máximo nominal del agregado (mm)

0.40

0.45

Paso 5:

Calcular el contenido de cemento a partir de la relación agua/cemento. Paso 6:

Estimar el contenido de agregado grueso según la Tabla A37.5. Para colados con bomba o áreas congestionadas, se recomienda reducir el volumen de agregado recomendado en esta tabla hasta en un 10%.



Primera estimación del peso del concreto en estado fresco (kg/m3) Concreto sin aire incluido Concreto con aire incluido

9.5

2280

2200

12.5

2310

2230

29

2345

2275

25

2380

2290

37.5

2410

2350

50

2445

2345

75

2490

2405

150

2530

2435

Método de volumen absoluto: El volumen requerido de agregado fino se calcula al restar el volumen total desplazado por los ingredientes ya calculados del volumen unitario del concreto

Paso 8:

Tabla A37.5 Estimación del contenido de agregado grueso Volumen de agregado grueso varillado en seco por Tamaño volumen unitario de concreto para diferentes módulos máximo de finura de la arena nominal del agregado 2.40 2.60 2.80 3.00 (mm) 9.5

0.50

0.48

0.46

0.44

12.5

0.59

0.57

0.55

0.53

29

0.66

0.64

0.62

0.60

25

0.71

0.69

0.67

0.65

37.5

0.75

0.73

0.71

0.69

50

0.78

0.76

0.74

0.72

75

0.82

0.80

0.78

0.76

150

0.87

0.85

0.83

0.81

Ajustar el diseño por humedad presente en los agregados para determinar el contenido de agua de mezclado al conocer la cantidad de agua que aportan o absorben los agregados. Dosificación(proporcionamiento) El profesional responsable de la obra, tiene la obligación de suministrar la dosificación correcta para la fabricación de concreto y/o mortero. La unidad de medida para la dosificación por volumen debe ser igual para todos los materiales que se adicionan al mezclador y deben llenarse al ras. Se debe agregar el agua necesaria para lograr la trabajabilidad requerida (según diseño de mezcla) y se debe erradicar la práctica de adicionar agua posteriormente, ya que esto disminuye notablemente la resistencia del concreto o mortero. En caso de requerir mayor fluidez en la mezcla, se recomienda el uso de aditivos fabricados para este fin.


Producción de concreto en obra El manejo de las materias primas debe considerar:

6. La condición del sustrato donde se colocará el mortero debe estar libre de polvo, grasa, materia orgánica, rebabas de concreto o de mortero.

1. El piso donde se depositan los agregados debe estar limpio para evitar la contaminación con materia orgánica (barro) y se deben mantener separados entre sí en áreas que el agua pueda escurrir.

7. La superficie debe estar húmeda, sin presentar una capa de agua visible ni cierto grado de brillo a la luz.

2. Utilizar agregados (arena y piedra) de primera calidad: limpios, sanos, de fuentes confiables y bien graduados.

El curado del concreto consiste en mantener la temperatura y contenido de humedad adecuada por un periodo de tiempo que inicia inmediatamente después de la colocación y del acabado con el fin de que se puedan desarrollar las propiedades requeridas en el concreto o mortero.

3. El cemento debe estibarse en tarimas, a no más de ocho sacos de altura, protegido de la lluvia y su consumo debe ser en forma PEPS (primero en entrar, primero en salir).

Curado

El concreto y el mortero recién colocado, necesitan conservar agua para promover el desarrollo de la resistencia y obtener la mayor durabilidad, impermeabilidad y la estabilidad dimensional.

4. El agua debe ser limpia y la temperatura de uso lo más baja posible.

Hay tres métodos básicos de curado que se aplican de acuerdo al tipo de obra:

5. Los aditivos deben utilizarse según instrucciones claras del fabricante.

1. Métodos que mantien en el agua de la mezcla. encharcamiento, inmersión, rociado o aspersión.

El personal encargado para la fabricación de concreto y mortero debe tener una preparación técnica o conocimiento básico para la preparación del concreto y de ser posible evitar la rotación en estos puestos de trabajo. Reglamentos de construcción como el ACI 318-08 establecen que todo equipo de mezclado y transporte de concreto debe estar limpio, se debe preparar el concreto y/o mortero en una mezcladora apropiada a las necesidades del proyecto. (No se permite la preparación del concreto de forma manual).

Ejemplo s:

2.

Métodos que reducen la pérdida de agua de la mezcla. Ejemplos: cubierta de plástico o membranas de curado.

3.

Método que aceleran el desarrollo de la resistencia mediante el suministro de calor y humedad adicional al concreto. Ejemplo: aplicación de vapor.

Durante la etapa en que el fraguado inicial ya inició (el concreto se ha solidificado pero su resistencia a la compresión es cercana a cero), debe considerarse los siguientes aspectos: 1.

Que la colocación del concreto se efectúe de manera tal que se logren las resistencias especificadas a las edades especificadas y qu e se evite la formación de fisuras tempranas.

2.

Seleccionar el método de curado adecuado para asegurar que los cambios en la temperatura estén controlados para evitar la presencia de fisuras.

1. El concreto y mortero se deben depositar en forma continua, lo más cerca posible de su ubicación final.

3.

Controlar la aparición de fisuras por contracción plástica del concreto en estado evitando la pérdida de humedad.

2. Para evitar la segregación, el concreto no se debe mover horizontalmente a largas distancias mientras se coloca.

4.

Aplicar el método de curado adecuado al concreto endurecido especialmente en edades tempranas para evitar la aparición de fisuras debido a la contracción por secado.

Colocación del concreto y mortero

3. Se debe eliminar el agua estancada para que no se mezcle con el concreto. 4. Todo concreto debe compactarse por medios adecuados dependiendo de la consistencia de la mezcla y condiciones de colocación. 5. Se debe considerar la temperatura ambiente antes de colocar el concreto y mortero, evitando las horas de máxima radiación solar para disminuir problemas de cambios volumétricos por contracción plástica.

Aseguramiento de la calidad Para asegurar resultados confiables es fundamental contar con personal en obra capacitado para realizar las pruebas al concreto. Por esto se recomienda que los ensayos sean ejecutadas por un Técnico en pruebas ASTM al Concreto Fresco del ACI Internacional.

A n e x o s


s o x e n A

Manual Técnico PC - Referencias R e f e r e n c i a s

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