CAPÍTULO PERUANO ACI PERÚ
CAPÍTULO DE ESTUDIANTES ACI - UNI
Taller de Patología del Concreto El ACI 318S-14 y la Supervisión de Estructuras de Concreto Ing° Luis Flores – Junio 2015
AMERICAN CONCRETE INSTITUTE
¿Qué es el ACI? El Instituto Americano del Concreto es la organización más grande a nivel mundial que desarrolla y distribuye normas y estándares técnicos, cursos y seminarios sobre el diseño, construcción y materiales relacionados al concreto, gracias a contribuciones de profesionales e institutos comprometidos con el buen uso del concreto.
El American Concrete Institute – ACI- se funda en 1904 en Michigan, EEUU. Desde entonces, lidera el conocimiento y normalización en el campo del concreto. Tiene 99 Capítulos, 65 Capítulos de Estudiantes y cerca de 23,000 miembros y está presente en más de 120 países.
Los Comités del ACI se encargan de desarrollar y promover las últimas actualizaciones, normas y reportes en los temas relacionados al concreto. Hay más de 100 Comités existentes y pueden Comités Técnicos, Educativos y de Certificación. Más de 3,000 profesionales voluntarios en el mundo conforman estos Comités.
ACI Committee 318 at the ACI Spring 2014 Convention in Reno, NV
El ACI PERÚ se funda en 1984, siendo el Ing° Teodoro Harmsen su 1er. Presidente. En el 2014 el Ing° Enrique Pasquel fue distinguido Miembro Honorario del ACI y algunos miembros reconocidos como Miembros Fellow por el ACI, como el Ing° Gianfranco Otazzi, etc.
Más de 30 años difundiendo el conocimiento en lo referente a tecnología del concreto en el Perú…
Directiva ACI Perú 2014-2015
Presidente:
Luis Flores
1er. Vice-Presidente:
Luciano López
2do. Vice-Presidente:
Luis Villena
Tesorero:
Julio Rivera
Secretaria: Directores:
María Inés Castillo José Alvarez
Aleksey Beresovski William Baca Christian Chacón Julio Higashi Raúl Quesada Christian Sotomayor
Más de 12 años como ¡Excellent Chapter!
EL ACI 318S-14 Requerimientos de Diseño para Concreto Estructural
Historia del ACI 318 •
1910 – Primer Reglamento publicado: “Regulaciones estándar para el uso de concreto reforzado en edificios” por el ACI.
•
Hasta 1956, los requisitos estructurales utilizaban el método de esfuerzos admisibles
•
Para 1971, se adopta el método de la “Resistencia última”, eliminando los esfuerzos admisibles.
•
En general, la organización del ACI 318 se ha basado en el comportamiento del concreto reforzado construido en sitio
Historia del ACI 318 1910: “Regulaciones Estandar para uso de concreto reforzado en edificios”
ACI 318-63 60 p g
ACI 318-71 (78 pg, 750 requisitos) vs ACI 318-11 (500 pg, 2500 req)
ACI 318S-14
Cambios importantes (desde 1971) •
Longitudes de desarrollo
•
Resistencia a la torsión
•
Diseño y detallado sísmico
•
Clases de exposición del concreto
•
Factores de reducción de resistencia basados en la deformación unitaria
•
Anclaje al concreto
Organización del ACI-318 (desde 1971 hasta el 2011)
Los capítulos 7 al 12 fueron fundamentales dentro de la organización
Análisis
Funcionamiento (Deflexiones, control de fisuración, etc.)
Resistencia (Flexión, cortante, etc.)
Detalles del refuerzo relacionados
Resistencia a cortante Capítulo 11 Resistencia a flexión y carga axial Capítulo 10 Factores de reducción de resistencia, f Capítulo 9
ACI 318-11 Organización Empalmes por traslape 12.15-12.17
Estribos en el nudo 11.10.2 Doblado 7.8.1.1
Estribos 7.10.5 Recubrimiento 7.7
¿Necesita una herramienta?
Proceso de reorganización del ACI 318-14
2003: el Comité inicia la discusión 2006: encuestas a los usuarios, grupos de discusión / talleres
Los ingenieros quieren que toda la información relacionada con el diseño y detallado de los elementos sea fácil de encontrar. Los ingenieros desean que el Reglamento esté configurado en paralelo con la misma forma como diseñan los miembros
2007: Se decide reorganizar y se desarrolla un plan de temas
2008: el Comité aprueba realizar la reorganización
Objetivos Principales de la Reorganización del ACI 318-14
¡Mayor facilidad de uso! Que la información se encuentre más rápido. Que haya certeza de que un diseño cumple a cabalidad con el Reglamento: Hoja de Ruta
Que haya un lugar para la información nueva
Es decir…¡Ordenar el garage!
2008: Se comenzó a ordenar el garaje…
¿Cómo se ve el 318S-14? MIEMBROS DE CONCRETO SIMPLE
COLUMNAS
CIMENTACIONES
SISTEMAS ESTRUCTURALES
LOSAS EN UNA DIRECCIÓN
GENERALIDADESALCANCE, APLICACIÓN, INTERPRETACIÓN
DIAFRAGMAS
VIGAS
Organización del ACI 318-14 Capítulos generales •
1: Generalidades: Alcances e interpretaciones
•
2: Nomenclatura y terminología
•
3: Normas citadas y materiales aceptables
Organización del ACI 318-14 Capítulos de Sistemas •
4: Requisitos para sistemas estructurales (nuevo)
•
5: Cargas
•
6: Análisis estructural: Se añade análisis con elementos finitos
Organización del ACI 318-14 Capítulos de los Elementos: • • • •
7: Losas en una dirección 8: Losas en dos direcciones 9: Vigas 10: Columnas
• •
• •
11: Muros 12: Diafragmas (nuevo) 13: Cimentaciones 14: Concreto simple
Organización del ACI 318S-14 Secciones típicas de un capítulo de miembros X.1
Alcance
X.2
Generalidades
X.3 X.4
Límites de diseño Resistencia requerida
X.5
Resistencia de diseño
X.6
Límites del refuerzo
X.7
Detallado del refuerzo
X.?
Organización del
11 ACI 318- 14
Resistencia a cortante Capítulo 10.5.3 11 Resistencia a flexión y carga axial, Capítulo 10.5.2 10 Factores de reducción de resistencia, φ, Capítulo 10.5.1 9
Empalmes por traslapo 10.7.5 12.15-12.17
¡ Ya no tenemos que Adivinar dónde está la información!
Estribos en el nudo, 11.10.2 10.2.2 Pendiente 7.8.1.1 10.7.4
Estribos 7.10.5 10.7.6.1 Recubrimiento 10.7.1 7.7
Organización del ACI 318S-14 Nudos / Conexiones
15: Nudos viga-columna y losa-columna
16: Conexiones entre miembros
17: Anclaje al concreto
Organización del ACI 318S-14 Capítulo de sismo resistencia •
18: Estructuras sismo resistentes
Organización del ACI 318S-14 Capítulos de los materiales •
19: Concreto: Propiedades, Requisitos de diseño y durabilidad
•
20: Refuerzo de acero, propiedades, durabilidad y embebidos
Organización del ACI 318S-14 Capítulos “Caja de Herramientas” - Complementarios •
21: Factores de reducción de resistencia
• •
22: Resistencia de las secciones de los miembros 23: Modelos puntal-tensor
•
24: Requisitos de funcionamiento
•
25: Detalles del refuerzo
Estilo del ACI 318-11 7.6.7.1— El espaciamiento entre el extremo y el centro de los tendones de pretensado a cada lado de un elemento no debe ser menor que 4db para torones ó 5db para alambres, excepto que si la resistencia del concreto a la compresión especificada al momento del preesforzado inicial, fci′ , es de 28 MPa o más, el espaciamiento mínimo, medido centro a centro, de los torones debe ser 45 mm para torones de 12.7 mm de diámetro nominal o menores, y de 50 mm para torones de 15.2 mm de diámetro nominal. Véase también 3.3.2. S
Estilo del ACI 318-14 Ahora los mismos requisitos están en una tabla
Tabla 25.2.4 — Espaciamiento mínimo medido centro a centro de los torones de pretensado en los extremos de un miembro
f c , MPa 28 <
≥ 28
Diámetro nominal del torón, mm
s
mínimo
Todos
4 db
< 12.7 mm
4db
12.7mm
45mm
15.2mm
50mm
Las Obras de Concreto en el Perú
La Informalidad en el Perú
En Lima: 60% de las viviendas son por Autoconstrucción
En el Perú: más del 80% de las viviendas son informales
Tipo de Material usado en Vivienda en el Perú
9% 6%
34%
51%
Concreto / Ladrillo Adobe Madera Otros
Fuente INEI 2013
La Autoconstrucción
Características: 1. 2. 3. 4.
5. 6.
Ausencia de Planos Sin dirección técnica Mano de obra no calificada Deficiente Control de Calidad Más cemento, más fierro… Concreto más caro …. pero de baja resistencia
Malos materiales Mala Construcción
Mal Diseño
¿QA/QC?
Exceso de Sobrecarga
Reacción AlcaliAgregado
Choques
Hielo/ Deshielo
Sismos Fuego
Corrosión
Etc,etc…
Tasa de Crecimiento del Sector Construcción - Perú 20.00% 18.00%
16.60%16.50% 14.80%
16.00%
17.40%
14.00% 12.00% 10.00%
8.40%
8.00% 6.00% 4.00%
Prom: 10.2% 8.50%
11.30%10.60% 6.10% 4.50%4.70%
3.00%
2.00% 0.00% 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Fuente : INEI - BCR
Obras de Inversión Sector Construcción 2015-2016
Principales Daños y Deterioros En Estructuras de Concreto
Patología del Concreto
Es la ciencia que estudia las “enfermedades” del
concreto (defectos, daños y/o deterioro) , sus causas, y efectos.
¿ Por qué se deteriora una estructura de concreto?
Defectos
Daños
Deterioros
Diseño,
Sobrecarga,
Congelación,
Materiales,
Derrames químicos
Deshielo,
Construcción
Sismo
Corrosión
Fuego
Reacción Alcaliagregado
1. DEFECTOS en el Concreto durante el Diseño y la Construcción Durante el Diseño:
1. 2. 3. 4.
Mal metrado de cargas, Error de Criterio o Cálculo estructural Falta de compatibilización Falta de especificaciones y detalles constructivos claros, etc.
Durante la Construcción:
1. 2. 3. 4.
Selección inadecuada de materiales, QA/QC? Error en el diseño de mezcla, Mal procedimiento constructivo, Desconocimiento de propiedades del concreto
2. DAÑOS en el Concreto
Por Cargas (Sobrecargas) CV
CV
CMv
Zona en compresión
CS
Zona en tensión
CI CM
Compresión
Esf.Corte Esf.Comp. Esf. Tensión
Posible zona de corrosión Tensión
2. DAÑOS en el Concreto Sobrecarga no Esperada
3. DAÑOS en el Concreto Sobrecarga no Esperada
Esta sobrecarga genera sobre-esfuerzos en los elementos, deflexiones y pandeos, fisuras, etc.
2. DAÑOS en el Concreto por Ataque Químico El concreto puede ser afectado por el ataque de: 1. Acidos inorgánicos, 2. Acidos orgánicos, 3. 4.
Soluciones alcalinas, Soluciones salinas, etc,
Caso 1: La pasta de cemento es atacada: Los agregados se desprenden.
Caso II: Los ácidos disuelven los agregados de piedra caliza o dolomita.
2. DAÑOS en el Concreto por Ataque Químico
2. DAÑOS en el Concreto por Sismos
Sismo en Pisco-ICA : 2007: 7.9°
2. DAÑOS en el Concreto por Fuego
Dic’2013: Incendio en Almacén de Llantas
2. DAÑOS en el Concreto por Fuego 65°C
20°C
00h00m
20°C 50°C
00h30m
650°C
01h00m
-Agrietamiento por flexión excesiva 100°C
540°C 02h00m
870°C
Deformaciones por momento y empuje entre miembros
2. DAÑOS en el Concreto por Congelación
Set’13: Almacén de Frío RANSA - Callao
3. DAÑOS en el Concreto por Congelación Cuando se presentan estas condiciones: 1. Ciclos de congelación y deshielo en el concreto, 2. Concreto poroso que absorbe agua Poros Capilares Zona de saturación
Microagrietamiento por tensión
3. DAÑOS en el Concreto por Congelación
El agua que se congela satura los agregados y astilla el concreto circundante
La velocidad del deterioro del concreto está condicionada por: • Mayor porosidad, • Mayor saturación de humedad, • Número incrementado de ciclos de hielo y deshielo, • Aire incluído, • Superficies horizontales que atrapan agua estancada
3. Principales DETERIOROS al Concreto: Uso de Incorporadores de Aire
P:¿Qué pasa con las burbujas de aire incorporado cuando el concreto se congela? R:Se achican, permitiendo que la pasta se expanda sin crear esfuerzos interiores
2. DETERIOROS en el Concreto
Corrosión en el Acero de Refuerzo
Ataque Químico
3. DETERIOROS en el Concreto
Intemperismo
Ataque de Sulfatos Na, K , Mg, Ca
Depende de los constituyentes del concreto, la calidad del concreto y concentración de sulfatos
3. DETERIOROS en el Concreto
Ataque de Cloruros
3. La Corrosión en el Acero
Corrosión del acero por recubrimiento insuficiente
3. Corrosión del Acero por Cloruros
Años
Años A mayor penetración de cloruros
Años
Mayor corrosión
3. Las Grietas y Cloruros Junta de construcción o grieta
Años
Años
Años
3. Principales DETERIOROS al Concreto: Por Corrosión por Exceso de Cloruros
2012: Sede Administrativa UGEL de Ilo - Moquegua
3. Corrosión por Carbonatación del Concreto
Por contacto con Gases atmosféricos y/o industriales - CO2 + = CO3H2 - SO2 + = SO3H2 Frente de Carbonatación
años CO2
Entonces… ¿cómo puedo
proteger al Concreto?
El ACI 318S-14 y la Durabilidad en el Concreto
Concreto Durable Es aquel concreto capaz de resistir la acción del medio ambiente que lo rodea, de los ataques químicos y biológicos, mecánicos y/o de cualquier otro proceso de deterioro. Causas que Producen Problemas de Durabilidad 16% 39% 45%
Materiales Diseño Construcción
Concreto Durable: La Compacidad del Concreto Es la capacidad que tienen las partículas sólidas de acomodarse. Para mejorar la compacidad del concreto: Uso de cementante de buena calidad.
Bajas relaciones agua/cemento. Uso de agregados densos, poco porosos y bien graduados. La menor cantidad de agua de mezclado. Adecuado manejo, colocación y compactación del concreto Adecuado retiro de los encofrados. Protección y curado apropiado.
Concreto resistente y durable
Para obtener un Concreto Durable Factores que Intervienen en el Durabilidad del Concreto: 1. La Compacidad de Concreto 2. La Porosidad del Concreto :
3.
Poros Capilares Fisuras
El Micro-Clima
4.
Macroporos
Humedad Temperatura Presión
La presencia de Agentes Agresivos
Concreto Durable: ¿Qué dice nuestro RNE? E-060: Concreto Armado CAPÍTULO 4. REQUISITOS DE DURABILIDAD 4.0 ALCANCE 4.1 RELACIÓN AGUA-MATERIAL CEMENTANTE 4.2 EXPOSICIÓN A CICLOS DE CONGELAMIENTOY DESHIELO 4.3 EXPOSICIÓN A SULFATOS 4.4 PROTECCIÓN DEL REFUERZO CONTRA LA CORROSIÓN
Concreto Durable: ¿Qué dice el ACI 318S-14?
Concreto Durable: ¿Qué dice el ACI 318S-14?
Exposiciones Especiales a Congelamiento y Deshielo
El ACI 318S-14 y la Construcción e Inspección del Concreto
Construcción e Inspección: ¿Qué dice el ACI 318S-14? Capítulo 26 – DOCUMENTOS DE CONSTRUCCIÓN E INSPECCIÓN •
El 318 está escrito para el ingeniero y no para el contratista de construcción.
•
Los requisitos de construcción deben comunicarse a través de los documentos de construcción.
•
En el 318-14, todos los requisitos de construcción se han reunido en el Capítulo 26.
Construcción e Inspección: ¿Qué dice el ACI 318S-14?
Construcción e Inspección: ¿Qué dice el ACI 318S-14?
Construcción e Inspección: ¿Qué dice el ACI 318S-14?
Otras Normas ACI a tener en cuenta
ACI 221: Guía para la Durabilidad del Concreto
Definiciones Concreto Fresco Congelación y deshielo del
concreto. Reacción alcali – agregado Ataques químicos Abrasión Recomendaciones
ACI 222: Guía de Diseño y Construcción para mitigar la Corrosión
Consideraciones para el Diseño Impacto de la dosificación, materiales y tipos de metales embebidos en el concreto Práctica constructiva Evaluación y protección de estructuras en servicio.
ACI 435: Control de Deflexiones en Estructuras de Concreto
Deflexiones en elementos de concreto a flexión. Deflexiones en losas armadas en 2 sentidos Control y reducción de deflexiones en elementos de concreto, Método de la sección de curvatura para el cálculo de deflexiones.
ACI 437: Evaluación de la Resistencia del Concreto en Edificaciones Existentes
Investigación preliminar. Métodos de evaluación de materiales.
Condiciones métodos para las pruebas dey carga. Evaluación del concreto. Método de la carga cíclica.
ACI 546: Guía de Reparación del Concreto
Remoción, y preparación del concreto, técnicas de reparación. Preparación de la superficie. Materiales de reparación. Sistemas de protección. Técnicas de reforzamiento, etc
ACI Perú: www.aci-peru.org
ACI: www.concrete.org
Procedimiento ACI para atender un Caso de Patología del Concreto
Procesos en la Patología Estructural Congénitos
Defectos y/o Daños
Contraídos Accidentales
Síntomas
Investigación de la estructura enferma
Manchas Cambios de color Fisuras Pérdidas de masa
Inv. Preliminar Inv. Profunda
Procesos en la Patología Estructural
Investigación de la estructura enferma Diagnóstico y Causas
Tipos de daños Magnitud de los daños Cantidad de daños
Pronóstico
Vulnerabilidad
Optimista
Pesimista
Procesos en la Patología Estructural
Pronóstico
Optimista Terapias • Preservación • Restauración • Reparación • Rehabilitación • Reforzamiento
Pesimista • Amputación • Demolición
Procedimiento ACI para la Reparación de Estructuras de Concreto
ACI 546R-04: Guía para la Reparación de estructuras de concreto
¿En qué casos podemos aplicar este método?
Estructuras con daños por sobrecarga, explosiones, vibraciones, fuego, etc. Estructuras con evidente estado de deterioro como fisuración, delaminación, corrosión, deflexiones excesivas, etc. Estructuras con errores durante el diseño, detallaje, materiales o construcción. Estructuras que requieran ensayos, reparación y/o reforzamiento. Adecuación sísmica de estructuras (seismic retrofit) Cambios de uso, etc.
Metodología ACI de Reparación 1.
2.
Para llevar a cabo una evaluación y reparación existosa, debemos comprender las causas que srcinan el deterioro. Es esencial separar las causas de los síntomas o deficiencias observadas. SINTOMA Fisuración
CAUSAS • Retracción plástica • Sobrecarga • Corrosión, etc
Metodología ACI de Reparación
1. Evaluación Preliminar
2. Causas del Deterioro
3. Método de Reparación y Materiales
4. Planos y especificaciones
5. Ejecución de la Obra
1. Evaluación Preliminar
Revisión de: 1. Expediente Técnico de la obra (Planos, MD, ET, etc) 2. Memorias de cálculo. 3. Cuaderno de Obra, Ocurrencias, etc. 4. Registro de cambios durante la obra. 5. Pruebas y ensayos durante la obra 6. Inspección visual de la estructura. 7. Pruebas destructivas y no destructivas. 8. Ensayos químicos, análisis petrográficos,
1.1 Pruebas y ensayos al concreto
1.1 Pruebas y ensayos al Concreto
1.2 Evaluación de los Materiales
El Concreto:
Extracción de muestras Análisis petrográfico: densidad, tipo de cemento, cantidad de puzolanas, proporciones del agregado, porosidad, contenido de aire, etc. Análisis químico: sales, sulfatos, profundidad de carbonatación Resistencia f’c
1.3 Evaluación de los Materiales
El Acero de Refuerzo:
Determinación del Esfuerzo de Fluencia “fy”
Toma de muestras (ASTM A-370) Presencia de corrosión – área afectada
2. Determinación de las Causas del Deterioro Desperfectos
Causas
Defectos
- Diseño - Materiales, - Construcción
Daños
-
Deterioro
Sobrecarga, Derrame químico, Sismo, Fuego Congelación, Erisión, Corrosión, Sulfatos
3. Selección del Método de Reparación y materiales
A tener en cuenta: 1. Buscar soluciones para anular las causas del deterioro: exposiciones a sustancias, sobrecargas, vibraciones, etc. 2. Considerar restricciones: operación en caliente, clima, costo/beneficio, etc. 3. Si no se puede anular la causa del daño, se buscará extender su vida útil. 4. PROS y CONTRAS de reparaciones permanentes vs. temporales
3. Selección del Método de Reparación y materiales 5. 6. 7. 8. 9.
Mantener la seguridad estructural antes, durante y después de la reparación. Si se incorporar elementos que cambian la configuración Nuevo análisis estructural. Verificar hasta dónde ha avanzado el deterioro (p.e. corrosión del acero) Información actualizada de materiales, aditivos, equipos: revisar la Hoja Técnica Experiencia del Contratista Reparador
4. Preparación del Expediente Técnico de Reparación
Planos, Especificaciones Técnicas, Procedimientos, etc. ¿ Cómo…
Apuntalar y sostener la estructura existente? Retirar el concreto ? Preparar la superficie ? Habilitación del refuerzo ? Colocar los materiales de reparación. ? Anclajes, concreto de reparación, aditivo para pegar concreto nuevo con concreto viejo…
5. Ejecución de la Obra A considerar: 1. “Los trabajos de reparación requieren más
atención a los detalles y buena práctica constructiva que una obra nueva”
2. 3. 4.
Selección del Contratista Reparador – Experiencia. Verificar la seguridad estructural antes de empezar la obra. La reparación puede alterar la distribución de fuerzas y cargas sobre la estructura. Es esencial que se verifique el apuntalamiento necesario en la obra.
5. Ejecución de la Obra 5.
Al remover el concreto deteriorado prestar mucha atención al “sonido hueco del concreto” para
6. 7. 8.
determinar la extensión del trabajo. Especial cuidado con los equipos de remoción. Controles de seguridad y calidad durante la reparación. Mantenimiento preventivo luego de la reparación.
¡ Gracias por su atención !
[email protected]
