Guia de apoyo al ingeniero diseñador

1ra EDICIÓN - SEPT.2020

GUÍA DE APOYO AL INGENIERO DISEÑADOR 1

INSTITUTO DEL CEMENTO Y DEL HORMIGÓN DE CHILE

COMISIÓN DE CONSTRUCCION EN HORMIGÓN

GUIA DE APOYO AL INGENIERO

DISEÑADOR

Representantes Empresas Integrantes Comisión de Construcción que validó este

Documento;

Filiación Representante Filiación Representante

Cementera Sr. Arturo Holmgren Docencia Sr. Edgardo González

Cementera Sr. Hernan Medina Docencia Sr. Federico Delfin

Construcción Sr. Armando Quezada ICH Sr. Augusto Holmberg

Construcción Sr. Carlos Fernandez Inspección Sr. Carlos Videla

Construcción Sr. Jorge Montegu Inspección Sr. Enrique Bollmann

Construcción Sr. Oscar Guarda Inspección Sr. Florián Silva

Consultoria Sr. Bernhard Paul Inspección Sr. Jorge Bravo

Consultoria Sr. Cristián Masana Laboratorio Sr. José M. Pascual

Consultoria Sr. Patricio Tapia MINVU Sra. Susana Jara

Consultoria Sr. Renato Vargas Premezclados Sr. Jorge Del Pozo

Consultoria Sr. Yuri Tomicic Premezclados Sr. Sergio Vidal

1ra Edición –Final

ICH – Comisión de Construcción en Hormigón

Guía de Apoyo al Ingeniero Diseñador

1a Edición - Sept. 2020

INDICE

I. Introducción 1

II. Requisitos de Durabilidad del Hormigón (Sección 19.4). 3

III. Colocación del Hormigón en Elementos Esbeltos (Sección 26.5.2.f) 6

VI. Curado del Hormigón (Sección 26.5.3) 10

V. Juntas en Elementos de Hormigón (Sección 25.5.6) 17

VI.

Control de la Fisuración por Retracción Hidráulica y Térmica del Hormigón (Sección

25.5.6) 26

VII. Disposición de Refuerzos y Compactación (Sección 26.6.1.1) 39

VIII. Desmolde y Descimbre (Sección 26.11.2) 41

IX. Especificación de Laboratorios de Ensayo del Hormigón (Sección 26.12.1.6) 46

X. Estimación de la Resistencia Real del Hormigón en Obra (Sección 26.12) 47

XI. Listado de Especificaciones Técnicas de ICH 51

ANEXO 1:

Información complementaria.

ADJUNTO 1: Instalación de canalizaciones de servicios en elementos de hormigón armado.

Página i



Sección I – Introducción.


ICH – COMISIÓN DE CONSTRUCCION EN HORMIGÓN

GUIA DE APOYO AL INGENIERO DISEÑADOR

I. Introducción.

El presente documento ha sido desarrollado por la Comisión de Construcción en Hormigón

con el objetivo de entregar al ingeniero diseñador una guía que le sirva de apoyo en la

especificación y diseño de un proyecto en hormigón armado.

Se hace notar que el documento en su conjunto, y cada sección en particular, no son una

Especificación Técnica ni deben ser usados en reemplazo de éstas. Tampoco podrá(n) ser

invocado(s) en contratos ni para la resolución de discrepancias técnicas.

Este documento contiene conocimiento que se encuentra diseminado en diversos textos de

tecnología de hormigón y también recomendaciones de buena práctica. Como tal, su fin es

orientar sobre los puntos esenciales desarrollados en cada punto y proporcionar una

referencia general basada en documentos ACI que permita complementar lo ahí expuesto.

Las referencias a documentos del Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile pueden ser

revisadas en el sitio web www.ich.cl.

Se aconseja que el ingeniero diseñador consulte las referencias listadas al final de cada

sección previo a realizar la especificación o el diseño al que dicha sección se refiere.

La guía se ha organizado siguiendo la secuencia temática de la versión 2014 del código

ACI 318. En el título de cada sección, entre paréntesis, se indica la sección correspondiente a

dicho código. Al final de esta sección se indican las referencias que son transversales a todo el

contenido de este documento.

Para un mejor entendimiento de esta guía, los términos siguientes se interpretan según se

describe a continuación:

- Concreto: A lo largo de este documento el término concreto se usa como

sinónimo de hormigón. Pueden presentarse indistintamente

ambas denominaciones.

- Radier: Por radier se entenderá a un sistema de losa apoyada sobre el

terreno, ya sea directa o indirectamente sobre él, distinta de la

losa elevada que requieren de un moldaje en su cara inferior para

ser construidas.

- Ingeniero diseñador: Corresponde al profesional ingeniero o empresa responsable del

diseño estructural de una obra y a quien le corresponde

establecer las especificaciones técnicas de la misma, de

conformidad con lo estipulado en la norma NCh 3417.

- Ingeniero especialista: Corresponde a un profesional o empresa, que puede o no ser el

mismo ingeniero diseñador, cuya experticia radica en un tema

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Sección I – Introducción.


específico de la obra, como por ejemplo, el sistema de moldaje.

- Resistencia real: Cuando en este texto se haga referencia a resistencia real se

debe entender que corresponde a la resistencia del hormigón

colocado en un elemento estructural específico y medida en

dicho elemento. Esta puede ser estimada por procedimientos no

destructivos, como, por ejemplo, madurez o también medida

mediante ensayos destructivos como la extracción de testigos,

entre otros métodos. Ver sección X de esta guía.

En conformidad a la norma NCh 170:2016, la resistencia se debe

estimar como resistencia cilíndrica e indicar la edad del ensayo.

Referencias transversales a todo el documento:

- NCh 170:2016. Hormigón – Requisitos Generales.

- NCh 3417-2016. Estructuras – Requisitos para proyectos de cálculo estructural.

- ACI 318-2014. Building Code Requirements for Structural Concrete.

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Sección II – Requisitos de durabilidad del hormigón.


II. Requisitos de Durabilidad del Hormigón (Sección 19.4).

Los requisitos que debe cumplir un hormigón para resistir la acción de agentes internos o

externos que generan ataque al elemento estructural, como pueden ser la exposición a ciclos

hielo - deshielo, ataque de sulfatos, cloruros y/o contacto con agua, están definidos en

NCh170:2016. Esta nueva versión de la norma NCh170 clasifica los grados de exposición del

hormigón frente a ataques externos de manera similar a ACI 318-14. Sin embargo, se cambia

el uso de la razón agua-cemento, de difícil verificación práctica, por un requisito de

penetración de agua o un contenido mínimo de cemento. De esta manera NCh170:2016 ya no

considera a la razón agua cemento como un factor explícito a ser especificado por el ingeniero

diseñador.

Esta versión de la norma mantiene aspectos prescriptivos, pero avanza en la especificación por

desempeño. La medida de desempeño en durabilidad del hormigón incorporada en la norma

NCh170:2016 corresponde a la profundidad de penetración de agua, medida de acuerdo a

NCh 2262, la que se limita a 20 mm en ambientes muy agresivos y se acepta hasta 50 mm en

ambientes moderados. También la norma NCh170:2016 fija como resistencia mínima del

hormigón en ambientes muy agresivos el grado G35. En todo caso, la resistencia especificada

debe ser mayor o igual a la correspondiente al grado G17 en hormigones estructurales. Todo

esto se condice con la necesidad de mantener la impermeabilidad del hormigón de

recubrimiento para lograr una adecuada protección del acero de refuerzo.

Lo principal de este nuevo enfoque es que le asigna al ingeniero diseñador la responsabilidad

de definir los requerimientos de durabilidad en su especificación del hormigón. Este

profesional debe definir la resistencia requerida, la clase de exposición y los requerimientos

específicos de durabilidad. La o las “Clases de Exposición” a que quedará sometida la

estructura pueden sustentarse en la experiencia o, en situaciones en las cuales no exista

información previa del comportamiento de estructuras similares, en estudios del clima, de

suelos u otros especiales, ajustados al lugar de emplazamiento y encargados a este fin. Antes

de especificar se recomienda que el ingeniero diseñador revise el comentario 19.3.1 en ACI

318-14.

En caso de estar en presencia de un ambiente agresivo, el ingeniero diseñador tiene distintas

alternativas para proteger los elementos estructurales, como son:

- Si el suelo es agresivo, su reemplazo en torno de los elementos estructurales

comprometidos.

- En exposición al ambiente exterior o el terreno, aumento del recubrimiento.

- Reducción de la permeabilidad del hormigón, por ejemplo, mediante el empleo de aditivos

impermeabilizantes o el uso de agentes de cristalización. Estos últimos normalmente son

más efectivos en hormigones cuya resistencia esté entre los grados G17 y G30.

- Impermeabilizaciones externas o recubrimientos superficiales, elementos previos de

sacrificio, u otros.

Cada una de estas alternativas, y otras no mencionadas en esta sección, debe ser evaluada por

el ingeniero diseñador, identificando sus límites de efectividad, ventajas y contraindicaciones,

de modo de especificar la mejor solución para cada proyecto en particular.

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En todo caso, la especificación de las diferentes propiedades del hormigón debe ser

congruente con la resistencia especificada y se debe tener cuidado de especificar

adecuadamente los parámetros que definen la durabilidad, ya que, por ejemplo, valores muy

altos de la dosis mínima de cemento podrían traducirse en hormigones con altos contenidos

de pasta, más susceptibles de fisurarse y por lo tanto el elemento estructural de hormigón

puede ver disminuida su durabilidad.

Para el caso de estructuras en las cuales la durabilidad es una variable explicita de diseño, en

el Anexo B de la norma NCh 170 se incluye la descripción de otros ensayos complementarios

que permiten determinar los principales parámetros del hormigón asociados a su durabilidad.

Para este tipo de estructuras se deben especificar los “Requerimientos de Durabilidad” que,

según el estado del arte y de la práctica, se deben exigir para que el hormigón sea capaz de

resistir la clase de exposición previamente establecida, como por ejemplo valores admisibles

en el ensayo de penetración del ión cloruro, ASTM C1202, u otros.

Un caso relevante de mencionar es la exposición en ambiente marino o a agua de mar, que

presentan condiciones con alto contenido de iones cloruro. En esta situación, el diseño de las

estructuras de hormigón armado debe considerar otras variables relevantes asociadas a la

corrosión del acero de refuerzo inducida por las altas concentraciones de cloruros y, entre

éstas, el espesor y la calidad del hormigón de recubrimiento, casos en los cuales es

aconsejable el asesorarse por un ingeniero especialista en la materia. En estos casos, para un

adecuado diseño por durabilidad se debe establecer la vida útil de la estructura, y luego

verificar si las consideraciones del diseño permitirán cumplir con ese requerimiento. Para ello

lo que se hace es determinar las propiedades de transporte de los iones de cloruro al interior

del hormigón. En los últimos años se han desarrollado una serie de modelos predictivos, entre

los que podemos mencionar el modelo “ERFC”, el modelo europeo “DURACRETE”, el modelo

escandinavo “CLINCONC”, entre otros, pero para aplicarlos se requiere conocer una

característica específica del hormigón de recubrimiento, que es el coeficiente de difusión

aparente del ión cloruro en el hormigón, el que normalmente se determina mediante un

ensayo de migración acelerada de cloruros. El procedimiento de ensayo que actualmente es

más ampliamente usado es el establecido en la norma nórdica Nordtest Method NT Build 492

(Ver Anexo 1 con información adicional)

Referencias:

- NCh 2262-2009. Hormigón y mortero - Determinación de la permeabilidad al agua -

Método de la penetración de agua bajo presión.

- ET001-005. Especificación Técnica – Fisuras no Estructurales en Obras de Hormigón

Armado. Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile

- ACI 201.2R-16 Guide to Durable Concrete

- ACI 212.3R-10 Report on Chemical Admixtures for Concrete.

- ACI 222.3R-11 Guide to Design and Construction Practices to Mitigate Corrosion of

Reinforcement in Concrete Structures.

- ACI 224R-01. Control of Cracking in Concrete Structures.

- ASTM C1202 Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist

Chloride Ion Penetration (RCPT).

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- Nordtest Method NT BUILD 492. Chloride Migration Coefficient from non-steady-state

Migration Experiments.

- STAR 230-DUC. Performance Based Specifications and Control of Concrete Durability.

RILEM.

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Sección III – Colocación del hormigón en elementos esbeltos.


III.

Colocación del Hormigón en Elementos Esbeltos (Sección 26.5.2.f)

La colocación del hormigón en estructuras esbeltas, y con alturas de caída relevantes (mayor

de 2,5 m), se encuentra tratada en el documento desarrollado por ICH, Especificación Técnica

ET 002-05 “Altura de Vaciado en Elementos de Hormigón Armado” el cual se recomienda

consultar.

En general, el uso de mangas no sería necesario si la compactación del hormigón se puede

completar en toda la sección antes que fragüe el material que ha rebotado en el moldaje o en

el refuerzo, de modo de no afectar la homogeneidad del material, o si el hormigón se puede

colocar entre las mallas de refuerzo sin generar pérdida de homogeneidad debida a

segregación. Para ello es importante que el ingeniero diseñador considere un cierto orden de

los ganchos de los estribos y las trabas en los muros de manera de permitir que el vibrador sea

introducido en toda la altura del elemento y pueda inclinarse en el fondo para lograr una

adecuada consolidación. Se hace notar que espaciamientos entre trabas inferiores a 200 mm

dificultan esta labor.

Sin embargo, en caso que se especifique, o considere, el uso de mangas o tubos para colocar

el concreto en este tipo de elementos, los siguientes puntos deben tenerse en consideración:

I. El tamaño máximo del árido no deberá exceder del mínimo entre 1/5 de la menor

dimensión entre las caras de moldaje y 3/4 de la distancia libre mínima entre barras

individuales de refuerzo. Adicionalmente, la Tabla A.5.2 de ACI211.1 hace

recomendaciones un tanto más restrictivas en particular en relación con la distancia entre

barras, tal que el tamaño máximo del árido no deberá exceder de 2/3 de la distancia

mínima entre barras longitudinales. Esta última restricción equivale a que, dado un

tamaño máximo de árido, las barras longitudinales deberán disponerse dejando un

espacio libre mínimo entre ellas de 1,5 veces el tamaño máximo nominal del árido por

condición de colocación del hormigón. Al usar tubos de descarga del hormigón, un tamaño

máximo del árido recomendado para elementos reforzados es de 20 mm (3/4 pulgada)

II.

III.

El diámetro mínimo del tubo de descarga se recomienda que sea de 8 veces el tamaño

máximo del árido en el extremo superior, extendiéndose por una altura entre 2 a 3 m, y

luego el diámetro del tubo se puede reducir a 6 veces el tamaño del árido, en la base del

tubo, si la altura de éste excede los 3 m. Normalmente el diámetro varía entre 200 y 300

mm, situación que lo hace poco práctico para permitir su paso entre los refuerzos de una

obra de construcción típica. En ACI 304R-09 no existe una limitación explícita entre el

diámetro del tubo de descarga y la profundidad que pueda alcanzarse con éste.

La distancia entre puntos de colocación del tubo, o entre tubos contiguos, no deberá

exceder 2 (máximo 3) veces la altura del hormigonado, de modo de evitar que el hormigón

se traslade horizontalmente grandes distancias, condición que dificulta la obtención de

capas horizontales adecuadamente compactadas. No se recomienda que esta separación

exceda de 1,5 m, siendo su rango típico entre 1 a 1,5 m, la cual se podrá ajustar según el

tipo de elemento y la dosificación del hormigón empleado. Además, se debe poner

especial cuidado en que el hormigón se vaya colocando en capas cuyos espesores no

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excedan del largo del vibrador usado en la faena, de tal forma que se logre vibrar

efectivamente la interface con la capa inferior.

IV.

El flujo de concreto en el tubo debe ser constante, manteniendo siempre libre el extremo

de la descarga, tanto para evitar bloqueos al interior del tubo, como para prevenir

segregación. En hormigonados profundos, se recomienda iniciar con una primera capa de

hormigón, de un espesor menor, que será consolidada con el equipo vibrador inclinado, la

que servirá de apoyo a las sucesivas capas de hormigón.

V. El tubo debe estar vertical y asegurado de modo que no se mueva horizontalmente

durante el hormigonado y el hormigón se debe depositar verticalmente en capas cuyo

espesor no exceda lo indicado en el punto (c) precedente. El tubo se debe alzar

lentamente a medida que se completa el vaciado de una etapa para mantener el extremo

de descarga libre por sobre el nivel de la última capa colocada, de modo de evitar que se

coloque hormigón fresco bajo capas que han empezado a fraguar, lo cual puede causar

una junta fría, sin adherencia entre capas horizontales de hormigón, segregación, huecos y

fisuras.

El uso de tubos puede generar conos de deposición del hormigón, y si el vibrado no se realiza

metódicamente, el material entre puntos de colocación puede quedar mal compactado, con

los problemas que esto implica.

En general con la tecnología de hormigones actualmente disponible en el mercado, el uso de

este tipo de implementos no debiera ser necesario.

Las Figuras III.1 y III.2 ilustran otras opciones sugeridas por el documento ACI 304R-19 para

vaciar hormigón en elementos esbeltos.

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Figura III.1: Colocación del concreto en un muro profundo o

curvo, a través de una abertura en el moldaje.

ACI 304R.

Usar buzones adosados y ventanas en los moldes de muros que permitan un flujo

suave del hormigón en el molde. Se hace notar que el método de vaciado

presentado en la Figura III.1 de la izquierda no se usa en Chile. Por su parte el

mostrado a la derecha se ha usado con resultados satisfactorios al reparar nidos,

posiblemente debido a la mayor docilidad que presentan los hormigones

actualmente usados para tal propósito.

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Figura III.2:

Colocación del hormigón en moldajes

profundos y delgados. ACI 340R.

Otro método que resulta satisfactorio es la utilización buzones con tubos cortos para dirigir la

caída en las pasadas existentes entre las barras. Estos buzones son permanentes durante la

colocación y a distancias de no más de 2 metros entre ellos. De esta forma se consigue una

caída sin tocar las armaduras y un traslado horizontal no mayor a 1 metro

Cabe señalar que las figuras III.1 y III.2 o el método antes descrito son recomendaciones y, por

tanto, una constructora puede usar métodos alternativos que le den resultados satisfactorios

según lo descrito en la especificación ET002-005 de ICH.

Referencias:

- ET002-005. Especificación Técnica – Altura de Vaciado en Elementos de Hormigón

Armado. Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile.

- Concrete Dumping Height Specification. Cristian Masana, Concrete International. February

2008.

- ACI 304R-09. Guide for Measuring, Mixing, Transporting and Placing Concrete.

- ACI 211.1-09. Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and

Mass Concrete.

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Sección IV – Curado del hormigón.


VI. Curado del Hormigón (Sección 26.5.3)

El curado del hormigón es un proceso imprescindible en la secuencia de construcción de una

obra ya que mejora la durabilidad, al favorecer el aumento de la impermeabilidad, y el

desarrollo de las propiedades mecánicas del hormigón. Las figuras IV.1 a IV.3 ilustran, de

manera esquemática, la importancia de aplicar un curado adecuado a todos los elementos

de una obra.

La Figura IV.1 muestra el efecto del tiempo de curado en la evolución de resistencia en

probetas a las que se les ha retirado el curado húmedo a los 3 días y a los 7 días y otras que

se han mantenido continuamente en condición de curado. Esta figura enfatiza, al igual que

muchas otras que se encuentran en la literatura técnica, la gran importancia de un

adecuado curado en obra desde el punto de vista de las resistencias mecánicas.

Figura IV.1: Influencia de la humedad ambiental sobre la resistencia. ACI 308R. Adaptado

de Kosmatka y Panarese, 1988.

Por su parte, la Figura IV.2 remarca lo anterior, ilustrando esquemáticamente el

significativo impacto que tiene el tipo de curado y el porcentaje de adiciones en la

durabilidad del hormigón, expresada en función de la impermeabilidad. De esta figura es

posible concluir que la mejor opción para aumentar la durabilidad del hormigón es aplicar

un buen sistema de curado, por el período apropiado a la condición de exposición del

elemento. Utilizar cementos con adiciones es una buena alternativa siempre y cuando se

aplique un buen curado. Vale recordar que el proceso de reducción de poros que produce

la reacción puzolánica, se produce si y sólo si hay humedad suficiente para que los

materiales suplementarios del cemento reaccionen con el hidróxido de calcio para formar

compuestos que poseen propiedades cementicias.

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Figura IV.2: Influencia del tipo de curado, y del porcentaje de adiciones, en la

durabilidad potencial del hormigón. Adaptado de “Durabilidad de

Estructuras de Hormigón”, Guía de Diseño CEB, Boletín N° 12.

En resumen, aparte del requerimiento de resistencia mínima a compresión (potencial o real)

para autorizar discontinuar el curado, sería altamente recomendable incluir y exigir en las

especificaciones técnicas de una obra la ejecución de ensayos de impermeabilidad del

hormigón, en aquellas situaciones en las que un constructor desee proponer sistemas de

curado distintos a los que ha sancionado la práctica (Ver Sección II precedente).

Por último, la Figura IV.3 esquematiza la tasa de evaporación promedio a lo largo del año

para las principales ciudades de Chile, notándose que ésta típicamente se ubica sobre el

límite práctico aceptado de 0,5 kg/m 2 /h que marcaría el umbral a partir del cual aumenta el

riesgo de aparición de fisuración por retracción plástica. Lo anterior muestra la importancia

de aplicar un adecuado curado en toda la extensión del territorio nacional, durante todo el

año.

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Figura IV.3: Tasa de evaporación del hormigón a lo largo de Chile. Cada barra

representa un trimestre. Curso de Tecnología del Hormigón (Ing. Sergio

Rojas). Dirección de Vialidad del M.O.P, 1975.

Establecida la importancia del curado del hormigón, se debe hacer notar que las exigencias

de curado en una obra de hormigón están condicionadas, tanto por las características

propias del material (grado del hormigón, razón agua-cemento, tipo de cemento, entre

otras), como por el tipo de elemento, características geométricas de la sección, en términos

de la relación volumen a superficie expuesta del elemento de hormigón, y las condiciones

climáticas en las que la obra se emplaza.

Los requerimientos mínimos de curado, según NCh170:2016, son los siguientes:

a) Iniciar el curado tan pronto como las operaciones de colocación del hormigón lo

permitan y/o las condiciones ambientales lo hagan necesario.

b) Mantener la humedad en la superficie del elemento por al menos 7 días si no se mide

resistencia real del hormigón. Se debe verificar que la temperatura del hormigón

colocado en obra no descienda de 5 °C durante ese período y que la temperatura

promedio diaria no descienda de 10 °C en el mismo lapso de tiempo.

c) Hasta alcanzar una resistencia mínima real, es decir medida en un elemento en terreno,

de al menos un 70% de la resistencia especificada, lo que se puede constatar, por

ejemplo, mediante la aplicación del concepto de madurez. De no poder determinar

dicha resistencia real, ya sea directa o indirectamente, la exigencia para la resistencia

potencial, obtenida de probetas bajo condiciones normalizadas, es de alcanzar un 85%

de la resistencia especificada, en virtud de la incerteza de su verdadera

representatividad de lo acontecido en el hormigón colocado en la estructura.

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Si el proyecto espera condiciones de exposición muy severas, ya sea durante la construcción

o en la vida de servicio de la estructura, entonces el curado debe extenderse hasta lograr el

100% de la resistencia especificada o lograr el nivel de impermeabilidad especificado en el

proyecto y medido en terreno por algún método apropiado. En otras palabras, para asegurar

durabilidad en estas condiciones desfavorables es posible que el curado deba extenderse

por más de 7 días para lograr los objetivos antes planteados. Lo mismo ocurre si durante el

período de curado el elemento queda expuesto a condiciones adversas de baja temperatura

o humedad.

Se recomienda que el ingeniero diseñador revise y conozca las secciones 13.1

Generalidades; 13.2 Métodos y plazos de curado, en las cuales se indican alternativas de

métodos de curado y 13.3 Protección, de la norma NCh170:2016 al momento de realizar su

especificación de protección y curado del hormigón en obra y tenga en consideración que el

plazo de curado depende de la potencialidad de alcanzar la resistencia o durabilidad

(impermeabilidad) deseadas.

Para especificar métodos y materiales de curado se puede recurrir al documento ACI 308.1

y/o NCh170:2016, sección 13.2.

Una forma práctica de verificar si el periodo de curado en obra es adecuado, consiste en

mantener probetas en obra curadas de manera equivalente al curado que se hace de la

estructura, tal como lo señala ACI 318-14, en las secciones 26.5.3.2 (d) y (e). El curado se

considerará satisfactorio si la resistencia promedio de las probetas curadas en sitio,

conforme a ASTM C31, es al menos un 85% de la resistencia obtenida de las probetas

hermanas que se mantuvieron en un curado estándar, o si la resistencia promedio de las

probetas curadas en sitio excede en no menos de 3,5 MPa la resistencia especificada a la

edad de ensayo o de término del curado.

Alternativamente se puede evaluar la resistencia real del hormigón colocado en el elemento

estructural por alguno de los métodos indicados en la sección X de esta guía como, por

ejemplo, madurez.

Un claro síntoma de que el proceso de curado es insuficiente es la aparición de fisuras

plásticas, particularmente en losas, las cuales son visibles dentro de las primeras 24 horas de

colocado el hormigón.

Respecto de la influencia de distintas variables en el proceso de curado, se tiene:

I. Tipo de elemento: Las características del curado difieren principalmente entre losas y

otros elementos debido a la mayor superficie expuesta, en relación al volumen del

elemento estructural, que tienen las primeras. Esto es aún más crítico en radieres o

losas apoyadas en el terreno, dado que la pérdida de humedad desde la masa de

concreto ocurre tanto al ambiente como al terreno. Por tal motivo se recomienda tomar

medidas para que ambas superficies se mantengan húmedas y pierdan humedad en

forma uniforme para evitar alabeos.

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Elementos como muros, vigas, columnas o pilares, sufren de manera similar los efectos

de la evaporación. Se recomienda humedecer (no saturar) las superficies interiores de

los moldes y refuerzos previo al vaciado del hormigón y al retirar los moldes, aplicar

alguno de los métodos de curado (membrana, láminas u otros) hasta alcanzar el tiempo

de curado requerido para garantizar el logro de la resistencia y durabilidad especificadas

en el diseño.

II.

III.

Respecto de este tipo de elementos, el Contratista deberá poner cuidado en aquellos

elementos que están más expuestos al sol o viento, por su orientación dentro de la

estructura, los que deberán contar con mayor protección.

Como nota adicional, respecto del moldaje, se debe señalar que, en el caso del uso de

moldajes metálicos, el constructor debe considerar su alta conductividad térmica al

momento de definir su plan de protección del hormigón.

Resistencia del hormigón: La resistencia del hormigón también es un factor a considerar

en la especificación de las exigencias de curado. En la práctica en Chile, concretos que

presentan una mayor resistencia cilíndrica especificada han tendido a ser menos

susceptibles a sufrir los efectos de un curado deficiente, respecto de otros expuestos

similarmente, pero de menor grado. Se hace notar, sin embargo, que no existen

experiencias de investigaciones a este respecto que permitan establecer un grado o

valor de resistencia especificada límite.

Condiciones climáticas. Influyen aspectos como la temperatura ambiente y del hormigón

al momento de la colocación del hormigón, la humedad relativa del aire, velocidad del

viento y radiación directa del sol. Estas variables determinan la diferencia de presión de

vapor en la superficie del hormigón y la presión de vapor en el aire que lo circunda y

esta diferencia de presiones se puede relacionar con las temperaturas en ambas masas

de vapor, siendo la del agua en la superficie del hormigón típicamente aceptada como

igual a la temperatura superficial del hormigón. Por lo tanto, controlar la temperatura

superficial del hormigón colabora a disminuir la tasa de pérdida de humedad del mismo.

No hay un método preciso para estimar la inter-relación entre estas variables, sin

embargo, la fórmula de Menzel (1954) y el nomograma de Bloom (1960) se consideran

como un buen método para predecir cuándo se requiere adoptar un mayor cuidado en

el curado del hormigón. No se debe considerar como un método para determinar la tasa

de secado del hormigón. El nomograma citado relaciona temperatura ambiente,

humedad relativa, temperatura superficial del hormigón y velocidad del viento. La

norma NCh170:2016 establece como una condición de riesgo de fisuración del hormigón

que la tasa de evaporación supere un valor por sobre 1 kg/m 2 /h. Se hace notar, sin

embargo, que la experiencia práctica a nivel nacional indica que valores de la tasa de

evaporación por sobre 0,5 kg/m 2 /h, durante o inmediatamente posterior a la colocación

del hormigón, ya incrementan las probabilidades de aparición de fisuras por retracción

plástica.

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Figura IV.4: Efecto de la temperatura del aire y del hormigón, la humedad relativa y la

velocidad del viento sobre la evaporación en el hormigón. Adaptado de “Plastic

Shrinkage Cracking and Evaporation Formulas”. Paul J. Uno. ACI Materials

Journal / July-August 1998.

Cabe hacer notar que el riesgo de fisuración es mayor en el hormigón que aún no inicia su

proceso de endurecimiento, es decir, durante las primeras horas posteriores al vaciado y

terminación.

En relación a los procedimientos de curado, en sección 13.2.1 de NCh170:2016, se indican

los que son viables de aplicar, recomendando el uso de agua nebulizada o lloviznas tenues

de agua. Las membranas de curado son una alternativa que se pueden aplicar una vez que

el hormigón tiene una resistencia suficiente para no dañarse durante la colocación. Dichas

membranas deben poder ser aplicadas en superficies húmedas. Su uso debe restringirse a

compuestos que certifiquen satisfacer ASTM C309 y ASTM C1315 y que además puedan

colocarse antes que ocurra la pérdida de agua por exudación. Las ventajas del uso de

aquellas que satisfacen ASTM C1315 es que siendo pigmentadas permiten detectar

fácilmente zonas no cubiertas. Dentro de las desventajas es que pueden afectar la

apariencia final de la superficie o incluso impedir la adherencia de los sustratos de

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terminación (pintura u otros). En este sentido, aquellos que satisfacen ASTM C1315

promueven la adherencia de sustratos de terminación (cerámicas u otros). Cabe indicar que

la eficacia de estos sistemas depende de las condiciones de terreno y, en particular, de la

textura de la superficie del elemento de hormigón. Elementos de superficies rugosas

requerirán mayor cantidad del compuesto para lograr un curado efectivo. Es así como es

recomendable evaluar si el método seleccionado es realmente efectivo para evitar fisuras

plásticas. Un procedimiento que ha resultado ser exitoso para evaluar la efectividad de las

membranas, es realizar el ensayo ASTM C309 sobre probetas extras a las que se les aplica la

membrana inmediatamente después de fabricadas y se les exigen los mismos límites que

las del ensayo ASTM C309. Si no cumplen estos límites se deberá redefinir el método de

curado seleccionado hasta lograr cumplir lo exigido por ASTM C309.

La Tabla IV.2 muestra la máxima pérdida de agua admisible para una membrana de acuerdo

a los requisitos del estándar ASTM C309 y del código ACI 350R, este último, para obras

hidráulicas.

Tabla IV.2: Máxima pérdida de agua admisible por la membrana de curado.

Adaptado del Profesor Dan G. Zollinger. Universidad de Texas.

Pérdida admisible total de agua (kg/m 2 )

Código o Estándar

A 24 horas A 72 horas

ASTM C309 No aplica 0,55

ACI 350R No aplica 0,39

Referencias:

- ACI 308.1-11. Specification for Curing Concrete.

- ACI 350-06. Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures and

Commentary.

- ASTM C309. Standard Specification for Liquid Membrane-Forming Compounds for

Curing Concrete.

- ASTM C1315. Standard Specification for Liquid Membrane-Forming Compounds Having

Special Properties for Curing and Sealing Concrete

- Evaluación de la Aplicabilidad de Ensayos No Destructivos para el Control de Calidad del

Hormigón. Hernán Ferreira J. Tesis para optar al grado de Magister en Ciencias de la

Ingeniería. Pontificia Universidad Católica de Chile. Septiembre 2004.

- STAR 230-DUC. Performance Based Specifications and Control of Concrete Durability.

RILEM.

- Menzel, C.A. “Causes and Prevention of Crack Development in Plastic Concrete”.

Portland Cement Association Annual Meeting, 1954.

- Bloem, D. “Plastic Cracking of Concrete”. Engineering Information, National Ready Mixed

Concrete Association / National Sand and Gravel Association, July 1960.

- Zabaleta, H. Tecnología de la Construcción en Hormigón, Julio 2003.

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Sección V – Juntas en elementos de hormigón.


V. Juntas en Elementos de Hormigón (Sección 25.5.6)

Las juntas en elementos de hormigón cumplen distintos objetivos como son dar continuidad a

ciclos constructivos, aliviar tensiones debidas a los procesos de fraguado del hormigón, aislar

secciones de estructuras que se comportan de manera diferente en la vida de la estructura,

entre otras.

ACI 318-14 define a las juntas como una parte integral del sistema estructural, que es común a

la intersección de miembros estructurales (muros, vigas, losas o columnas) y cuya clasificación

y función está dada por la forma en que la estructura ha sido idealizada en el momento de su

diseño. Es por este motivo que el capítulo 26 entrega la responsabilidad primaria, en la

definición, clasificación y localización de las juntas, al Ingeniero diseñador.

El reporte ACI 224.3R realiza la siguiente definición de las juntas:

a) Juntas de construcción. Son aquellas requeridas por la secuencia constructiva y que

permiten reiniciar el proceso de hormigonado luego de un periodo de tiempo.

b) Juntas de contracción. Son aquellas que permiten aliviar las tensiones inducidas por los

cambios de volumen en el hormigón, producidos por retracción hidráulica (ver Sección VI)

y térmica (cambio en la temperatura interna del mismo, por su proceso de fraguado). El

espaciamiento entre juntas debe ser tal que evite el agrietamiento por retracción, para lo

cual se entregan algunas pautas generales más adelante en esta sección.

A este respecto, se debe hacer notar que el límite mínimo de cuantía de refuerzo

establecido por ACI 318-14, sección 24.4, corresponde a un límite inferior en elementos

sin restricciones al movimiento por retracción o temperatura, por lo que dicha cuantía

puede no ser suficiente, muy particularmente en elementos delgados.

c) Juntas de dilatación. Permiten aislar miembros estructurales que, por sus características

de soporte, se comportan independientemente, pero que deben encontrarse por razones

de funcionalidad o estética.

Idealmente las juntas de construcción, contracción y/o dilatación deben hacerse coincidir en

un edificio. Además, las juntas deben ser rectas y cortar todo el edificio en un plano vertical.

La definición de la posición de las juntas es un proceso donde deben participar conjuntamente

el constructor y el ingeniero diseñador, el primero definiendo las condicionantes logísticas y

constructivas que la obra plantea y el segundo velando por la integridad estructural de la

misma. En este sentido es deseable que los planos y documentos de diseño den criterios o

definan zonas más favorables para la localización de las juntas o, equivalentemente, señalen

aquellos puntos donde éstas no pueden ser realizadas.

El ingeniero diseñador debe definir si desea que el traspaso de carga en la unión sea total,

esto es que haya continuidad flexural y de corte, o parcial. La transferencia de los esfuerzos

flectores se logra dando continuidad al refuerzo con una longitud de anclaje suficiente a

ambos lados de la junta para lograr el desarrollo de la capacidad de las barras. La

transferencia de los esfuerzos de corte se puede lograr de diversas formas (llaves de corte,

que presentan el riesgo de que se produzcan desconchamientos del hormigón, por lo que no

son recomendadas, dowels, u otras) siendo la más práctica el uso del corte por fricción (shear

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friction), que permite la transferencia de esfuerzos a través de un plano conocido (en este

caso, la junta). Respecto del mecanismo de corte por fricción, se hacen los siguientes

alcances:

a) Su aplicación y metodología de cálculo se encuentran definidos en el capítulo 22, sección

22.9 de ACI 318-14.

b) Sólo si hay esfuerzos netos de tracción perpendiculares al plano de la junta, o si la

resistencia al corte requerida excede del refuerzo proporcionado por flexión, se debe

aumentar la cantidad de refuerzo.

c) Es importante, para lograr el máximo provecho del refuerzo en la junta, que el ingeniero

diseñador especifique el tratamiento en la junta. Como se trata de concreto colocado en

distintos momentos, este tratamiento implica al menos cuidar la compacidad del primer

concreto en la zona de la junta, limpiar la junta, dejarla libre de lechada e

intencionalmente causar una rugosidad de al menos 6 mm (1/4 pulgada) y curar

adecuadamente antes de la llegada del siguiente hormigón. Además, si se desea un

comportamiento monolítico se deberá especificar algún promotor de adherencia y seguir

estrictamente las instrucciones del fabricante en su aplicación para lograr que este

producto sea eficaz. En caso de no realizar ningún tratamiento de la junta, o sea, sin

siquiera generar la rugosidad antes indicada de 6 mm, entonces el coeficiente de fricción a

través de ella se reduce a sólo µ = 0,6 y sólo el refuerzo se considera efectivo para cerrar la

grieta. Finalmente, al especificar un tratamiento en la junta que genere una rugosidad de 6

mm, limpie la junta y elimine la lechada, el coeficiente de fricción será de µ = 1,0. Lo

anterior se puede lograr con los siguientes métodos:

i.- Para juntas verticales, el método más idóneo consiste en colocar en la junta una malla

de alambre hexagonal, tipo Inchalam 1x21 (ver Figura V.1a). La rugosidad se logra por los

áridos que sobresalen en la separación de los alambres de la malla. La malla debe

amarrarse al refuerzo de modo que pueda resistir la presión del hormigón fresco

(Covarrubias, 2011).

Por experiencia en proyectos ejecutados con este sistema se sabe que la malla soporta el

empuje del hormigón fresco generado por un área de 60x60 cm, no obstante, se

recomienda realizar una prueba a escala del sistema antes de ejecutarlo en la obra.

El hormigón, en la proximidad de la malla, debe vibrarse de modo que ésta debe quedar

perdida en el hormigón (Ver Figura V.1b). Si esto no ocurriese, se debe picar la junta,

asegurar que el hormigón tiene la resistencia requerida y está libre de material suelto y

se ha logrado la rugosidad con la amplitud de 6 mm requerida.

Si lo que se busca es tener una junta de contracción, que alivie tensiones de retracción

hidráulica y térmica, entonces se debe esperar que el hormigón logre cierta consistencia,

verificar que la calidad y rugosidad del concreto en la junta sea la especificada y aplicar

desmoldante en al menos el 50% del área del plano de la junta, evitando pintar la

enfierradura. Si la malla queda visible, significa que el hormigón no alcanzó la

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compactación necesaria en esa zona y debe realizarse un tratamiento de la junta hasta

alcanzar el hormigón compactado.

Figura V.1: a) Vista junta con malla. Lado izquierdo, preparación. b) Lado derecho vista del

hormigón de primera etapa terminado correctamente.

ii.- Para juntas en planos horizontales o levemente inclinados el método más idóneo es el

tratamiento tradicional de juntas, que consiste en colocar un retardador de fraguado en

la superficie mediante un rociador para que promueva la rugosidad (ejemplo Rugasol de

Sika o similar – Ver Figura V.2).

Transcurridas al menos 12 horas luego de la colocación del hormigón, se retira el molde y

se lava la lechada superficial, que no ha fraguado, con hidrolavadora. Este sistema

permite lograr una rugosidad de entre 5 a 8 mm.

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Figura V.2: Vista del hormigón tratado con aditivo retardador y

promotor de la rugosidad, según método (ii).

Notar que los métodos indicados no son excluyentes de otros que pueda proponer el

constructor y que garanticen eliminar la lechada superficial y lograr una superficie rugosa y

uniforme en la junta según se haya especificado en concordancia con ACI318-14 sección

26.5.6.2.

Respecto de la ubicación de juntas, ACI 224.3R distingue la situación de vigas y losas de la que

corresponde a columnas y muros:

I. Vigas y Losas. Las recomendaciones ACI pueden revisarse tanto en ACI 224.3R sección

3.2.2.1 como en ACI 318-14, capítulo 26, sección 26.5.6.2. No obstante, estas

recomendaciones pueden ser modificadas por el Ingeniero diseñador. Al respecto,

constructivamente es más favorable establecer la junta al borde de los elementos

resistentes y en el caso particular de losas esto puede hacerse al borde de la viga o muro

como muestra la Figura V.3 si y sólo si lo autoriza el ingeniero diseñador.

Malla Inchalam 1x21

o equivalente

Viga o muro

Figura V.3: Posición contructivamente preferida para la ubicación

de una junta en losa elevada

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O sea, la junta de la losa se materializa y descansa en el escalón producido por el

recubrimiento del refuerzo de la viga o muro. En el caso de las vigas se puede proceder

de la misma forma en el encuentro con otros elementos resistentes sólo si el cálculo

ejecutado conforme a ACI 318-14, sección 22.9, ratifica que la resistencia al corte

disponible en la zona satisface las demandas de corte que el análisis indica para dicha

zona. De lo contrario el ingeniero diseñador deberá ubicar la junta en aquella posición

donde dicho requisito sea satisfecho.

No usar juntas de hormigonado en vigas. Si hay vigas de altura considerable, se

recomienda colocar el hormigón en toda la altura de la misma hasta el nivel inferior de la

losa y luego hormigonar la losa en una operación adicional. En este caso se deberá

verificar la transferencia de corte entre la viga y la losa en el plano de la unión y el

ingeniero diseñador deberá verificar si requiere de algún tratamiento en la junta.

II.

El tiempo que se debe esperar entre el hormigonado de un paño de losa y el avance en el

siguiente contiguo a la junta debe ser tal que permita el endurecimiento inicial del

hormigón, al punto de permitir la preparación de la junta. De todos modos este no

deberá ser menor de 12 horas, no obstante dicho valor debe ser validado en función del

tipo de mezcla, de los aditivos incorporados a ella y de las condiciones ambientales a que

se encuentra expuesta la obra. Dicho plazo debe permitir la preparación de la junta sin

que se provoquen daños a la terminación del hormigón ya colocado. Es posible permitir

la reducción de este plazo, siempre que se cuente en obra con algún método que

permita determinar que la resistencia del hormigón ya colocado es suficiente para iniciar

la preparación de la junta. Uno de esos métodos puede ser el uso de medidores de

madurez.

Columnas y Muros. La práctica usual en construcción es dar avances piso a piso. De esta

forma, las juntas de construcción horizontales en muros y columnas deben localizarse por

debajo de las losas y vigas (de modo que éstas se hormigonen en conjunto, en la siguiente

etapa). Un caso especial son aquellas columnas que por condiciones de transmisión de

esfuerzos con las vigas y losas contiguas deben hormigonarse monolíticamente con éstas

(ejemplo zonas con capiteles). En estos casos el hormigonado del elemento vertical se

extiende hasta el nivel superior de la losa y, respecto de los elementos horizontales, la

junta debe alejarse al menos una distancia de 600 mm desde la cara de las columnas o

capiteles.

En el caso que el hormigón de las columnas tenga una resistencia especificada superior a

la resistencia especificada para el hormigón de los elementos horizontales, se debe

verificar:

i.- La diferencia entre ambas resistencias especificadas no se recomienda que exceda de

un 40% respecto de la menor de ellas.

ii.- La secuencia de hormigonado a seguir consiste en hormigonar primero la columna

expandiendo la colocación del hormigón de mayor grado una distancia de 600 mm

desde la cara de las columnas y además la colocación del hormigón de menor grado

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600

(TIP)





se debe realizar con el otro hormigón aún plástico, vibrando adecuadamente la zona

de interface para lograr una buena integración de ambos materiales como lo indica la

Figura V.4. El tiempo que transcurra entre la colocación del hormigón de grado

superior respecto del siguiente no podrá exceder de 2 horas. Referirse a ACI318-14,

capítulo 15 para mayores antecedentes a este respecto. Lo anterior tiene por objetivo

evitar el desarrollo de un plano débil en la interfase entre ambas calidades de

hormigón.

f'c-columna

Nivel superior losa

Interface a 600 mm

cara columnas o capitel

f'c-vigas/losa

Se hormigona luego de la zona

achurada, estando dicho hormigón

aún plástico

Area con hormigón f'c-columna

Se hormigona primero

1.4*f'c-vigas/losa > f'c-columna > fc-vigas/losa

Figura V.4: Vaciado de hormigón en la unión losa – columna, al requerir monolitismo.

Respecto de la ubicación de las juntas verticales, la Figura V.5 entrega una guía a este

respecto, como se muestra a continuación.

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Figura V.5: Descripción de la ubicación recomendada de juntas de contracción en muros. Figura

3.1 de ACI 224.3R.

La distancia entre juntas de contracción es dependiente de la capacidad de avance de la

cuadrilla de hormigonado, como también de las propiedades del concreto y finalmente

de los esfuerzos en la estructura. Para lograr alivio de tensiones por retracción, se

recomienda no exceder de 6 m en muros con aberturas frecuentes ó 7,5 m en muros

continuos. En las esquinas y encuentros con bordes rígidos se deberá colocar una

primera junta a no más de 3 ó 5 m desde la singularidad. Nunca colocar una junta en una

esquina. Si el muro está sometido a esfuerzos de corte o flexión fuera de su plano, deben

realizarse las mismas verificaciones que en el caso de las losas respecto de la capacidad

de corte y flexión.

Por último, las juntas de dilatación deben ser contempladas en edificios de grandes

longitudes para limitar los esfuerzos causados por variaciones volumétricas del concreto

de origen térmico. El ancho de la separación en la junta debe ser tal que impida el

contacto entre los segmentos del edificio, pudiendo variar desde 25 a 150 mm, siendo

50 mm una medida típica. Además, debe ser continua en toda su altura desde el nivel de

la fundación. La materialización de esta aislación puede lograrse con moldaje perdido de

poliestireno expandido, cuya especificación debe ser entregada por el ingeniero

diseñador estructural del proyecto. El espaciamiento entre estas juntas no debiera ser

mayor a 30 m, y se recomienda considerar juntas adicionales donde la estructura

presente cambios bruscos en planta o en altura de modo de evitar concentraciones de

tensiones.

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III. Radieres. El diseño de radieres no se encuentra regulado por ACI 318, sino que por ACI 360

“Guide to Design Slabs on Ground”. Los radieres están sometidos a gradientes de

humedad entre la cara superior e inferior. Esto causa alabeo el cual puede ser controlado

mediante la ubicación de juntas de contracción, el uso de barras de traspaso en las juntas

y bordes de losa, o radier, engrosados. Las juntas deben proporcionarse al menos en

puntos donde cambien las condiciones de apoyo de la losa. Además, la práctica considera

juntas de contracción en los ejes de columnas, pero esto puede no ser suficiente. Se

recomienda subdividir la losa en paños rectangulares (idealmente cuadrados) con una

relación largo/ancho que no exceda de 1,25 y cuya mayor dimensión esté en el rango

entre 24 y 36 veces el espesor de la losa. Formas irregulares deben evitarse y, de no

poderse, esquinas re-entrantes deben reforzarse para prevenir agrietamiento al azar. La

materialización de la junta se puede lograr realizando un corte de sierra en la cara

superior de al menos ¼ del espesor del radier, usar inductores de la grieta, con un inserto

inferior y otro superior que en conjunto afecten no menos de ¼ del espesor del radier, o

usar alguna moldura que se introduzca no menos de ¼ del espesor del radier.

Un tema a evaluar en las juntas en radieres es la transmisión de esfuerzos verticales.

Formas para lograr la transmisión de esfuerzos hay varias como son, por la simple

trabazón entre los áridos, juntas con llaves de corte moldeadas en el hormigón, y juntas

con barras de traspaso. Se recomienda revisar la sección 5.2.4 de ACI 224.3R para ver los

tipos de juntas y especificación de las mismas, no obstante, se destaca que en general las

llaves de corte moldeadas en el hormigón no son recomendadas ya que son susceptibles

a fallas.

Por último, están las juntas de dilatación en radieres. Estas se utilizan para permitir el

libre movimiento horizontal entre los lados contiguos de la junta. Se debe contemplar su

uso al presentarse alguna de las siguientes situaciones:

- Diferencias relevantes en la capacidad de apoyo o rigidez del estrato soportante.

- En encuentros con columnas o muros

- En los bordes de fundaciones de máquinas pesadas o vibratorias

La Figura V.6 muestra una disposición típica de juntas en un radier, en la proximidad de

una columna.

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Figura V.6: Dispocisión de juntas de aislación y contracción en radier. ACI 302.1R

Es recomendable que las juntas de construcción se hagan coincidir con las juntas de

contracción antes descritas.

Para el control del agrietamiento por contracción es necesario realizar hormigonados

intercalados y, si esto no fuese posible, se recomienda realizar un cuidadoso diseño de la

junta. También se debe considerar el diseño de la enfierradura con una cuantía de acero que

permita controlar el ancho de grietas (esta cuantía no es menor y se estima del orden de 0,5%

en el sentido longitudinal de la faja de hormigonado y de 0,1% en el sentido transversal).

También se puede reducir la temperatura del hormigón al momento de la colocación a 15 °C,

lo que ha mostrado ser una efectiva medida para minimizar el agrietamieto, usar aditivos

reductores de retracción, cementos expansivos o postensado, son ejemplos de otras

alternativas efectivas.

Referencias:

- ACI 224.3R-13. Joints in Concrete Construction.

- ACI 301.1R-04. Guide for Concrete Floor and Slab Construction.

- ACI 360-10. Guide to Design Slabs on Ground.

- Management of Cracks. Concrete International. July 2011, páginas 35 a 39. Juan Pablo

Covarrubias.

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Sección VI – Control de la fisuración por retracción del hormigón.


VI. Control de la Fisuración por Retracción Hidráulica y Térmica del Hormigón (Sección 25.5.6)

El agrietamiento de un elemento de hormigón armado, independiente de cargas, se produce

debido a deformaciones volumétricas restringidas, que tienen su origen en el proceso de

secado del hormigón y de las variaciones de temperatura debidas al calor de hidratación.

Múltiples son las variables que influyen en estas deformaciones y en la probabilidad de

ocurrencia de la fisuración, tales como la ganancia de resistencia, la capacidad de

deformación del hormigón (extensibilidad), el alivio de tensiones por creep y su relación con

el módulo de elasticidad, y el grado de restricciones al movimiento, definida por la presencia

de elementos adyacentes, y las condiciones de borde aportadas por el suelo, moldajes, e

incluso la enfierradura que se utiliza como un medio para controlar la misma fisuración

(Hughes, 1980). De estas deformaciones la más difícil de estimar es la retracción hidráulica.

Una formulación general que muestra el efecto de la acción de la retracción hidráulica y

térmica restringida, causante de tensiones de tracción en el hormigón, es la mostrada en la

ecuación 6.1:

Donde:

(6.1)

• ∆ε r(t) = deformación unitaria restringida total en el intervalo de tiempo t y (t + ∆t)

• R = factor de restricción al movimiento ≤ 1; R = ε r/(ε th + ε sh) (ver Figura VI.1).

• ∆ε th(t) = retracción térmica de un elemento de hormigón en el intervalo de tiempo t y (t +

∆t) después del peak de temperatura de hidratación.

• ∆ε sh(t) = retracción hidráulica de un elemento de hormigón en el intervalo de tiempo t y (t

+ ∆t).

• ∆ε th(t) + ∆ε sh(t) = retracción potencial total de un elemento equivalente de hormigón, sin

restricción al movimiento, en el intervalo de tiempo t y (t + ∆t).

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Figura VI.1 Deformaciones volumétricas y restricción (Videla, 1989).

Las deformaciones que no se miden son las que inducen

tensiones.

Por su parte, la fluencia lenta o creep ayuda a aliviar las tensiones inducidas por la retracción

en un elemento restringido de deformarse, afectando el riesgo de agrietamiento del

elemento de hormigón armado, como lo ilustra la Figura VI.2.

Figura VI.2:

Patrón esquemático del desarrollo de fisuras cuando las tensiones

de tracción originadas por retracción se relajan por efecto de la

fluencia lenta (Adaptado de Neville, 1996)

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El hormigón se agrietará cuando la tensión de tracción sea mayor que la resistencia a tracción

f ct(t) del hormigón en el instante t (Ver Figura VI.3), es decir:

o cuando las deformaciones restringidas inducidas durante período de enfriamiento y secado

sean mayores que la capacidad de deformación a tracción del hormigón

(6.2)

Situación que esquemáticamente se puede apreciar en la Figura VI.3.

(6.3)

Figura VI.3

Distribución probable de tensiones y fuerzas en un elemento de

hormigón armado restringido externamente, después del

agrietamiento (Videla, 1989).

A partir de la Figura VI.3 y de la ecuación 6.2 es posible concluir que se requiere una cuantía

mínima de acero, denominada cuantía crítica, para que el agrietamiento sea controlado, ya

que al agrietarse el hormigón el acero debe absorber toda la carga que entrega la rotura del

hormigón (Hughes, 1980).

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ρ

crit

=

f

f

ct

ct

≈

( f

y

+ fsc

) fy

(6.4)

Para apreciar la magnitud de esta cuantía, por ejemplo, considerar un hormigón grado G30

con una resistencia a la tracción de 3 MPa, suponer que la fluencia lenta permite aliviar la

tensión de retracción hasta 1,5 MPa al momento del agrietamiento, si el acero tiene un límite

de fluencia de 420 MPa, la cuantía crítica sería de 0,0035; valor superior a las cuantías

mininas especificadas en ACI 318-14 por retracción o temperatura. Al respecto, cabe destacar

que el límite mínimo de cuantía de refuerzo establecido por ACI 318-14, sección 24.4,

corresponde a un límite inferior de criterio estructural en elementos sin restricciones al

movimiento por retracción o temperatura, por lo que, en elementos delgados, dicha cuantía

no garantiza la obtención de anchos de fisuras controlados.

En este punto cabe mencionar que la Especificación de ICH ET001-05 “Fisuras no estructurales

en obras de hormigón armado” propone controlar no sólo el ancho de la fisura individual,

sino que también la razón de la suma de los anchos de fisura en la longitud del elemento

inspeccionado, respecto de un ancho de fisura establecido por el proyecto en función de la

condición de exposición de la obra. Además, la misma especificación incluye, por referencia,

una tabla de valores admisibles de ancho de fisura en obras de hormigón armado basada en

reglamentos de distinto origen. La Tabla VI.1 resume los valores correspondientes al

documento ACI 224.

Tabla VI.1: Ancho máximo de fisura admisible por durabilidad y exposición.

Ancho máximo

Condición exposición

recomendado (mm)

Aire seco 0,40

Aire húmedo 0,30

Químicos 0,20

Ciclos hielo-deshielo 0,15

Nota: Para lograr estanqueidad, el ancho máximo de fisura

recomendado no debe exceder de 0,1 mm.

Respecto del fenómeno de desarrollo de la retracción y el agrietamiento, se puede notar que

el tiempo desarrolla un doble papel:

• La resistencia del hormigón aumenta con la edad, reduciendo el peligro de agrietamiento,

pero por otro lado el módulo de elasticidad también aumenta, de modo que las tensiones

inducidas por una deformación restringida son mayores.

• El alivio de tensiones por fluencia lenta es menor con la edad por lo que la tendencia al

agrietamiento es mayor.

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Considerando lo señalado en las ecuaciones 6.3 y 6.4, se concluye que se podría disminuir

el agrietamiento:

• Modificando las propiedades del hormigón para reducir o eliminar cambios

volumétricos potenciales (minimizar retracción térmica e hidráulica), o para aumentar

la extensibilidad del hormigón, mediante una selección cuidados y control de los

constituyentes del hormigón (Videla y Aguilar 1999; 2000).

• Seleccionando cuidadosamente y controlando los procedimientos colocación y curado

- Usar medidas que permitan bajar la temperatura de los áridos y del cemento.

- Bajar temperatura del hormigón al momento de la colocación, al menor valor

factible técnica y económicamente.

- Mantener el ambiente saturado el mayor tiempo posible (se hace notar que esta

medida puede requerir aumentar las cuantías de acero para controlar el

agrietamiento).

• Modificando las restricciones efectivas para reducir o eliminar las tensiones

desarrolladas:

- Proveer juntas de movimiento (contracción)

- Secuencia de construcción.

- Minimizar gradientes por secado para reducir restricciones internas generadas por

retracción diferencial.

- Diseñar hormigón pretensado

- Aumentar la extensibilidad del hormigón usando fibras.

a) Retracción hidráulica.

Los principales factores que determinan la retracción hidráulica del hormigón (ver Figura

VI.4) son:

• Características del hormigón y en particular la dosis de agua

• Condiciones ambientales

• Tiempo

• Condiciones geométricas y restricciones

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Figura VI.4: Principales factores que afectan la Retracción Hidráulica (Videla, 1996).

Dada la gran cantidad de factores que inciden en la magnitud y evolución de la retracción

hidráulica, es importante especificar los parámetros de medición y control, y el tiempo de

secado, ya que se pueden presentar desviaciones importantes según las dimensiones de

las probetas que se utilicen, y el momento de medición. El error o falta de estas

indicaciones pueden afectar la posibilidad de utilización de un determinado hormigón, el

cual aun siendo apto, puede ser mal evaluado y rechazado afectando el costo, tiempo e

iniciación del proyecto.

La medida de retracción por secado que se obtiene en un ensayo normalizado es

principalmente cuantitativa y comparativa entre hormigones para evaluar su

comportamiento, y no necesariamente debe ser tomada como una indicación de que será

más propenso a la fisuración.

A partir de las ecuaciones 6.3 y 6.4, en conjunto con los resultados de investigaciones de

este fenómeno, cuyas figuras se muestran en el Anexo 1 de este documento, se concluye

que se podría disminuir la retracción hidráulica del hormigón (Videla y Aguilar, 1999;

2000):

• Modificando las propiedades del hormigón para reducir o eliminar cambios

volumétricos potenciales, a través de los constituyentes del hormigón:

- Usar cementos con baja finura, bajo contenido de C3A y cal libre, es decir, cementos

grado corriente. Sin embargo, resultados experimentales indican que a igual

resistencia del hormigón, los hormigones fabricados con cementos de alta

resistencia inicial o cementos Portland retraen menos (Videla y Gaedicke, 2004;

Videla y Aguilar, 2006).

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- Usar cementos con adiciones, en particular, puzolanas.

- Usar áridos con alto módulo de elasticidad, los cuales disminuyen la retracción, pero

también disminuyen la extensibilidad.

- Usar bajas dosis de agua (ver Figura C.VI.1).

- Usar aditivos reductores de retracción. Resultados experimentales indican son muy

efectivos a temprana edad, pero la retracción hidráulica a largo plazo se aproxima a

la de hormigones sin estos aditivos (Videla y Aguilar, 2001, 2005).

- Usar cementos expansivos.

Las restantes medidas antes indicadas para prevenir agrietamiento.

Notar que hormigones de alta resistencia, en el largo plazo, pueden presentar menor

acortamiento de retracción debido a su menor permeabilidad y menor proporción de agua

que en un hormigón normal, lo que ratifica que el contenido de agua es fundamental en el

desarrollo de la retracción hidráulica.

b) Retracción térmica

Los principales factores que inciden en la retracción térmica del hormigón son:

• Características del hormigón (coeficiente de dilatación térmica, calor de hidratación y

dosis de cemento, temperatura de colocación del hormigón, propiedades térmicas:

conductividad térmica, capacidad calorífica, calor específico, difusividad térmica).

• Condiciones ambientales (temperatura ambiente, velocidad del viento).

• Condiciones geométricas y restricciones (espesor sección, moldajes, procedimiento

constructivo – pre y post enfriamiento, restricción externa por condiciones de borde e

interna por gradientes térmicos).

• Edad y tiempo.

Para prevenir la ocurrencia de agrietamiento térmico (Videla, 1989) se podría:

• Minimizar la retracción térmica potencial modificando las propiedades del hormigón

- Usar cementos de bajo calor de hidratación (< 70 cal/gr a 7 días; todos los cementos

chilenos cumplen, en especial los corrientes) y minimizar dosis de cemento para

disminuir el peak de temperatura generada por el calor de hidratación.

- Usar cementos con bajo contenido de C3A, baja finura y cal libre, es decir, cementos

grado corriente.

- Usar cementos con adiciones, en particular, puzolanas.

- Reemplazar parte del cemento por adiciones hidráulicamente activas (puzolanas,

cenizas volantes, etc.)

- Seleccionar áridos con bajo coeficiente de expansión térmica, baja porosidad y bajo

contenido de finos (áridos calizos).

- Usar áridos del mayor tamaño posible.

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- Minimizar dosis de cemento y de agua.

- Emplear aditivos plastificantes y superplastificantes para reducir dosis de agua y

cemento e incorporadores de aire.

• Seleccionar y controlar procedimientos colocación y curado (Zabaleta, 2003).

- Aislar los moldajes de las temperaturas extremas y enfriar la enfierradura antes del

hormigonado.

- Disminuir temperatura interna del hormigón

Reemplazar parte agua de amasado por hielo en escamas durante revoltura

(potencialmente disminuye la temperatura inicial del hormigón en unos 7 °C)

Colocar el hormigón con la menor temperatura posible enfriando previamente

áridos y agua de modo de disminuir un poco la temperatura de colocación del

hormigón.

Enfriar hormigón en la betonera con nitrógeno líquido.

Refrigeración posterior del hormigón colocado por circulación agua fría a través

de serpentines embebidos en su masa y ubicados entre 1,5 a 2,5 m de distancia

(agua natural y fría bajan la temperatura máxima entre 3 y 10 °C,

respectivamente)

- Planificar el procedimiento de colocación

Programar la colocación del hormigón a última hora de la tarde o primera hora

de la mañana, en particular en verano.

Usa capas delgadas

Planificar la disminución de espesores (limitar espesor de capas a 1,5 metros)

Planificar etapas de hormigonado

Aumentar plazos de espera entre etapas (escalón desfasado)

- Para bajos contenidos de cemento

Usar moldajes de acero para disipar calor

Curado húmedo para disipar calor

Tuberías de enfriamiento embebidas

- Para altos contenidos de cemento

Hormigonado continuo.

Aislar restricción externa.

Evitar enfriamiento, frazadas térmicas, arena sobre mantas de polietileno, etc.

• Reducir las restricciones efectivas para minimizar las tensiones desarrolladas:

- Proveer juntas de movimiento (para expansión y contracción)

- Secuencia de construcción.

Página 33





- Minimizar gradientes térmicos para reducir restricciones internas generadas por

retracción diferencial, particularmente en hormigones masivos.

Harrison (1981) resume los principales factores que ayudan a prevenir la aparición de

grietas por retracción térmica a temprana edad y sugiere las alternativas que se pueden

utilizar diferenciando las mejores y peores alternativas (ver Tabla VI.2).

Página 34





Tabla VI.2: Factores que Ayudan a Prevenir o Controlar el Agrietamiento Térmico a Temprana

Edad (Videla 1989, adaptado de Harrison, 1981).

Página 35





Si no fuese posible evitar el agrietamiento, el ingeniero diseñador deberá diseñar los

elementos de la estructura de modo que controlen el agrietamiento, tomando alguna(s) de

las medidas antes enunciadas.

Además de lo anterior, uno de los principales parámetros que afectan la magnitud de la

retracción hidráulica es el denominado espesor efectivo o razón volumen/superficie. Para las

probetas de ensayo el espesor efectivo es entre un 30% a 50% del que tiene un elemento

típico de la construcción. Lo anterior significa que en el elemento se ha de considerar tan sólo

el 30% o 50% de la retracción obtenida mediante ensayos normalizados de laboratorio. Por lo

tanto, es imprescindible que el ingeniero diseñador complemente su análisis con lo indicado

en ACI209, el cual indica los factores de permiten corregir los resultados por medio del

espesor efectivo.

En definitiva, el fenómeno de la retracción es de carácter complejo y dependiente de

múltiples variables. En el caso de enfrentarse a una obra en la cual la retracción sea relevante,

se recomienda que el ingeniero diseñador busque apoyo en un especialista y que contemple

que de requerirse la modelación del comportamiento de una mezcla específica se necesita

planificar la realización de ensayos con bastante antelación, ya que el período de medición de

mínimo es de 3 meses de secado, en condiciones normalizadas de laboratorio, para mejorar

la estimación del hormigón evaluado, tal que los resultados sean representativos de su

comportamiento a largo plazo y, por lo tanto, disminuya la incertidumbre de la estimación.

Referencias:

- ET001-005. Especificación Técnica – Fisuras no estructurales en obras de hormigón

armado. Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile.

- Hughes B. P. Limit State Theory for Reinforced Concrete Design, 3rd Edition Pitman

Publishing Ltd., London, 1980.

- Videla, C. Early-age Thermal Cracking and Bond in Reinforced Concrete". Tesis para optar

al grado de Doctor of Philosophy, School of Civil Engineering, The University of

Birmingham, Inglaterra, 1989.

- ACI 209.1R-05, Report on Factors Affecting Shrinkage and Creep of Hardened Concrete,

Reported by ACI Committee 209, American Concrete Institute, 2005.

- ACI 209R-92, Prediction of Creep, Shrinkage, and Temperature Effects in Concrete

Structures, Reported by ACI Committee 209.

- Videla C. Tecnología del Hormigón, Apuntes de Clase, Escuela de Ingeniería, Pontificia

Universidad Católica de Chile, ,1996.

- Videla, C. Agrietamiento Térmico del Hormigón: sus Causas, Predicción y Prevención.

Revista Ingeniería de Construcción, Escuela de Ingeniería, P. Universidad Católica de Chile,

N°1, 1986.

- Sakata, K., Tsubaki, T., Inoues, S. and Ayanot, T. Prediction Equations of Creep and Drying

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Symposium (Concreep-6@MIT), 2001.

Página 36





- Videla, C., y Aguilar, C. An Updated Look at Drying Shrinkage of Portland and Blended

Portland Cement Concretes. Magazine of Concrete Research, Thomas Telford Ltd. U.K.,

Vol. 58, N° 7, 2006.

- Videla, C. y Aguilar, C. Evaluación de la Efectividad de Procedimientos para la Reducción de

la Retracción Hidráulica en Hormigones Fabricados con Cementos Portland Puzolánicos.

Revista Ingeniería de Construcción, Escuela de Ingeniería, P.U. Católica de Chile, Nº 20,

1999.

- Videla C. y Aguilar, C. Análisis del Impacto de los Parámetros de Dosificación en la

Retracción Hidráulica de Hormigones. Revista Ingeniería de Construcción, Vol. 15, N° 2,

2000.

- Videla, C., y Aguilar, C. Effectiveness of shrinkage-reducing admixtures on portland

pozzolan cement concretes - Retracción hidráulica de hormigones con cemento portland

puzolánico y aditivos reductores de retracción. Revista Materiales de Construcción,

Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, Vol. 55, N° 278, 2005.

- Videla C. and Aguilar C. Effectiveness of Admixtures on the Reduction of Drying Shrinkage

of Concrete. Creative Systems in Structural and Construction Engineering, Amarjit Singh

editor, Section 14 Concrete Mixes, Balkema, Rotterdam, Netherlands, 2001.

- Videla, C., and Gaedicke, C. Modeling Portland Blast Furnace Slag Cement High

Performance Concrete. ACI Materials Journal. V. 101, Nº 5, September-October 2004.

- Zabaleta, H. Tecnología de la Construcción en Hormigón, Julio 2003.

- Harrison, T. A. Early-Age Thermal Crack Control in Concrete. Construction industry

Research and Information Association, CIRIA Report 91, London, 1977.

- ACI 209.2R-08. Guide for Modeling and Calculating Shrinkage and Creep in Hardened

Concrete, Reported by ACI Committee 209. American Concrete Institute, 2008.

- Videla, C. Drying Shrinkage Updated Model for Hardened Chilean Concretes, American

Concrete Institute Special Publication SP-246, Structural Implications of Shrinkage and

Creep of Concrete, Gardner J and Chiorino (Ed.), Puerto Rico, October 2007.

- Videla, C. y Aguilar, C. Proposición de un Modelo de Predicción de Retracción Hidráulica

por Secado de Hormigones Chilenos. Revista Ingeniería de Construcción, Vol. 20 - Nº2,

2005.

- Sakata, K. Prediction of Concrete Creep and Shrinkage, Proceedings of 5th International

RILEM Symposium (Concreep5), Barcelona, Spain, 1993.

- Videla C., Covarrubias J.P., Masana C. Updating Concrete Drying-Shrinkage Prediction

Models for Local Materials. ACI Materials Journal, vol. 101, Nº 3, 2004.

- Videla C., Covarrubias J.P., Masana C. Calibración de Modelos de Predicción de la

Retracción Hidráulica a Hormigones Fabricados con Cementos Chilenos. Pontificia

Universidad Católica de Chile, Revista de Ingeniería de Construcción, Volumen 16 – Nº1,

Enero – Junio 2001.

- Videla, C. Estado Límite de Fisuración del Hormigón Armado por Retracción Hidráulica y

Temperatura. Un Método Computacional de Diseño Basado en la Norma BS 5337., Revista

Apuntes de Ingeniería, Escuela de Ingeniería, P. Universidad Católica de Chile, Nº 28, 1987.

- Videla, C. y Hughes, B.P. Análisis Teórico del Agrietamiento Térmico y por Retracción

Hidráulica a Temprana Edad en Hormigón Armado. Revista Apuntes de Ingeniería, Escuela

de Ingeniería, P. Universidad Católica de Chile, N°19, 1985.

Página 37





- Hughes, B. P. and Videla, C. Comparison of Early-age Crack Width Formulas for Reinforced

Concrete". American Concrete Institute. Proceedings ACI Structural Journal, Vol. 85, Nº 2,

1988.

- Base, C. D. and Murray, M. H. A New Look at Shrinkage Cracking, Civil Engineering

Transactions , The Institution of Engineers, Australia, Vol. CE 24, N°2 , 1982.

- Base, C. D. and Murray, M. H. Controlling Shrinkage Cracking in Restrained Reinforced

Concrete, Proceedings 9 th Conference Australian Road Research Board, Vol. 9, Part 4,

Brisbane, Australia, 1978.

- Videla, C. Adherencia a Temprana Edad en Hormigón Armado: Comportamiento y Criterios

de Diseño para Barras con Resaltes. Revista Apuntes de Ingeniería, Escuela de Ingeniería,

P.U. Católica de Chile, N° 42, 1991.

- Hughes, B. P. and Videla, C. Design Criteria for Early-Age Bond Strength in Reinforced

Concrete. Materials and Structures, Vol. 25, Nº152, 1992.

- ET 001-2004 Especificación Técnica Fisuras No Estructurales en Elementos de Hormigón

Armado, Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile

- Covarrubias, J. P. Management of Cracks. Concrete International. July 2011, páginas 35

a 39.

Página 38



Sección VII – Disposición de refuerzos y compactación.


VII. Disposición de Refuerzos y Compactación (Sección 26.6.1.1)

La dificultad de colocar hormigón en zonas muy congestionadas, ya sea por cuantías

importantes de refuerzos o la existencia de insertos, como el caso de pedestales para

estructuras metálicas, puede ser reducida si se toman algunos resguardos durante la etapa de

diseño.

I. Espaciamiento en función del tamaño máximo del árido: No obstante ACI 318 incluye

recomendaciones de espaciamiento mínimo entre barras, se recomienda también dar una

revisión a la recomendación contenida en Tabla A5.2 de ACI 211.1 en cuanto a la relación

entre tamaño máximo y espaciamiento entre barras y que se puede resumir como sigue:

Tabla VII.1: Tamaño máximo del árido y el espaciamiento efectivo entre refuerzos.

Tamaño máximo nominal del árido (mm) 20 25 40

Distancia mínima efectiva entre barras (mm) 25 35 60

Nota: El tamaño nominal 25 mm no es de uso común en las dosificaciones

actuales de hormigones.

Esta tabla compatibiliza lo recomendado en la tabla A5.2 de ACI 211.1, extrapolada a los

casos de tamaño máximo de ¾” (19 mm) típico en hormigón, con los requisitos

establecidos en ACI 318 Sección 25.2.1. Se debe además revisar el criterio según el

diámetro de la mayor barra considerada para cada elemento en particular.

También es importante, en elementos verticales como muros, que el ingeniero diseñador

considere un cierto ordenamiento vertical de los ganchos de estribos y trabas de modo

que éstas no impidan la inmersión del vibrador en toda la altura del elemento, para lo cual

se señala que espaciamientos entre trabas inferiores a 200 mm pueden dificultar esta

labor.

II.

Uso de pasadas en el refuerzo. Para lograr una compactación adecuada se debe disponer

pasadas en el refuerzo que permitan el ingreso del vibrador. Se debe considerar que el

diámetro mínimo de un vibrador interno es 20 a 40 mm, por lo tanto, el espacio entre

barras para que este pueda ser desplazado a través de la masa de hormigón es de 27 a

55 mm. En el caso de zonas congestionadas una posible solución es la indicada en

ACI 309R, capítulo 18, el cual recomienda dejar pasadas verticales en el refuerzo de

100 x 150 mm de sección espaciadas 600 mm entre sí o 1,5 veces el radio de acción del

vibrador. Estas pasadas no podrán ubicarse a menos de 300 mm o 0,75 veces el radio de

acción del vibrador respecto del moldaje.

Para facilitar la existencia de estas pasadas, una solución de diseño en losas de fundación

fuertemente reforzadas, consiste en fijar como espaciamiento base una malla no inferior

de150x150 mm y ubicar el refuerzo adicional (suples) que sean requeridos en una segunda

o tercera capa. Al aplicar esta solución, la capacidad nominal a flexión de la sección debe

ser calculada considerando la posición efectiva de las barras de refuerzo.

Página 39



Sección VII – Disposición de refuerzos y compactación.


III.

IV.

Zonas de alta congestión de refuerzos. En secciones de alta congestión de refuerzos en

una estructura, como nudos de vigas y columnas, se recomienda el uso de empalmes y

anclajes mecánicos. Además, es importante evitar, en lo posible, realizar empalmes en

zonas donde se produce el encuentro de elementos estructurales, como por ejemplo, en

la penetración de columnas en losas de fundación y respetar los criterios de disposición de

empalmes señalados en ACI 318.

Instalaciones de servicios. Adicionalmente es necesaria una adecuada coordinación por

parte de las diferentes especialidades que participan del proyecto, de manera de evitar

que canalizaciones, u otros elementos que componen las instalaciones de servicios, crucen

o aumenten la congestión en determinadas zonas del elemento estructural. Referirse al

documento “Especificación General – Instalación de Canalizaciones de Servicios en

Elementos de Hormigón Armado”. Ver Adjunto 1.

Es aconsejable destacar en los planos de diseño aquellas áreas que, durante el diseño, se

prevean como potencialmente congestionadas de modo que el contratista preste atención a

ellas y considere medidas de mitigación, como por ejemplo, cambio en los diseños de las

mezclas. Se hace hincapié que toda modificación en la disposición de los refuerzos de una

estructura debe ser consultada y autorizada por escrito por el ingeniero a cargo del diseño de

la obra.

Referencias:

- ACI 211.1-09. Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and

Mass Concrete.

- ACI 309R-05. Guide for Consolidation of Concrete.

- Especificación General – Instalación de Canalizaciones de Servicios en Elementos de

Hormigón Armado. Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile.

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Sección VIII – Desmolde y descimbre.


VIII. Desmolde y Descimbre (Sección 26.11.2)

a) Respecto del desmolde de elementos verticales, entiéndase columnas, muros y caras

laterales de vigas se puede señalar que ICH ha desarrollado la especificación técnica

ET003-06 Tiempo de Desmolde de Elementos Verticales de Hormigón Armado, la cual fija

los siguientes criterios:

Tabla VIII.1: Criterios de ET003-06 para el desmolde de elementos verticales.

Condición

Límite

Por resistencia

2,0 MPa de resistencia real en obra bajo condiciones

normales.

3,5 MPa de resistencia real en obra, cuando el

hormigón pueda quedar expuesto a ciclos hielodeshielo

o al haber sido vaciado en tiempo frío (ACI

306).

Prescriptiva (NCh170:2016) 12 horas totales con posterioridad al vaciado en las

cuales la temperatura ambiente exceda de 10°C.

Nota: La recomendación de ACI 347R-14 es equivalente a la contenida en la norma

NCh 170 respecto del plazo de 12 horas con temperatura superior a 10°C con

posterioridad al vaciado del hormigón como el tiempo mínimo que debe

mantenerse el moldaje en elementos verticales o aquellos cuya inclinación de la

vertical sea inferior de 30° (muros, columnas y lados de vigas).

El caso de columnas, muros y vigas, la preocupación debe centrarse en evitar que la

superficie se seque o quede expuesta a ciclos alternados de secado y saturación para así

prevenir la aparición de grietas superficiales, que afecten la apariencia o tengan el

potencial de promover un deterioro en el recubrimiento que afecte al refuerzo.

b) En elementos horizontales se deben considerar separadamente los procesos de desmolde

y descimbre.

ACI318-14 en la sección 26.11.2 requiere que el procedimiento de remoción de moldajes y

alzaprimas de elementos flexurales (vigas o losas) se encuentre definido y planificado

previo al inicio de la faena. A este respecto ICH ha elaborado la especificación técnica

ET008-13 “Tiempo de Desmolde de Elementos Horizontales de Hormigón Armado”. Otros

documentos relevantes en la definición de alzaprimado y desalzaprimado de elementos

horizontales corresponden a ACI 435R Control of Deflection in Concrete Structures y ACI

347.2R-05 Guide for Shoring/Reshoring of Concrete Multistory Buildings.

Los requisitos de comportamiento de un elemento en flexión deben ser estimados para el

correcto funcionamiento de largo plazo. Los valores de deflexión están fuertemente

condicionados por la elasticidad del hormigón al momento de desmolde, la resistencia del

hormigón, el espesor del elemento, la existencia de armadura en compresión y las

eventuales fisuras de retracción temprana en el elemento. Se ha verificado que elementos

descimbrados a mayor edad pueden generar mayor deflexión en condiciones de

sobrecarga, cuando presentan fisuras de temprana edad. Se debe considerar el efecto del

moldaje y su tiempo de permanencia antes de descimbre respecto a su restricción al

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movimiento del hormigón en la generación de fisuras previo a la puesta en servicio del

elemento.

Dentro de los principales factores a considerar para definir las condiciones de descimbre y

puesta en servicio de un elemento, se tienen:

- Resistencia del concreto al descimbrar. La resistencia del concreto al momento del

descimbre deberá ser estimada para controlar las eventuales deflexiones que pueda

sobrellevar el elemento. La resistencia sugerida para la puesta en servicio del elemento se

indica en el documento ET008-13, según lo presentado en Tabla VIII.2.

Tabla VIII.2: Recomendaciones de ET008-13 para el descimbre de elementos horizontales

Elemento Reapuntalamiento

Resistencia cilíndrica fc´

Real Especificada

Observación

Losas Sin reapuntalar 0,75*fc´ (*) fc´ < 25 MPa Sobrecarga construcción

18 MPa fc´ ≥ 25 MPa menor a sobrecarga de

diseño

Con

13 MPa No aplica Sólo resiste peso propio

reapuntalamiento 20 MPa No aplica Resiste peso propio y

sobrecarga construcción.

Vigas Sin reapuntalar 0,75*fc´ (*) No aplica a) L/H ≤ 10

b) Carga tributaria por

peso de losa y viga sea

menor a 1,4 veces la

sobrecarga de diseño.

c) Sólo tránsito de

personas en la losa, o

equivalentemente,

sobrecarga menor a

75 kgf/m 2 .

Con

reapuntalamiento

0,75*fc´ (*) No aplica Realzaprimar mínimo a los

tercios de la luz.

Notas: El reapuntalamiento debe efectuarse dentro de dos horas posteriores al descimbre. En

ningún caso el reapuntalamiento podrá dejarse para la jornada siguiente de trabajo.

(*) De no poder medir, directa o indirectamente, la resistencia real, este requisito se

hace equivalente a alcanzar una resistencia potencial de al menos un 85% de la

resistencia especificada, en virtud de la incerteza de su verdadera representatividad de

lo acontecido en el hormigón colocado en la estructura

Para conocer la resistencia a temprana edad ACI recomienda usar algún método de ensayo

no destructivo adecuadamente calibrado para el hormigón dispuesto en obra u

opcionalmente usar probetas curadas en terreno. Por su parte NCh170:2016 señala que la

estimación de la resistencia real debe realizarse preferentemente por el método de la

madurez alcanzada por el hormigón. Ver la sección X de este documento a este respecto.

De no contarse con información confiable respecto de la resistencia en obra del hormigón,

entonces NCh170:2016, en la Tabla 12, prescribe tiempos mínimos entre la colocación del

concreto y el retiro de las cimbras.

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- Sobrecarga de construcción: El diseño del sistema de alzaprimado requiere la

consideración de cargas gravitacionales y laterales como viento e impacto de equipos,

por ejemplo. Respecto de la sobrecarga de construcción, ACI 347 recomienda las

siguientes magnitudes de carga por unidad de superficie para dar cuenta del peso de

trabajadores, pasarelas, herramientas de afinado o eventuales equipos móviles.

Tabla VIII.3: Sobrecargas de construcción, referenciales. ACI 347.

Condición

No incluye equipo Incluye equipo

motorizado

motorizado

Sobrecarga mínima (L) [kgf/m 2 ] 250 370

Carga total mínima (D+L) [kgf/m 2 ] 500 620

Cabe notar que en obra la magnitud de la sobrecarga es altamente variable, por lo que es

buena práctica indicar en los planos de plantas, al pie de la figura, la sobrecarga de uso

considerada en el diseño de modo que el contratista pueda compararse respecto de dicho

valor. Respecto de la carga horizontal ACI 347 recomienda utilizar el valor mayor entre

150 kgf/m en el borde del sistema de alzaprimado o un 2% del total de la carga de peso

propio impuesta en el sistema de alzaprimado. Por último, el diseño del sistema de

alzaprimado debe dar debida consideración al llenado asimétrico de las cimbras u otras

condiciones especiales que pudiesen presentarse durante las faenas.

- Flechas admisibles: No existe un valor predeterminado de flecha que debe ser

satisfecha al momento del descimbre. Esto deberá ser trabajado conjuntamente entre

el ingeniero proyectista, el arquitecto y el constructor en función de los materiales

disponibles y técnicas a usar en la faena, como por ejemplo, el uso de contra-flechas.

No obstante lo anterior, se debe tener cuidado en lo siguiente:

I. El módulo de elasticidad del hormigón podría estimarse usando la formulación de

ACI 318, pero teniendo en consideración que la experiencia nacional señala que el

módulo elástico de hormigones preparados con áridos chilenos resulta ser inferior,

para hormigones de densidad normal, respecto de la que se obtiene al aplicar las

ecuaciones de ACI 318. Esta diferencia puede llegar a ser, aproximadamente, unos

3 a 6 GPa, o más, si no se considera la diferencia entre adoptar la resistencia

especificada (f´c) o la resistencia media (fm) en los respectivos modelos

predictores.

Página 43





Figura VIII.1: Comparación entre el módulo de elasticidad estimado según

formulación ACI 318 y el obtenido a partir de ensayos de hormigones

nacionales. (Adpatado ACI 318 y de Videla y Gaedicke, 2004).

Figura VIII.2: Relación entre el módulo de elasticidad y la resistencia a compresión.

Comparación entre los resultados experimentales con las ecuaciones

de los códigos ACI 363R, ACI318 y CEB. (Adaptado de Videla y

Gaedicke, 2004).

II.

La causa principal de deflexiones excesivas no recuperables en losas se origina en

cargas muy prematuras en hormigones aún débiles. Al respecto cabe señalar que

diversos estudios muestran que las cargas de alzaprimado en edificios de varios

pisos pueden llegar a exceder en dos veces el peso propio del hormigón (ACI 435R-

95). Ver sección 4-4 de ACI 347.2R

Página 44





III.

Se debe considerar que los requisitos de espesor mínimo de losas señalados en

ACI 318 no consideran la influencia de cargas a edades tempranas sobre la

deformación de largo plazo. En otras palabras, dichos mínimos no garantizan

evitar una deformación excesiva en elementos flexurales cargados a temprana

edad.

- Secuencia de descimbre y reapuntalamiento. Se debe tener en consideración que ésta

obedece principalmente a la madurez alcanzada por el hormigón, rigidez de las losas,

rigidez de las alzaprimas y sobrecargas durante la construcción. El ingeniero

especialista necesita conocer los valores de las variables indicadas a edad temprana

para que pueda determinar la mejor secuencia de descimbre y reapuntalamiento en

altura.

Dentro de los puntos a ser revisados por el ingeniero especialista está la cantidad de

niveles en los que se comparte la carga de alzaprimado y controlar que las alzaprimas

se encuentren alineadas verticalmente entre los distintos niveles. Si esto no ocurre se

pueden causar esfuerzos para los cuales el elemento flexural (viga o losa) no ha sido

diseñado. También debe considerar que, si hay pocos puntales ubicados cerca del

centro del vano, los mayores esfuerzos causados por ellos en las losas inferiores

pueden exceder los generados por la distribución uniforme de carga que posiblemente

se asumió durante el diseño.

Métodos para estimar la distribución de cargas durante la construcción entre los distintos

niveles y una discusión respecto de la influencia de la rigidez y condición de apoyo de los

puntales puede revisarse en las secciones 3.4 a 3.6 de ACI 347.2R.

Referencias:

- ET003-06. Tiempo de Desmolde de Elementos Verticales de Hormigón Armado. ICH.

- ET008-13. Tiempo de Desmolde de Elementos Horizontales de Hormigón Armado. ICH.

- ACI CSS.0-93. Concrete Fundamentals.

- ACI 347.2R-05. Guide for Shoring/Reshoring of Concrete Multistory Buildings.

- ACI 347.R-14. Guide to Formwork for Concrete.

- ACI 435.8R-97. Observed Deflections of Reinforced Concrete Slab Systems, and Causes of

Large Deflections.

- ACI 435.R-03. Control of Deflection in Concrete Structures.

- Formwork Removal Specification. Cristian Masana. Concrete International, June 2008.

- Dimensional Tolerance Specification. Cristian Masana. Concrete International, June 2009.

- Modeling Portland Blast Furnace Slag Cement High Performance Concrete, Videla, C &

Gaedicke, C. ACI Materials Journal, September-October 2004

- Tecnología del Hormigón, Apuntes de Clase, Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad

Católica de Chile, Carlos Videla C. ,1996.

Página 45



Sección IX – Especificación de laboratorios de ensayo del hormigón.


IX. Especificación de Laboratorios de Ensayo del Hormigón (Sección 26.12.1.6)

La evaluación de la resistencia potencial de los hormigones utilizados en obra, junto a la

correcta disposición de los refuerzos, es fundamental para garantizar el cumplimiento de las

especificaciones del diseño y la funcionalidad, seguridad y durabilidad de la obra construida.

Para ello se recomienda que la especificación del muestreo a realizar en terreno sea definida

mediante un acuerdo que involucre al ingeniero diseñador y el mandante, el cual se debe regir

por los criterios establecidos en NCh 170:2016, capítulo 17 para el muestro y por ACI 318

sección 26.12, para la aceptación,y del cual luego se hagan parte el contratista y la inspección.

Para establecer un adecuado sistema de control de calidad del hormigón, se aconseja disponer

de un laboratorio acreditado titular, que puede ser el ofrecido por el premezclador, uno de

común acuerdo entre premezclador y contratista, u otro que sea aprobado por el mandante,

pero acordado entre las partes interesadas, para que realice el muestreo y ensayo rutinario

con la frecuencia especificada. Es importante realizar una evaluación previa de dicho

laboratorio, conocer su experiencia y el alcance de su acreditación, antes de su contratación.

No obstante lo anterior, en ocasiones el mandante, o su inspección, puede desear disponer de

un segundo laboratorio acreditado que sirva de contra muestra con ensayos a una menor

frecuencia. En el caso de existir discrepancias de resultados entre los laboratorios acreditados

que estén muestreando en la obra, y debido a que las diferencias pueden encontrarse en

diferentes etapas del proceso de ensayo, aun cuando ambos realicen su trabajo dentro del

marco normativo vigente, se recomienda:

- Realizar un análisis comparativo entre ambos.

- Revisar las etapas del proceso de ensayo, desde la toma de muestra hasta la emisión de

los resultados de ambos laboratorios.

- Ejecutar ensayos cruzados.

Éstas, entre otras medidas, permitirían descubrir la causa de la diferencia, y producir las

mejoras en los procesos de ensayo que eviten su recurrencia en el futuro.

Referencias:

- NCh 2447-1999. Laboratorios y organizaciones que ejecutan calibraciones en terreno –

Requisitos para la acreditación.

- NCh-ISO17025-2005. Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de

ensayo y calibración.

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Sección X – Estimación de la resistencia real del hormigón en obra.


X. Estimación de la Resistencia Real del Hormigón en Obra (Sección 26.12)

La estimación de propiedades mecánicas del hormigón en obra puede servir para distintos

objetivos, como ayudar a la toma de decisiones en obra, detectar desviaciones, evaluar la

resistencia de una edificación que ha sufrido daños durante un evento severo o a la que se le

quiere cambiar su destino, entre otras.

Esta estimación se puede realizar mediante la ejecución de distintos ensayos normados. Es

importante que el ingeniero diseñador se haga asesorar por especialistas al momento de

especificar uno de estos ensayos, los cuales le ayuden a definir el ensayo más apropiado para

el objetivo buscado.

Como se puede notar en las descripciones que siguen, no hay un único método simple y

confiable de estimación. Cada uno de los ensayos requiere ser realizado con equipos

debidamente calibrados y muchos de ellos necesitan de un trabajo previo en laboratorio que

permita establecer correlaciones aceptables entre los resultados de ensayos en terreno y la

resistencia del hormigón. De hecho, en algunos casos se requiere una caracterización precisa

del hormigón (dosis y origen de cada material que lo compone, edad de ensayo), que está

siendo colocado en obra para poder establecer una adecuada relación entre alguna propiedad

medible en terreno (sea esta evolución de temperatura, rebote, extracción u otra) respecto de

la resistencia a compresión del hormigón.

El documento ACI228.1R detalla 7 posibles ensayos. En esta sección se revisan aquellos que

son más comunes en la práctica nacional.

a) Testigos de Hormigón Endurecido – NCh1171 2012. Partes 1 y 2. Corresponde a un ensayo

de carácter destructivo. Se trata de cilindros de diámetros típicos 100 a 150 mm y longitud

variable. Los resultados de este ensayo son los únicos de entre los mencionados en esta

sección que se consideran válidos como criterio de aceptación o rechazo de una obra o

una parte de ella. Más aún, con la aplicación de criterios y experticia técnica, es factible

evaluar las diferencias entre resistencias reales y potenciales mediante correcciones

contempladas en las normas nacionales, lo cual ayuda a verificar las magnitudes de

deterioros de las resistencias por las etapas de colocación, compactación y curado.

b) Esclerómetro o Martillo Schmidt – ASTM C 805 / NCh1565-2009. El resultado de este

ensayo está influenciado por muchos factores externos a la resistencia misma del

hormigón. Si bien no es un buen predictor de la resistencia real del hormigón, su uso

permite discernir entre zonas que requieren un mayor estudio posterior.

c) Resistencia a penetración – ASTM C 803. La mecánica del ensayo es similar a la del método

de rebote, pero en éste la influencia de la condición superficial del hormigón se reduce al

tener mayor energía que provoca el ingreso de la probeta en la masa del hormigón. Aun

así, sus resultados están fuertemente influenciados por la resistencia del árido presente en

la masa de hormigón, por lo que las correlaciones deben establecerse sobre hormigones

de prueba hechos con los mismos materiales que se desean evaluar en sitio.

Página 47





d) Velocidad de un pulso ultrasónico – ASTM C 597. Este ensayo se basa en los principios de

propagación de ondas elásticas, según el cual la velocidad de un pulso en un medio es

proporcional al módulo elástico de dicho medio. Dado que la ganancia de resistencia en el

hormigón está ligada al aumento en su módulo elástico, es posible establecer que la

velocidad del pulso puede ser un método de obtener una estimación de la resistencia del

hormigón, aun cuando ambas propiedades no están directamente relacionadas. No

obstante, la ganancia de resistencia a compresión y el módulo elástico no crecen de

manera equivalente según madura el hormigón. A edades tempranas, el módulo elástico

crece más rápidamente que la resistencia a compresión y lo opuesto ocurre a edades más

tardías. Por tal motivo la relación entre la velocidad medida del pulso y la resistencia a

compresión es no-linear, dificultando su aplicación práctica, e inclusive mientras mayor

sea la edad del hormigón, el método puede hacerse más impreciso.

Otras fuentes de variación de los resultados de este ensayo están en la cantidad de

agregado en la mezcla, el contenido de humedad del hormigón al momento del ensayo, la

integridad de la masa de hormigón (grietas o vacíos) y la densidad de refuerzo en el

elemento en estudio. En definitiva, se trata de un medio disponible para realizar

mediciones en tanto todas las variables que influyen en la medición puedan ser

debidamente estimadas y cuidadosas calibraciones para la mezcla de interés se hayan

realizado previamente.

e) Extracción – ASTM C 900. En obras nuevas, requiere de dejar un inserto, cuya descripción

aparece en la misma especificación ASTM. Como desventaja se trata de un ensayo

destructivo (extrae un cono de unos 30 mm de profundidad y unos 75 mm de diámetro),

que tiene una variación inherente al hormigón de entre un 7% a 10% en sus resultados

(aparte de la variación propia de la colocación del inserto y la preparación del ensayo) y

cuyo mecanismo de falla aún es sujeto de debate. No obstante lo anterior, si se realiza una

calibración adecuada respecto de un hormigón de las mismas características y hecho con

los mismos materiales que el que se desea validar en terreno, logra buenas correlaciones

entre la carga de extracción y la resistencia a compresión del hormigón. También existen

variaciones en el mercado para aplicar este mismo concepto de ensayo a estructuras

existentes, como sería el caso del CAPO-Test, que no requieren dejar insertos previamente

en el hormigón, sino que utilizan golillas especiales que se expanden en la perforación

para realizar la prueba de carga. Nuevamente es necesario establecer correlación entre

resultados de este ensayo y el tipo de hormigón que se desea caracterizar.

f) Madurez – ASTM C 1074. El método de madurez se basa en el hecho que la velocidad de

hidratación de los materiales cementantes, asumiendo que hay suficiente humedad, está

regulada por la temperatura a la que dichas reacciones ocurren dentro de la masa de

hormigón. De esta forma, la resistencia de un hormigón, especialmente a edades

tempranas de 7 o 14 días, quedará expresada en función de un “Índice de Madurez” que

establece la relación entre temperatura, tiempo y el crecimiento de la resistencia para una

determinada mezcla (con dosificación y materiales específicos para un hormigón dado).

Por tal motivo, su uso debe quedar definido antes del inicio de la obra, ya que sin los

antecedentes previos de la mezcla y el establecimiento de la relación de Resistencia-

Madurez de la misma, su implementación posterior es casi inviable.

Página 48





Si se dispone de varias probetas de un mismo hormigón, sometidas a diferentes

temperaturas de curado, el historial de temperatura de cada una y sus resultados de

ensayos pueden ser usados para definir la relación Madurez-Resistencia de esa mezcla en

particular. Hay diversas formas de definir la función de madurez (referirse a ACI228.1R),

pero todas incluyen la historia de temperatura en el tiempo relativa a una temperatura de

referencia en la cual se asumen cesan las reacciones de hidratación (esta temperatura

también es un dato que convencionalmente se establece igual a -10° C). El uso de este

método requiere:

- Conocer la relación Madurez-Resistencia de la mezcla en particular que se desea

estudiar (esto es la curva de calibración obtenida en laboratorio) y definir la

temperatura de cero reacción para dicha mezcla. NCh 170 considera que este valor

puede asumirse cero sin alterar demasiado la exactitud de las mediciones. Para ello se

sugiere realizar ensayos a edades de 1, 2, 3, 4, 7, 14 días que se compongan de dos

probetas cada uno, una de ellas con el sensor de madurez, y tres a 28 días, para una

serie de 15 probetas y medir la madurez al momento del ensayo.

- Mantener un monitoreo constante y sistemático de la temperatura del hormigón

colocado para definir el “Índice de Madurez” del hormigón en obra, con una cantidad

suficiente de sensores.

- Satisfacer los supuestos básicos de que existe suficiente humedad para hidratar los

materiales cementantes (esto se logra mediante procedimientos adecuados de curado

y hormigones cuya dosificación considera razones agua-cemento dentro de rangos de

hormigones normales) y además que el hormigón en obra sea el mismo que se usó para

definir la relación Madurez-Resistencia (esto se debe verificar mediante alguna prueba

en obra).

- Dado que no hay medida directa de ninguna propiedad en terreno, fuera de la

temperatura, es aconsejable realizar algún otro ensayo en terreno que permita

corroborar que la resistencia real estimada por madurez efectivamente está siendo

lograda.

- La relación “Madurez-Resistencia” debe validarse continuamente a lo largo del

proyecto y en particular deberá re-calibrarse si variaciones en los materiales

constituyentes (fuente o granulometría de los áridos, por ejemplo) lo demuestran

necesario.

- Controlar la correlación madurez – resistencia, lo que se recomienda realizar mediante

el ensayo de tres probetas extras en un control normal de 7 y 28 días, colocando sensor

a 1 de ellas y ensayando las otras 2 probetas a una madurez cercana a la utilizada en el

procedimiento de obra para ver si la resistencia de esta se encuentra dentro del rango

±10% con respecto a la curva previamente definida. Este control debiera ser cada 2

meses o eventualmente si la curva de ganancia de madurez dentro de las primeras 48

horas de en sensores contiguos, muestra variaciones importantes que no se puedan

explicar por un factor de temperatura ambiental.

Por lo visto antes, el método de madurez parece presentar las mejores posibilidades de

implementación en obra, cuidando de que se cumplan las caracterizaciones previas y

propias para cada tipo en específico de hormigón y, además, considerando complementar

sus resultados con algún otro ensayo directo en terreno. Actualmente se está estudiando

una norma nacional para la implementar este ensayo.

Página 49





Finalmente, respecto del método de madurez, cabe enunciar algunas características de su

aplicación en Chile:

- Este procedimiento se usa para determinar resistencias tempranas, como por ejemplo,

para definir el momento de tensado en losas.

- Requiere de un curado adecuado.

- Tiene algo más de 30 años de uso en el país, en diversas obras, como la Central Antuco

y dovelas de viaducto del Metro de Santiago línea 4.

- Se entiende confiable en hormigones premezclados, ya que los factores del hormigón

que más influencian la madurez son el cemento y la razón agua-cementantes, y ambos

resultan ser bastante estables, en general, en hormigones industriales.

Para verificar la estabilidad y controlar la predicción hecha por el método se recomienda

realizar ensayos ocasionales para determinar la resistencia que se logra en una

determinada madurez y ésta no debe apartarse más o menos un 10% de la resistencia

esperada con la curva original.

Referencias:

- ACI 228.1R-03. In-Place Methods to Estimate Concrete Strength.

- ACI 228.2R-13. Report on Nondestructive Test Methods for Evaluation of Concrete in

Structures.

- NCh1171/1-2012. Hormigón – Testigos de hormigón endurecido - Parte 1: Extracción y

ensayo.

- NCh1171/2-2001. Hormigón – Testigos de hormigón endurecido - Parte 2: Evaluación de

resultados de resistencia mecánica.

- NCh1565-2009. Hormigón – Determinación del Indice Esclerométrico.

- ASTM C597-09. Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete

- ASTM C803/C803M-03. Standard Test Method for Penetration Resistance of Hardened

Concrete.

- ASTM C805/C805M-08. Standard Test Method for Rebound Number of Hardened

Concrete.

- ASTM C873 / C873M-15. Standard Test Method for Compressive Strength of Concrete

Cylinders Cast in Place in Cylindrical Molds.

- ASTM C900-06. Standard Test Method for Pullout Strength of Hardened Concrete.

- ASTM C1074-11. Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity

Method.

- ASTM C1150-96. Standard Test Method for the Break-Off Number of Concrete.

Discontinuado en 2002.

Página 50



Sección XI – Listado de Especificaciones Técnicas de ICH


XI.

Listado de Especificaciones Técnicas de ICH

El instituto del Cemento y Hormigón de Chile, a través del trabajo de diversos comités

técnicos ha desarrollado especificaciones técnicas que contienen aspectos prescriptivos y de

desempeño. Estas especificaciones están disponibles para ser descargadas por la comunidad

sin costo en el sitio http://ich.cl/Biblioteca.

A continuación, un listado de las Especificaciones Técnicas disponibles:

- ET 001-05 FISURAS NO ESTRUCTURALES EN MUROS DE HORMIGÓN ARMADO

- ET 002-05 ALTURA DE VACIADO DEL HORMIGÓNEN ELEMENTOS VERTICALES

- ET 003-06 DESMOLDE DE ELEMENTOS VERTICALES DE HORMIGÓN ARMADO

- ET 004-06 TOLERANCIAS DIMENSIONALES EN ELEMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO

- ET 005-07 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DE SUPERFICIES MOLDEADAS EN ELEMENTOS DE

HORMIGÓN

- ET 006-06 PREVENCION DE LA CORROSION DE ENFIERRADURAS EN ELEMENTOS DE

HORMIGÓN

- ET 007-06 PREVENCION DEL DETERIORO DEL HORMIGON POR ATAQUES EXTERNOS DE

SULFATOS Y AGUAS PURAS Y ACIDAS EN OBRAS DE EDIFICACIÓN

- ET 008-13 TIEMPO DE DESMOLDE DE ELEMENTOS HORIZONTALES DE HORMIGÓN

ARMADO

Página 51

ANEXO 1

INFORMACION COMPLEMENTARIA



Anexo 1: Información complementaria


C.II – Complemento a sección II Requisitos de Durabilidad.

A modo de referencia, en la tabla siguiente se ha establecido una correspondencia general entre los

valores límites para el coeficiente de difusión (ensayo Nordtest Method NT Build 492), la corriente

que pasa (ensayo ASTM C1202), y una guía de aplicabilidad a los tipos de ambientes de exposición a

cloruro, definidos en la norma chilena NCh170:2016.

Tabla C.II.1: Tabla STAR 230 DUC de RILEM y ambientes de exposición

NCh170:2016 (Comisión de Construcción de ICH)

NT Build 492,

Coef. de difusión (m 2 /s)

ASTM C1202 (RCPT)

Coulombs

Ambiente de exposición,

NCh170

<2 x 10 -12 < 100 C2-C

2 – 8 x 10 -12 100 a 1000 C2-A, C2-B, C2-C

8 – 16 x 10 -12 1000 a 2000

>16 x 10 -12 2000 a 4000

C1, C2-A

> 4000 C0

Cabe destacar que los valores indicados en esta tabla corresponden a una guía general para

orientar al ingeniero diseñador. En caso de ser necesaria la ejecución de estos ensayos para una

obra en particular, se recomienda que su interpretación sea realizada en conjunto con un ingeniero

especialista que atienda las características propias del proyecto y entienda las complejidades de

interpretación de los resultados de los ensayos arriba mencionados u otros aplicables a este fin. Al

respecto, y en particular para el caso del ensayo ASTM C1202, se recomienda referirse a la sección

3.4.1 de ACI 201. 2R

Anexo 1 1





C.IV – Complemento a sección IV Curado del Hormigón.

Respecto del período mínimo de curado y su relación con la ganancia de resistencia del hormigón

en el tiempo, RILEM entrega la tabla siguiente, la cual se incluye como información adicional el

ingeniero diseñador. En ésta se muestra, a modo meramente referencial, las duraciones mínimas

del curado, conforme a esta norma, en función de la ganancia de resistencia del hormigón y la

temperatura promedio en la superficie.

Tabla C.IV.1: Referencia de períodos mínimos de curado, para hormigones clase 4.

Tabla 3.14 del documento STAR 230-DUC de RILEM.

Período mínimo de curado (días)

Temperatura media

en la superficie del

Ganancia de resistencia R = fc(2)/fc(28)

hormigón “t” (° C) Rápida

R > 0,50

Media

0,30 < R < 0,50

Lenta

0,15 < R < 0,30

t > 25 1,5 2,5 3,5

15 < t < 25 2,0 4,0 7,0

10 < t < 15 2,5 7,0 12,0

5 < t < 10 3,5 9,0 18,0

NOTA: La ganancia de resistencia “R” se define como el cociente entre la

resistencia media a compresión medida a 2 días de edad y la medida a 28 días de

edad bajo las mismas condiciones de ensayo.

Como dato adicional, la norma europea BS EN 13670 establece clases de curado, de la 1 a la 4 y

prescripciones de la duración mínima del período de curado. La clase 3, corresponde a la más usada

en estructuras y exige un tiempo de curado tal que permita lograr al menos un 50% de la

resistencia especificada en la superficie del hormigón.

Anexo 1 2





C.VI. – Complemento a la sección VI Control de fisuración por retracción hidráulica y térmica.

Tal como se enunció en la Sección IV, hay diversos factores que condicionan el desarrollo de la

retracción. Las siguientes figuras ilustran dichos factores.

Figura C.VI.1: Retracción hidráulica en función de la cantidad y calidad de la pasta

(dosis de cemento y de agua y de la razón W/C) en hormigones secados por 450

días (Shoya, 1979).

Figura C.VI.2: Efecto de la proporción volumétrica del árido en la razón

retracción hidráulica del hormigón/retracción hidráulica de la pasta de cemento

(Pickett, 1956).

Anexo 1 3





Figura C.VI.3: Efecto de la Resistencia del Hormigón al Inicio del Secado

y de la Dosis de Agua en la Retracción hidráulica última (Sakata et al.,

2001)

Figura C.VI.4: Relación entre la retracción hidráulica y el tiempo para

hormigones almacenados en diferentes humedades relativas (curados por

28 días) (Troxell et al., 1958).

Anexo 1 4





Figura C.VI.5: Evolución del Cociente de Retracción Hidráulica a la Edad t y

Retracción Hidráulica Final (Función del Tiempo) Según Modelos de Predicción

(ACI 209.2R-08).

Figura C.VI.6: Relación entre la Retracción Hidráulica Final y la Relación

Volumen/Superficie (Hansen y Mattock, 1966).

Anexo 1 5





Figura C.VI.7: Calor de Hidratación Total de Cementos (normalmente 200 a 400 kJ

por kg cemento, dependiendo de tipo de cemento y dosificación),

Figura C.VI.8: Efecto del tipo de cemento en el aumento adiabático de temperatura.

Anexo 1 6





Figura C.VI.9: Aumento de temperatura en el

hormigón masivo (ACI 207.1R-96)

Figura C.VI.10: Influencia del Tipo de Árido en el

Coeficiente de Expansión Térmica del Hormigón (Mehta y

Monteiro)

Anexo 1 7





Figura C.VI.11: Influencia del contenido

volumétrico del árido en el coeficiente de expansión

térmica del hormigón.

Modelo de retracción.

Dada la importancia del control de la fisuración por retracción térmica e hidráulica en el

comportamiento, servicio y durabilidad a corto y largo plazo de una obra de hormigón, es que

diversas investigaciones han propuesto modelos para estimar la retracción hidráulica y la fluencia

lenta en la etapa de diseño preliminar de una estructura. De hecho el documento ACI 209.2R-08

“Guide for Modeling and Calculating Shrinkage and Creep in Hardened Concrete” describe, analiza y

compara estadísticamente los cuatro modelos más ampliamente utilizados en Estados Unidos y

Europa, como son:

• ACI 209R-92.

• B3 de Bazant y Baweja.

• CEB MC90-99

• GL2000 de Gardner y Lockman

La bondad de estos modelos queda fuertemente influida, entre otras variables, por los materiales

componentes del hormigón, el ciclo de curado, la condición ambiental servicio, entre otras. Para

acotar la incertidumbre de los resultados, investigadores de la Pontificia Universidad Católica de

Chile (Aguilar, Gaedicke, Masana y Videla), desarrollaron una metodología para definir o calibrar un

modelo de predicción de la retracción hidráulica aplicable a la etapa de diseño de estructuras en

Chile, así como también de un procedimiento para ajustar la predicción con resultados de ensayos a

corto plazo del hormigón real que se utilizará en una determinada obra.

Anexo 1 8





El modelo VA (Videla-Aguilar) parte de la siguiente forma general:

n

⎛ ⎞

εsh

∏ ,

⎝ i=

1 ⎠

( t,t0

) = f( t,t0

) × ⎜ K

i

⎟× εsh

∞

(6.1)

donde,

ε sh(t,to) = retracción hidráulica estimada a la edad t días desde el inicio del secado a to días.

f(t,to) = función que representa la evolución de la retracción hidráulica en el tiempo de

secado.

Ki

ε sh,∞

= funciones (o submodelos) de corrección por las diferentes variables que influyen en

la retracción hidráulica.

= retracción hidráulica última.

El modelo propuesto que logró el mejor ajuste y validación a los datos experimentales se basa en la

calibración de:

• Función del tiempo hiperbólica (similar a la usada en ACI 209).

• Retracción última basada en el modelo de Sakata (1993)

El modelo calibrado se presenta en la Ecuación (6.2), en tanto que la ecuación (6.3) presenta la

forma general del modelo propuesto para ser utilizado en la fase de diseño de proyectos aplicable a

la realidad nacional. Los factores de calibración del modelo pueden revisarse la Tabla C.VI.1 al final

de este texto.

ε

shc

⎡ ⎡ ⎛ H.

R.

⎞⎤

2

( t,

t ) a

+ b × ( W ) + c × [ ( V

0

= + 780×

1−

exp⎜

⎟ ln ln )] + 44×

ln( t0

)

⎢

⎣

⎢

⎣

⎥

⎝ 100 ⎠⎦

S

⎡

⎤ ⎢

⎥ ×

⎢

⎦

⎢d

×

⎣

t − t

0

e

( V ) + ( t − t0

)

S

⎤

⎥

⎥

⎥⎦

f

(6.2)

Por su parte la Figura C.VI.12 muestra la comparación entre los valores de retracción estimados con

el modelo y los medidos mediante ensayo, lo que permite ilustrar la bondad del modelo.

(6.3)

Anexo 1 9





Figura C.VI.12: Comparación de resultados estimados por el modelo propuesto y resultados

experimentales.

Tabla C.VI.1: Factores de calibración de modelo VA2004 de predicción de retracción hidráulica.

Hormigones considerados en

análisis

Factores de Calibración

a b c d e f

Todos -591.1 385.5 -49.64 1.997 0.976 0.913

Sin Aditivo -593.0 379.1 -50.1 1.977 0.852 1.039

Sin Aditivo – Cemento P -590.3 360.5 -51.6 1.989 0.926 0.919

Sin Aditivo – Cemento PP -598.2 401.7 -48.1 1.978 0.865 0.994

Sin Aditivo – Cemento PPF -590.4 375.2 -50.5 1.964 0.764 1.204

Con Aditivo o Adición -590.0 389.2 -49.4 2.009 1.049 0.839

Con Aditivo WR – HWR -589.8 399.6 -48.5 2.002 1.004 0.721

Con Aditivo E -590.1 408.3 -47.5 2.032 1.185 0.681

Con Aditivo SR -590.1 368.1 -51.5 2.002 1.008 1.034

Con Hielo -590.2 370.9 -51.2 2.003 1.012 0.789

Con Yeso -590.5 402.2 -47.2 2.008 1.048 0.970

Anexo 1 10

ADJUNTO 1

INSTALACIÓN DE CANALIZACIONES DE

SERVICIOS EN ELEMENTOS DE

HORMIGÓN ARMADO.



Adjunto 1: Instalación de Canalizaciones de Servicio en Elementos de H.A.


ICH – COMISIONES DE CONSTRUCCION Y DE DISEÑO ESTRUCTURAL

ESPECIFICACION GENERAL – INSTALACIÓN DE CANALIZACIONES DE SERVICIOS EN ELEMENTOS DE

HORMIGON ARMADO

I. General

Especificación

Comentario / Observación

- Las disposiciones del ingeniero estructural encargado

del diseño del proyecto, expresadas en sus

especificaciones técnicas, planos de notas generales

y/o planos de diseño, prevalecen sobre las

disposiciones generales siguientes.

- En ausencia de disposiciones específicas en el proyecto

de ingeniería estructural de una obra, el profesional

encargado del diseño y trazado de canalizaciones

deberá ceñirse a las disposiciones generales siguientes.

- El ingeniero estructural encargado del diseño del

proyecto podrá autorizar la modificación de estas

disposiciones, lo que deberá hacerse por escrito y

quedar registrado en los documentos del proyecto.

- El profesional encargado del diseño y

trazado de canalizaciones deberá

referirse a los documentos del diseño

estructural y/o coordinarse con el

ingeniero estructural encargado del

diseño del proyecto para efectos de

definir trazados, dimensiones y

ubicación de pasadas, que cumplan

sus objetivos sin afectar

significativamente el comportamiento

de las estructuras.

II.- Losas macizas y muros.

- En losas macizas, las instalaciones interiores de

servicios, sean cañerías y/o canalizaciones eléctricas,

con excepción de aquellas para calefacción radiante,

deberán colocarse entre la capas inferior y superior de

refuerzos y lo más próximas a la altura media de la

sección transversal.

- No se podrá realizar el trazado de canalizaciones

embebidas en losas macizas cuyo espesor sea inferior

de 100 mm.

- La canalización de mayor diámetro (Dc) que será

posible embeber dentro de una losa maciza de un

espesor dado (e) será tal que la razón entre ambas

magnitudes no exceda de 1/5.

- Ver figura 1 al final del texto para ver

dimensiones en una losa típica.

- El recubrimiento mínimo efectivo para cualquier

- Es relevante que el ingeniero

Adjunto 1 1





canalización será equivalente al diámetro de la mayor

canalización (Dc) más 10 mm, pero en ningún caso

inferior a 40 mm. Tampoco necesita exceder de 75 mm.

estructural a cargo del diseño del

proyecto indique el tamaño máximo

del árido (TM) del árido para definir el

recubrimiento mínimo a las

canalizaciones según se indica en la

Figura 1.

- La distancia libre mínima entre canalizaciones

embebidas en una losa maciza será el máximo valor

entre 25 mm, 1,5 veces el tamaño máximo del árido

(TM) especificado para el concreto que será vaciado en

dicho elemento, y 2 veces el diámetro de la mayor

canalización (Dc) dispuesta en la sección transversal de

la losa maciza.

- Los requisitos de espaciamiento libre

obedecen a criterios de resistencia y

constructibilidad.

- Las disposiciones anteriores también aplicarán a la

colocación de canalizaciones embebidas en muros, con

las siguientes restricciones adicionales:

• No se podrán colocar canalizaciones embebidas a

través de muros cuyo espesor sea inferior de 120

mm.

• No podrán disponerse canalizaciones, en ninguna

orientación, a través de los elementos de borde o

cabezal de un muro, en toda su altura. La longitud

del elemento de borde o cabezal (Lr) es como

mínimo 5 veces el espesor del muro, medida

desde su extremo libre.

• Esta limitación aplica a toda canalización,

independiente de su orientación, y en toda la

altura del elemento.

- Ver Figura 2 al final del texto, para

planta típica de muro.

- El ingeniero estructural a cargo del

diseño del proyecto deberá indicar,

mediante detalles típicos, o alguna

notación distintiva en sus planos de

diseño, aquellas zonas en los muros

por las cuales no podrán pasar

canalizaciones de servicios.

III.- Vigas y columnas

- En otros elementos de concreto, sean estos vigas o

columnas, el trazado de canalizaciones de servicios

embebidas queda estrictamente prohibido a lo largo

del eje longitudinal de dichos elementos y en cualquier

punto de su sección transversal.

- Adicionalmente se prohíbe el cruce de canalizaciones

- El ingeniero estructural a cargo del

diseño del proyecto podría permitir el

paso de canalizaciones en el sentido

longitudinal de las columnas siempre

que esto no afecte en más de un 4%

la sección transversal del elemento.

De autorizarse el paso de

Adjunto 1 2





en cualquier orientación tratándose de la sección

transversal de vigas en volado o en columnas.

- En el caso de las vigas, se permite cruzar canalizaciones

en sentido perpendicular a su eje longitudinal, ya sea

para pasadas de canalizaciones y/o extracción de

testigos, cumpliendo:

• Que la relación entre el diámetro de la mayor

perforación (Dc), o su altura (h), y la altura efectiva

de la sección transversal de la viga (Hv) no exceda

de 1/5.

• En el caso de pasadas rectangulares, la razón entre

el ancho (a) y la altura (h) de la pasada no podrá

exceder de 3/2.

canalizaciones, el ingeniero

estructural a cargo del diseño del

proyecto deberá indicar en qué zona

de la sección transversal se podrán

colocarse las canalizaciones y que

estás sólo podrán orientarse paralelas

al eje longitudinal del elemento.

- Ver la Figura 3 al final del texto para

una elevación típica de viga y la Figura

1 para espaciamientos mínimos.

• En elevación, dichas perforaciones se deberán

ubicar tan próximas a la altura media de la sección

como sea posible. En ningún caso la distancia

entre el borde inferior de la viga y punto más

próximo de la pasada o perforación será menor de

200 mm.

• En el sentido longitudinal de vigas continúas o

simplemente apoyadas las pasadas deben quedar

dentro del tercio central de la luz libre, con un

espaciamiento libre entre los bordes de las

pasadas que será equivalente al máximo valor

entre 2 veces el diámetro o la altura de la

perforación (Dc, h), y 200 mm.

• La sumatoria de los largos de pasadas (Lp i) dentro

del tercio central de un elemento no podrá

exceder de L/6.

• No se permite perforar, ni cruzar canalizaciones, a

través de vigas en volado en cualquier punto de su

longitud.

Adjunto 1 3





IV.- Otros

- Queda prohibido el uso de insertos de aluminio.

- No se permitirá que canalizaciones, u otros elementos

embebidos, de cobre queden en contacto con las

barras de refuerzo de acero. Adicionalmente en

ambientes de exposición severa, la canalización de

cobre deberá ser aislada eléctricamente, para evitar la

corrosión por celda galvánica del refuerzo.

- La colocación de las canalizaciones se debe realizar de

forma tal de no cortar, doblar o desplazar las barras de

refuerzos desde la posición especificada en los

documentos de diseño.

V.- Zonas de ingreso y protegidas

- El aluminio reacciona con los

componentes del cemento causando

expansiones en la masa del concreto

que terminan por afectar su

durabilidad.

- El cobre no reacciona adversamente

con el concreto, sin embargo, en

presencia de cloruros y/o humedad, u

otros electrolitos, puede generar una

pila galvánica que corroa las barras de

refuerzo de acero. Por lo anterior, si

se prevé una condición de exposición

severa a cloruros y/o humedad se

debe aislar eléctricamente la

canalización con un recubrimiento

adecuado.

- Queda prohibido que las entradas de las canalizaciones

a las oficinas o departamentos de consumo se realicen

en los dinteles o en los vanos de puertas o pasadas, y se

deben ubicar a una distancia mayor a 5 veces el

espesor del muro medido desde borde de estos o del

rasgo del vano. Esta prohibición aplica a canalizaciones

en cualquier orientación y en toda la altura del muro.

- Dicha prohibición se extiende también a todo elemento

que el ingeniero estructural a cargo del diseño del

proyecto declare como estructuralmente relevante, ya

sea en sus especificaciones técnicas, planos de notas

generales o en los planos de diseño.

VI.- Incorporación al proyecto estructural

- Para asegurar que las disposiciones anteriores sean

cumplidas en obra, el ingeniero estructural a cargo del

diseño del proyecto deberá incorporarlas en sus planos

de notas generales y especificaciones técnicas,

indicando claramente las áreas por él consideradas

como estructuralmente relevantes o con alta densidad

de refuerzos y por lo tanto no aptas para el paso de

canalizaciones a través de las mismas.

- Ver Figura 4 al final del texto para un

esquema de la zona de protección a

los lados de dinteles.

- Si las zonas estructuralmente

relevantes fuesen tales que la mera

indicación en especificaciones

técnicas o planos de notas generales

no permitiese su clara identificación,

el ingeniero estructural a cargo del

diseño del proyecto deberá

considerar incluir detalles típicos o

indicaciones en sus planos de diseño

usando una notación distintiva.

Adjunto 1 4





VII.- Figuras

Dc+10mm

s.min=max(2*Dc,

1.5*TM, 25 mm)

s.min

e>100 mm

Dc+10mm

Dc<(e/5)

FIGURA 1: Dimensiones de pasadas en losas.

Lr>=5*tw

tw>120 mm

FIGURA 2: Planta de intersección de muros

Adjunto 1 5





L/3

L/3

L/3

d

Lp.i

a

Hv

Dc

Dc<=Hv/5

a<=1,5*h

Lp.i<=(L/6)

d.min=max(2*h, 200 mm)

h

200 min

Las perforaciones deben

colocarse tan proximas a

la altura media de la seccion

como sea posible

FIGURA 3: Elevación viga continua tipo.

tw

Zona protegida

Dintel

5*tw

Zona protegida

5*tw

tw

FIGURA 4: Elevación de muros y dintel – Zonas de protección.

Adjunto 1 6

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