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REVISTA DE ARQUITECTURA E INGENIERÍA

Algunos comentarios con relación a la nueva propuesta de Norma Sismorresistente. Some comments regarding the proposed new Seismic Standard.

Ing. Lucas de la C. Martínez Rodríguez Dr. Ing. Carlos Llanes Burón

Comportamiento del sistema impermeabilizante de espuma rígida de poliuretano en cubiertas de La Habana. Behavior of the waterproofing system of rigid polyurethane foam roof in Havana. Ing. María Luisa Rivada Vázquez Ing. Midalis González Acevedo

Propuesta de actualización de precios para sistemas de falso techos y tabiques. Proposal to update prices for systems false ceilings and partitions. Ing. Manuel Pedroso Martínez Ing. Naray Alvarez Morejón

Determinación de la resistencia a la penetración de un suelo cohesivo en diferentes condiciones de hidratación y compactación. Determination of the resistance to penetration of a cohesive soil under different conditions of hydration and compaction. MSc. Ing. Romer Daniel Oyola-Guzmán

Influencia de la resistencia a compresión del hormigón en elementos sometidos a flexión simple. Influence of the concrete's compression resistance in elements submitted to simple flexion. Ing. Carlos Rodríguez García Ing. Eduardo Rodríguez Oramas

EVENTOS

Vol. 10 No. 3 Diciembre 2016

Revista de Arquitectura e Ingeniería. 2016, Vol.10 No.3 ISSN 1990-8830 / RNPS 2125 1

Algunos comentarios con relación a la nueva propuesta de Norma Sismorresistente. Some comments regarding the proposed new Seismic Standard. Ing. Lucas de la C. Martínez Rodríguez Profesor Auxiliar Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echevarría” (Cujae), Facultad de Ingeniería Civil, La Habana,Cuba E-mail: [email protected] Dr. Ing. Carlos Llanes Burón Profesor Titular Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echevarría” (Cujae), Facultad de Ingeniería Civil, La Habana,Cuba E-mail: [email protected] Recibido: 31-05-16 Aceptado:01-07-16

Resumen:

Se realiza para este artículo una búsqueda de normas de diseño sismorresistente en Sudamérica para ver los puntos coincidentes y diferentes que poseen las normas objetos de estudio. El mismo contiene aspectos del capítulo 1 Marco referencial de la tesis de maestría en elaboración, de uno de los autores, donde se evaluan la NC 46:1999 y la nueva propuesta. Se evalua el tiempo entre las dos ediciones de normas sismorresistentes en cuatro países consultados (Colombia,Ecuador,Chile y Perú) con el tiempo entre las dos ediciones de la norma cubana, así como la responsabilidad legal de su aplicación. Se establecen las diferencias y los puntos en común entre la norma cubana vigente y la nueva propuesta, asi como aspectos que pudieran enriquecer a ésta última. Se hace referencia a la evaluación que en la actualidad se realizan con ambas normas por parte del Centro de Prevención y Mitigación de Desastres, PREMIDES, mediante tesis de diploma y maestría, para ajustes futuros de la norma. Palabras clave : Normas, sismorresistente, categoría de uso, diseño estático, diseño dinámico, respaldo legal. Abstract: It is carried out for this article a search of earthquake resistant design standards in South America to see the coincident and different points that possess those codes. It have aspects of

Ing. Lucas de la C. Martínez Rodríguez, Dr. Ing. Carlos Llanes Burón. Algunos comentarios con relación a la nueva propuesta de Norma Sismorresistente.


the referencial framework of the master thesis in elaboration, of one of the authors, where in which NC 46:1999 and the new proposal are evaluated. The time among the two editions of earthquake resistant standards in four countries consulted (Colombia, Ecuador, Chile and Peru) with the time among the two editions of the Cuban norm, as well as the legal responsibility of its application are considered. Different and likeness points between both cuban standards were settle down, as aspects that may improve the last one. Reference is made to the evaluation that at the present time are carried out with both standards at the Prevention and Mitigation of Disasters Center, PREMIDES, by means of diploma and master thesis, for future adjustments of the code. Keywords: Standards and codes, earthquake resistant design, use category, static design, dinamic design, legal support.

Introducción:

La norma NC 46:1999 ya tiene 17 años de vigencia y como la dialéctica es aplicable aún para los documentos que rigen requisitos en cualquier actividad, es obvio que una nueva propuesta ha salido a la luz para su discusión y posterior enmienda y/o aprobación. Pudiera asombrar el dilatado término que ha mediado para renovarla, no obstante la vigente tuvo que esperar 15 años para derogar a su antecesora, la NC 53-114:84. Tal vez la razón de más de una década de espera entre renovaciones, responde a la cantidad de instituciones que deben coincidir para ello como son: ministerios, universidades, centros de investigaciones, defensa civil, empresas de proyectos, oficina nacional de normalización, entre otras. Lo que queda oculto y tal vez sin un merecido valor, es el resultado de un trabajo continuo y dedicado a la sismología en nuestro país1 cuyo fruto final es la renovación de la normativa que facilite un diseño y construcción más adecuado para las edificaciones sismoresistentes. TIEMPO DE RENOVACIÓN DE NORMAS SISMORRESISTENTES EN OTROS PAÍSES DE LATINOAMÉRICA. Con el ánimo de conocer el tiempo que media entre una edición y otra, se consultaron diversas fuentes, con el siguiente resultado.

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10: Este reglamento tuvo su primera versión por decreto gubernamental el 7 de junio de 1984, actualizada en su segunda versión el 3 de Enero de 1998, 14 años después y esta tercera versión del 19 de Marzo del 2010 apareció 12 años más tarde.

CPE INEN 005-1 capitulo 12 (2001) Código Ecuatoriano de la construcción. Requisitos generales de diseño: peligro sísmico, espectros de diseño y requisitos mínimos de cálculos para diseño sismo-resistente. Este código ya tiene 14 años de aplicación y está dentro del término de tiempo para ser actualizado.

NCh2369.Of2003 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. (Chile). La presente norma ya tiene 12 años de editada, por lo que también está en el término de ser actualizada, según el comportamiento de actualización en el área.

Norma Técnica E.030 “Diseño Sismorresistente” del RNE. DECRETO SUPREMO N° 003-2016-VIVIENDA. Perú.(DS-003-2016-VIVIENDA PERUANA).

Esta norma técnica fue aprobada inicialmente en el año 2006, con una primera modificación en el 2014 (intervalo de 8 años) y una segunda modificación en el 2016 (intervalo de 2 años), según decreto supremo (presidencial) y publicado en el periódico “El Peruano” el domingo 24 de Enero del 2016, por el presidente Ollanta Humala Tasso y el ministro de vivienda, construcción y saneamiento Francisco Adolfo Dumler

1 Cotidiana labor del Centro Nacional de Investigaciones Sismológicas, CENAIS y las universidades.



Cuya. Resulta esta norma de las cuatro normativas de Latinoamérica consultadas, la de menor período de actualización.

“International Building Code”, el cual rige en los Estados Unidos, es actualizado cada tres años.

Se puede ver que excepto las normativas de Perú y Estados Unidos, las restantes poseen más de una década entre renovaciones. Volviendo al ámbito nacional, se puede considerar que más que un factor institucional, resulte mucho más difícil hacer coincidir en tiempo y lugar a especialistas, que no reciben una remuneración monetaria por la actividad técnica de estudio, revisión y/o aprobación de una nueva normativa, pero que poseen la ética profesional y altruísta, donde solamente experimentan la satifacción de participar en un acto de beneficio técnico para el país.

DIFERENCIAS ENTRE LA NC 46:1999 Y LA NUEVA PROPUESTA. Una minuciosa lectura de ambas normativas, conlleva un vuelco favorable al contenido de la nueva propuesta, pero en aras de una mejor comprensión, se exponen en la tabla 1, las diferencias más notables, sin llegar a las exquisiteces de términos y formulaciones.

Tabla 1.Diferencias entre ambas normas NC 46 :propuesta NC 46:1999 (vigente)

Sismo

Básico

Sismo Se determina o asigna un solo sismo básico.

Severo Extremo Mínimo

Zonas sísmicas (desaparece

la zona 0)

1

Zonas sísmicas

0 (que desaparece en la

nueva norma) 2

3 1 4 2 5 3

Clasificación de obras

(Categorías)

Utilitarias

Clasificación de obras

(Categorías)

No importantes

Ordinarias Importancia secundaria

Importantes Especial importancia

Esenciales Excepcional importancia

Nivel de Protección Sísmica (en

función de zona sísmica y

categorías)

A

Nivel de ductilidad

ND 3 B C ND 2 D E ND 1

Proximidad a fallas sísmicas

Cercana No se evalua Lejana

Tipo de suelo (Clase de sitio)

A

Tipo de suelo

S1

B S2 C S3 D E S4 F

Los aspectos que saltan a la vista por la marcada diferencia en la tabla son:



1. En la norma vigente se asigna un solo sismo para cualquier tipo de estructura, mientras que en la propuesta existen cuatro categorías de sismo a tener en cuenta, según el % de probabilidad de ser excedido en un período de 50 años de vida útil correspondiente a un período de retorno por cada tipo.2

2. Nueva clasificación de las zonas sísmicas para el territorio nacional3. 3. El criterio de Nivel de Protección Sísmica4 aparece sustituyendo al de Nivel de

Ductilidad (aunque éste criterio no se elimina, sino que queda implícito dentro del diseño en la nueva propuesta).

4. Se introduce un factor amplificador por la proximidad de la edificación a fallas sísmicas5, que no aparece en la norma vigente.

5. Por último se sustituye la clasificación de cuatro tipos de suelos de la norma vigente, por una más detallada6. Los códigos ecuatoriano y chileno mantienen la clasificación de suelos como la norma vigente, mientras que el código peruano establece cinco tipos de suelos.

Resulta evidente que detrás de cada cambio en la nueva propuesta y la minuciosa zonificación en todo el territorio nacional, existe un detallado estudio continuo en el tiempo que permite al usuario de la norma, tener la certeza de iniciar sus diseños con datos más cercanos a la realidad. Otra de las diferencias entre ambas normas que no se reflejan en la tabla, es que la NC 46:1999 vigente, abarca doce capítulos en los cuales los tres últimos contemplan obras viales, puentes y obras hidrotécnicas respectivamente, mientras que en la nueva propuesta se eliminan para que sean abordadas por otras normas inherentes a cada especialidad, llegando solamente hasta el capítulo 9. Aunque se señala en esta que se mantienen vigentes esos capítulos de la anterior norma, adaptándolos a los parámetros definidos en la nueva propuesta.

TIPOS DE ANÁLISIS POR AMBAS NORMAS. Ambas normas también tienen diferencias en los tipos de análisis, pues la propuesta del 2016 resulta mucho más abarcadora en cuanto a metodologías de análisis, aunque no quiere esto decir que la vigente no cumpla con las expectativas de diseño, pues al final ambas parten inexorablemente de un mismo principio: la segunda ley de Newton.

La norma NC 46:1999 plantea dos tipos de análisis: • Análisis estático equivalente7 • Método de análisis modal 8

Sin embargo la nueva propuesta abarca un análisis mucho más amplio: • Análisis estático 9 • Análisis modal10 • Análisis no lineal11 • Análisis paso a paso 12 • Análisis por desempeño13.

2 Epígrafe 4.2.1 de la nueva propuesta de norma. 3 Epígrafe 4.1 de la norma vigente y de la nueva propuesta, (donde ya se representan las

zonas sísmicas a nivel de municipio). Ver anexo 1 donde se muestran los mapas correspondientes.

4 Epígrafe 4.2.2 de la nueva propuesta. 5 Epígrafe 4.3.3 y 4.3.3.1 de la nueva propuesta. 6 Epígrafe4.4.1 y Tabla 8, de la nueva propuesta. 7 Epígrafe 6.4 de la vigente. 8 Epígrafe 6.5 de la vigente. 9 Epígrafes 3.10 y 6.7 de la nueva propuesta. 10 Epígrafes 3.11 y 6.8 de la nueva propuesta. 11 Epígrafes 3.12 y 6.8.5.2 de la nueva propuesta. 12 Epígrafes 3.13 y 6.6.5 de la nueva propuesta. 13 Epígrafe 3.14 y 6.6.6 de la nueva propuesta.



PUNTOS EN COMÚN ENTRE AMBAS NORMAS. Ambas normas contemplan capítulos que abarcan los siguientes aspectos:

• Limitación de los desplazamientos laterales (NC 46:1999) / Derivas laterales admisibles (nueva propuesta).

• Cimentaciones, muros, taludes y licuación. • Instrumentación, remodelaciones y reforzamiento.

LA PROPUESTA DEL 2016 VS LA VIGENTE DEL 1999,¿DIFERIRÁN LOS RESULTADOS ANTE UNA MISMA SITUACIÓN DE DISEÑO?. Lo primero que cualquier usuario de las normas se preguntaría es qué pasaría, si los resultados de un diseño realizado por la vigente se alejan por exceso o por defecto si se aplica la nueva propuesta.

Ante todo, un estudio minucioso de comparación de los resultados por ambas normas conlleva a un diseño de experimento multifactorial para una misma tipología de edificación, debido a que resultan numerosas las variables a considerar. En el Instituto Superior Politécnico “José Antonio Echevarría”, en el Centro de Prevención y Mitigación de Desastres (PREMIDES) se acometen desde hace varios años, tesis de diploma y de maestría sobre la aplicación de ambas normas para evaluar los resultados obtenidos. Son puntos a tener en cuenta para los estudios los siguientes:

Planta y altura de la edificación. Tipología de la edificación. Categoría ocupacional (o de uso) de la edificación. Ubicación en el territorio nacional. Tipo de perfil del suelo.(Clase de sitio) Cargas permanentes y de uso en entrepisos. Categoría del sismo a asignar según categoría de la edificación.

Como se señalaba anteriormente, desde hace varios cursos se vienen realizando evaluaciones de ambas normas, fijando como factores constantes algunos de los parámetros y evaluando los resultados, que han estado monitoreando resultados en elementos estructurales principales para una misma edificación por ambas normas, evaluando las solicitaciones de momentos, cortantes, axiales y derivas. Estos resultados se evaluarán por etapas hasta tener un resultado categórico, en las zonas sísmicas determinadas por su importancia, no obstante hay ciertos lugares donde se han obtenido valores ligeramente superiores por la propuesta que por la vigente y solamente hasta ahora en una zona determinada ha dado todo lo contrario, para ciertos tipos de elementos estructurales.14 Hasta ahora, mediante trabajos de diploma y un futuro trabajo de maestría se ha estado trabajando con las dos normas. Inicialmente se fijaron dos parámetros de una edificación:

• Planta regular • Altura de 12 niveles: una planta baja de 4.20 m de puntal (como área rentable) y las

restantes con puntal de 3.00 m

Con estos parámetros fijos, se valoró qué influencia pueden tener las distintas categorías de la edificación, en este tipo de edificio situado en distintos territorios del país y como resulta evidente, se analizó mediante el método estático equivalente de ambas normas puesto que el mismo cumplía con los requisitos para su aplicación.

14 El profesor Dr. Ing. Carlos Llanes Burón está a cargo de dichas investigaciones./Yailenis Miranda Gonzáles “Análisis sismorresistente de un edificio de hormigón armado para uso ordinario según la norma NC 46:1999 vigente y la nueva propuesta”, La Habana, Junio 2015.



Ahora los estudios van encaminados a evaluar la misma planta regular pero con un edificio de 36 niveles, manteniendo los mismos puntales, evaluando las mismas categorías de uso, en los mismos lugares de los estudios anteriores, pero ahora aplicando el cálculo dinámico, pues no tiene sentido el estático, donde el período fundamental está en un valor cercano a los 2 segundos. Al final se evaluarán los resultados respecto a las solicitaciones en elementos previamente escogidos por ambas normas. En el anexo 2 se expone una gráfica de un próximo estudio mediante la modelación de ambos edificios para categoría esencial.

ASPECTOS LEGALES. La propiedad intelectual de las normativas en nuestro país siempre se adjudica “per se” a la Oficina Nacional de Normalización, que es el organismo rector de las normativas para el país. Ahora bien, desde el punto de vista legal, no existe ninguna ley, ni decreto gubernamental que obligue a su uso y cumplimiento para el diseño y construcción, aunque los profesionales se apoyen en ella para hacerlo. De las normas consultadas se tiene que:

El reglamento colombiano de construcción sismorresistente (NSR-10) fue realizado por una comisión asesora permanente para el régimen de construcciones sismorresistentes, la cual fue creada por la Ley 400 de 1997 y dicho reglamento se expidió por medio del decreto 926 del 19 de Marzo del 2010, por parte del Gobierno Nacional.

El código ecuatoriano CPE INEN 5:2001, se dio a la luz mediante un edicto gubernamental de la República del Ecuador, y expresa claramente en su punto 2. Alcance, “2.1 Este código es de aplicación nacional, por lo tanto, todos los profesionales e instituciones públicas y privadas dedicados a tareas de diseño, construcción o fiscalización, tienen la obligación de cumplir y hacer cumplir los requisitos mínimos aquí establecidos”.

La norma chilena NCh2369-2003, ha sido declarada oficial por la república de Chile por decreto ministerial No.178 de fecha 01 de Septiembre del 2003 y publicado en el Diario Oficial el 30 de Septiembre del mismo año.

La normativa peruana está avalada por el Decreto Supremo No.003-2016-Vivienda, del Ministerio de Vivienda, Construcción y Saneamiento con las firmas del presidente de la república Ollanta Humala Tasso y el ministro Francisco Adolfo Dumler Cuya.

Desde el punto de vista legal y responsabilidad penal cabría preguntarse ¿qué le sucede a cualquier profesional que no se considere obligado a aplicar parcial o totalmente el documento normativo? O planteándose la interrogante de otra manera: ¿por qué la norma no está sujeta a obligatorio cumplimiento por un decreto al menos ministerial con el visto bueno gubernamental? Con una visión muy apartada y en el marco completamente subjetivo, al leer la norma vigente no existe obligación alguna para cumplirla. En la penúltima reunión de aprobación de la mencionada nueva propuesta de norma sismorresistente NC 46:2016 se propuso y fue aceptado por la Oficina Nacional de Normalización el carácter obligatorio de dicha norma, que resulta respaldada además por una resolución ministerial. Para los diseños de edificaciones sujetas a eventos sísmicos o huracanes, donde existen riesgos de pérdidas de vidas humanas y materiales15, se debiera legislar por decreto o ley, la obligatoriedad de su cumplimiento y exigir una responsabilidad penal en el plano jurídico16.

15 Léase también pérdida de posibles valores patrimoniales. 16 Opinión de los autores.



ASPECTOS GENERALES. La nueva propuesta de norma supera en detalles y prescripciones para el diseño sismorresistente, a la anterior y no está alejada de lo que abarcan las normas de países latinoamericanos, resultando adecuado en la misma, la incorporación de un listado de símbolos. Existe una notable ausencia en la introducción, de una reseña histórica de los sismos más relevantes que se tengan registrados en el país a través de los años, como enriquecimiento cultural y técnico para quienes resultan usuarios del documento, sean experimentados profesionales o las nuevas generaciones que vayan surgiendo17. Otras normativas lo contienen en su introducción y se van actualizando en cada nuevo documento vigente. Es práctica además en dichas normas, adicionar de manera didáctica a través de esquemas o un guión paso a paso, el procedimiento de diseño para una mejor comprensión de la lectura de la normativa, que no se aprecia ni en la norma vigente ni en la nueva propuesta; aunque no quiere decir esto, que no se llegue a resultados por la ausencia de ellos18. También en el desarrollo del texto de la nueva propuesta se usan indistintamente los términos: “hormigón armado” y “concreto armado”. Se debiera decidir por el primero que es el que realmente se usa en nuestro país.19 En la ecuación 28 del epígrafe 6.8.3.2 de la nueva propuesta aparece el término “Sa(To)”, cuando debiera ser como se describe más adelante: “Sa(Tm)”, por corresponder dicho período al modo “m”. Léanse los aspectos señalados como una modesta sugerencia de los autores en aras de ir mejorando las futuras versiones de la norma de construcciones simorresistente de Cuba.

Conclusiones:

La nueva propuesta de norma posee parámetros para el análisis sismorresistente de las estructuras, provenientes de un exhaustivo y detallado estudio sísmico del territorio nacional, que cualitativamente aventajan a los de la norma vigente.

Por ello, cumple dialécticamente con el cometido de poder obtenerse un cálculo de las acciones sísmicas, de manera más adecuada y precisa, al tener bien caracterizadas todas las zonas a nivel de municipio en el país.

Conveniente sería continuar el estudio comparativo entre ambas normas, proponiendo evaluar otros parámetros que hasta ahora se han mantenido constantes.

Para la generalización de su aplicación se debiera contar con el apoyo del Frente de Proyectos de MICONS, con vistas de poder impartir por los gestantes de dicha nueva propuesta de norma, un taller nacional (o talleres provinciales),donde se explique una metodología de aplicación paso a paso, lo cual redundaría en una mejor comprensión de la misma y pudieran aclararse las posibles dudas de los usuarios de las empresas de proyectos.

17 Esto tanto en la norma vigente como en la propuesta. 18 Remitirse a las normas colombiana y peruana. 19 En países como Venezuela sería todo lo contrario.



Referencias Bibliográficas:

• CPE INEN 005-1 capitulo 12 (2001) Código Ecuatoriano de la construcción. Requisitos generales de diseño: peligro sísmico, espectros de diseño y requisitos mínimos de cálculos para diseño sismo-resistente.

• International Building Code. • NC 46:1999 Construcciones sismorresistentes. Requisitos básicos para el diseño y

construcción. • NC 46:2016 Construcciones sismorresistentes. Requisitos básicos para el diseño y

construcción. • NCh2369.Of2003 Diseño sísmico de estructuras e instalaciones industriales. (Chile). • Norma Técnica E.030 “Diseño Sismorresistente” del RNE. Decreto supremo n° 003-

2016-vivienda. Perú.(DS-003-2016-Vivienda peruana). • NSR-10 Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente.

Anexo 1: Mapas de zonificación sísmicas: Figura 1 Zonificación sísmicas por la NC 46:1999 vigente y la nueva propuesta respectivamente.20

20 Nótese la notable diferencia entre ambas zonificaciones sísmicas.



Anexo 2. Propuesta de estudio.

1 Revista de Arquitectura e Ingeniería. 2016, Vol.10 No.3 ISSN 1990-8830 / RNPS 2125

Comportamiento del sistema impermeabilizante de espuma rígida de poliuretano en cubiertas de La Habana. Behavior of the waterproofing system of rigid polyurethane foam roof in Havana. Recibido: 10-03-16 Aceptado: 28-10-16 Resumen: El presente artículo es la continuación de uno precedente denominado: “Caracterización de la espuma rígida de poliuretano expandido como impermeabilizante de cubiertas”. Este trata sobre el comportamiento del sistema, mediante la descripción de las lesiones recurrentes y sus posibles causas a partir de una muestra de cubiertas impermeabilizadas con esta tecnología en La Habana, en correspondencia con la documentación técnica y datos recopilados en observaciones realizadas en las condiciones ambientales cubanas. Se concluye que las lesiones ocurren por la vulnerabilidad del sistema a diferentes agentes y por defectos durante la aplicación debido al incumplimiento de la normativa tecnológica. Las lesiones se agrupan de acuerdo a la capa donde ocurren, o sea, lesiones de la membrana protectora y lesiones de la espuma. La disgregación producida por la radiación ultravioleta es la lesión más frecuente debido a la vulnerabilidad del sistema y entre las lesiones de mayor incidencia por incumplimiento de la normativa tecnológica se encuentran las ampollas, irregularidades superficiales, grietas y descuelgue. Palabras clave: Cubierta, Impermeabilización, Espuma rígida de poliuretano, Lesión, Membrana elastomérica. Abstract: This article is the continuation of a preceding one called: "Characterization of rigid polyurethane foam expanded as a roof waterproofing". This is about the behavior of the system, by describing recurring injuries

Ing. Midalis González Acevedo Ingeniera civil Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, CUJAE. Cuba. Profesor- Instructor Centro de Estudios de Conservación, Restauración y Museología, ISA Teléfono: 72082047 E-mail: [email protected]

Ing. María Luisa Rivada Vázquez Ingeniera civil Doctora en Ciencias Técnicas Profesora titular de la Facultad de ingeniería Civil, Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría, CUJAE. Cuba Presidenta del Comité Técnico de Normalización del MICONS No. 7 Impermeabilización. Teléfono: 72663842 E-mail: [email protected]

Ing. Midalis González Acevedo, Ing. María Luisa Rivada Vázquez. Comportamiento del sistema impermeabilizante de espuma rígida de poliuretano en cubiertas de La Habana.


and their possible causes from a sample of waterproofed covered with this technology in Havana, in correspondence with the technical documentation, and information collected in observations made in Cuban environmental conditions. It is concluded that injuries occur because of the vulnerability of the system to different agents and defects during application due to the failure of technological standards. Lesions are grouped according to the layer that is occurring, such as the protective membrane lesions and lesions of the foam. The disintegration caused by ultraviolet radiation is the most common due to the vulnerability of the system, and injuries of increased incidence injury breach of technological rules are blisters, surface irregularities, cracks and sagging. Keywords: Roof, Waterproofing, Rigid polyurethane foam, Injury, Elastomeric membrane. Introducción: La espuma rígida de poliuretano expandido con 45 Kg/m3 de densidad se destaca por ser un material económico, aislante, fácil de colocar y con más del 90 % de sus celdas cerradas, lo que permite que pueda ser empleado como sistema impermeabilizante de cubiertas, además de otras bondades técnicas descritas en artículo precedente. Sin embargo, es poco resistente a las tensiones internas, la abrasión y las radiaciones ultravioleta (UVA) de la luz solar, por lo que es necesario protegerlo con una membrana elastomérica de base acrílica, que por su función debería tener un buen comportamiento a la intemperie, pero en aplicaciones realizadas sobre cubiertas de La Habana, el sistema no se ha comportado como se esperaba, al observarse varios tipos de lesiones como: disgregación, grietas, desprendimientos, ampollas, superficies irregulares y descuelgue a menos de un año de ser aplicado, cuando se espera que sean más de diez, según la durabilidad prevista por el fabricante. En este trabajo se define la lesión como toda perturbación que reduzca el efecto impermeabilizante, la vida útil y/o estética del sistema, así como dificulte el correcto funcionamiento de la cubierta. LESIONES DE LA MEMBRANA PROTECTORA Disgregación El sistema pierde el color en gran parte por la acción de los rayos ultravioleta de la luz solar sobre la membrana elastomérica, lo que denota una despolimerización que termina perforando la membrana, exponiendo la espuma a los agentes del intemperismo. La exposición de la espuma se acelera si no se ha logrado alcanzar el espesor adecuado, por una deficiente aplicación y/o mala homogeneización del vehículo o pigmento de la membrana. La secuencia de imágenes muestra el inicio de la decoloración de la membrana elastomérica y posteriormente como se agudizan los daños sobre ella y más tarde sobre la espuma (Figuras 1, 1.1, 1.2 y 1.3).

Figura 1. Decoloración y disgregación de la membrana en la unión entre la losa y el pretil. Obra. Facultad Arte de los Medios de Comunicación Audiovisual. Fotos de las autoras.



La humedad suele estar propiciada por charcos que permanecen sobre tragantes obstruidos, en oquedades de cubiertas mal diseñadas o ejecutadas y en zonas de salideros o desbordamientos de conductos y depósitos (Figuras 2, 2.1 y 3).

La humedad constante provoca el reblandecimiento del sistema, empezando por despegar la membrana elastomérica protectora. También puede causar la aparición de fisuras por la tensión que provoca la diferencia de dilatación térmica en la frontera entre zonas secas y húmedas, ya que estas últimas conservan una temperatura mucho más baja. Para evitar los depósitos sobre la cubierta debe velarse por la correcta evacuación del agua hacia las zonas o puntos preestablecidos. Antes de la aplicación, los sumideros de gárgolas y bajantes pluviales deben obstruirse con un tapón bien ajustado, pero engrasado para facilitar su retiro una vez terminado el trabajo. Es evidente que deben eliminarse las fugas en las instalaciones hidráulicas o sanitarias ubicadas sobre o en las proximidades del sistema antes de la aplicación. Vegetación indeseable Es prácticamente imposible evitar la deposición de hojas y deyecciones de aves sobre las cubiertas en la ciudad. Así se forma un primer sustrato que se va enriqueciendo con los restos de las primeras poblaciones de musgos que se asientan en él, dando comienzo a un proceso que puede llegar al crecimiento de arbustos cuyas raíces son capaces de ejercer una acción, no solo enzimática, sino también mecánica, sobre la blanda espuma de poliuretano, abriendo conductos por donde se filtra el agua hacia la cubierta que se quiere proteger. Este proceso puede interrumpirse solo si se logra evitar la permanencia del agua y sustratos fértiles sobre la cubierta, mediante un frecuente saneamiento (Figuras 4 y 4.1).

Figura 2.1. Reblandecimiento y crecimiento de moho

Figura 2. Fugas de agua en instalaciones hidráulicas. Obra: Facultad Arte de los Medios de Comunicación Audiovisual Fotos de las autoras.

Figura 3. Agua estancada en la cubierta sur de la Escuela Nacional de Ballet. Foto de las autoras.

Figura 4. Agua estancada sobre la cubierta.Obra: Hospital Hermanos Amejeiras.Foto de las autoras.

Figura 4.1. Detalle de crecimiento vegetal sobre la membrana protectora del sistema impermeable.



Manchas Una de las causas es el depósito de sales por la evaporación de agua en zonas deprimidas o de escurrimiento de salideros en las instalaciones y tanques de reserva, formando capas que pueden llegar a tener un espesor y rugosidad considerables que afectan la correcta evacuación (Figura 5).

Otras pueden ser ocasionadas por deposición de óxidos de elementos metálicos no protegidos que se encuentran sobre el sistema impermeabilizante y expuesto a los efectos del deterioro de los factores ambientales, afectando la estética de la cubierta (Figura 6 y 6.1).

LESIONES DE LA ESPUMA Disgregación Una vez destruida la capa elastomérica protectora y expuesta la espuma, ésta pierde alrededor de 1mm de espesor por año, hasta llegar a su destrucción total, de acuerdo a lo comprobado en esta investigación. Para evitar la degradación y garantizar la conservación del sistema es necesario limpiar y retirar mediante medios mecánicos la zona afectada, volver a reponer la espuma de poliuretano y aplicar una nueva capa de membrana elastomérica (Figura 7, 7.1 y 7.2).

Figura 5. Depósito de sales en cubierta. Obra Escuela Nacional de Ballet. Foto de las autoras.

Figura 6. Mancha de óxido de hierro. Obra: Escuela Nacional de Ballet. Fotos de las autoras.

Figura 6.1 Manchas de óxido producido por la base de un objeto de hierro colocado sobre la cubierta. Obra Escuela Nacional de Ballet.



Grietas por movimientos relativos entre elementos de la estructura La aplicación del sistema sobre juntas entre elementos prefabricados puede presentar grietas debido a movimientos relativos del sustrato. En estos casos deberá cubrirse la junta con una banda plástica antiadherente de unos 30 cm de ancho, antes de aplicar sobre ella el poliuretano, para permitir que las deformaciones de la capa de espuma, que deben ocurrir como respuesta a las tensiones de corte por el pequeño movimiento relativo entre las piezas del basamento, se distribuyan en el ancho de la capa antiadherente, de manera que en ninguna de las secciones aparezca una deformación unitaria de cizallamiento superior a la que provoca la ruptura de la espuma rígida, tal como se ilustra en los siguientes esquemas (Figura 8).

Figura 7.1 Deterioro del sistema impermeable en la zona de la cresta de la teja acanalada de asbesto cemento

Figura 7.2 Degradación de la espuma alcanza varios milímetros de profundidad con respecto al nivel de la capa protectora.

Figura 7. Deterioro del sistema por la radiación ultravioleta Obra. Almacenes Farma – Cuba Fotos: Ing. Yoanis Rivero.

Esquema 1. Solución en juntas entre elementos fabricados con bandas separadoras antiadherentes.

Esquema 2. Vista en planta de junta sin banda separadora antiadherente



Figura 8. Grietas en una cubierta prefabricada. Obra: Hospital Hermanos Ameijeiras Foto de las autoras.

Desprendimiento del sustrato Cualquier producto aplicado sobre una superficie no adherente como es el caso de revoques o impermeables degradados, corre el riesgo de desprenderse (Figura 9 y 9.1).

Esquema 3. Vista en planta de junta con banda separadora antiadherente

Figura 9. Desprendimientos del revoque en el pretil. Obra: Obra Escuela Nacional de Ballet Fotos de las autoras.

Figura 9.1. Desprendimiento del revoque junto con el sistema impermeable.



Obviamente, para evitar desprendimientos como los ilustrados en las figuras, los sustratos inestables deben ser consolidados o restituidos antes de recibir la aplicación. Desprendimientos de la espuma El sistema se despega del sustrato cuando tiene un espesor mayor al indicado por la normativa técnica vigente. La suciedad entre la base y la espuma puede afectar la adherencia de la interfase y provocar también el desprendimiento del sistema (Figura 10). Ampollas Las ampollas, son protuberancias o montículos de diversas dimensiones que se levantan con una distribución aleatoria en el área impermeabilizada de la cubierta. Contienen en su interior una mezcla de gases como el CO2 y los utilizados como propelentes para la fabricación de la espuma. Al ser pinchadas las ampollas, escapan los gases con un silbido característico, por lo que puede decirse que más bien se trata de burbujas formadas por la emanación de gases que permanecen a cierta presión bajo el espesor de la capa de espuma, y no dentro de la masa de ésta como pudiera pensarse. Durante esta investigación se ha observado que las ampollas se forman con más frecuencia bajo la espuma de poliuretano proyectado sobre techos de láminas metálicas, e invariablemente se nota con claridad que bajo las ampollas el recubrimiento polimérico de las planchas, cuando existe, se muestra químicamente alterado, así como también el propio metal de la plancha, por una aparente reacción entre el contenido de la ampolla y la superficie que la limita por debajo. Sin embargo, las ampollas suelen manifestarse sobre cualquier tipo de sustrato que haya estado húmedo o saturado durante la aplicación de la espuma. La reacción del poliisocianato con el agua, ya sea ambiental, contenida en el sustrato o condensada sobre él, propicia incompatibilidad química que da lugar a alteraciones en la estructura celular de la mezcla, interfiriendo en el tiempo de fraguado y afectando finalmente la adherencia, así como también el polvo, la cera, grasas y aceites. Para garantizar la adherencia en los sustratos metálicos debe lavarse la superficie con ácido fosfórico y, después de seca, aplicar una imprimación de pintura elastomérica disuelta en agua al 30%, esperar 24 horas como mínimo y después proyectar la espuma (Figuras 11, 11.1 y 11.2).

Figura 10. Pérdida de adherencia de la espuma por restos de material asfáltico Obra. Café Teatro Bertolt Brecht Foto de las autoras



Superficie granulosa El funcionamiento de la máquina espumadora debe verificarse antes de la proyección, controlando la presión y simultaneidad de salida de los dos componentes de la mezcla, puesto que si se adelanta la salida de alguno de ellos, al reaccionar con agua, superficial o ambiental, se producen alteraciones químicas que dan origen a estructuras celulares granulosas que afectan la adherencia del sistema, además de que este tipo de formación es propenso a acumular polvo y materia orgánica, que propician el crecimiento de vegetación (Figura 12).

Grandes irregularidades superficiales Las irregularidades de la primera capa, por pequeñas que sean, pueden repercutir negativamente en la estructura del espesor total, ya que, aunque se aplique de modo uniforme, si la mezcla se deposita sobre una superficie irregular, fluirá antes de iniciar la espumación hacia zonas más profundas, donde se acumulará la espuma originando capas extremadamente altas. Véase el esquema 4. El corrimiento y acumulación de mezcla en zonas profundas se evita si tiene ya una consistencia cremosa.

Figura 11.1. Detalle Figura 11.2. Corrosión localizada debajo del área ocupada por una ampolla

Figura 11. Ampollas sobre cubierta metálica. Obra: Poligráfica Federico Engels. Fotos de las autoras.

Figura 12. Superficie granulosa. Obra: Poligráfica Federico Engels. Foto de las autoras.



Descuelgue La influencia de la temperatura sobre la espumación es determinante en la proyección in situ, dado que solo se proyectan capas de 15 mm de grosor, para que garanticen la estabilidad dimensional en función de la estructura de la celdilla formada. La mezcla se contrae cuando pierde rápidamente su calor al contacto con superficies frías, o crece extremadamente cuando el contacto se produce sobre superficies calientes (Figura 13).

Por lo anterior es aconsejable cumplir con las regulaciones medio ambientales y acerca de las condiciones del sustrato: la humedad relativa del aire y el soporte en el momento y lugar de la aplicación no deben ser superiores al 85 y 20% respectivamente; no debe espumarse a temperaturas por debajo de 5°C ni superiores a 40, puesto que se incrementa el consumo y puede afectar la adherencia al sustrato; y la velocidad del viento debe ser inferior a 30 km/h para evitar arrastres del material hacia zonas alejadas de la aplicación, todo lo cual se establece en los documentos normativos UNE 92120 -2 /2M: 2003 y DITEC # 402(2012) declarados en la Bibliografía.

Figura 13. Descuelgue de las capas de espuma. Obra: Instituto de Investigaciones de la Cultura Juan Marinello. Foto de las autoras.

Esquema 4. Ilustra la causa de la formación de grandes irregularidades.



Grietas en forma de media luna Cuando se proyecta al aire libre se procuran capas de espuma no mayores de 15 mm de espesor para evitar contracciones. Para mayores espesores es preciso superponer capas, cuidando que entre la proyección de dos contiguas no transcurra más de 30 minutos, ni menos de 10, para respetar el tiempo de expansión de la capa anterior y evitar la formación de una “piel” de espumación, que afectaría la adherencia entre ellas, propiciando la aparición de grietas en forma de media luna. La mezcla debe contener la cantidad adecuada de activador para que la reacción y la reticulación de la espuma sean rápida (Figura 14 y 14.1).

Sedimentos y coloides Para evitar las deposiciones de sedimentos, se deben realizar inspecciones periódicas a la cubierta como parte de las acciones de mantenimiento en las que se limpie y recoja la basura trasladada por la acción del viento, además de eliminar plantas indeseables que dañan al sistema con sus raíces (Figura 15).

Figura 14. Grieta en forma de media luna. Obra: Instituto de Investigaciones de la Cultura Juan Marinello. Fotos de las autoras.

Figura 14.1 Desprendieminto del sistema donde se localizaba la grieta de media luna.

Figura 15. Vegetación por acumulación de sedimentos fértiles y humedad en la cubierta Obra: Escuela Nacional de Ballet. Foto de las autoras.



Conclusiones: Las lesiones se agrupan de acuerdo a la capa donde ocurran (Tablas 1 y 2). Tabla.1 Resumen de las lesiones observadas en la membrana elastomérica de base acrílica protectora del sistema impermeable

Lesión Causa Origen Efecto

Disgregación Radiación ultravioleta y espesor reducido

Medio ambiente y aplicación inadecuada

Desprotección de la espuma

Crecimiento vegetal Sustratos húmedos Falta de mantenimiento

Dificulta evacuación pluvial

Grietas

Inestabilidad morfológica y dimensional de la espuma y su soporte

Variaciones de humedad y temperatura

Penetración de los agentes del intemperismo

Manchas

Estructuras o elementos de hierro no protegidos, en contacto o sobre la membrana. Precipitación de sales contenidas en el agua

Medio ambiente. Fugas de instalaciones en cubierta

Estético

Tabla 2. Resumen de las lesiones observadas sobre la espuma de poliuretano

Lesión Causa Origen Efecto

Disgregación

Penetración de la radiación ultravioleta por disgregación de la membrana protectora

Medio ambiental

Fallo del sistema

Grietas

Movimientos relativos entre elementos de la estructura

Estructural y medio ambiental

Desprendimientos del sustrato Sustrato inestable

Mala adherencia del sustrato

Desprendimientos de la espuma

Suciedad del sustrato y espesores sobredimensionados

Tecnológico

Ampollas Humedad del sustrato durante aplicación

Tecnológico o ambiental

Superficie granulosa

Desfase en la salida de los componentes de la mezcla desde la pistola

Tecnológico

Dificulta drenaje pluvial y propicia



Grandes irregularidades

Amplificación de pequeñas irregularidades iniciales por acumulación de mezcla en oquedades

acumulación de sedimentos

Descuelgue Elevadas temperaturas del sustrato

Medio ambiental

Dificulta drenaje pluvial y propicia acumulación de sedimentos

Grietas en forma de media luna

No respeto a tiempo establecido entre aplicación de dos capas contiguas

Tecnológico

Fallo del sistema

Sedimentos y coloides

Falta de mantenimiento Tecnológico

Dificulta drenaje pluvial

Las observaciones realizadas en obras en las que se aplicó la espuma rígida de poliuretano protegido por una membrana elastoméricas, constataron que la radiación ultravioleta de la luz solar es la principal causa de deterioro del sistema, empezando por decolorar la membrana elastomérica protectora hasta desintegrarla por despolimerización, lo que permite su posterior incidencia sobre la capa de espuma de poliuretano hasta provocar su destrucción. Este sistema, es afectado por las aguas, blandas o duras, proveniente de la lluvia o instalaciones hidráulicas. Éstas pueden precipitar sales, deposiciones óxidos y propiciar crecimiento de vegetación sobre las cubiertas, que crean irregularidades que dificultan la evacuación, fomentando depósitos que se filtran por las fisuras abiertas por otras causas y destruyen el sustrato, que es la base de todo el sistema. La pérdida de adherencia del sistema se relaciona con tres incumplimientos fundamentales de la normativa técnica: Excesiva humedad ambiental y del sustrato, excesivo espesor de la espuma y deficiente preparación del sustrato, que requiere ser saneado e imprimado antes de la aplicación sobre superficies metálicas. El equipo de proyección debe ser ajustado antes del comienzo de la aplicación del sistema, para evitar desfasaje en la salida de alguno de los dos componentes de la mezcla reaccionante, lo que causaría la formación de superficies irregulares. Debe limitarse el espesor de las capas de espuma a 15 mm para evitar contracciones. El sistema en su conjunto es afectado fundamentalmente por las condiciones ambientales existentes en Cuba, la preparación de la superficie y por las condiciones de aplicación. ¿Cuáles son los factores que determinan la pérdida de la adherencia del sistema impermeabilizante sobre diferentes sustratos? En el tercer artículo: “Factores que afectan la adherencia del sistema impermeabilizante de cubiertas con espuma rígida de poliuretano expandido con densidad de 45 kg/m3”. Mediante el desarrollo de un diseño experimental se validaran las hipótesis que permitan comprender las causas que propician la aparición de lesiones en un tiempo menor al previsto debido a la perdida de adherencia.



Bibliografía: 1 Asociación Técnica del Poliuretano Aplicado (ATEPA), libro Blanco del Poliuretano Proyectado. Versión 2.0 julio 2009. 2 Kapps M, Buschkamp S, fabricación de espuma rígida de poliuretano (PUR). Bayer Material Science. File N°PU210120409 es 2004. 3 Gutiérrez C E, Lazo L, el poliuretano. Mecánica Industrial 141.Universidad Técnica Federico Santa María sede " José Miquel Carrera" .Viña del Mar Chile. 2006 4 Flores Carlos, el poliuretano espumoso. Ciencia de los materiales. Universidad Técnica Rafael Landívar Colombia. 2009. 5 NC 55:2006. Criterios de diseño para la impermeabilización de cubiertas con mantas asfálticas. Especifica la Pendiente mínima en cubiertas nuevas 3%. 6 NC 465:2010. Conformadores de pendientes. 7 UNE 92120-1:1998/1M: 2003/2M: 2008. Productos de aislamiento térmico para construcción. Espuma rígida de poliuretano producida in situ por proyección. Parte 1. 8 UNE 92120-1/1M: 2003 Productos de aislamiento térmico para la construcción Espuma Rígida de poliuretano producida in situ. Parte 1: Especificaciones del producto antes de la instalación. Tipos y contenidos de propelentes. 9 UNE 92120-2/2M: 2003 Productos de aislamiento térmico para la construcción Espuma Rígida de poliuretano producida in situ. Parte 2: Especificaciones del producto antes de la instalación. Regulación ambiental. 10 Documento de Idoneidad Técnica DITEC # 402:2012 Sistema impermeabilizante de espuma de poliuretano PU Poliuretano Spray S-283-W/H-ELASPLAS (Caracterización del producto realizada en Cuba). 1.4.1 Requisitos para la puesta en obra.

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Ing. Manuel Pedroso Martínez, Ing. Naray Alvarez Morejón. Propuesta de actualización de precios para sistemas de falso techos y tabiques.


the application of surveys to the specialists of the different enterprises informations, the main modifications and changes were picked up that they consider it should be carried out to the Budgetary System to improve their application. For the above-mentioned the purpose that is pursued is to elaborate a proposal that it improves the faulty conditions mentioned previously, in views to have up-to-date information that allows to facilitate and to economize time of work. The methodology with which the study was approached it points in the central thing, to the summary carried out by the author of the biggest quantity in existent information regarding the current state of the object of the investigation. Keywords: Prices, PRECONS II, Budget System.

Introducción:

Durante muchos años, en nuestro país, las obras civiles y arquitectónicas han sido ejecutadas a todo

costo, práctica ajena a los requerimientos del mercado. Se han aplicado sistemas de precios fijos,

centralmente elaborados al margen del mercado internacional y donde el constructor ejercía el monopolio

de la actividad, por lo que era este el que en última instancia definía precios y condiciones, lo cual sitúa al

país en una posición poco ventajosa en el momento de realizar cualquier tipo de negocios en el campo

de la ingeniería civil.

La práctica cubana de conocer en el mejor de los casos, el valor de la inversión con el presupuesto

elaborado a partir del proyecto ejecutivo, no funciona en las nuevas condiciones existentes.

Debido a la inexistencia en el PRECONS II de las actividades, materiales y precios a emplear para

diferentes sistemas novedosos que se están empleando en disimiles obras en la localidad de Varadero,

se hace engorroso el trabajo del cálculo de presupuesto y la organización de obra a la hora de

emplearlos. Uno de ellos es el que lleva por nombre ALTERÓN ¨Techos y Tabiques de yeso laminado sin

cartón.

Se propone la elaboración de un documento de precios fuera del PRECONS II, que contendrá los

materiales, precios y actividades necesarios para emplear estos sistemas de falso techo, entonces se

contará con una herramienta que facilitará el trabajo en empresas o entidades que utilicen estos sistemas

en diversas obras.

Desarrollo: En Cuba los presupuestos de obra son elaborados generalmente a partir del PRECONS II, que no es

más que el Catálogo que rige el Sistema de Precios de la Construcción en el país. El mismo fue

elaborado por la Dirección de Presupuestos y Precios del Ministerio de la Construcción, Empresa de

Informática y Automatización para la Construcción (AICROS), vigente desde el año 2005 hasta la actualidad. Dicho Catálogo se encuentra a disposición de todas las entidades inversionistas, proyectistas

y constructoras del país y a través del mismo cada una de estas entidades pueden llegar a un acuerdo en

cuanto al valor presupuestario de cualquier tipo de obra que se vaya a ejecutar.



El PRECONS II aún es utilizado en la mayoría de las obras de construcción, pero en estos momentos se

encuentra desactualizado y por mencionar algunos ejemplos podemos decir que: no tiene incluido el

perfeccionamiento ni otros gastos de obras; en él no se encuentran los materiales de última tecnología

con los que se están trabajando actualmente; los equipos han cambiado y también el componente con el

que funcionan que es el combustible, por lo que cambia el precio de los mismos. Es por ello que se pide

una exoneración del mismo y se comienzan a crear Normas Fuera del PRECONS a las que se le pueden

asociar materiales y se le hace un análisis de tiempo y ejecución.

1. Placas sistemas ATT (Alterón Techos y Tabiques)

Este sistema contiene 3 tipos de gamas:

1.1 Gama Standar (estándar). La gama Standar la componen las cuatro principales del sistema ATT (Basic, Hidro, Fuego, Resist) cada

una de ellas destinada a cumplir una necesidad diferente. Todas ellas parten de una misma base

formada por componentes 100% inorgánicos como es el YESO NATURAL y las fibras de refuerzo.

Modelo Espesor Ancho

(mm)

Long.

(mm)

Peso medio

aprox. (kg/m2)

m2/palet Precio €/m2

Basic 13 600 1200 11,32 60,48 4,66

15 600 1200 13,10 51,84 5,40

20 600 1200 15,78 38,88 7,66

20 600 600 15,78 254,88 9,69

Hidro 13 600 1200 11,15 60,48 7,17

15 600 1200 12,78 51,84 8,18

Fuego 13 600 1200 11,12 60,48 6,12

15 600 1200 12,84 51,84 7,69

20 600 1200 16,25 38,88 12,22

Resist 13 600 1200 11,34 60,48 7,12

15 600 1200 13,09 51,84 8,12

1.2 Gama Transformados

La gama de transformados se basa en complementar la placa BASIC con una serie de elementos para cubrir las necesidades más exigentes del usuario, como pueden ser: aislamiento acústico, aislamiento térmico, barrera de vapor, anti-radiación, seguridad. Los tipos de placas son: Lana roca, Lana vidrio, Acusmad, Vapor, Seguridad, XPE, XPS y Reflec.



Modelo Espesor Ancho

(mm)

Long.

(mm)

Peso medio

aprox. (kg/m2)

m2/palet Precio €/m2

Lana roca 13 600 1200 14,42 18,72 21,57

15 600 1200 18,38 14,40 22,34

Lana vidrio 13 600 1200 12,15 20,16 24,94

15 600 1200 12,96 14,40 26,98

Acusmad 13 600 1200 13,32 53,28 21,58

15 600 1200 15,84 47,52 22,93

Vapor 13 600 1200 11,77 60,48 9,45

15 600 1200 12,47 50,40 10,21

Reflec 13 600 1200 10,90 57,60 21,41

15 600 1200 12,57 48,96 22,18

XPE 13 600 1200 11,02 24,48 9,79

13 600 1200 11,12 18,72 11,32

13 600 1200 11,23 14,40 13,26

13 600 1200 11,34 11,52 15,09

13 600 1200 11,45 10,08 17,30

XPS 13 600 1200 11,10 18,72 30,58

13 600 1200 11,20 14,40 40,95

Seguridad 13 600 1200 15,70 54,72 19,98

15 600 1200 17,37 48,06 20,74

20 600 1200 20,68 33,12 23,07

1.3 Gama Absorción.

Placas perforadas con material absorbente y papel de aluminio en la cara posterior. Los tipos de placas

absorbentes son: Keops, Grafic, Sonar, Keops Lineal, Ovni, Eko, Sena. La colocación de un papel de

aluminio sobre el material fonoabsorbente sellando la placa, hace que la placa se comporte como una

unidad estanca. Además, evita que circulen corrientes de aire con partículas de polvo a través de los

orificios pasantes de la placa. Cuando estas corrientes circulan, alrededor de cada una de las

perforaciones vemos suciedad que perjudica al aspecto de la placa.



2. Piezas Especiales.

Son piezas prefabricadas con la misma composición que la placa BASIC. Estas piezas pueden utilizarse

para crear soluciones perimetrales en el arranque de los techos o para crear efectos de cambios de plano

en las zonas centrales de techos o tabiques.

Pieza especial Longitud Espesor (mm) Precio (€/m2)

1 1200 13 27,81

2 1200 13 5,77

3 1200 13 18,53

4 1200 13 5,77

5 1200 13 7,50

6 1200 13 8,57

Modelo Perforación Absorción Ud/

caja

m2/pal

et

Precio

€/m2

Keops Acústica 17 % 0,60 6 116,64 20,60

Keops Semiperforada - 0,13 6 116,64 13,80

Keops Lineal Acústica 8 % 0,60 6 116,64 20,60

Keops Lineal Semiperforada - 0,13 6 116,64 13,80

Sonar Acústica 16 % 0,67 6 116,64 20,60

Sonar Semiperforada - 0,13 6 116,64 13,80

Eko Acústica con velo negro 11 % 0,68 6 116,64 20,60

Eko Semiperforada - 0,13 6 116,64 13,80

Sena Acústica con velo negro 20 % 0,70 6 116,64 20,60

Sena Semiperforada - 0,13 6 116,64 13,80

Ovni Acústica con velo negro 6 % 0,63 6 116,64 20,60

Ovni Semiperforada - 0,13 6 116,64 13,80

Grafic Acústica con velo negro 20 % 0,72 6 116,64 22,60

Grafic Semiperforada - 0,13 6 116,64 14,80



Pieza especial 1 Pieza especial 2 Pieza especial 3

Pieza espacial 4 Pieza especial 5 Pieza especial 6

3. Pastas

Se han seleccionado y ensayado composiciones y dosificaciones de aditivos para conseguir un

comportamiento óptimo que facilite el trabajo del instalador y como resultado se ha obtenido un sistema

robusto y estéticamente perfecto, siempre utilizando como base el yeso natural. Se ha demostrado la alta

capacidad que tiene la pasta de formar una unidad homogénea con la placa con un altísimo grado de

adherencia (71 N/mm2), lo que representa un gran esfuerzo de tracción superficial. La resistencia a

esfuerzos, que determina la carga de rotura entre dos placas del sistema al aplicar fuerzas de tracción o

flexión en ellas, ha resultado mayor a cualquier sistema en base cartón yeso. Incluso mayor que la

resistencia del sistema de Placas de Yeso Laminado de cuatro bordes afinados.

Tipo Presentación Tiempo de uso

de la mezcla

Sacos/

palet

Precio

(€/saco)

1. Pasta de juntas Saco 10 kg 60 min. 84 12,98

1.1 Pasta rápida de juntas Saco 10 kg 30 min. 84 12,67

1.2 Pasta rápida de juntas

HIDROFUGA

Saco 10 kg 30 min. - 19,84

2. Pasta de acabados Saco 10 kg 90 min. 84 7,87

3. Pasta de agarre Saco 17 kg 60 min. 56 9,64

4. Pasta lista al uso de acabado Bote 7 kg 90 min. 112 26,41



4. Cintas, Juntas y Perfiles de Acabado.

Tipo Presentación Ancho Embalaje Precio (€/rollo)

Cinta de juntas Rollo de 23 ml 51 mm 15 1,77

Rollo de 150 ml 51 mm 10 5,85

Cinta guardavivos Rollo de 7,5 ml 51 mm 13 5,55

Rollo de 30 ml 51 mm 7 13,80

Cinta de refuerzos Rollo de 90 ml 51 mm 14 6,60

Rollo de 153 ml 51 mm 10 8,10

Junta estanca Rollo de 30 ml 30 mm 33 6,30

Rollo de 30 ml 50 mm 21 8,25

Rollo de 30 ml 70 mm 15 12,60

Rollo de 30 ml 90 mm 11 15,60

Tipo Dimensiones (mm) Embalaje Precio (€/ml)

Guardavivo PVC 2500 x 25 x 25 100 0,41

2600 x 25 x 25 100 0,41

Guardavivo Metal 2500 x 25 x 25 100 1,01

2600 x 25 x 25 100 1,01

Perfil esquina acero galvanizado 2500 x 23,5 x 23,5 25 1,14

Perfil de cierre 2500 x 23 x 13 50 1,18

Perfil para juntas de sombras 3050 x 12,5 x 12 20 3,02

3050 x 12,5 x 20 15 3,24

3050 x 12,5 x 25 15 3,47

Perfil de cierre PVC 3050 x 12,5 x 30 50 1,73

Perfil de junta de dilatación 3000 x 12,5 x 90 5 28,12

3000 x 14 x 15 25 3,10

. 5. Iluminación Integrada

Piezas de iluminación técnica compuestas de yeso, fibra de refuerzo y aditivos ignífugos con instalación

eléctrica y luminarias integradas. Quedan ocultas en paredes y techos del sistema ATT. Aceptan pinturas

en base agua y otorgan un punto vanguardista a los diferentes espacios por sus grandes cualidades



estéticas. También pueden utilizarse para resaltar determinadas zonas, ya que no recargan visualmente

como podría hacer una lámpara de pie o una colgante. Se suministran opciones con tecnologías Led y

bajo consumo para satisfacer las necesidades exigidas por instaladores, decoradores, interioristas,

arquitectos o ingenieros.

Piezas Tipo Precio (€/ud)

Apliques cuadrados de techo Bajo consumo 1 x 18w 129,60

Bajo consumo 2 x 18w 162,00


LED 7w 172,08

Apliques circulares de techo Bajo consumo 1 x 18w 129,60



LED 7w 172,08

Apliques orientables de techo LED 27w 288,00

LED 2 x 27w 536,40

LED 3 x 27w 750,60

Bañador de pared LED 7w 150,48

Luminarias de orientación LED 3w 91,80

LED 18w 284,40

6. Perfilaría

-Tabiques

-Trasdosados

-Techos

7. Trampillas -Trampillas BASIC

-Trampillas Absorción

-Trampillas Rejilla

-Trampillas de Gravedad

-Trampillas con Marco de Aluminio para Alicatado

-Trampillas Metálicas Blancas

8. Tornillería

-Tornillos Placa para el atornillado de las placas ATT a los perfiles.

-Tornillos Placa para el atornillado de doble placa ATT.



-Tornillos Perfilaría para el atornillado de perfiles

9. Complementos -Panel de instalación

-Refuerzo Panel

-Varilla Roscada Galvanizada

-Tuercas (para varilla roscada)

-Arandelas (para varilla roscada)

-Grapas Viguetas (para varilla roscada)

-Tacos de Latón (para varilla roscada)

-Taco de Expansión por golpe (para varilla roscada)

-Abrazadera Universal TC 60 (para varilla roscada)

-Abrazadera Universal TC 47 (para varilla roscada)

- Clip para Suspensión (para varilla lisa)

-Conexión Grandes Luces

-Etc.

10. Presupuestos hallados empleando los valores de precios anteriores. Para hallar los presupuestos se tuvo en cuenta los datos programables por usuario, es decir el descuento

por material.

% Descripción

40 Descuento en placa

30 Descuento en perfilería

40 Descuento en pastas

30 Descuento en tornillos y fijaciones

30 Descuento en cintas y juntas

20 Beneficio para presupuesto

Ejemplo:

Para Placa ATT Basic 13x600x1200 necesitando una cantidad de 1,02 m2, donde el valor de la pieza / m2

es de € 4,66, Hacemos lo siguiente:

Al ser el descuento de un 40%, hallamos el 60% del valor de la pieza / m2, dándonos como resultado el

valor a pagar por pieza y luego lo multiplicamos por la cantidad de m2 que necesitamos, es decir para

este caso por 1,02m2.

4,66 0,6 1,02 € 2,85



10.1 Para un techo sencillo de estructura simple ATT 47 / 600 1 x 13 Basic. Techo sencillo ATT compuesto por una placa ATT tipo Basic de 13mm de espesor suspendido mediante

estructura simple de perfiles de techo continuo ``TC 60 att `` en acero galvanizado de 0.6 mm de espesor

separados entre ellos con una modulación de 600 mm entre ejes, unidos al forjado mediante “Varilla

roscada galvanizada de M6 att”. Incluido parte proporcional del sistema att: tornillería, pastas de juntas,

masilla para encuentros perimetrales, fijaciones, junta estanca, etc.

Materiales Cant. UD Precio (€/ud) Descuento (%)

Precio a pagar (€/ud)

Placa ATT Basic 13x600x1200 1,02 m2 4,66 40 2,85

Horquilla alterón TC 60 (100u) 3 ml 0,4 30 0,84

Perfil TC 60x4500 (8u) 2,1 ml 1,47 30 2,16

Tornillos ATT PP 3,5x25

(1000) 14 u

0,01

30 0,10

Taco hembra alterón M6 (100) 3 u 0,14 30 0,29

Pasta ATT Junta Rap. 10kg

30min 0,11 kg

1,27

40 0,08

Masilla para encuentros ATT 10 mil 0,01 30 0,07

Varilla roscada M6 1,5m (50) 3 u 0,10 30 0,21

Pasta ATT de acabado 10 kg 0,225 kg 0,79 40 0,11

Total (€/m2) 6,71

10.2 Para un tabique sencillo de placa simple ATT 125 / 400 (99) Basic. Tabique compuesto por una placa ATT tipo Basic de 13mm de espesor atornillada a cada lado de una

estructura metálica de acero galvanizado formado por canales y montantes ATT de 50 x 99 x 47 mm de

ancho con una modulación de 400 mm entre ejes, dando un ancho total de tabique terminado de 125

mm. Incluido parte proporcional del resto de los materiales: tornillería, pasta de juntas, masilla para

encuentros perimetrales, fijaciones, junta estanca, etc.



Materiales Cant.

UD Precio (€/ud)

Descuento (%)

Precio a pagar (€/ud)

Placa ATT Basic 13x600x1200 2,04 m2 4,66 40 5,70

Canal 100 x 3000 (8u x 16p) 0,8 ml 1,82 30 1,02

Montante 99x 3000 (8u x 16p) 3 ml 2,13 30 4,47

Tornillos ATT PP 3,5x25 (1000) 36 u 0,01 30 0,25

Taco rápido alterón 5 x 30

(100u) 2 u

0,04

30 0,06

Pasta ATT Junta Hidrof. 10kg 0,22 kg 1,98 40 0,26

Masilla para encuentros ATT 10 mil 0,01 30 0,07

Junta estanca ATT 90 mm (30

ml) 0,8 u

0,52

30 0,29

Total (€/m2) 12,12

11. Actividades y Salarios correspondientes a un estudio realizado.

Actividades UM Cant. Horas Salario

Colocación de Estructura Metálica Interior m2 206.4 0.4 1.0073

Replanteo de perfilería metálica U 10 2 5.0367

Remate de impermeabilización m 0.26 45.5 0.6548

Colocación de placas de yeso m2 159.9 0.3 0.7555

Colocación de placa de yeso sobre perfilería

en falso techo

m2 87.6 0.47 1.1836

Colocación de refuerzos de madera en

tabiquería

U 30 0.5 1.2986

Colocación de lana de roca aislamiento

fónico

m2 340.2 0.2 0.5115

Colocación de perfiles metálicos para falso

techo interior

m2 340.2 0.71 1.788

Elaboración de Soporte de Falso Techo con

Perfiles Metálicos

U 12 0.5 1.2986



Arme y desarme de andamios para

fachadas y cubiertas

m2 340.2 0.19 0.4635

Aplicación de Masilla en techo y Pared m2 380 1.03 2.675

Colocación de Cinta y Pasta incluye lija m 150 0.19 0.4934

Arme y desarme de andamios para

fachadas y cubiertas

m2 192 0.19 0.4635

Conclusiones:

1. En esta propuesta se organiza la información necesaria para obtener un presupuesto partiendo de los precios

de cada uno de los materiales.

2. La propuesta incluye para su buen entendimiento una imagen de cada uno de los materiales con su tabla

correspondiente de precios.

3. Debido a la falta de información con respecto al nuevo sistema se propone que se actualice la Norma vigente

para que el mismo pueda ser utilizado en cualquier tipo de obra que se esté llevando a cabo. Bibliografía:

Artículos y folletos de ATT (Yeso Laminado sin Cartón). 2015

Dirección de Precios y Presupuestos del Ministerio de la Construcción. 1998. Sistema de

Precios de la Construcción, tomo I y II.

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for organizations.

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ISO 9004: 2009 Managing for the sustained success of an organization— A quality management

approach

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No 1 del 2005.

Ministerio de Economía y Planificación. Resolución 91/2006. Indicaciones para el proceso

inversionista.



Ministerio de Finanzas y Precios. Resolución 201-2006. Procedimiento para el cálculo de los

gastos indirectos de obra.

Ministerio de Finanzas y Precios. Resolución 138-2006. Anexo Único.

Ministerio de Finanzas y Precios. Resolución 199-2005. Instrucción.

Ministerio de Finanzas y Precios. Resolución 199-2005. Anexo 2. Normativas de Fichas de

Gastos en CUC.

Ministerio de Finanzas y Precios. Resolución 201-2006. Anexo Único.

Ministerio de Finanzas y Precios. Resolución 214-2003. Circular 2 del MICONS.

Ministerio de Finanzas y Precios. Resolución 214-2003. Reducción de coeficientes de Mano de

Obras y de Equipos del PRECONS II.

Ministerio de la Construcción. Libros PRECONS II, La Habana 2005.

Ministerio de la Construcción. Procedimiento para el Cálculo del costo total de las maquinarias

que se emplean en la construcción, Seminarios sobre el PRECONS 2005.

Ministerio de la Construcción, Seminario sobre PRECONS 2005. Procedimiento para el Cálculo

de los gastos indirectos.

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Diploma. Ciudad de la Habana 2006.

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título No 29. Cámara Peruana de Construcción CAPECO.

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Ingeniería de Costos. Santiago, Agosto 27 y28 de 2009.

Santos Cid, Carlos Manuel; Peralta del Valle, Mirian; López García, C. Manuel. Sistema

Presupuestario.


Determinación de la resistencia a la penetración de un suelo cohesivo en diferentes condiciones de hidratación y compactación. Determination of the resistance to penetration of a cohesive soil under different conditions of hydration and compaction.

MSc. Ing. Romer Daniel Oyola-Guzmán Ingeniero Civil, Diplomado en Ingeniería Vial por la Universidad Autónoma Gabriel René Moreno (UAGRM). Bolivia

Ph.D Student en el Instituto Politécnico Nacional, Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada, (CICATA-Legaria). México

Telf: +5255 5530274383 E-mail: [email protected]

Recibido: 27-09-16 Aceptado: 20-10-16

Resumen:

Esta publicación muestra el comportamiento de un suelo cohesivo en diferentes estados de compactación e hidratación, es decir en diferentes condiciones de hidratación y de peso volumétrico seco. Para ello se realizó la experimentación con un material cohesivo, al cual se efectuó una caracterización mecánica, ensayo de Proctor (energía modificada) y resistencia a la penetración (CBR). Se presenta un gráfico donde se relaciona la resistencia a la penetración con la humedad, peso volumétrico seco y volumen de vacíos. Concluyéndose que la resistencia a la penetración del suelo estudiado está relacionada con el contenido de agua.

Palabras clave: compactación, curva de saturación, curva de estabilidad, CBR, suelos parcialmente saturados.

Abstract:

This article analyzed the soil behavior in different compaction conditions (different water contents and different dry unit weights). For this purpose it was realized the experimentation with a cohesive material, which was analyzed thru a mechanical characterization, Proctor test (modified effort) and CBR. It is show a graphic which connect CBR with water content, dry unit weight and void volume. Concluding that the resistance of penetration in soil is related with water content.

Keywords: compaction, saturation curve, stability curve, CBR, partially saturated soils.

MSc. Ing. Romer Daniel Oyola-Guzmán. Determinación de la resistencia a la penetración de un suelo cohesivo en diferentes condiciones de hidratación y compactación.


Introducción:

En la construcción de obras viales (p. ej. carreteras, calles, aeropistas), la compactación es un proceso utilizado muy frecuentemente, con la finalidad de densificar el material y mejorar ciertas propiedades como incrementar la resistencia a la penetración, disminuir la permeabilidad y deformaciones, este hecho era conocido empíricamente desde la época de los romanos [1].

El proceso de compactación mejora las propiedades mecánicas del material [2], no obstante éstas se ven influenciadas por la presencia del agua dentro de la masa de suelo, en especial en suelos finos plásticos o también llamados cohesivos, esto debido a que la succión juega un papel importante en la resistencia [3], así por ejemplo en época de estiaje (bajo contenido de agua), la resistencia del suelo puede aumentar, mientras que en época de lluvias (alto contenido de agua), si el agua llega a infiltrarse en la masa de suelo la resistencia puede reducirse considerablemente. De ahí la importancia de realizar una compactación con el contenido de agua óptimo, además de las adecuadas obras de drenaje [4], [5]. Este artículo muestra de forma cualitativa y cuantitativa el efecto del contenido de agua en la resistencia del suelo, además se analizan las ventajas de compactar el material en condiciones muy cercanas a su óptimo de compactación aunque parecieran no ser las mejores en cuanto a resistencia, sin embargo se explica por qué hacerlo en ese rango.

Geomateriales

El planeta Tierra está constituido en superficie por dos tercios de agua y un tercio de tierra [6]. Según sea el enfoque de alguna de las ramas de la ciencia (geología, ingeniería civil, agronomía), la definición de suelo o tierra, es diferente [6]; sin embargo todas coinciden en que el suelo es un geomaterial, es decir un material que proviene de la corteza terrestre. Los dos grandes grupos en los que se puede clasificar los geomateriales son las rocas y los suelos [7].

El suelo

Dentro de la ciencia de los materiales, el suelo es uno de los más utilizados en el ámbito de la industria de la construcción [8]. Se lo utiliza tanto para preparar concreto, mezclas asfálticas, como también para base de obras civiles (p. ej.: aeropistas, edificios, puentes). El suelo es un material constituido por partículas sólidas y un conjunto de huecos o vacíos, dentro de los cuales puede haber agua, aire o la mezcla de los dos [9]. Esquemáticamente el suelo se representa por un sistema de tres fases como se muestra en la figura 1, cada una de ellas con cierto peso y volumen. Para fines prácticos el peso del aire se considera despreciable, no así su volumen [10].

Figura 1. Esquema idealizado de las fases del suelo.

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penetración y en el eje de ordenadas la presión ejercida por el pisón al suelo. Esta curva se denomina como curva esfuerzo-deformación.

Se registra la presión necesaria para penetrar el suelo 0.1” (2.54 mm) y se lee la correspondiente presión [1]. Este valor de presión se compara contra un patrón (piedra triturada), para el caso de 0.1” de penetración, el patrón de comparación es de 70 kg/cm2 y este es el valor que se reporta como índice CBR o resistencia a la penetración. Los detalles de la prueba se encuentran en la norma ASTM con designación ASTM D 1883.

Curva de estabilidad

Valle-Rodas [15] afirma: “Si compactamos un suelo a distintos grados de humedad, (p. ej.: 6%, 8%, 10%, etcétera) y medimos la “estabilidad” que presenta cada “estado de compactación”, hincando, una barra metálica de dimensiones y peso conocidas…obtendremos la curva de estabilidad”. Se puede utilizar el ensayo de CBR para determinar la resistencia a la penetración en cada “estado de compactación” con una penetración preestablecida (p. ej.: 2.54 mm) y de este modo obtener los valores de CBR para cada estado de compactación. La gráfica de estabilidad se obtiene al representar en un plano cartesiano cada par ordenado (contenido de agua y CBR) para cada estado de compactación, donde el eje de las abscisas es el contenido de agua y el eje de las ordenadas es el valor de CBR (kg/cm2).

Relaciones fundamentales

En mecánica de suelos existen relaciones que son muy útiles de conocer y/o recordar [17], [18], [19], a continuación se enlistan las principales:

La porosidad (n) es la relación entre el volumen de vacíos (Vv) y el volumen total (VT):

n VVT

; 0 1 (1)

La relación de vacíos (e) es el cociente entre el volumen de vacíos (Vv) y el volumen de sólidos (Vs):

e VV

; e 0 (2)

Tanto la porosidad como la relación de vacíos se pueden expresar en forma porcentual al multiplicar por cien este valor (hecho muy común en libros de texto).

La vinculación entre la relación de vacíos (e) y la porosidad (n) se puede obtener utilizando convenientemente manipulaciones algebraicas y se presentan en las ecuaciones 3 y 4 [18].

e (3)

n (4)

El contenido de agua o humedad (w) de una muestra de suelo, se expresa como la relación entre el peso del agua (Ww) y el peso de la materia sólida (Ws), en porcentaje:

w WW

100 ; w 0 (5)

A continuación se presenta otra relación fundamental en mecánica de suelos, que según sea el autor, la denominan: peso volumétrico húmedo [12], peso unitario húmedo [10], [17], peso específico húmedo [19], densidad húmeda [15]. Los diversos nombres que se dan a esta relación se debe a la traducción del inglés y francés al español [9], en esta publicación se hará referencia a esta relación utilizando el nombre de peso volumétrico húmedo o seco, según sea el caso, en virtud que las unidades utilizadas son unidades de peso (N) por unidad de volumen (m3).

El peso volumétrico húmedo (γh) [12] está dado por:



γ W WVT

; γ 0 (6)

El peso volumétrico seco (γd) (el subíndice d proviene de la abreviación de la palabra en inglés “dry” que significa seco) se expresa como:

γ WVT

; γ 0 (7)

El peso unitario de los sólidos se define como el cociente entre el peso exclusivo de los sólidos (Ws) y el volumen de sólidos (Vs) es decir:

γ WV

; γ 0 (8)

La densidad relativa de sólidos o gravedad específica (G), se define como la relación entre el peso unitario de los sólidos (γs) y el peso unitario del agua destilada y desairada a 4°C (γw0) éste último valor para fines prácticos se denota como γw y se considera 1.0 g/cm3.

WV

; G 0 (9)

Una interpretación de la gravedad específica es la siguiente: si un suelo tiene un peso específico de 2.7 significa que 1.0 cm3 de sus partículas minerales pesa 2.7 veces más que 1.0 cm3 de agua destilada, a igual temperatura [15].

Nótese que la densidad relativa de sólidos (G) es un valor adimensional, ya que el peso unitario de los sólidos (γs) al igual que el peso unitario del agua (γw) se expresan en unidades de peso o masa por unidad de volumen (kN/m3, Kg/m3, g/cm3 según sea el sistema utilizado) y por tanto al realizar el cociente las unidades se cancelan.

El grado de saturación (Sr) es la relación entre el volumen de agua (Vw) y el volumen de vacíos (Vv):

S VV

; 0 S 1 (10)

Para suelos no saturados, aplicando apropiadamente manipulaciones algebraicas se puede obtener alternativamente la siguiente expresión para el grado de saturación [19]:

(11)

Donde (Sr) es el grado de saturación y (w) es el contenido de agua, ambos expresados en forma decimal, (γw) es el peso unitario del agua, (γd) es el peso volumétrico seco del suelo y (γs) es el peso volumétrico de los sólidos (ec. 8). De la ecuación 11 se puede despejar el peso volumétrico seco del suelo (γd) para diferentes grados de saturación (p. ej.: 0.75, 0.80, 0.85, 0.90) o el caso especial de 100% de grado de saturación (Sr=1) que corresponde a la curva de saturación o también llamada de cero vacíos de aire. La expresión está dada por:

γ (12)

Donde (γz) es el peso volumétrico seco correspondiente a un suelo con cero vacíos de aire (valor teórico), el subíndice z corresponde a la abreviación del inglés “zero air void”. (G) es la gravedad específica (adimensional), (γw) es el peso unitario del agua (kN/m3) y (w) es el contenido de agua expresado en forma decimal.

Metodología:

Para efectuar la experimentación en laboratorio, se recolectó un lote de suelo proveniente de una obra de pavimentación en la localidad de Santa Cruz-Bolivia, en la región de Colinas del Urubó, se realizó una caracterización mecánica (granulometría [20], límites de consistencia [21], gravedad



específica [22], clasificación HRB [23]), se realizó la prueba de Proctor modificado [24] y se efectuó ensayos de resistencia a la penetración (CBR) de acuerdo a la variante 7.2 de la norma ASTM [25], es decir se realizó la prueba en condiciones “tal como se compactó”, se reportó el valor de CBR correspondiente para 0.1’’ (2.54 mm) de deformación.

Resultados y discusión:

Los resultados de la caracterización mecánica se presentan en la tabla 1, donde se observa que el suelo corresponde a una material fino plástico A-7-6(15), con un índice de plasticidad de 23.6%.

Tabla 1. Caracterización del material.

Contenido natural de agua (%) 7.2 Límite Líquido (%) 48.3 Índice de plasticidad (%) 23.6 Densidad relativa de sólidos 2.7 Arena gruesa (%) 1.5 Arena fina (%) 1.5 Limo y Arcilla (%) 97 Clasificación del suelo A-7-6(15)

Los resultados de la prueba de compactación con energía modificada [24] se presentan en la figura 3. En ella se observa que el contenido de agua óptima es de 17.1% y el peso volumétrico seco máximo es de 17.39 kN/m3. Se contrasta este valor con el obtenido por Sánchez-Leal [14] para un material con características granulométricas y de plasticidad similares, cuyo valor de contenido de agua óptimo fue 17.4 % y un peso volumétrico seco máximo de 17.07 kN/m3. Se observa que los valores sólo difieren en décimas.

Figura 3. Curva de compactación del material.



Haciendo uso de la ecuación 11, se trazaron las familias de curvas de saturación para diferentes grados de saturación, como se muestra en la figura 4. Se observa que el óptimo de la curva de compactación presenta un grado de saturación de 85%.

Figura 4. Familia de curvas con diferente grado de saturación.

Figura 5. Curva del ensayo de CBR.

En la figura 5 se muestra la curva esfuerzo-penetración del suelo A-7-6(15) para una energía de compactación de 2700 kNm/m3 (56 golpes por capa), con 17.1% de contenido de agua y un peso volumétrico seco de 17.4 kN/m3, es decir en las condiciones del óptimo de la curva de compactación (ver figura 3). En estas condiciones el suelo presenta un CBR de 62% (43.4 kg/cm2).



En la figura 6 se presenta: la curva de compactación [13], saturación [19] y estabilidad [15], en esta gráfica se observa cualitativamente que a menor contenido de agua se obtiene un menor peso volumétrico seco, sin embargo se obtiene la mayor resistencia (CBR) para una penetración preestablecida de 0.1” (2.54 mm), en contra parte, se observa que la relación de vacíos no es la mínima. Esto sugiere que al compactar el material con un contenido de agua de 13% se obtendría la mayor resistencia del suelo (punto A de la curva de estabilidad, 80% CBR), sin embargo se observa que en esas condiciones el suelo presenta un volumen de vacíos de 38.8%

En el óptimo de la curva de compactación se observa que la resistencia a la penetración (punto D de la curva de estabilidad, 62% CBR) no es la máxima, no obstante en estas condiciones el volumen de vacíos es mínimo (35.5%).

Así pues, si se realiza una compactación en las proximidades del contenido de agua óptimo se observa que el volumen de vacíos se reduce y se alcanza un valor muy próximo al peso volumétrico seco máximo, además en caso de que el suelo se encuentre expuesto a cambios de contenidos de agua, la resistencia a la penetración no se ve tan fuertemente afectada, esto es, con el contenido de agua óptima el valor de la resistencia a la penetración (punto D de la curva de estabilidad), se puede mover entre los puntos C y E, sin que se vea afectada considerablemente la resistencia a la penetración. Se observa que cuando el suelo es compactado con un contenido de agua de 13% su peso volumétrico seco es de 16.5 kN/m3, su volumen de vacíos es de 38.8% y su resistencia a la penetración o CBR es de 80%, si este suelo se humecta hasta alcanzar 23%, su resistencia a la penetración o CBR es de 14.63% lo que indica que debido al aumento de la humedad en la masa del suelo, su resistencia a la penetración se reduce en 81.7%

Por otra parte se observa que para altos contenido de agua (p. ej.:28%) la resistencia a la penetración (CBR de 1%) es casi nula y el volumen de vacíos es muy alto (44.4%).

Figura 6. Curva de compactación, saturación y estabilidad.



Conclusiones:

Existe una relación entre el contenido de agua, peso volumétrico seco y resistencia a la penetración del suelo.

En el punto máximo de la curva de compactación el volumen de vacíos se reduce con respecto a cualquier otro punto de la curva.

El suelo experimenta una disminución de la resistencia a la penetración en función al contenido de agua, cuanto mayor es el contenido de agua menor es la resistencia a la penetración.

Para este tipo de suelo en el óptimo de la curva de compactación, la resistencia a la penetración es menor que la resistencia máxima, sin embargo el volumen de vacíos es mínimo.

La compactación de este tipo de material se debe realizar en las proximidades del contenido de agua óptima, es decir con un ±1% del contenido de agua óptima para que la resistencia a la penetración no sufra mucha variación.

Al compactar el suelo en el óptimo de la curva de compactación se asegura que la relación de vacíos se ha reducido al mínimo y las variaciones del contenido de agua en la masa del suelo no afectaran de manera considerable la resistencia a la penetración. Aunque, lo ideal es que este tipo de suelo no esté expuesto a cambios de humedad. Para ello es importante que cuente con buenas obras de drenaje y una adecuada impermeabilización.

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Influencia de la resistencia a compresión del hormigón en elementos sometidos a flexión simple. Influence of the concrete's compression resistance in elements submitted to simple flexion.

Ing. Carlos Rodríguez García Ingeniero Civil Categoría docente: Asistente Departamento de Construcciones, Facultad de Ciencias Técnicas de la Universidad de Matanzas. Cuba. Teléfono (53) (45) 256782 E-mail: [email protected] Ing. Eduardo Rodríguez Oramas Ingeniero Civil Empresa de Construcción y Montaje de Matanzas. E-mail: [email protected]

Recibido: 22-10-15 Aceptado: 27-11-15

Resumen:

En nuestro país el material más usado en la construcción de vigas y losas es el hormigón con refuerzo de acero, conocido como “hormigón armado”; el diseño de estos elementos se basa en el aprovechamiento de las propiedades de ambos materiales para conformar un elemento que sea capaz de resistir las cargas que a este le llegan. El objetivo principal de este trabajo es conocer la influencia que presenta la variación de la resistencia a compresión del hormigón ante el área de acero y el tipo de fallo de los elementos de hormigón armado sometidos a flexión simple y recta.

Palabras clave: Hormigón armado, Resistencia a compresión, Flexión simple, Área e acero, Tipo de fallo.

Abstract:

In our country the most common material used in the construction of beams and slabs is concrete with steel reinforcement, known as "reinforced concrete"; the design of these elements is based on the exploitation of the properties of both materials to form an element that is capable of withstanding the loads this will arrive. The main objective of this study was to determine the influence that has the compressive

Ing. Carlos Rodríguez García, Ing. Eduardo Rodríguez Oramas. Influencia de la resistencia a compresión del hormigón en elementos sometidos a flexión simple.


strength of concrete from the steel area and the type of failure of reinforced concrete elements subjected to bending simple and straight.

Keywords: Reinforced Concrete, Compressive Strength, Single Flex, Steel Area, Fault Type.

Introducción:

A diario vemos en todo tipo de obra elementos como vigas y losas que debido a las cargas que los mismos sostienen, se encuentran sometidas a flexión simple y recta. En nuestro país el material más usado en la construcción de vigas y losas es el hormigón con refuerzo de acero, conocido como “hormigón armado”; el diseño de estos elementos se basa en el aprovechamiento de las propiedades de ambos materiales para conformar un elemento que sea capaz de resistir las cargas que a este le llegan.

Uno de los factores que determinan el diseño de elementos de hormigón es la calidad de los áridos con que se cuenta en ciertas regiones, lo que trae consigo que en ocasiones solo se puedan contar con valores específicos de la resistencia del hormigón. Actualmente en Cuba los diseñadores de elementos de hormigón armado se apoyan en las especificaciones de la norma vigente, la cual es la NC 250 (2005), en la cual se especifican los principales requisitos de durabilidad, teniendo en cuenta la protección que debe proporcionar el hormigón al acero de agentes corrosivos; también fija la resistencia mínima que debe tener el hormigón según el nivel de agresividad a que está expuesto el elemento, además de otros factores que determinan las características del elemento a diseñar. Una vez analizados las especificaciones de las normas, así como la tecnología y los materiales con que se cuenta, los proyectistas inician el diseño de dichos elementos.

Otro de los factores a tener en cuenta en la ejecución de cualquier obra es el costo de esta; por esto es importante tener en cuenta que de los materiales que se utilizan para obtener los elementos de hormigón armado es el acero el más costoso. Por tanto en el diseño de elementos de este material es necesario velar por el uso adecuado de los áridos, el acero y el cemento que componen el elemento; de forma tal que se utilicen racionalmente. El objetivo de este trabajo es definir la influencia de la resistencia del hormigón en el valor de las áreas de acero necesarias en la zona traccionada en vigas sometidas a flexión simple y recta y su relación con el tipo de fallo.

Desarrollo:

Toda estructura se diseña para un fin determinado, y para lograr una satisfactoria explotación se debe garantizar su uso en el tiempo y la seguridad ante un posible colapso; es decir que la estructura debe ser confiable ante la probabilidad de ocurrencia del fallo de esta, y además tiene que ser económica logrando así un diseño óptimo con el menor costo posible. Por lo tanto, lograr un buen diseño es sin duda un gran reto para los diseñadores, pues existe siempre la posibilidad de presencia de cargas mayores que las previstas debido a incertidumbres como la incorrecta explotación de la misma, a la aplicación de técnicas incorrectas durante su construcción, así como a la obtención de resistencias menores a las consideradas durante el cálculo.

Las solicitaciones normales son las fuerzas internas en un elemento que actuando perpendicularmente al eje longitudinal producen estados tensionales horizontales. En la figura 1 se puede observar que se origina un momento interno (Mn) como respuesta al momento que crean las cargas sobre un elemento sometido a flexión simple y recta. Como resultado de este momento interno surgen las solicitaciones N´c y Ns para equilibrar las fuerzas del elemento interno; siendo N´c y Ns el par de fuerzas que corresponden



a la resistencia del bloque de compresiones y a la del acero respectivamente. Para este análisis se siguen los criterios de Hernández y Hernández (2013).

Figura 1: Solicitaciones normales.

Donde:

a: ancho del bloque de compresiones

ƒy: resistencia a tracción del acero en el límite de fluencia

As: área de acero

b: ancho del elemento

d: peralto efectivo del elemento

k: posición relativa de la línea neutra

ƒ´c: resistencia a compresión del hormigón

β1: factor que depende de la resistencia del hormigón

η: coeficiente que indica la relación entre la tensión del acero y su tensión en el límite de fluencia (Para dominio 2, 3 y 3a η=1)

Para analizar la relación entre el área de acero y la resistencia a compresión del hormigón primeramente se hace necesario analizar la relación entre la resistencia a compresión y la profundidad de la línea neutra.

Variación de la línea neutra

Como se comentó anteriormente para la sección de hormigón armado resistir la solicitación externa de momento surgen las solicitaciones normales, las tensiones de tracción, asumidas por el acero1, y las de compresión, asumidas por el hormigón2.

En la figura 2 se observan dos secciones, donde se relacionan la profundidad del bloque de compresiones y la resistencia del hormigón.

1 Se desprecia el aporte del hormigón a tracción. 2 Sin considerar la colocación de acero en la zona comprimida.



Figura 2: Fuerzas internas de un elemento sometido a flexión

Donde:

d: Peralto efectivo de la viga

c: Ancho del bloque de compresión

N´c: Fuerza resultante de la resistencia a compresión del hormigón

Ns: Fuerza resultante de la resistencia a tracción del acero

Esta variación del bloque de compresiones y por ende de la posición de la línea neutra acarrea consigo también una variación de la ductilidad del fallo.

Del equilibrio de fuerzas (figura 1) se tiene que:

cs

y

0.85 f b aAf′⋅ ⋅ ⋅

= (1)

El par de fuerzas originado internamente en la sección están separadas una distancia (Z) entre sí, como se puede observar en la figura 3 a. Mientras mayor sea la separación mayor será el valor del momento resistente, por lo que queda demostrado que al aumentar la resistencia a compresión del hormigón y disminuir la profundidad del bloque de compresiones aumenta también le brazo del par de fuerzas (figura 6 b).

Figura 3 Aumento de la distancia entre el par de fuerzas.

Ing. Carldel horm

Revista d

Siendo eproporciocompresvalores o

Modelo

Para estacero nede acerosección

Figu

Como seacero disde la líne35 MPa,

Estudiolínea ne

En la figviga de resistenc

Como sees relatconsiderpronuncresistenc

3 Depend

rlos Rodríguemigón en elem

de Arquitectu

entonces deponales, perosión del hormobtenidos de

de análisis

tablecer la reecesario, se o y la resistde hormigón

ura 4. Comphormigón

e puede obssminuye, perea neutra, y las más frec

de la relaceutra

gura 4 se muhormigón a

cia a compre

e puede obsivamente surablemente miada y por ecia a compre

de de la profun

012345678910

Área de acero [cm²]

ez García, Inmentos some

ura e Ingenie

pendiente el o a su vez migón aumee refuerzo en

de la relació

elación entreutilizará un mtencia a comn armado.

portamiento den una viga

servar a mero no queda la influencia

cuentemente

ión entre la

uestra un ejearmado de 4esión del hor

servar en el uave y por mientras quello las difere

esión del hor

ndidad del blo

5 10

ng. Eduardo etidos a flexi

ería. 2016, V

área de aceel bloque d

enta; siendo n tracción.

ón existente

e la resistencmétodo gráficmpresión del

del área de acon sección

dida que auclaro la influ

a de este en e utilizadas, l

resistencia

emplo de la v40 x 20 cm migón ante d

gráfico ante tanto las d

e para grandencias entre migón.

que de compr

15

Rodríguez Oión simple.

Vol.10 No.3

ero de la reside compresio

entones ne

e entre la re

cia a compreco. En la figul hormigón p

acero ante la de 40 x 20 c

umenta la reuencia o varia

el diseño. Dla variación d

a a compres

variación desometida a

distintos valo

momentos rdiferencias edes solicitacilas áreas de

resiones y está

20

Oramas. Influ

ISSN 1990-

stencia a coones dismin

ecesario ana

esistencia de

esión del houra 4 se muepara un valo

variación decm, sometida

sistencia a cación otro pa

Destáquese edel área de a

sión, el área

l área de acflexión sim

ores de mom

relativamenteentre los vaiones la pene acero aum

án relacionado

25 30

Resisten

uencia de la

8830 / RNPS

mpresión denuye a medializar la incid

el hormigón

ormigón, y laestra la relacor determina

e la resistenca un momen

compresión arámetro, coen que entreacero es muy

a de acero y

cero y del dople y recta

mento externo

e pequeños alores de árndiente de laentan para l

os con el tipo d

0 35

ncia del Horm

resistencia a

S 2125

el hormigón, dida que la rdencia de a

n, el área de

cantidad deción que hay ado de mom

cia a compreto de 50 kN·

del hormigómo puede se

e las resisteny pequeña.

y la posición

ominio3 de dia la cual se

o.

la pendienterea de acera curva tiendlos mismos v

de fallo.

40

migón [MPa]

a compresión

5

directamenteresistencia ambos en los

acero.

e refuerzo deentre el área

mento en una

esión del m.

ón el área deer la posiciónncias de 20 y

n relativa de

iseño en unae le varía la

e de la curvaro no varíande a ser másvalores de la

n

e a s

e a a

e n y

e

a a

a n s a

Ing. Carldel horm

Revista d

Figura 5

Ademásusadas econsiderpresenta

Por ejemexterno que se rde 25 Mtanto enen relacsignificat

Sin embcuanto aque actúcomo endisminuyvalores respectivhormigódurante cuál es l

Área de acero [cm²]

Do


de Arquitectu

5. Área de ac

el gráfico nen los diseñrablemente, a el elemento

mplo en la figde 75 kN·m,

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ción a la vativo.

argo, no se aumenta o dúan sobre eln este ejemye muy pocode 35, 25 yvamente; esn presenta uel diseño dea más idóne

0

5

10

15

20

25

305

ominio 2


ura e Ingenie

cero vs resist

os muestra os ya que epero sí var

o.

gura 5 se obs si se utiliza

de 10,11cm2,Pa el área dese puede obsriación de la

puede variarisminuye, ell mismo, sin

mplo al dismo, pero estasy 20 MPa loss decir, queun fallo dúcteterminar a pea escoger te

8,09

14,17

10

Dominio


ería. 2016, V

tencia del ho

que es necen algunos caían los dom

serva que pa una resisten, mientras que acero neceservar que laa resistencia

r la resistenc área de aceo que es ne

minuir estas s variacioness dominios de el elementtil, y para 20partir de las reniendo en c

7,17

712,14

20,87

2

15

Resisten

3 Dom


Vol.10 No.3

ormigón en vde trabajo

esario verificasos si se va

minios de dis

ara esta seccncia a compue para los vesaria es deas diferenciaa a compres

cia a compreero necesariecesario aderesistencias

s implican qude diseño soto para 35

0 MPa el fallresistencias auenta el área

6,86

11,04

16,18

25,4023,61

20

ncia del Horm

minio 3a

Oramas. Influ

ISSN 1990-

viga de hormio.

ar estas resaría el mismseño, queda

ción de hormpresión del hovalores de ree 10,56 cm2

as del área dsión del hor

esión del horia para que

emás comproa compres

ue los dominon: el Dominy 25 MPa do del mismoa compresióa de acero y

6,69

10,56

14,96

20,23

25

migón [MPa]

Dominio 4

uencia de la

8830 / RNPS

igón armado

istencias a co el valor de

ando compro

migón armadormigón de 3

esistencia a cy 11,04 cm2

de acero sonrmigón, traye

rmigón solamel elemento obar los domsión del hormios de diseñnio 2, el Domde la resisteo es frágil. Pn del hormig

y el tipo de fa

6,59

10,28

14,35

18,92

30

resistencia a

S 2125

o de 40 x 20

compresión del área de acobar el tipo

o y un valor 35 MPa el ácompresión d2 respectivam relativamenendo consig

mente teniendresista las s

minios de dismigón el áre

ño varíen ya minio 3 y elencia a com

Por lo tanto egón con que allo del eleme

6,52

10,11

13,97

18,19

35

M

M

M

M

a compresión

6

cm. Dominio

del hormigóncero no varíade fallo que

de momentorea de acerodel hormigónmente; por lonte pequeñasgo un ahorro

do en cuentasolicitacionesseño, ya queea de aceroque para losl Dominio 3ampresión dees necesariose disponenento.

Mu=50 kN∙m

Mu=75 kN∙m

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n

o

n a e

o o n o s o

a s e o s a el o n,

Ing. Carldel horm

Revista d

Ahora b100 kN·m14,35 cmesta secla resistesegún laMPa es el área dun diseñdecisivo

En la figneutra edisminuctambién

Nótese caumentahace detrayendo0,65 o 0

Para reaproponedimensiolevemen

1

1

2

2

3

3

4

4

Área de acro [cm²]

Dom


de Arquitectu

bien, si param, con una rm2, mientras cción y este vencia a compa NC 07 (201en el domin

de acero es ño donde el f

en el diseño

ura 6 se obses igual queción de la revaría y con e

como en el a, esto se deependiente do consigo un,70.

alizar un an el siguienteones de la nte para may

1

5

10

15

20

25

30

35

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45

0

minio 2


ura e Ingenie

a esta mismresistencia aque para un

valor de mompresión del h13), sin embio 3a; por lo menor que lfallo del elemo.

Figura 6. D

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nálisis de fore esquema (

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10,447,

14,1712

20

5 10

Dominio 3


ería. 2016, V

ma sección a compresiónn valor de 25mento la difehormigón es bargo el dise

tanto en esta de una ba

mento es frág

Diseño de una

comportamigura 5, es dcompresión

el dominio de

y finalmental factor de didad de la e área de a

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,17 6,7

2,1410,7

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10 15

ResistencDomin


Vol.10 No.3

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eño para 30 Mte caso se drra Ø10, pergil, quedando

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iento de los decir: al varn del hormige diseño y po

te el 4 la difreducción dlínea neutr

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ndiente de londe se pue

es del área o.

6 6,59

76 10,28

45 14,35

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31

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31,00

41,755 20

ia del Hormnio 3a

Oramas. Influ

ISSN 1990-

n armado agón de 30 MPa de acero eea de acero 0,61 cm2, (áMPa está enisminuye enro sin embaro clara la ne

0x30cm. Dom

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a segunda z

as dimensioede comprob

de acero

6,50

8 10,04

5 13,83

2 17,94

722,45

0

27,52

5

33,42

25

igón [MPa]Dominio

uencia de la

8830 / RNPS

aumentamos Pa el área des de 14,96 cen este dise

área menor qn el dominio n 5 MPa la rergo el diseñoecesidad de a

minios de dise

ebido a la pode acero deposición re

po de fallo de

re los valorencia, pues enida que estaona pasa di

ones de la sbar que, indson muy p

6,44

9,89

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30

o 4

resistencia a

S 2125

el momentde acero neccm2; esto indeño entre 25 que la de un3, mientras

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eño

sición relativebido al aumelativa de la el elemento.

es del área n la primera za aumenta érectamente

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35

M

M

M

M

M

a compresión

7

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Ing. Carldel horm

Revista d

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Bibliogr

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de Arquitectu

a 7. Relación

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rafía:

Hernández, (Parte 1), EdOficina Naciy construccióOficina Nachormigón-req

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0.05

0.1

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0.25

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0.35


ura e Ingenie

n entre el áre

s de varias esión, se obal variar la ren comienza el elemento.

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5

1

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2

5

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5

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ería. 2016, V

ea de acero y

secciones dbservó que esistencia a ca ser más si

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0.1 0

Oramas. Influ

ISSN 1990-

o para diferen.

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En ambos ca

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50:2005. Reqe hormigón eC 07:2013.B

0.15 0

uencia de la

8830 / RNPS

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ometidas a fños el árean. A medida asos varía el

ructural. Dise

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S 2125

ncias a comp

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que aumentdominio de

eño por esta

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25

20 MPa

25 MPa

30 MPa

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a compresión

8

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