tecnologia constructiva contemporanea
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TECNOLOGIA CONSTRUCTIVA CONTEMPORANEA
ARQ. DANTE PEREZ U.Derechos reservados
HISTORIA DEL CONCRETO• La historia del cemento es la historia misma del hombre en la búsqueda de un espacio para
vivir con la mayor comodidad, seguridad y protección posible. Desde que el ser humano supero la época de las cavernas, a aplicado sus mayores esfuerzos a delimitar su espacio vital, satisfaciendo primero sus necesidades de vivienda y después levantando construcciones con requerimientos específicos.
• Templos, palacios, museos son el resultado del esfuerzo que constituye las bases para el progreso de la humanidad.
• El pueblo egipcio ya utilizaba un mortero – mezcla de arena con materia cementosa – para unir bloques y lozas de piedra al elegir sus asombrosas construcciones.
• Los constructores griegos y romanos descubrieron que ciertos depósitos volcánicos, mezclados con caliza y arena producían un mortero de gran fuerza, capaz de resistir la acción del agua, dulce o salada.
• Un material volcánico muy apropiado para estar aplicaciones lo encontraron los romanos en un lugar llamado Pozzuoli con el que aun actualmente lo conocemos como puzolana.
• Investigaciones y descubrimientos a lo largo de miles de años, nos conducen a principios del siglo pasado, cuando en Inglaterra fue patentada una mezcla de caliza dura, molida y calcinada con arcilla, al agregársele agua, producía una pasta que de nuevo se calcinaba se molía y batía hasta producir un polvo fino que es el antecedente directo de nuestro tiempo.
El nombre del cemento Portland le fue dado por la similitud que este tenia con la piedra de la isla de Portland del canal ingles.
La aparición de este cemento y de su producto resultante el concreto a sido un factor determinante para que el mundo adquiere una fisonomía diferente.
•Edificios, calles, avenidas, carreteras, presas y canales, fabricas, talleres y casas, dentro del mas alto rango de tamaño y variedades nos dan un mundo nuevo de comodidad, de protección y belleza donde realizar nuestros mas ansiados anhelos, un mundo nuevo para trabajar, para crecer, para progresar, para vivir.
1756.- Jhon Smeaton, realiza una investigación sobre morteros.1824.- Joseph Aspin y J. C. Jhonson, patentan el denominado Cemento Portland.
1871: - La compañía Coplay Cement produce el primer cemento Portland en lo Estados Unidos
1892.- Federed (Frances), establece los principios de proporcionalidad de la mezcla.1896.- J. Mondal (Austria), publica”La Teoria del hormigón Precomprimido”.
1907.- Fuller y Thompson, publican “Laws of Proportioning Concrete”.1918.- Desarrollan La primera teoría del proporcionamiento – La relación Agua-
Cemento.
1938.- Se desarrollan estudios en Laboratorio (E.E.U.U), se concluye que la Adición de Burbujas de aire mejora el comportamiento de concreto, en climas fríos, solucionando el problema de congelación y deshielo.1952.- Utilizan Cenizas (que provienen del carbón), para reducir la velocidad del incremento de calor en el vaciado de estructuras masivas.1963.- Se desarrollan diversos tipos de concreto con la adición de Fibra de vidrio, que incrementa la resistencia a la tensión, controla el agrietamiento, incrementa la resistencia al impacto, así como a la fatiga y a la absorción. 1965.- Se desarrollan cementos combinados:
C° Livianos.C° Pesados.C° Para la construcción de Centrales Nucleares.C° Arquitectónicos.C° Coloreados.
Actualmente se obtiene concretos con resistencia Mayores a 7000 Kg/cm2. 1980-1990.- Se desarrollan aditivos los cuales modifican las propiedades del concreto:
- Acelerantes.- Plastificantes.- Incorporadores de aire.- Impermeables.- Inhibidores de corrosión.- Funguicidas, etc.
EL CEMENTOProviene del Latín CEMENTUM – Argamasa.El cemento es el resultado de la mezcla de varios componentes:- Cemento.- Agregados: Grueso (Grava)
Fino (Arena) - Agua – Potable.- Aditivos.Cuando se prepara el concreto, inicialmente es una mezcla plástica y moldeable, posteriormente adquiere una constitución rígida la cual tiene propiedades aislantes y resistentes.En la preparación del concreto, es importante la relación agua – cemento, con el fin de poder alcanzar la resistencia adecuada.La resistencia máxima del concreto, se obtiene a los 28 días y se expresa en :Kg/cm2PSI (Pound Square Inch)Mpa (Mega Pascales)
TIPOS DE CONCRETO:Concreto Simple.- Resulta de la mezcla Cemento + Arena + Agua. Se puede utilizar para Vaciados sencillos.Concreto Ciclópeo.- C° Simple + Piedra (regular tamaño).- Vaciados Masivos (Muros de Contención, Cimientos)Concreto Reforzado.- C° Simple + Varillas de Acero.- Concretos de alta y baja resistencia.El cemento es un aglomerante resultante de la calcinación de rocas calizas y areniscas, así como arcillas, obteniéndose un polvo fino, que en presencia del agua adquiere propiedades estructurales de resistencia y adherencia.
CEMENTO: PROCESO DE FABRICACION• VÍA HÚMEDA:Es cuando las arcillas contienen arena, por lo cual se tienen que lavar con agua.
• Arcilla aguacalizas
•
• Decantarlas trituración
• Dosificación carbón
•
• Molinos secado
• Silos
molino
•
Silos• Horno• Tº > 300ºC•
(Aljez) Yeso silos (clinker)• (retarda)• molinos• envasado silos•
venta distribuido
VIA SECA: cuando las arcillas no contienen arena por lo cual no necesitan ser lavadas.
trituración trituraciónDosificación carbón
(
Arcilla calizas
trituración trituración
Dosificación carbón
Molinossecado
Silosmolino
SilosHorno
Tº > 300ºC
(aljez) Yeso (retarda) silos (clinker)
molinossilos
venta distribuido envasado
COMPOSICIÓN QUÍMICA DEL CEMENTO:• Esta compuesto por cal, sílice, aluminio, hierro, magnesio, azufre y una
serie de alcalinos diversos.• Su composición es la siguiente:• Silicato tricalcico, silicato di cálcico (son los que controlan el incremento de
resistencia del material; aluminato tricalcico y aluminato ferrato tetracalcico.
• COMPONENTE % PROCEDENCIA• Oxido del calcio (CaO) 60 – 67 rocas calizas• Oxido de sílice (SiO2) 17 – 25 rocas areniscas• Oxido de aluminio (Al2O3) 3 – 8 rocas arcillosas• Oxido de Fierro (FeO 0.5 – 6arcillas con alto componente fierro • Otros materiales diversos• (sodio y otros óxidos) 1.5 – 8.5• Las variantes en cuanto a las proporciones de estos componentes son las
que definen los diversos tipos de cemento.
TIPOS DE CEMENTO • Se utilizan para diversos tipos de estructuras.
• TIPO I.- Este cemento es de uso general no requiere de propiedades especiales, tiene un color verdoso, se utiliza normalmente en el medio (RUMI / YURA).
• TIPO II.- Tiene las siguientes características:• Moderada resistencia a los sulfatos. • Moderado calor de hidratación.• Se usa en ambientes agresivos (mares)• Menor calor de hidratación, permite realizar vaciados masivos .
• TIPO III.- Tiene las siguientes propiedades:• Cemento de alta resistencia • Elevado calor de hidratación• Concreto que adquiere el 70% de su resistencia final en los 3 primeros días • Resistencia a los sulfatos • Se usa en construcciones hidráulicas• Se puede utilizar en climas fríos • Cuando se quiere adelantar la puesta en servicio de la estructura.
TIPO IV.- Cemento de bajo calor de hidrataciónSe utiliza en vaciados de elementos masivos, muros de contención, pavimentos, plateas de cimentación.
TIPO V.- Cemento de alta resistencia a los sulfatos se utiliza en ambientes agresivos y también se utiliza en vaciados masivos .
Adicionalmente a estos tipos contamos con otros a los que se adiciona un sufijo ,que significa el producto añadido para cambiar sus propiedades:
TIPO IA.- Cemento que se le a añadido incorporadores de aire permitiendo solucionar los problemas de congelamiento y deshielo.
TIPO IS.- A este cemento se le a añadido entre el 25 a 70 % del peso total de escoria de alto horno ( material que es desecho del clinker)es un cemento mas denso.
TIPO ISM.- cemento al cual se le a añadido menos del 25% del peso total de escoria de alto horno.Es de menor densidad.Con la escoria de alto horno se aumenta la resistencia del cemento.
• TIPO IP.- cemento al que se añade puzolana, varia entre el 15 al 40% de su peso total; permite aligerar el peso de la estructura, su nivel de fragua es mas lento y su calor de hidratación es mas bajo.
• TIPO IPM.- Se la añade puzolana en una cantidad menor al 15% de su peso total.
• En el Perú contamos con los siguientes cementos:
• TIPO I, TIPO II, TIPO V, TIPO IP Y TIPO IPM.
• El TIPO IP se utiliza en obras de restauración por su menor peso.
PROCESO DE HIDRATACIÓN DEL CONCRETO:• La hidratación es el conjunto de reacciones químicas generadas entre el
agua y componentes del cemento.• Este proceso de hidratación lleva el cambio de un estado plástico a otro
endurecido el cual tiene una serie de propiedades inherentes al producto formado.
• El proceso depende de la temperatura, de las condiciones del tiempo y también de la relación agua - cemento.
• Podríamos definir los siguientes estados:
• ESTADO PLÁSTICO DEL MATERIAL:• Se obtiene mediante la unión del agua con el cemento, los cuales forman
una pasta moldeable. Cuando la relación agua - cemento es menor, la pasta resultante será más resistente.
• Una relación optima de agua / cemento esta entre 35 a 40%:• Menor de 35% = pasta seca (difícil de trabajar)• Mayor a 45% = pasta diluida.• En esta estado se produce un periodo latente, también conocido como
periodo de reposo ,el cual dura entre 40 a 120 minutos esto dependerá de la temperatura de ambiente y del tipo de cemento.
• PERIODO DE FRAGUA INICIAL.-• En esta condición en la pasta de cemento se aceleran las reacciones
químicas internas, comienza una etapa de crecimiento y se da la perdida de plasticidad en el material. En esta etapa se genera el calor de hidratación como consecuencia de las reacciones, dura alrededor de 3 horas. Aun en esta etapa la mezcla se puede remezclarse sin producir deformaciones ni alteraciones en la estructura.
• FRAGUA FINAL:• Se caracteriza por el endurecimiento significativo del material, en esta
etapa ya no se puede remezclar el material porque se producirían deformaciones permanentes y alteraciones en la estructura final.
• En esta etapa las partículas se endurecen.
• ETAPA DE ENDURECIMIENTO.- • Este es el estado final de la pasta; dura 28 días, sus características de
endurecimiento se logra con el tiempo
• RESISTENCIA DEL CONCRETO• Se tiene diversas resistencias, está en función del diseño de mezclas y de
las características de la estructura a construir.• - La resistencia del concreto se simboliza como.(f’c). Es la resistencia
máxima del concreto a esfuerzos de compresión a los 28 días.• - El concreto trabaja a esfuerzos de tracción pero limitadamente.
• La resistencia del concreto se puede expresar en: kg/cm2• Psi (Pound Square Inch, pulgadas por centímetro al cuadrado), Mpa
(Mega Pascales).• - La resistencia se da en función de las cargas:• • kg/cm2 = Psi = Mpa • Constante (x 14.2) para convertir a Psi.• Constante (x 0.09807) para convertir a Mpa.• Ec= Modulo de Elasticidad.• Es la correlación entre el esfuerzo unitario y la deformación unitaria.• Ec = Esfuerzo Unitario . = G • Deformación Unitaria E• Ec = 15,000 f’c√ kg/cm2
f'c ( Kg/ cm2) PSI(X 14.2) MPA (x0.09807) Ec
70 994 6.8649 125,499.00
75 1065 7.35525 129,903.80
80 1136 7.845 134,164.08
100 1420 9.807 150,000.00
120 1704 11.7684 164,316.77
140 1988 13.7298 177,482.39
175 2485 17.16225 198,431.35
180 2556 17.6526 201,246.12
200 2840 19.614 212,132.03
210 2982 20.5947 217,370.65
220 3124 21.5754 222,485.95
240 3408 23.5368 232,379.00
260 3692 25.4982 241,867.73
280 3976 27.4596 250,998.00
310 4402 30.4017 264,102.25
350 4970 34.3245 280,624.30
400 5680 39.228 300,000.00
500 7100 49.035 335,410.20
600 8520 58.842 367,423.40
700 9940 68.649 396,862.70
• AGUA
• Elemento indispensable para el proceso de hidratación y para el desarrollo de las propiedades del cemento. Al mezclar el agua con el cemento se cumple tres reacciones:
• - Reacciones en el concreto para hidratarlo.• - Actúa como lubricante para contribuir a la trabajabilidad del concreto.• - Procurar una estructura de vacíos en la pasta, para permitir el desarrollo del
espacio necesario del concreto.• El agua debe ser pura (potable), el problema principal del agua de mezclas reside
en la cantidad de impurezas que pueda contener, las cuales ocasionan reacciones químicas que detienen el desarrollo normal de la pasta de cemento.
• Se deben descartar : • - Aguas estancadas.• -Aguas fangosas.• -Aguas procedentes de pozos contaminados por residuos, orgánicos, químicos, o
ácidos.• -Aguas con humus.• -Aguas con materia orgánica.• Las aguas de mar se pueden emplear solo para concretos simples (por su
salinidad).
• EFECTOS PERNICIOSOS DEL AGUA CON IMPUREZAS• - Retardo en el proceso de endurecimiento.• - Reducción en la f’c del elemento estructural.• - Manchas en el concreto ya endurecido (eflorescencia).• - Gran cantidad de minerales ocasiona corrosión en el fierro
del concreto armado.• - Genera cambios volumétricos en el material.• - Agua + cloruro + sulfato + carbonatos por encima de los 500
ppm (partículas por millón) reducen la f’c en un 30% aprox.• - El agua de mezcla tiene limites permisibles carbonatos,
sulfatos, cloruros, materia orgánica , todos estos hasta 500ppm.
• - La incorporación de aire en el concreto produce una serie de “cangrejeras” en el material.
• AGREGADOS• Son elementos inertes del concreto, los cuales son agregados a la pasta de
cemento, para formar una estructura resistente.• Ocupa normalmente entre un 60 – 65 % del volumen total de la masa, por
lo que su calidad es importante.• Los agregados están constituidos por partículas minerales, areniscas,
granito, basalto, cuarzo y algunas combinaciones entre ellas.• CARACTERÍSTICAS FÍSICAS.• - Densidad.• - Granulometría.• - Porosidad.• - Resistencia.• PESO ESPECIFICO: Se determina mediante el peso de las partículas entre el
volumen del total del material (varia entre los 2500 y 2700 kg/m3, sin incluir el agua).
• PESO UNITARIO: Determina el peso de las partículas incluyendo los vacíos, en agregados normales el P.U. oscila entre los 1500 a 1700 kg/m3.
• ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO
• Representación numérica de la distribución volumétrica del material, es de acuerdo a su tamaño para ello es necesario tamizar el material en una serie de mallas con aberturas conocidas dejando los materiales detenido en cada uno de ellas y luego refiriéndolos al peso total para que nos dé su peso en %.
• AGREGADO FINO
• ARENAS.- Generalmente la arena de rió es pura y de buena calidad.• También se puede obtener arena de mar (es buena siempre que no sea
muy fina) es aconsejable lavar el agua dulce o agua potable.• La arena de cantera o mina generalmente tiene algo de arcilla, es
aconsejable lavarlas antes de su empleo.• Las arenas con contenido de cuarzo y calcáreas presentan una buena
adherencia.• Las arenas con alto contenido de micas deben desecharse al igual que las
que contienen yeso.• Se pueden obtener arenas mediante el triturado de rocas, granito,
cuarcitas, rocas calizas, etc. estas son costosas por el proceso de trituración.
• ENSAYO COLORIMÉTRICO• Nos permite apreciar la cantidad de materia orgánica en el material, para
el ensayo se requiere:• - soda cáustica.• - Agua destilada.• - Arena de rió (5 zonas de extracción).
• PROCEDIMIENTO:• -Se toma una probeta de 1000cm3• -Se coloca la muestra de arena hasta los 500cm3• -Se completa el resto con una solución de soda cáustica al 30 % (30 gr de
soda cáustica en 1 litro de agua destilada).• - Se agita y se deja reposar por 24 horas.• Obtenidos cualquiera de los siguientes resultados:• a.- Si él liquido que se queda encima de la arena es incoloro a ligeramente
amarillento la arena no tiene contenidos de materia orgánica. Buena.• b.- Si el liquido es anaranjado la arena debe rechazarse para trabajos
delicados.• c.- Si el liquido es parduzco, la arena debe emplearse en trabajos de poca
importancia o debe lavarse con agua potable.• d.- Si el liquido es negruzco la arena debe rechazarse por su alto contenido
de materia orgánica o debe lavarse con agua potable.
• AGREGADO GRUESO O GRAVAS• Tiene un tamaño que varia de los 5mm. hasta los 50mm, se
presenta bajo el nombre de Grava o Gravilla (dependiendo de su tamaño). Cuando se produce el material por trituración las piedras naturales tienen el nombre de triturado.
• grava de rió, la forma y dimensión del grano es importante para una mayor resistencia del concreto se debe desechar las formas aplanadas o lisas por su poca adherencia.
• Se debe emplear gravas o gravillas Graníticas o se debe usar gravas de origen calizo (material blando).
• El peso de la grava es 1600 a 2000 kg/m3.
ADITIVOS.ANTECEDENTESLos antecedentes mas remotos de los aditivos químicos se encuentran en los concretos romanos en los cuales se incorporó sangre y clara de huevo. La fabricación del cemento portland alrededor de 1850 y el desarrollo del concreto armado, ocasionó la necesidad de regular el fraguado con el cloruro de calcio, patentado en 1885. Al inicio del siglo se efectuaron intentos de estudiar diferentes productos sin éxito comercial.
A principios de siglo se comenzó agregando silicato sódico y diversos jabones para mejorar la impermeabilidad, llegando a usarse polvos y ocres para darle color al concreto. Los fluatos y los fluosilicatos se empezaron a usar como endurecedores de superficie. Mas tarde a medio siglo se empezaron a usar anticongelantes
En la actualidad los aditivos permiten la producción de concretos con características diferentes, han dado un creciente impulso a la construcción y se consideran como un nuevo ingrediente, con el cemento, el agua y los agregados.
Razones de empleo.
Algunas de las razones para el empleo de un aditivo son:
a) En el concreto fresco:- Incrementar la trabajabilidad sin aumentar el contenido
de agua.- Disminuir el contenido de agua sin modificar su
trabajabilidad.- Reducir o prevenir asentamientos de la mezcla.- Crear una ligera expansión.- Modificar la velocidad y/o el volumen de exudación.- Reducir la segregación.- Facilitar el bombeo.- Reducir la velocidad de pérdida de asentamiento.
b)En el concreto endurecido:
-Disminuir el calor de hidratación. -Desarrollo inicial de resistencia.-Incrementar las resistencias mecánicas del concreto. -Incrementar la durabilidad del concreto.-Disminuir el flujo capilar del agua.-Disminuir la permeabilidad de los líquidos.-Mejorar la adherencia concreto-acero de refuerzo.-Mejorar la resistencia al impacto y la abrasión.
COMO SE UTILIZANLos aditivos se dosifican hasta en un 5% del peso de la mezcla y comúnmente son usados entre el 0.2% y 0.5% del peso del cemento.
La utilización de aditivos no debería, con toda objetividad ser subestimada o menospreciada.
El efecto deseado y su uso lo describen los propios fabricantes pero algunos son desconocidos incluso por ellos, por lo que es importante que antes de su uso se realicen pruebas a fin de constatar las propiedades del material.
CONSECUENCIA DE LOS EFECTOS DE LOS ADITIVOS Ningún aditivo puede subsanar las deficiencias de una mezcla de concreto mal dosificada.
Además de lo ya antes mencionado los efectos varían por las condiciones atmosféricas y factores intrínsicos como son el contenido de agua, tipo de cemento, duración de mezclado
CLASIFICACION DE LOS ADITIVOS
Debido a que sus efectos son muy variados, una clasificación así es muy extensa, además debido a que un solo aditivo modifica varias características del concreto, además de no cumplir todas las que especifica.
Sin embargo según la norma técnica ASTM-C497 es:
TIPO A: Reductor de aguaTIPO B: RetardanteTIPO C: AceleranteTIPO D: Reductor de agua retardanteTIPO E: Reductor de agua aceleranteTIPO F: Super reductor de aguaTIPO G: Super reductor de agua retardante
Existen otros tipos de clasificaciones que van de acuerdo a los tipos de materiales constituyentes o a los efectos característicos en su uso: como la clasificación hecha por el comité 212 del ACI.1.Aditivos acelerantes.2.Aditivos reductores de agua y que controlan el fraguado.3.Aditivos para inyecciones.4.Aditivos incorporadores de aire.5.Aditivos extractores de aire.
6. Aditivos formadores de gas.7. Aditivos productores de expansión o
expansivos.8. Aditivos minerales finamente molidos.9. Aditivos impermeables y reductores de
permeabilidad.10.Aditivos pegantes (también llamados
epóxicos).
11.Aditivos químicos para reducir la expansión debido a la reacción entre los agregados y los alcalies del cemento.
12.Aditivos inhibidores de corrosión.13.Aditivos fungicidas, germicidas o
insecticidas.14.Aditivos floculadores.15.Aditivos colorantes.
.Aditivos Antiespumantes Los principales antiespumantes son el tributil fosfato, que sirven para eliminar las burbujas de aire que quedan atrapadas
TIPOS DE ADITIVOS
Aditivos Fungicidas o Microbicidas
A pesar de ser minúsculos, los microbios provocan daños incalculables: destruyen el concreto y el acero, y también la madera, ocasionando perjuicios millonarios en las estructuras arquitectónicas
Aditivos Plastificantes y superplastificantesSu función es aumentar la resistencia mediante una reducción de la demanda de agua. Con frecuencia también facilitan el manejo de la mezcla.
Los superplastificantes reducen aún más la demanda de agua y esto mejora las propiedades de cohesión, tanto inicial como final, en los concretos fluidos. Estos aditivos se dosifican en un rango
. Aditivos Incorporadores de aireLa adición de estos aditivos introduce en el concreto pequeñas cantidades de aire, que incrementan la resistencia al escarcheo. Los componentes de arrastre de aire se elaboran a base de varios surfactantes tales como resinas de raíces naturales o bien tensoactivos sintéticos.
. Aditivos DesencofrantesExcelente adherencia a superficies metalicas plasticas y contrachapas encofrados.
Ideal para encofrados
. Aditivos con resistencia al aguaReducen la absorción de agua al provocar dificultad para la penetración de este líquido en el concreto. La materia prima más usual en su fabricación es el estearato de calcio.
Aditivos Retardantes
-Se adicionan para retardar el fraguado del concreto. Se formulan principalmente a base de sacarosas, gluconatos y fosfatos.
Aditivos. AcelerantesA la inversa de los anteriores, estos aditivos aceleran el fraguado y endurecimiento del concreto, incluso a muy bajas temperaturas.
Las materias primas más empleadas en su elaboración son silicatos, aluminatos y formiatos
Aditivos para retener aguaSon estabilizadores que previenen el "sangrado" del concreto y mejoran la fuerza de cohesión mediante la retención de agua.
Normalmente utilizan éteres de celulosa y almidón como materias primas.
Aditivos Componentes para lechadaEstos componentes sirven para rellenar completamente cualquier cavidad.
El efecto de expansión deseado se obtiene partiendo de aluminio metálico que reacciona en un medio alcalino para producir hidrógeno.
Aditivos Autocompactantes
Este tipo de aditivo que se encuentra normalizado, muchas veces se confunde con los aditivos reductores de agua de alto rango.
Estos aditivos permiten que el concreto acceda en elementos con alta cuantía de acero de refuerzo y facilite el vaciado de grandes superficies con economía.
Aditivos para mejorar la bombeabilidad
Aditivos que facilitara mezclas deficientes en finos o de graduación incompleta de los agregados, para reducir el problema del taponamiento y mantener la presión de suministro continuo. Los nuevos aditivos en el mercado incrementa la productividad del concreto bombeado mejorando la cohesividad, disminuyendo la exudación y limitando la segregación del agua.
Existen tres categorías de este tipo de aditivos
-Polímeros orgánicos solubles en agua; sintéticos o naturales; óxido de polietileno; polímeros acrílicos.
-Floculantes orgánicos.
-Emulsiones de materiales orgánicos; parafina, acrílicos y otros polímeros.
Aditivos para reducir la reacción álcali-agregados
Recientemente se ha desarrollado diversos tipos de aditivos que incorporados al concreto permiten reducir la expansión causada por la reacción álcali-agregado.
Aditivos e inhibidores de corrosión
Existen varios tipos de inhibidores de corrosión sea por causa de la penetración de cloruros o por la acción de CO2 del ambiente.
Estos protegen a los elementos metalicos del concreto armado
Ventajas
• DOSIFICACIÓN DE MEZCLAS:
• Se requiere conocer los datos (básicamente de la obra), materiales aquellos que se van a utilizar.
• DATOS DE LA OBRA:
• Se deben tener planos y especificaciones de la obra, estos planos deben contener:• -Dimensión mínima de los elementos a construir.• -Espaciamiento de los refuerzos.• -Tamaño máximo del agregado a utilizarse.• -La relación agua-cemento.• -Asentamiento o Slump recomendado.• -Mínimo contenido de cemento.• -Cual es la resistencia estructural.• -Las condiciones de exposición.
• DATOS DE LOS MATERIALES:
• Para esto debemos realizar algunos análisis:• - Análisis granulométrico, de los agregados, que debe incluir , el calculo del modulo de finura (modulo de
Young) del fino y del grueso.• - Es necesario conocer:• La densidad.• humedad.• Capacidad de absorción (de los agregados).• - Humedad de los agregados, antes de desarrollar la mezcla.• - Determinar la cantidad de materia orgánica.
• PROCEDIMIENTO DEL DISEÑO DE MEZCLAS:
• Se procede mediante el sistema: ensayo - error• ajuste – reajuste• 1. Selección del asentamiento (slump).• 2. Selección del tamaño max. del agregado.• 3. Se debe hacer la estimación de los contenidos de agua y
aire para determinar la resistencia del diseño.• 4. Se debe hacer una selección de la relación agua – cemento.• 5. Calculo del contenido de cemento.• 6. Se procede a estimar del contenido de agregado grueso.• 7. Se procede a estimar del contenido de agregado fino.• 8. Calculo de propiedades iniciales de la mezcla.• 9. Ajuste por humedad de los agregados.• 10. Ajuste a la mezcla de prueba.
• PRUEBA DE ASENTAMIENTO (SLUMP) (ESCURRIMIENTO)
• PROCEDIMIENTO:
• 1.- Se pesan los materiales se acuerdo a la dosificación : cemento: grava . cantidad de agua
• 2.-Mezclar los materiales en seco: arena + grava, luego con el cemento y finalmente con el agua.
• 3.- Se coloca el cono sobre la base metálica (debe estar limpia, nivelada, ligeramente húmeda, el cono debe estar engrasado, se procede a cuadrar el cono soportándose en las orejas del mismo
• 4.- Se procede ha llenar el cono, este debe ser llenado por tercios, se procede a chuzar o “hincar” con la varilla metálica, se debe dar 25 golpes en forma de espiral en sentido horario del centro hacia el exterior (compactación)
• 5.- se procede de igual forma con los 2/3 siguientes
6.- Se levanta verticalmente del cono
7.-El concreto se asentará y se mide dicho slump.
• LIMITES ACEPTABLES DE ASENTAMIENTO (SLUMP)• - Estructuras macizas: pavimentos, aceras 1” – 3”• - Muros reforzados de concreto armado 3” – 6”• - Tabiques y columnas 3” – 6”• - Losas y vigas 3” – 6”• - Muros de contención, Zapatas simples 1” – 4”
• PRUEBA DE RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN• Se utiliza un cilindro metálico• Se procede con el mismo método del cono de abrahams, se debe llenar en
tres tercios el cilindro (chuseando cada tercio) hasta enrasar la superficie superior.
• Se deja en reposo durante 24 horas.• Se desencofra y se produce el curado constante con agua, para ello
sumergimos en agua la briqueta.• Para realizar la prueba de compresión la podemos realizar a los 7, 14, 21,
o 28 días (alcanza resistencia final)• En obra se debe vaciar 10 briquetas y deben tallarse en par (cada par)
para obtener un f´c promedio.• Para la prueba de resistencia max. 5 briquetas. • Cuando se fallan las briquetas a los 7 y 14 días, se debe trabajar la
resistencia obtenida con la siguiente formula:• R28 = R7 +K√f´c• K = factor de resistencia, esta en función de las condiciones de trabajo
• CONDICIONES:• Material de calidad muy controlada, la mezcla se
hace por pesado, una supervisión especializada constante.
• K = 1.15• Materiales de calidad controlada, dosifacion por
volumen, supervisión especializada esporádica• K = 1.25• Materiales de calidad controlada, dosificación por
volumen, supervisión especializada• K = 1.35• Materiales variables, dosificación por volumen, sin
supervisión especializada• K = 1.50
• DISEÑO DE MEZCLAS• Es un método simplificado.• Datos:1. Cual es la f’c a los 28 días (planos estructurales)2. Cual es asentamiento (slump) (trabajabilidad del
concreto).3. Tamaño máximo del agregado grueso (grava)4. El % de arena que pasa que pasa la malla # 20 (ASTM)• PROCEDIMIENTO1. Con el valor f’c = relación agua – cemento.
F’c kg/cm2 a/c
175 0.65
210 0.58
245 0.51
280 0.44
315 0.38
360 0.31
Resistencia óptima a/c 0.35 a 0.40
a>f’c<a/cDosificación a/c = a
TABLA Nº 1
SLUMP
Tamaño max. Del Agregado
½” 2” –3”(con vibrador)
3” – 5” (normal)
3 ½” 190 215 240
¾” 175 200 215
11/2” 160 180 195
% Que pasa por la Malla Nro. 20
Tipo de Arena
20 – 45 I
46 – 65 II
66 – 90 III
91- + IV
TABLA Nº 2
TABLA Nº 3
Tipo de Arena
Tamaño max. Del agregado
I II III IV
3 ½” 60 50 40 35
¾ 50 40 36 25
1 ½ 45 35 26 23
TABLA Nº 4
Ejemplo.
Diseñar la mezcla la cual requiere de una resistencia del concreto f´c = 210Kg/cm2Slump (con vibrador) = 3”Tamaño max. Del agregado grueso = ¾”% que pasa por la malla Nro. 20 = 50%
1.- relación a/c de la mezcla (tabla1)f´c = 210Kg/cm entonces a/c = 0.58..........(a)2.- Contenido de agua libre (tabla 2)200 litros...........(b)3.- Contenido de cemento:
b/a = 200/0.58 = 344.83Kg.
4.- Contenido de agregado:2400 - 200lts.- 344.8Kg. = 1855.17 Kg.
5.- Contenido del agregado fino (arena) en función al % que pasa por la malla Nro. 20 (tabla 3)
Pasa el 50% entonces la arena el TIPO II
6.- Proporción del agregado (tabla 4)¾ “ = 40%
7.- Determinar la cantidad de arena:40% (1855.20) = 742.07 Kg.
8.- Determinar la Cantidad de grava:1855.2 – 742 = 1113. 13Kg.
RESUMEN DE PROPORCIÓN DE LA MEZCLA:
Cemento 344.8Kg. / 42.5 = 8.11 (bolsas de cemento)Agua 200lts. /4 = 50 galonesArena 742Kg. / 1600 = 0.46m3Grava 1113.2Kg /1700 = 0.65m3
Si queremos trabajar como dosificación:
cemento arena grava344.83 / 344.83 : 742.07 / 344.83 : 1113.2 / 344.83 1 2.15 3.22
TANDAS / BOLSA
CEMENTO : 1X42.5 = 42.5 Kg.AGUA: 200LT. / 8.11 = 24.66 litrosARENA: 2.15X42.5 = 91.37 Kg.GRAVA: 3.22x42.5 = 136.85 Kg.
• PREPARACIÓN DEL CONCRETO• MEZCLA MANUAL.• Se debe preparar una superficie nivelada y limpia .• Se mezcla el cemento y la arena mas grava, dándole 3 o 4 vueltas (botes)
hasta lograr una coloración similar (uniforme).• Se le agrega agua a la mezcla, para ello aperturamos un hoyo en la parte
central de la mezcla sin permitir que el agua se escape (del centro a los bordes) hasta obtener una masa uniforme.
• 2 hombres ------15’ (1 bolsa de cemento + agregados + agua).
• MEZCLA MECÁNICA.• Existen diversos tipos de maquinas mezcladoras, son depósitos
estacionarios, con tambor giratorio.• Para obtener una mezcla homogénea y adecuada es necesario garantizar
un control adecuado de la cantidad de mezcla, ya sea mediante peso o volumen.
• El agua se debe añadir antes y durante la operación de la mezcla.• Antes de cargar el tambor con el material de la siguiente mezcla, se debe
cuidar que toda la mezcla de carga procedente haya sido vaciada completamente.
• TRANSPORTE DE LA MEZCLA.• El sistema del transporte varia de acuerdo a la cantidad de la
mezcla.– Utilizando carretilla de mano ( buggy), 50 Lt. No es recomendable
recibir el material directamente en la carretilla, “iniciar la mezcla” en una superficie limpia y lisa y proceder a “cargar” las carretillas para evitar la segregación del material.
– Para pequeñas cantidades se utiliza la lata (balde), 12 Lt.– Para el transporte vertical se utiliza pequeñas grúas las que elevan un
balde de 50 Lt. Pueden transportar 3 metros cúbicos del material por hora.
– Para cantidades mayores de mezcla se emplean las plumas (grúas) de brazo horizontal su capacidad varia de ½ a 5 toneladas. (0.25 m3 – 2m3 por ciclo), se puede trasportar de 4 a 20 m3 por hora.
– Para casos especiales se utiliza las bombas de concreto (Mixer) transportar el material por tubería, transporte vertical – horizontal, hasta longitudes de 100m en cantidades entre 10 y 40 m3 por hora de material.
• Para trabajar con este sistema se debe usar mezclas fluidas, para ello se utilizan aditivos fluidificantes.
• VACIADO DE LA MEZCLA
• El concreto debe ser vaciado a mas tardar 45 minutos después de haber sido preparada.
• El material no puede ser transbordado mas de una vez no puede ser vaciado, en caída libre (produce segregación).
• Antes de proceder al vaciado del concreto se debe de realizar los detalles del encofrado, armaduras (metálicas) e instalaciones para proceder a vaciar el concreto.
• En caso de cimentaciones la superficie o excavaciones que van a recibir el concreto deben de estar limpias libres de agua estancada escombros y barro.
• Las superficies donde se va a colocar el concreto deben de estar previamente humedecidas para evitar que absorban la humedad del concreto (o el agua de mezcla) y afectar su calidad final.
• El concreto debe colocarse en capas horizontales, en forma continua y debidamente vibrada (chuseada) especialmente alrededor de los refuerzos y esquinas.
• En caso de lluvia, debe suspenderse el vaciado y se debe cubrir con material plástico para evitar que la lluvia lave la superficie del concreto y evitar un mayor contenido de agua en la mezcla.
• Para continuar con el vaciado debemos secar los charcos de agua.
• VIBRADO DEL CONCRETO.
• El vibrado del concreto consiste en una serie de “sacudidas” , con una frecuencia de 12000 a 16000 RPM.
• Los concretos de consistencia seca son los que dan mayor resistencia pero su aplicación en obra nos da poca plasticidad, la vibración soluciona este problema permitiendo el uso de concretos con cantidades de agua muy reducidas.
• La resistencia, la impermeabilidad y la densidad de los concretos se incrementa considerablemente en la utilización del vibrador.
• El objeto de la vibración es dar mayor compactación al concreto, eliminando los vacíos, sacando el aire asegurando un mayor contacto entre el concreto y las varillas de acero.
• Las cabezas de los vibradores varían de ¾” a 4” de diámetro.• Al colocar al interior de la capa del concreto la vibración debe suspenderse
cuando aparece agua en la superficie este es el inicio de la segregación.
• JUNTAS DE DILATACIÓN.• El concreto es sensible a los cambios de temperatura se dilata cuando hay
calor y se contrae cuando hay frió.• Las juntas de dilatación permiten movimientos de la estructura, sin que se
presenten grietas.• En grandes construcciones:• Muro de contención.• Piscinas.• Edificios.• Tanques de agua.• Puentes.• Pavimentos.• Se debe disponer de juntas de dilatación, la distancia máxima de una junta
de dilatación no debe superar los 20 cm.• Las juntas en forma de llaves son la mas apropiadas, deben ser
impermeables, se debe usar laminas de cobre calibre 16, doblada y fijada en uno de sus extremos para permitir movimientos de la estructura.
• Se puede usar material plástico resistente Neopreno (fabricado especialmente para este uso).
• En el caso de las juntas de pavimentos generalmente estas tienen un ancho de 2 cm. para impedir el paso del agua, las juntas se llenan con asfalto arena caliente o pastas plásticas.
• JUNTAS DE CONSTRUCCIÓN.• Se originan normalmente cuando el vaciado del concreto debe
ser suspendido por horas, días, meses.• Las superficies de las juntas deben limpiarse con cepillos de
acero para remover la lechosidad superficial y las partes sueltas del concreto. Se procede a humedecer antes de iniciar el vaciado de la segunda etapa.
• POSICIÓN DE JUNTAS.• Vigas.- Dentro del tercio medio.• Columnas.- A 5 cm de la viga interceptada , dentro del tercio
medio.• SIKATOP 122 corrige el borde del concreto.• SIKA GROUT para que no exista contracción.• PLASTIMENT VZ (juntas frías)
• CURADO DEL CONCRETO.• Consiste en asegurar que la mezcla contenga la cantidad de agua necesaria para
que el proceso químico de hidratación y generación del gel continúe hasta que se quede endurecida la mezcla.
• Los diversos métodos del curado, son diseñados para mantener el concreto en condición húmeda continua, por un periodo de varios días compensando si la evaporación y la absorción del agua por los encofrados.
• MÉTODOS DEL CURADO.• Curado por medio de agua y cubiertas protectoras húmedas. Inmediatamente
después de ser colocado el concreto especialmente en zonas cálidas, para mantener la humedad y evitar las fisuras por evaporización.
• Se pueden proteger las estructuras roseando agua y luego con una capa de aserrín la que debe ser humedecida constantemente, se puede cubrir con costales, con polietileno, etc.
• Aplicación de compuestos químicos, selladores de superficies se han desarrollado con el fin de permitir un curado constante. Se rocían sobre la superficie vaciada.
• Curado al vapor, se realiza con el fin de obtener una mejor resistencia en los primeros días, y poder retirar los encofrados rápidamente, se usa este tipo de curado en sistemas de prefabricación.
• El curado en zonas con temperaturas normales es de 7 días, por debajo de los 10ºC se debe curar el doble de tiempo para lograr “la maduración” adecuada del concreto
• ENCOFRADOS
• El concreto es un material moldeable, requiere de un molde para ser vaciado, este molde se le conoce con el nombre de encofrado (formaleta ó cimbra).
• Un buen encofrado debe : • Reproducir la forma diseñada con exactitud.• Presentar la consistencia necesaria para soportar las cargas muertas y
vivas.• Debe tener un ajuste perfecto para impedir la fuga de agua (en la mezcla).• Ser diseñado para resistir el peso del concreto y las diversas cargas vivas
de acuerdo a las siguientes consideraciones :• El peso propio = 260Kg.• Carga viva de construcción = 700Kg.• Carga viva sobre el resto de elementos del encofrado = 230Kg.• Cuando se usa carretillas = 350Kg.• Efecto de sismos +10% del total.
• TOLERANCIAS ADMITIDAS:• Cuando Tiene la verticalidad de aristas (columnas y losas) por cada 3m. se admite una
tolerancia de 4mm• En caso de alineamiento de aristas (losas y vigas) en cada paño se acepta una tolerancia de
4mm.• En paso de tuberías 5mm.• El encofrado tiene un costo del 30% del valor de la losa:• Las tablas del encofrado deben lavarse después de cada uso para impedir la formación de
costras.• El material mas utilizado es madera corriente cepillado para facilitar su reutilización.• Para encofrados caravista se usan maderas como el cedro y el pino.• Para la prefabricación, encofrados metálicos por su mayor duración y permiten una altísima
reutilización, compensa el alto costo inicial del encofrado.• Para reproducir formas muy complejas, se pueden crear encofrados plásticos y encofrados
confeccionados a base de fibra de vidrio.• Para reproducir formas curvas se usa triplay.
• DESENCOFRADO:• Muros de contención (sin relleno) = 78 horas• Muros de contención (con relleno) = 7 días• Columnas, muros armados, placas = 18 horas• Vigas (los costados) = 18 horas• Vigas (fondo de la viga) = 14 días• Aligerados, losas macizas, escaleras = 7 días• Losas con luces menores = 3 días• Aditivos para desencofrar• SEPAROL (SIKA)•
• PRINCIPALES CAUSAS DE ACCIDENTES DE ENCOFRADOS:
• Pre remoción antes del tiempo requerido.• Por arriostramiento deficiente de los pies derechos.• Por vibración exageradas no tomadas en cuenta.• Por problemas de que el encofrado haya sido
apoyado en terreno inestable o blando.• Por la mala confección de los encofrados, con
puntales que no dan la verticalidad, con uniones mal hechas y por falta de clavos.
• Problemas por colocación indirecta del concreto.• Por falta de puntales permanentes.
ACERO DE REFUERZO Se tienen diferentes tipos de refuerzo, se utiliza varillas redondas las cuales vienen expresadas en pulgadas (acero dulce, y acero duro o acerado).La resistencia de esfuerzo a tracción puede variar entre 37000 hasta 60000 Psi.Se tienen varillas lisas y corrugadas.También se puede utilizar mallas electro soldadas las cuales se consiguen en diferentes dimensiones, para facilitar la colocación del refuerzo en las lozas y los pavimentos .Las varillas deben protegerse del contacto con aceite y combustible, en el almacenamiento se deben clasificar de acuerdo a sus dimensiones y se deben colocar encima de parihuelas de madera para evitar el contacto con el piso.Se debe destacar que el oxido superficial no tiene efecto sobre la varilla y sobre la mezcla mientras que el oxido profundo es peligroso por que pierde su diámetro inicial y se resta la resistencia a la varilla.
FIGURACIÓN (DOBLADO Y CORTE) DEL ACERO.
Es el doblado y corte de las varillas con forma y dimensiones especiales, para lo cual se debe disponer de equipos para el doblado y corte de las varillas es decir cortadoras y dobladoras en obra. Para mejorar la adherencia de las varillas con el concreto, se hacen ganchos en los extremos. Es necesario que no existan fisuras en los dobleces ya que pueden ocurrir fallas estructurales.
VARILLAS DE REFUERZO
# Diámetro
(pulgadas)
Diámetro(milímetr
os)
PesoKg
/cm2
Área cm2
Perímetro
Cm2
2 ¼ 6.3 0.25 0.32 23 3/8 9.5 0.56 0.71 34 ½ 12.7 1.00 1.27 45 5/8 15.9 1.60 1.98 56 ¾ 19.1 2.25 2.85 67 7/8 22.2 3.04 3.88 78 1 25.2 4.00 5.07 89 1 1/8 - - - -
10 1 ¼ 31.8 6.21 7.29 9.08
TRASLAPO.
Cuando las varillas no tienen la longitud indicada en planos se debe suplementar con otra varilla, traslapándolas longitudinalmente.Varillas lisas: 40 veces el diámetro de dichas varillas.Varillas corrugadas: 25 veces el diámetro de dichas varillas.
SEPARACIÓN DE VARILLAS.
La diferencia mínima entre las varillas debe ser igual al diámetro de las mismas.En el caso que utilicemos varillas de diferente diámetro la distancia esta en función del diámetro de la varilla mayor.
RECUBRIMIENTO DEL CONCRETO.Las varillas se deben cubrir con concreto para evitar su corrosión por un lado y para protegerla del fuego por otro.Según normas los espesores de recubrimiento son los sig:Para el lado de sección es igual a 1 pulgada = 2.5 cm.En el caso de refuerzos longitudinales, en cimentaciones el recubrimiento no será menor a 5 cm.
TRES METODOS DE LAVADO DE ARIDOS
Metodo de piletas
Metodos Industriales
Prueba de escurrimiento o slump
Metodo de curado utilizando una capa de polietileno.Curado de elementos prefabricados en camara de vaporAplicacion de compuestos selladores.
Encofrado para pilares circulares,Elipticos, ovales.
Encofrado de superficies verticales.
Encofrado de superficies horizontales
CONCEPTOS ESTRUCTURALES
EN EDIFICIOS EN ALTURA.
ARQ. DANTE PEREZ U.
SISMOS
TECNOLOGIA CONSTRUCTIVA TRADICIONAL Y MEJORADA
ORIGENEl origen de la gran mayoría de los terremotos se encuentra en la liberación de
energía producto de la actividad volcánica o a la tectónica de placas.Los terremotos tectónicos se suelen producir en zonas donde la concentración de
fuerzas generadas por los límites de las placas tectónicas dan lugar a movimientos de reajuste en el interior y en la superficie de la tierra. Es por esto
que los sismos de origen tectónico están íntimamente asociados con la formación de fallas geológicas.
El punto interior de la Tierra donde se produce el sismo se denomina foco sísmico o hipocentro, y el punto de la
superficie que se halla directamente en la vertical del hipocentro- y que, por
tanto, es el primer afectado por la sacudida -recibe el
nombre de epicentro.
FALLAS GEOLÓGICAS
Una falla es una discontinuidad que se forma en las rocas someras de la Tierra (a 200 km de profundidad) por fracturamiento cuando
concentraciones de fuerzas tectónicas exceden la resistencia de las rocas. La zona de ruptura tiene una superficie más o menos bien
definida denominada plano de falla y su formación va acompañada de deslizamiento tangencial (paralelo) de las rocas a este plano.
ELEMENTOS• Plano de falla: superficie a lo largo de la cual se desplazan los bloques
que se separan en la falla. • Labio levantado: el bloque que queda elevado sobre el otro. • Labio hundido: el bloque que queda por debajo del labio levantado.
CARACTERISTICASCARACTERISTICAS• Dirección: ángulo que forma una línea horizontal contenida en
el plano de falla con el eje norte-sur.• Buzamiento: ángulo que forma el plano de falla con la
horizontal. • Salto de falla: distancia entre un punto dado de uno de los
bloques (p. ej. una de las superficies de un estrato) y el correspondiente en el otro, tomada a lo largo del plano de falla.
• Escarpe: distancia entre las superficies de los dos labios, tomada en vertical.
CLASIFICACIÓN DE FALLAS DE ACUERDO A SU MOVIMIENTO
• Falla inversa: Se genera por compresión horizontal. El movimiento es preferentemente horizontal y el plano de falla tiene típicamente un ángulo de 30º respecto a la horizontal. El bloque de techo se encuentra sobre el bloque de piso.
• Falla normal. Se generan por tensión horizontal. El movimiento es predominantemente vertical respecto al plano de falla, el cual tiene un ángulo de 60º respecto a la horizontal. El bloque que se desliza hacia abajo se le denomina bloque de techo, mientras que el que se levanta se llama bloque de piso.
• Falla de desgarre. son verticales y el movimiento de los bloques es horizontal. Estas fallas son típicas de límites transformantes de placas tectónicas. También se les conoce como fallas transversales.
PLACA TECTONICAUna placa tectónica es un fragmento de litosfera que se desplaza como un bloque rígido sin presentar deformación interna sobre la
astenósfera de la Tierra. Este movimiento se produce por corrientes de convección en el interior de la Tierra que liberan el
calor original adquirido por el planeta durante su formación.
En los bordes de las placas se concentra actividad sísmica, volcánica y tectónica. Esto da lugar a la formación de grandes
cadenas de montañas y cuencas.
TIPOS DE PLACAS TECTONICAS
• Placas oceánicas. Son placas cubiertas íntegramente por corteza oceánica, delgada y de composición básica. Aparecerán sumergidas en toda su extensión, salvo por la presencia de edificios volcánicos intraplaca, de los que más altos aparecen emergidos, o por arcos de islas en alguno de sus bordes. Los ejemplos más notables se encuentran en el Pacífico: la placa Pacífica, la placa de Nazca, la placa de Cocos y la placa Filipina.
• Placas mixtas. Son placas cubiertas en parte por corteza continental y en parte por corteza oceánica. La mayoría de las placas tienen este carácter. Para que una placa fuera íntegramente continental tendría que carecer de bordes de tipo divergente (dorsales) en su contorno. Valen como ejemplos de placas mixtas la placa Sudamericana o la placa Euroasiática.
LIMITES DE PLACAS TECTONICAS• Límites divergentes.
• Límites convergentes
* Límites de subducción. Una de las placas se dobla, con un ángulo pequeño, hacia el interior de la Tierra, introduciéndose por debajo de la otra. El límite viene marcado por la presencia de una fosa oceánica o fosa abisal, una estrecha zanja cada uno de cuyos flancos pertence a una placa distinta.
* Límites de colisión. Se originan cuando la convergencia facilitada por la subducción provoca la aproximación de dos masas continentales. Al final las dos masas chocan, levantándose un orógeno de colisión, con los materiales continentales de la placa que subducía tendiendo a ascender sobre la otra placa. Las mayores cordilleras, como el Himalaya o los Alpes se forman así.
• Límites de fricción.
ONDAS SISMICAS
ONDAS P
Ondas longitudinales o de compresión. Las partículas de una onda P oscilan en la dirección de propagación de la onda. Son parecidas a las ondas sonoras ordinarias, ya que pueden desplazarse por un medio sólido, líquido o magmático, atravesando manto y núcleo de la Tierra. Las ondas P son más rápidas que las ondas S, es decir, son las primeras que registran los sismógrafos al moverse en la misma dirección que la vibración de las partículas, con una velocidad de 8 a 12 km/s.
ONDAS S
Ondas transversales u de cizalla. Las partículas de una onda S oscilan perpendicularmente a la dirección de propagación. Dependen de los materiales que atraviesan y son rechazadas por el núcleo. Tienen una velocidad de 4 a 8 km/s. A partir del retraso entre el registro de las ondas P y las S, se puede determinar la distancia del foco del terremoto y el epicentro.
ONDAS L O SUPERFICIALES
Tienen períodos vibratorios más largos que las anteriores y consisten en una reflexión continua entre el límite superior y el inferior de las capas
superficiales; Se desplazan más lentamente, a una velocidad de unos 3,5 km/s. Se pueden reconocer dos tipos de ondas L:
ondas de Rayleigh
ondas de Love
ONDAS DE RAYLEIGH
Rayleigh predijo en 1885 la presencia de ondas superficiales calculando matemáticamente el movimiento de ondas planas en un espacio elástico. Las ondas de Rayleigh causan en las
partículas afectadas movimientos elípticos sobre planos verticales y en sentido opuesto a la dirección de propagación. En la superficie el movimiento de las partículas es retrógrado
con respecto al avance de las ondas.
ONDAS DE LOVE
E. H. Love, en 1911 descubrió la onda superficial, que lleva su nombre, estudiando el efecto de vibraciones elásticas a una capa superficial.Las ondas de Love son ondas de cizalla, que oscilan solo en el plano
horizontal y producen una dislocación en las masas de la superficie o lugar donde se desarrollan, debido a la compresión y expansión
alternativa del medio que atraviesan.
MEDICION DE LOS SISMOSLas vibraciones se detectan mediante unos instrumentos llamados sismógrafos. Unos son péndulos verticales de gran peso, que inscriben el movimiento por medio de
una aguja o estilete, sobre un papel ahumado. Otros son horizontales y al oscilar por la sacudida sísmica trazan un gráfico con una aguja sobre un papel ahumado arrollado
a un tambor o cilindro que gira uniformemente.
En la actualidad los sismógrafos son electromagnéticos, recogiéndose el registro de los movimientos en cintas magnéticas que se
pueden procesar y digitalizar por medio de computadoras. Mediante diversas
observaciones y la comparación de datos de diferentes observatorios, se pueden trazar
sobre un mapa las líneas isosistas, que unen los puntos en que se ha registrado el
fenómeno con la misma intensidad y las homosistas, que unen todos los puntos en que
la vibración se aprecia a la misma hora.
ESCALA DE MEDICION (Richter)La escala sismológica de Richter, también conocida como escala de magnitud local (ML), es una escala logarítmica que asigna un número para cuantificar la intensidad de un terremoto, nombrada así en honor de Charles Richter (1900-1985), sismólogo nacido en Hamilton (Ohio), USA.
Richter desarrolló su escala en la década de 1930. Calculó que la magnitud de un terremoto o sismo puede ser medida mediante la fórmula:
donde A es la amplitud en mm y t el tiempo en s, en la cual se asigna una magnitud arbitraria pero constante a terremotos que liberan la misma cantidad de energía. El uso del logaritmo en la escala es para reflejar la gran cantidad de energía que se desprende en un terremoto. El logaritmo incorporado a la escala hace que los valores asignados a cada nivel aumenten de forma exponencial, es decir con un multiplicador, y no de forma lineal.
ESCALA DE MEDICION (Mercalli)
La Escala de Mercalli es una escala de 12 puntos desarrollada para evaluar la intensidad de los terremotos a través de los daños causados a
distintas estructuras. Debe su nombre al físico y geólogo italiano Giuseppe Mercalli (21 de mayo de 1850 - 19 de marzo de 1914).
(Modificada en 1931 por Harry O. Wood y Frank Neuman)
Se trata de una escala subjetiva de intensidad, porque evalúa la percepción humana del sismo, y se expresa en números romanos para
diferenciarla de la Escala de Richter (escala de magnitud).
Los niveles bajos de la escala están asociados por la forma en que las personas sienten el temblor, mientras que los grados más altos se
relacionan con el daño estructural observado.
COMPORTAMIENTO DEL SUELO
LA LICUEFACCIÓN Puede ser considerada como una consecuencia de los terremotos. En este fenómeno, los suelos no consolidados, no cohesivos o fácilmente disgregables y saturados en agua, se separan, debido a las vibraciones del terremoto perdiendo su resistencia de manera temporal. El sedimento cae hacia abajo y el agua de saturación tiende a salir como una fuente surgente, comportándose como material licuado, cuyo resultado es la producción de un desplazamiento o falla del terreno.
TIPOS DE DESPLAZAMIENTOS ASOCIADOS A LA LICUEFACCIÓN:
• Flujos de tierra: Los materiales del suelo se desplazan rápidamente cuesta abajo en un estado licuado, a veces causando coladas de barro o avalanchas.
• Flujo lateral: Desplazamiento limitado de las capas superficiales del suelo a favor de pendientes suaves o hacia superficies libres, como márgenes del río. En este tipo de desplazamientos, a menudo ocurre que las capas subsuperficiales están revestidas de suelos superficiales adecuados, por ejemplo, asfaltos. Cuando estas capas más profundas se licuan, las capas superficiales del suelo a menudo se mueven lateralmente en bloques sólidos, tanto durante como después del sísmo, provocando una deformación permanente del suelo.
• Flotación: Objetos enterrados menos pesados que el suelo licuado desplazado, como tanques, buzones o tuberías de gravedad, ascienden a través del suelo y flotan en la superficie.
• Pérdida de resistencia de soporte: Reducción de la capacidad de soporte de los cimientos debido al debilitamiento del material del suelo subyacente o colindante que puede hacer que las estructuras se hundan.
CAUSAS DE LA LICUEFACCION
• Distribución del tamaño de los granos.
• Profundidad de las aguas subterráneas.
• Densidad.
• Peso del recubrimiento y profundidad del suelo.
• Amplitud y duración de la vibración del terreno.
• Edad del depósito.
• Origen del suelo.
PRECAUCIONES
• Evitar áreas donde pueda ocurrir la licuefacción y el flujo lateral.
• Estabilizar el material licuable.
• Colocar los cimientos por debajo del material licuable.
• Agregar peso a la estructura para lograr una flotabilidad neutral.
• Usar material flexible al movimiento.
• Aceptar el daño.
Un buen diseño sismo resistente, involucra una serie de conceptos simultáneamente. Las características positivas que las estructuras deben de poseer son:
• Estructuras livianas, para disminuir la masa y por tanto los movimientos de los distintos elementos.
• Ausencia de puntos críticos de concentración de esfuerzos, lo que se obtiene definiendo arquitecturas adecuadas.
• Distribución simétrica de elementos.• Densidad de muros y elementos uniforme.• Continuidad en las formas y volúmenes.• Uniformidad del material, rigidez y ductilidad.• Conexiones adecuadas, que garanticen la posibilidad de movimientos
dúctiles.• Resistencia suficiente para soportar los esfuerzos.• Deformabilidad limitada.
Hotel Embassy Pisco sismo del 15/08/07
SISMO DE MOQUEGUA DEL 01/OCTUBRE DEL 2005
• LOS PEORES TERREMOTOS REGISTRADOS A PARTIR DE 1906• Java, Indonesia: 17 de julio de 2006
Un terremoto submarino de 7,7 grados causa un tsunami que golpea a un segmento de unos 200 kilómetros de la costa sur de la isla de Java y mata a más de 650 personas.
• Java, Indonesia: 27 de mayo de 2006Unas 5.000 personas mueren cuando un terremoto de 6,2 grados azota Java y provoca una gran devastación en la ciudad de Yogyakarta y sus alrededores.
• Irán: 1 de abril de 2006Un terremoto de 6,0 grados deja unas 70 víctimas mortales y cerca de 1.200 heridos en una región remota del oeste de Irán.
• Pakistán: 8 de octubre de 2005Un terremoto de 7,6 grados en el norte del país y la región de Cachemira mata a unas 75.000 personas y deja millones de damnificados.
• Islas Nias: 28 de marzo de 2005Alrededor de 1.300 personas mueren en un temblor de 8,7 grados en la escala Richter, en la costa de las islas indonesias de Nias, al oeste de Sumatra.
• Irán: 22 de febrero de 2005Cientos de personas mueren en un sismo de magnitud 6,6 con epicentro en una zona remota cerca de Zarand, en la provincia iraní de Kerman
• Indonesia: 26 de diciembre de 2004
• Un terremoto de 8,9 grados agrieta el suelo del fondo del mar de la costa del noroeste de Sumatra, Indonesia, desencadenado un tsunami que viaja miles de kilómetros a través del Océano Índico. Se trata del segundo mayor terremoto registrado en la historia, que dejó más de 200.000 muertos y miles de desaparecidos.
• Marruecos: 24 de febrero de 2004Al menos 500 personas murieron a consecuencia de un sismo que sacudió la costa mediterránea de Marruecos.
• Irán: 26 de diciembre de 2003Un fuerte temblor destruye la histórica ciudad de Bam, en el sur de Irán, dejando a su paso más de 26.000 muertos.
• Argelia: 21 de mayo de 2003
Argelia sufre su peor terremoto en más de dos décadas. Al menos 2.000 personas murieron y unas 8.000 resultaron heridas en el temblor, que se dejó sentir también en España.
• Turquía: 1 de mayo de 2003Más de 160 personas, incluidos 83 niños, mueren a causa de un sismo en el sureste de Turquía.
• China: 24 de febrero de 2003 Un temblor en la región de Xinjiang, al oeste de China, deja más de 260 muertos y destroza casi 10.000 casas.
• Afganistán: 26 de marzo de 2002 Un fuerte terremoto de siete grados en la escala Richter sacude una remota región del norte de Afganistán, causando más de mil muertos y varios miles de heridos.
• India: 26 de enero de 2001
Un terremoto de magnitud 7,9 en la escala Richter devasta el estado de Gujarat, al noroeste de la India. Al menos 20.000 personas murieron y más de un millón perdieron sus hogares.
• Taiwán: 21 de septiembre de 1999 Un temblor de 7,6 grados mata a casi 2.500 personas y causa daños en todas las localidades de la isla.
• Turquía: 17 de agosto de 1999
Un terremoto de 7,4 grados sacudió las ciudades turcas de Izmite Istambul, dejando más de 17.000 muertos y muchos más heridos.
• Afganistán: 30 de mayo de 1998 El norte del país es sacudido por un fuerte sismo que mata a unas 4.000 personas.
• Irán: mayo de 1997 Más de 1.600 personas mueren en Birjand, al este de Irán, a causa de un temblor de magnitud 7,1 en la escala Richter.
• Isla Sakhalin (Rusia): 27 de mayo de 1995 La isla de Sakhalin es sacudida por un gran terremoto de 7,5 grados, que se cobra la vida de casi 2000 rusos.
• Japón: 17 de enero de 1995 Un temblor devasta la ciudad japonesa de Kobe, dejando casi 6.500 muertos.
• India: 30 de septiembre de 1993 Unas 10.000 personas mueren en el oeste y sur de la India.
• Irán: 21 de junio de 1990 Unas 40.000 personas mueren a consecuencia de un sismo que sacude la provincia de Gilan, en el norte de Irán.
• Armenia: 7 de diciembre de 1988 Un terremoto de 6,9 grados arrasa el noroeste de Armenia, matando a 25.000 personas.
• México: 19 de septiembre de 1985 Un terremoto golpeó la capital mexicana en 1985 y dejó un saldo de al menos 9.500 personas muertas.
• China: 28 de julio de 1976 La ciudad china de Tangshan queda reducida a escombros tras un temblor que se cobra además la vida de 250.000 personas.
• Guatemala: 4 de febrero de 1976 El país centroamericano fue sacudido por un sismo de 7,6 en la escala de Richter. Se calcula que aproximadamente 25.000 personas perdieron la vida.
• Nicaragua: 23 de diciembre de 1972 Hasta 10.000 personas mueren en la capital nicaragüense, Managua, a causa de un terremoto que mide 6,5 grados.
• Perú: 31 de mayo de 1970
Un terremoto en los Andes peruanos provoca un desprendimiento de tierra que entierra la ciudad de Yungay y mata a unas 66.000 personas.
• Chile: 22 de mayo de 1960 El "terremoto de Valdivia" fue el mayor movimiento telúrico jamás registrado: marcó 9,5 grados en la Escala Richter y dejó más de 2.000 muertos. A consecuencia del temblor, se generaron varias olas gigantes o tsunamis que borraron del mapa a ciudades enteras de la costa chilena y causaron víctimas mortales a cientos de kilómetros de distancia: 138 muertos en Japón, 61 en Hawaii y 32 en Filipinas. Chile es uno de los países en que ocurren anualmente más temblores, debido a que gran parte de su territorio está expuesto al constante choque de las placas tectónicas de Nazca y de Sudamérica.
• Japón: 1 de septiembre de 1923 El terremoto de Great Kanto, con su epicentro justo a las afueras de Tokio, se cobró la vida de 142.000 personas en la capital japonesa.
• San Francisco: 18 de abril de 1906 La ciudad estadounidense es golpeada por una serie de violentas sacudidas que duran hasta un minuto. Entre 700 y 3.000 personas murieron a causa del derrumbe de edificios y los incendios generados por los temblores
