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PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 1
Daniel Torrealva Dvila
Wilson Silva Berros
Junio 2015
Evaluacin Experimental de
Estructuras Existentes
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 2
Calidad de los Materiales - Evaluacin
Concreto Endurecido: Inspeccin, Muestreo, Extraccin
de testigos diamantinos, Relleno. Mediciones
Complementarias. Correlacin de Resultados.
Interpretacin de Resultados. Normativa.
Acero: Tipos, Naturaleza, Extraccin y Reemplazo de
Barras.
Albailera: Determinacin de sus Propiedades Mecnicas
Estudio de caso: Rigidizacin de la estructura
Sistemas Modernos de Proteccin Ssmica.
Contenido
Elementos o Componentes Estructurales
y Estructuras.
Resistencia - Evaluacin
Ensayos o Pruebas de Carga. Edificaciones y Puentes.
Pilotes
Medicin de Propiedades Dinmicas (Vibraciones)
Otros
Contenido
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 4
Resistencia caracterstica (fc)
Resistencia Requerida (fcr)
Resistencia en la estructura (fes)
RESISTENCIA DEL CONCRETO EN
COMPRESIN :
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t Ds
Ds
f c
Ds t 'f'f ccr
Concepto de probabilidad
Por qu debe evaluar fc bajo condiciones
Controladas, si el concreto en la estructura
no est en estas condiciones ?
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Razones de porqu se usan condiciones
controladas
1) fc -> Herramienta estndar reproducible.
2) Las frmulas de diseo incorporan factores de seguridad y
de reduccin para compensar las variaciones y diferencias.
3) La estructura se defiende sola (2,300 kg/m) la probeta slo
pesa 13 kg.
fc es la resistencia caracterstica o valor estandarizado para
diseo, verificable en obra a travs de ensayos igualmente
estandarizados !
fc no es la resistencia en compresin de la estructura !
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El concreto en compresin se aproxima con gran similitud a la
distribucin probabilstica normal.
Esto provee un gran sustento
cientfico para predecir su
comportamiento, apoyndose en ello
las filosofas de diseo estructural, de
diseo de mezclas y de control de
calidad del concreto.
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Concepto de Dispersin En Obra, la dispersin depende de los materiales que
se usan, el equipo de produccin, el personal y el
sistema de control aplicado ! t 'f'f ccr
Criterios de aceptacin del RNC (Norma E 060) y
ACI 318-08 para concreto fc < 350 kg/cm2
1. Promedio de tres ensayos consecutivos fc
2. Ningn ensayo < fc en mas de 35 kg/cm2
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1. Promedio de tres ensayos consecutivos fc
2. Ningn ensayo < fc en mas de 35 kg/cm2
Criterios de aceptacin del RNC (Norma E 060) y
ACI 318-08 para concreto fc > 350 kg/cm2
Interpretacin de Resultados
A partir de la relacin entre resultados de ensayos individuales, la curva de distribucin normal y las funciones
estadsticas determinadas a partir de los datos de los
ensayos, es posible sacar conclusiones acerca de la
variabilidad de los resultados.
La Curva de Distribucin Normal terica se representa grficamente en la figura anterior. Como ya se mencion se
puede observar que la curva es simtrica en relacin con el
Promedio.
Cuanto mas extendida es la base de la curva, tiene mas desviacin en sus valores (mayor o v )
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CONCRETO:
Testigos (Ncleos) Diamantinos:
Extraccin y Relleno Adecuados
Calidad de los Materiales - Evaluacin
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Se tomaran 3 ncleos por cada resultado del ensayo de resistencia dudoso: Resultado Individual (promedio de 2 cilindros estndar { 3 de 4x8})< fc en ms de 35 kg/cm (si fc350kg/cm2).
(NTE-E0.60, NTP 339.059):
El promedio de 3 testigos es 85% fc (resistencia de diseo), y
ningn testigo tiene una resistencia < 75% de fc.
Eleccin de zonas de muestreo y nmero de testigos (ncleos) a extraer:
En todo tipo de Estructuras Existentes :
(Donde interesa conocer la calidad del
concreto, u otra caracterstica - de las antes
sealadas)
(Donde la densidad de armadura lo permite)
Extraccin de Testigos (Ncleos)
Diamantinos
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Equipo
Perforacin: Brocas de Corona Circular Diamantada
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Testigos Diamantinos
Inspeccin visual:
Distribucin de agregados , ancho de grietas,
Profundidad Carbonatacin, Petrografa, etc.
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Profundidad de Carbonatacin
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Distribucin uniforme
del agregado grueso en
el concreto ?
Anlisis Petrogrfico:
Distribucin uniforme del
agregado grueso en el
concreto ? - Cangrejeras
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Obtencion y Ensayo de Ncleos
Taladrados (Testigos Diamantinos) y
Vigas Cortadas (aserradas) de Concreto
Criterios para Inspeccin y Plan de Muestreo
del Concreto Endurecido, en Obra
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 20
Edad mnima del Concreto, para la extraccin de testigos
DMin 3.70. (o menor ?). Si TMAG 1.5 ???
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 21
DMin = 3 x TMAG; (o al menos 2 x TMAG)
Dimetro mnimo de Testigos
Dmin = 94 mm o 2 veces el tamao mximo nominal de agregado,
lo que sea mayor
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 22
Relacin longitud-dimetro (L / D)
Si la resistencia est especificada en cilindros
preferible L / D: 1.9 a 2.1
L / D no puede ser inferior a 1
Para L / D < 1.75, corregir resistencia
con factor de correccin por esbeltez
Si la resistencia est especificada en cubos
L / D = 1.0
Algunos factores que afectan la Resistencia de los Testigos
Tamao del testigo (Dimetro)
Ubicacin del testigo
Sentido de extraccin de la muestra
Humedad de acondicionamiento
Relacin longitud-dimetro (esbeltez)
Preparacin de los extremos
Acero embebido
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Efecto del Tamao (Dimetro) en la RESISTENCIA
Dimensiones Resistencia (%), c/r a
D x L probeta de 6 x 12 (std.)
2 x 4 109
3 x 6 106
4 x 8 104
6 x 12 100
8 x 16 96
12 x 24 91
[Concrete Manual U.S. Bureau of Reclamation]
F. C. Tamao (Testigos Diamantinos)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 24
Densidad Baja y Normal: [1600 1920, 2400]
Seco y Mojado (Hmedo)
Resistencias: [140 y 420 kg/cm2]
F.C. aplican en los siguientes casos:
FACTORES DE CORRECCIN POR ESBELTEZ
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Efecto de la ESBELTEZ (H/D) en la RESISTENCIA
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 26
Corte en extremos (L/D),
Espcimen de Ensayo con
Refrentado Adherido y
Ensayo de Compresin con
medicin de E
Extraccin: Zonas de inters o dudosas, sin refuerzo
metlico
Corte y Pulido: (1 < Esbeltez H/D < 2)
Acondicionamiento de la Humedad (Cambios !!!)
Refrentado: Aplicacin de capping (Obligatorio)
Ensayo de Compresin
Interpretacin de Resultados (ACI 318, NTP E-060):
Correcciones por Esbeltez y por Tamao, por presencia de
refuerzo, direccin del extraccin, etc. (factores que
afectan fc)
[ASTM C-42, BS 1881 (120), NTP 339.059]
Metodologa (Testigos Diamantinos)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 27
1. Los testigos se deben ensayar en condiciones
representativas de la humedad del concreto de la
estructura :
Es convencional, se permite la evaporacin natural (del agua
de taladrado y de corte de extremos) durante 7 das, en
condiciones ambientales.
2. Preservar la humedad de taladrado y corte (no la
humedad del concreto de obra) y mantener una
condicin de humedad reproducible que minimice las
gradientes de humedad inducidas por la perforacin y
corte.
Acondicionamiento de Humedad - Alternativas :
Resultados de Investigaciones
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 28
Gradientes de humedad Inmediatamente despus de
la perforacin en Hmedo
Concreto humedecido
tiende a hincharse
Hinchazn es restringida
por el interior seco
Resultado: regin interna
en traccin; regin externa
en compresin
La Resistencia medida es
reducida
Estudio Conjunto con la Industria
El acondicionado de testigos
involucra todos los aspectos del
entorno : temperatura, humedad
y el tiempo
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 29
Efecto del acondicionado del Testigo, en la
Resistencia
Acondicionamiento de Humedad
ASTM C42 / C42M
Limpie el agua de perforacin y deje la superficie seca
Coloque en contenedores hermticos no absorbentes
Espere por lo menos 5 das entre humectacin (debido
a la perforacin y al corte de extremos) y el ensayo
Otro procedimiento ser permitido cuando sea
requerido / aprobado por el supervisor
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Acondicionamiento de humedad
ACI 318
Cunto acero embebida
es permisible en el testigo ?
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 31
Efectos del Acero embebido
Efecto de la barra de Acero
Depende de :
Dimetro del ncleo dimetro de la Barra L / D Ubicacin de la Barra Nivel de Resistencia del concreto
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 32
Lmite de la Investigacin
Reduccin de la resistencia debido a la presencia de
acero de 0% a > 10%
No existe un factor de correccin fiable que haya sido
desarrollado
Ejemplo. Cilindros moldeados de 150 x 300 mm
Gaynor, R.D., Effect of Horizontal Reinforcing Steel on the Strength of Molded Cylinders, Problems and Practices in Journal of the American Concrete Institute, Proceedings, Vol. 62, No. 7, July 1965, pp. 837-840
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Acero en Testigos
ASTM C42/C42M-10:
Presencia de Acero de Refuerzo: Indeseable e Inaceptable
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 34
Testigos con acero embebido
Preferible :
Recortar el ncleo para eliminar el acero
Mantener L / D 1.0
En 2011, el texto fue revisado:
Criterio de Aceptacin de la Resistencia de
Testigos (ACTUAL)
En ausencia de otros requisitos legales, el supervisor de
ensayos deber proporcionar los criterios de aceptacin.
El ACI 318 establece criterios de aceptacin del concreto
in-situ, cuando los cilindros curados normalmente, no
logran cumplir los requisitos :
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 35
Propiedades del
CONCRETO
ENDURECIDO
COMPORTAMIENTO INELSTICO DEL CONCRETO
La pasta de cemento y el
agregado muestran
propiedades linealmente
elsticas.
Las Propiedades de los
materiales compuestos
no necesariamente llegan
a ser iguales a la suma de
las componentes.
Esfu
erz
o (
MP
a)
Deformacin Unitaria
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Agua de
sangrado visible Agua de
sangrado interna
SANGRADO (EXUDACIN) INTERNO Y EXTERNO
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SECUENCIA DE AGRIETAMIENTO
AGRIETAMIENTO FINAL
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 38
Elasticidad.- El concreto no es un material linealmente elstico, i.e. no sigue la ley de Hooke, (el
diagrama - no presenta algn tramo recto).
El pseudo E es la pendiente de la secante a la curva
-, desde el origen a un punto de esfuerzo
determinado (generalmente el esfuerzo de trabajo: t)
Propiedades del Concreto Endurecido :
MODULO DE ELASTICIDAD
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 39
MODULO DE ELASTICIDAD
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 40
Resistencia del
Concreto: Rc (fc )
Resistencia del Concreto Endurecido : Rc (f c) La resistencia a Compresin Simple del concreto es su propiedad mas caracterstica y define su calidad. Duff Abrams (1919) estableci experimentalmente que Rc es funcin de la relacin agua/cemento (w/c):
Rc = K1 / (K2)w/c
Donde: K1 factor experimental regional
K2 depende del tipo y finura del cemento.
Adems de w/c, Rc tambin depende, en forma menos significativa, de otras variables como la calidad de los agregados, la compacidad, etc. La resistencia aumenta con el tiempo y depende de la humedad y temperatura durante el tiempo de depsito, etc.: Rc = ( w/c , T, t , Pe, a/A , w, ...)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 41
Resistencia del Concreto Endurecido : Rc (f c )
Duff Abrams crea la denominada probeta estndar: Cilindro de 6 de dimetro y 12 de longitud, procesada, curada y ensayada en laboratorio.
El ensayo se realiza aplicando una carga axial (mediante una prensa) en el eje de la probeta.
La resistencia (en unidades de presin) se obtiene de dividir la carga aplicada entre el rea de la seccin transversal y expresada en kg/cm2 , MPa, PSI, etc.
La carga se aplica a velocidad estndar, de manera continua hasta la rotura (frgil e intempestiva cuanto mayor sea la resistencia)
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ZONA EN COMPRESIN AXIAL
Qu Factores Afectan
la Resistencia del
Concreto ?
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 43
EFECTO DE LA RELACIN
AGUA/CEMENTO (W/C)
EN LA RESISTENCIA A
COMPRESIN
EFECTO DEL TIEMPO DE ALMACENAMIENTO EN UN
DEPSITO LLENO DE AGUA
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 44
Veremos el efecto de la temperatura en tres casos:
Moldeado y curado a la misma temperatura.
Moldeado en diferentes temperaturas, pero curados a la
misma temperatura.
Moldeado a temperatura normal pero curado a
diferentes temperaturas.
EFECTO DE LA TEMPERATURA
PROBETAS MOLDEADAS Y CURADAS A LA TEMPERATURA
INDICADA
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 45
Conforme L / D Disminuye,
Aumenta la Resistencia
EFECTO DE LA ESBELTEZ (H/D) DE LA PROBETA
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 46
Efecto de la Velocidad de Aplicacin de Carga
INTERPRETACIN DE RESULTADOS
(RESISTENCIA DEL CONCRETO: fc)
CORRELACIN DE RESULTADOS fc MEDIDO
EN TESTIGOS DIAMANTINOS Y EN PROBETAS
CILNDRICAS ESTNDAR
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 47
0,85 (ASTM C-42)
Resistencia Testigo Diamantino (Estructura) -vs-
Probeta Moldeada (Estndar)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 48
La interpretacin de los ensayos in-situ deberan
hacerse con Procedimientos Estadsticos Estndar.
No es suficiente promediar los valores de los
resultados in-situ y calcular la resistencia equivalente
por medio de las relaciones establecidas
Es necesario considerar las incertidumbres
asociadas.
ACI 228.1R In-Place Methods to Estimate Concrete Strength:
Grfico 2'. Evaluacin de Resistencia en Compresin Axial de Testigos Diamantinos de Concreto,
Segn Criterio Reglamentario Simple
80
100
120
140
160
180
200
220
240
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
Nmero del Testigo
f'c (
kg
/cm
)
f'c Individuales f'c Existente Promedio f'c Especificado f'c Min.Prom. f'c Min.Indiv.
Min. Prom. = 0.85
Min. Indiv. = 0.75
f 'c
f 'c: Resistencia Caracterstica Especif icada
f'cr Existente Promedio
Interpretacin de Resultados: fc ?
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 49
ACERO:
Calidad o Tipo ?
Extraccin y Reemplazo
Calidad de los Materiales - Evaluacin
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 50
Curvas Tpicas en Traccin.
Barra Nacionales de 5/8 Grado 60
Medicin de E ?
Calidades de Acero de Refuerzo - ASTM
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 51
Calidades de Acero de Refuerzo - ASTM
Refuerzo L y H
Tpico de una
Columna de
una Va
Elevada
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 52
Refuerzo (L y H) de una
Columna de una Va Elevada
Cimentacin, Pedestal y Armadura Doblada
(cada) de Columna de una Va Elevada
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 53
Armadura L Doblada de Columna
Cada (=1), Sin Estribos
Corte y Extraccin de Barras L (=1), despus de la remocin del Concreto
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 54
Muestra de Barras (=1) de Zonas Doblada (afectada) y Recta (sana), para Ensayos de Traccin
La Cada Afect las Propiedades Mecnicas de
las Barras Long. de Acero ?
S
D
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 55
Conectores Mecnicos para Barras de Refuerzo
Ssmicos / Traslapes ?
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 56
Conectores Mecnicos para Barras de Refuerzo
Ssmicos / Traslapes ?
Extraccin de Barras de As para
Ensayos, y Reemplazo con Otras,
con Conectores Mecnicos
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 57
En estructuras existentes (de albailera), se
puede obtener in-situ PRISMAS (PILAS y
MURETES) de Albailera:
De Pilas: fm, Em;
De Muretes: vm, Gm
Determinacin de la Resistencia de la
Albailera (Ensayo destructivo ?)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 58
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 59
PRUEBAS Y/O MEDICIONES
COMPLEMENTARIAS
(AUXILIARES)
DETECCIN DE METALES (UBICACIN DE LAS BARRAS
DE REFUERZO)
PRUEBAS CON ESCLERMETRO
ULTRASONIDO
Detector de Metales: Magnticos, pticos (lser), etc.
(Rebar Datascan, Pachometre, Ferroscan, Profometer,
etc):
Ubicacin (profundidad y espaciamiento)
Espesor del Recubrimiento
Naturaleza del Acero (Dimetro barras)
DETECCIN DEL ACERO DE REFUERZO
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 60
Deteccin As
+ Sondajes
Levantamiento
Estructural
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 61
Detector de Metales
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 62
ESCLEROMETRA (Ernest Schmidt, 1948)
Esclermetro: mide dureza superficial del
concreto, bajo ciertas limitaciones. Tipo N, NR
(martillo de masa conocida impacta contra la
superficie de concreto; se lee el nmero de
rebote o ndice escleromtrico).
Es muy sensible a variaciones locales en la
superficie de concreto.
[ASTM C 805: Rebound Number of Hardened Concrete]
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 63
Metodologa (Esclerometra)
Seleccin del rea de Ensayo: superficie seca,
plana, lisa y uniforme. Evitar zonas speras,
porosas o con cangrejeras.
Lectura del Rebote: para tener un buen valor
promedio del ndice escleromtrico es
recomendable tomar 15 lecturas de rebote, a
espaciamientos de 1 pulgada
Resistencia a la Compresin: bacos del fabricante
(confiables ???)
[ASTM C805, BS 1881 (202), NTP 339.181]
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 64
Nmero de Rebote Uniformidad, Resistencia ???
Banco de Calibracin: Yunque
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 65
No existe relacin terica entre NR y fc, pero permite establecer correlaciones empricas.
RUGOSIDAD SUPERFICIAL : El mejor acabado aumenta el NR
HUMEDAD: seco aumenta el NR
TEMPERATURA : temperatura < 0 c aumenta el NR
RIGIDEZ DEL ELEMENTO ESTRUCTURAL
CARBONATACIN : aumenta el NR. Se mide con fenolftaleina (Coloracin prpura)
DIRECCIN : influencia de la g sobre la masa interna del martillo
MIDE DUREZA SUPERFICIAL : solo evala los primeros 3cm de espesor. Sensible a variaciones locales por presencia de agregados o vacos
INFLUENCIA DEL TIPO DE AGREGADOS (DUREZA)
CORRELACIN CON LA RESISTENCIA: mediante testigos
Limitaciones (Esclerometra)
Se basa en producir ondas con transductores
electroacsticos y medir la velocidad del pulso V.
El equipo mide el tiempo que tarda la onda en
recorrer la distancia desde el emisor al receptor
(en el concreto)
v = [k Ed / ]1/2 ;
k = (1 - vd) / [(1 + vd)(1 2 vd)]
ULTRA SONIDO (1)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 66
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 67
Show on the Display:
P / B : Tipo de Cemento
k : Factor de correccin por humedad u otros
R : Valor de rebote (input)
t : tiempo de transmisin de onda snica
l : distancia entre transducers (m, ft)
v : velocidad de pulso (v = l / t)
k : fc Concreto (N/mm, MPa,
kg/cm, psi)
ULTRA SONIDO (2)
La Velocidad de Pulso en un material depende de
la Densidad y de las Propiedades Elsticas
(relacionadas a la Calidad y Resistencia del
material):
Uniformidad del Concreto
Cavidades, Fisuras, Defectos debido al Fuego y/o
Heladas
E, fc del Concreto
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 68
ULTRA SONIDO (3)
Este mtodo No est influenciado por la
carbonatacin, ni por la proximidad superficial de
los granos de grava (piedra), como en al caso del
Esclermetro.
Es capaz de detectar defectos internos, segn la
profundidad en el concreto.
Requiere de experiencia y especializacin del
operador (complicado)
Correlacin de
Resultados fc:
Testigos
Diamantinos,
Ultrasonido,
Indice de Rebote ?
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 69
PATOLOGA DE LAS
ESTRUCTURAS DE CONCRETO
FENMENO DE CORROSIN
POTENCIAL DE CORROSION EN LA ARMADURA
Medida del potencial de Corrosin (ASTM C 876 - 91)
El potencial electroqumico de corrosin de las armaduras
embebidas en concreto es una magnitud que indica
aproximadamente la situacin de corrosin o pasividad de
las mismas.
Aporta indicaciones meramente cualitativas; se debe
utilizar siempre como complemento de otro tipo de
ensayos.
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 70
Las principales circunstancias que pueden conducir a
conclusiones errneas en las medidas de potencial son:
El contenido en humedad del concreto.
Contenido de oxgeno.
Diferentes espesores de recubrimiento.
La presencia de fisuras o grietas en el concreto.
La existencia de corrientes errticas.
Medicin de Potenciales
(de Corrosin del Acero)
Electrodo de Referencia (nodo): Cu/CuSo4
+
-
Acero
Multimetro
digital de Alta
Impedancia
(10 M.Ohms)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 71
Traslado de mapeo de isopotenciales a la estructura
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 72
Patologa de las
Construcciones:
Corrosin.
(Medida de la
Carbonatacin)
Profundidad de Carbonatacion: Indicada por el cambio de
color por aplicacin de el indicador (phenolphthalein)
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 73
EVOLUCIN DE LA
CORROSIN EN EL
CONCRETO ARMADO
EVALUACION DE LA RESISTENCIA DE
ESTRUCTURAS EXISTENTES
SEGUNDA PARTE
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 74
PRUEBAS DE CARGA - GENERALIDADES
Por dudas respecto a la seguridad de la estructura
Se necesita informacin de capacidad de carga en
servicio de una estructura para fijar lmite de carga
Realizadas por: Ingeniero Civil calificado
A los 56 das (mn.) o segn acuerdo
Para elementos en Flexin (Vigas y Losas)
Identificar los componentes crticos por medio del
anlisis: debe investigarse especialmente la resistencia al
corte de los elementos estructurales cuestionados.
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 75
P.C.: Aplicar in-situ una carga de prueba
superior al valor de diseo en servicio y medir las
deflexiones producidas por esta carga (aplicada y
mantenida durante un tiempo determinado).
Se requiere:
Materializar la carga
Sensores de Deflexin: (Transductores LVDT,
Reloj comparador, Nivel o Teodolito).
ENSAYOS / PRUEBAS DE CARGA:
EDIFICACIONES Y PUENTES
En Elementos y Estructuras Sometidas a Flexin:
Pruebas de Carga de 24 horas
Ensayos de Carga Cclicos
Evaluar in situ la performance
de elementos estructurales
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 76
Prueba de Carga Losa de Almacn. Lima
Resistencia al Corte?. Efecto de Arco ???
Efecto de Arco ???
El Efecto de Arco
desva las cargas
aplicadas hacia los
extremos de la Luz
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 77
Prueba de Carga Losa tipo Flat-Slab (post-incendio). S.I., Lima
El fuego comprometi la
resistencia de la
estructura ?
Prueba de Carga en Losa Aligerada (Post-incendio)
El fuego comprometi la resistencia de la estructura ?
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 78
Segn NTP-E060: (Cap. 20: Evaluacin de
Estructuras Existentes)
C.P. = 0.80(1.5CM + 1.8CV) - CMexistente (V< 2010)
C.P. = 0.85(1.4CM + 1.7CV) - CMexistente (V>2010)
(CV se puede reducir de acuerdo a E-020) *
Segn ACI 318: (Chap. 20: Strength Evaluation of
Existing Structures) - Versin antes del 2008
C.P. = 0.85 (1.4 D + 1.7 L) - Dexistente
Pruebas de Carga (2)
Problemas con el Mtodo de Ensayo del ACI-318
Criterios de aceptacin basados en reglas desarrolladas a principios del siglo pasado
No existe base cientfica para max = L2/20,000h
No existe correlacin entre las intensidades de carga (1.15 DL + 1.5 LL similares) y max
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 79
La carga es aplicada progresivamente en ciclos de carga y descarga
usando gatos hidrulicos
La carga no necesita permanecer por 24 horas
Simulacin de los momentos y cortantes debidos a cargas uniformes,
usando cargas puntuales
Las deflexiones son registradas continuamente (computadora)
Ensayo Cclico ACI 437
REFORZAMIENTO
TERCERA PARTE
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 80
ESTRUCTURA ORIGINAL
SISMO
SISMO
ESTRUCTURA REFORZADA
Proteccin por control de
deformaciones:
Incremetar KL
Tabiques integrados al prtico (Infilled Frame)
Comportamiento Prtico Relleno
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 81
OBJETIVOS DE REFORZAMIENTO
INCREMENTAR RIGIDEZ
INCREMETAR RESISTENCIA
CONTROLAR PROBLEMA DE COLUMNAS y/o MUROS CORTOS
Mejor alternativa
Intervencin concentrada a pocos elementos
La estructura reforzada cumpla con las Normas Vigentes
Es posible reforzar locales escolares a costos razonables
Qu se busca ?
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 82
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 83
V-01 V-01 V-01 V-01 V-01 V-01
V-01 V-01 V-01 V-01 V-01 V-01
Los Edificios Escolares Peruanos
Planta tpica del sistema estructural del edificio 780 pre NDSR - 1997
SE EXCEDE DESPLAZAMIENTO ADMISIBLE
EN EL SENTIDO LONGITUDINAL X-X
SaX-X
0.007h
Z
X
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 84
ESTRUCTURACIN ADECUADA EN LA
DIRECCIN CORTA (Y-Y)
SaY-Y
0.005h
Z
XY
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 85
Reforzamiento con Muros de Albailera
Reforz. con Muros o Placas de C.A.
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 86
Reforzamiento 1: Enfundar Columnas
Modelo de 2 Aulas / Piso
Reforzamiento 2: Enfundar Columnas
Modelo de 3 Aulas / Piso
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 87
Detalle Columna Reforzada - Planta
Columna que se Enfunda - Planta
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 88
Reforzamiento 1: Enfundar Columnas
Modelo de 2 Aulas / Piso
Respuesta Estructural
VBASE
AZOTEA
FE = 1,1 cm P = 15.1cm
Desplazamiento en la azotea (cm)
Cort
ante
en la b
ase (
Tn)
Edificio Moderno
Fu
nc
ion
al
Op
era
cio
na
l
Res
gu
ard
o
de
la
vid
a
Cerc
a a
l
Co
lap
so
Co
lap
so
Sismo
ocasional
Sismo raro
Sismo muy
raro
Desempeo Sismorresistente
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 89
Edificio Antiguo
Respuesta Estructural
VBASE
AZOTEA
FE = 2.7 cm P = 12.6cm
Desplazamiento en la azotea (cm)
Cort
ante
en la b
ase (
Tn)
Fu
nc
ion
al
Op
era
cio
na
l
Res
gu
ard
o
de
la
vid
a
Cerc
a a
l
Co
lap
so
Co
lap
so
Sismo
ocasional
Desempeo Sismorresistente
Estudio de Caso :
Hospital Reforzado, por Daos Ssmicos
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 90
Bloque I
Junta .075 (Min)
Junta (0.15 m)
Junta .075 (Min)
Junta 0.15m
Bloque C-I Reforzado
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 91
261 ton
176
1166
524
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 92
Aceleraciones en Elementos No Estructurales
a = 0.05g a = 0.23g
Perodo Fundamental X-X
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
1 2
Per
od
o (
seg
)
Est. Reforzada
Perodo Fundamental Y-Y
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
1 2
Per
od
o (
seg
)
Est. Reforzada
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 93
Pabelln C-I
Sismo XX
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20
Desplazamiento (cm)
Alt
ura
(m
)
Pabelln C-I
Sismo YY
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20 25
Desplazamiento (cm)A
ltu
ra (
m)
Estructura Sin Reforzar
Estructura Reforzada
Desplazamiento de Azotea X-X
0.00
2.50
5.00
7.50
10.00
12.50
15.00
17.50
20.00
1 2
Desp
lazam
ien
to (
cm
)
Est. Reforzada
Desplazamiento de Azotea Y-Y
0.00
2.50
5.00
7.50
10.00
12.50
15.00
17.50
20.00
1 2
Desp
lazam
ien
to (
cm
)
Est. Reforzada
1.01% => 0.41% 0.84% => 0.70%
PUCP 11/06/2015
EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 94
Existente Reforzado Existente Reforzado
T (seg) 1.21 0.41 2.01 0.77
techo (cm) 18.15 7.79 18.79 14.22
e max (cm) 2.91 1.90 2.87 2.87
e / he 1.01% 0.41% 0.84% 0.76%
Junta (cm) 24.20 10.20 -- --
V base (Tn) 261 1166 176 524
R (Tn) 720 1632 720 734
a (g) 0.10 0.23 0.10 0.10
Sismo XX (Longit.) Sismo YY (Transv.)Pabelln C-I
Resultados ilustrativos
FACTOR DE REDUCCIN NECESARIO
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EVALUACIN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUTURAS EXISTENTES WESB Pg. 95