PRESENTACION La plasticidad y la versatilidad son ... · La tendencia actual en la construcción es...

PRESENTACION

La plasticidad y la versatilidad son cualidades muy apreciadas delconcreto pues permiten una libertad de disentildeo que no se alcanza conotros materiales Gracias a ellas la creatividad puede desplegarse ytomar cuerpo en construcciones antes impensables capaces deasombrar a quien las observa porque transgreden lo convencional comoocurre con la escuela de Paspels un proyecto que pudo llevarse a lapraacutectica porque existiacutea el concreto Y es que con este material unopiensa de manera diferente dice Valerio Olgiati el arquitecto autor deldisentildeo

En nuestro primer artiacuteculo pueden encontrarse pormenores de esta obra n Tanto lanecesidad de reducir los costos como la de preservar los recursos naturales y el medioambiente son un acicate constante para la innovacioacuten tecnoloacutegica en la industria de laconstruccioacuten e impulsan la investigacioacuten en todo el mundo Los concretos recicladosconstituyen una de las propuestas relacionadas con estas preocupaciones El trabajoque incluimos sobre las cualidades fiacutesicas y mecaacutenicas de los agregados recicladosexpone el desarrollo de un estudio experimental realizado en Espantildea y presenta lasconclusiones a las que llegaron los investigadores n La ingenieriacutea siacutesmica es unadisciplina que desempentildea un papel muy importante porque de sus avances depende enbuena medida la seguridad personal y patrimonial de mucha gente en el mundo Por elloy porque nos da gusto siempre el reconocimiento que pueda hacerse al talento de losingenieros mexicanos reproducimos el contenido de una entrevista con el doctor LuisEsteva Maravoto un profesional cuyo trabajo es ampliamente valorado en nuestro paiacutesy en el extranjero tanto que le ha valido el ingreso a la Academia Nacional de Ingenierosde Estados Unidos una distincioacuten que pocos alcanzan n Y para terminar una cuestioacutenque sigue ocupando un lugar relevante en las inquietudes de quienes se dedican aldesarrollo de la tecnologiacutea del concreto la durabilidad Su importancia crece cuando setrata de estructuras muy sensibles al deterioro como son las que estaacuten expuestas alaire de mar y por ende a la accioacuten destructiva de los cloruros El trabajo quepresentamos el primero de una serie de tres recoge los resultados de una intensa yvaliosa labor de buacutesqueda en las investigaciones existentes sobre el tema y propone unmodelo de durabilidad para el concreto reforzado sometido a tales condicionesambientales n Gracias por seguir con nosotros y mucho eacutexito en todo lo queemprendan

Licenciado Luis Martiacutenez Arguumlello

Valerio Olgiati iquestel arquitecto del concreto Kurt Hermann

Durante una plaacutetica sobre sus relaciones con el concretoValerio Olgiati declaroacute que un hombre sin prejuicios nopuede estar contra el concreto Se trataba de la escuela dePaspels en Domleschg un edificio que eacutel concibioacute y encuya realizacioacuten el concreto aparente es un elemento muyimportante

Benedict Loderer describe esta escuela como un cubo deconcreto de aacutengulos fijos cuya parte superior sigue la liacuteneaoblicua del terreno1 La escuela de Paspels no correspondeen ninguacuten caso a la idea generalmente compartida delaspecto que debe tener una escuela El edificio sorprende porsus grandes superficies de concreto aparente tanto en elexterior como en el interior No hay nada cosmeacutetico en eacutel Yes por esta razoacuten que las imperfecciones que handesesperado a tantos otros arquitectos son aquiacute muyvisibles A Olgiati no le molesta esto Maacutes bien se dedica aresaltar la gran precisioacuten del trabajo

Plan de conjunto poco comuacuten

La escuela comprende tres pisos y un corredor subterraacuteneoque une al antiguo edificio con el nuevo (veacutease el corte en lapaacutegina 8 Dicho de manera simplificada se compone de uncajoacuten exterior de 25 m de lado Los diferentes locales shyporejemplo los tres salones de clases y la sala polivalente en elprimero y en el segundo pisosshy son otros cajonesincorporados a este gran cajoacuten

Eso no tiene nada de excepcional Lo que hace a esta obrainteresante es que uno busca en vano por asiacute decirloaacutengulos rectos en el plano tanto del cajoacuten exterior como delos cajones interiores casi todo a veces de manera apenasvisible estaacute dislocado los aacutengulos agudos y obtusosreemplazan a los aacutengulos rectos (veacutease la paacutegina 9 En lostres amplios espacios libres y sobre todo en el decomunicacioacuten entre las salas ello conduce a vistas enperspectiva originales ya que los muros no son paralelos

Los dos pisos superiores no difieren mucho Pero al estarsus planos algo invertidos ninguacuten muro interior se encuentradirectamente encima de otro muro lo que explica igualmentela diferencia de las ventanas

El material es funcioacuten de las exigencias

Olgiati dice que el concreto estaacute muy presente en las obrasde infraestructura de Grisons que le gustan mucho y loimpresionan puentes muros de apoyo postes detransformacioacuten etc Se trata en este caso deconstrucciones que marcan el paisaje con su sello particularLos muros de concreto asiacute como los de piedra natural secomponen de piedras y de mortero Es cierto que son

Esta es una escuela de aspecto poco comuacutencon aacutengulos que no son rectos y muros queno guardan paralelismo entre siacute Seguacuten sucreador tal originalidad en el disentildeo soacutelopodiacutea permitirla un material el concreto

colados y no levantados pero adquieren una paacutetina similar

Olgiati trabaja con el mismo entusiasmo con la madera Poreso no era del todo evidente para eacutel en un principio que laescuela de Paspels debiera ser de concreto Al contrarioconcibioacute este edificio sin pensar primero en un materialdeterminado Eacutel tuvo para empezar la nocioacuten abstracta deuna estructura espacial

La cuestioacuten del material surgioacute porque la envoltura del edificioestaba distorsionada Al ser moacutedulos rectangulares losladrillos no entraban en consideracioacuten para Olgiati ya que sise lleva verdaderamente la reflexioacuten hasta el extremo resultacurioso construir con ladrillos una casa que no esrectangular

Quedaba el concreto que se cuela en moldes Lo hermosoes que yo pude encontrar un material con el cual lo maacutesloacutegico era construir este edificio sin aacutengulos rectos ha dichoOlgiati Un muro mamposteado soacutelo puede ser sometido acompresioacuten El concreto armado puede ser sometido acompresioacuten y a tensioacuten teniendo en muchos aspectos elcaraacutecter de un muro de piedra natural

Con la madera y el acero es preciso trabajar con unaretiacutecula con el concreto no necesariamente lo es Es lo queha permitido realizar ventanas de 10 m de largo colocadasirregularmente que son una caracteriacutestica de la escuela dePaspels

Vestiacutebulos reverberantes

Para Olgiati la acuacutestica forma parte de la concepcioacutenarquitectoacutenica En las escuelas uno procura normalmenteamortiguar la acuacutestica Pero eacutel decidioacute con los habitantes dePaspels que siendo el corazoacuten de la escuela los vestiacutebulosy corredores deberiacutean tener una acuacutestica en proporcioacuten lareverberacioacuten de estos espacios fue proyectada conconocimiento de causa Las gruesas puertas de robleimpiden que el ruido de los nintildeos en los corredores perturbela ensentildeanza

La originalidad no debe corresponder a un aumento decostos

Con un precio de 480 francos por metro cuacutebico la escuela dePaspels se ubica en el promedio La relacioacuten de superficieentre corredores y salones de clases y sala polivalente es de12 como en los edificios escolares tradicionales Pero parauna misma cantidad de metros cuacutebicos las escuelas deseccioacuten oblonga tienen una superficie un tercio maacutes grandeDe este modo se ha podido liberar dinero y utilizarlo por otraparte para materiales maacutes caros

Contra una catalogacioacuten

Actualmente construir con concreto resulta ser confrecuencia una preferencia personal del arquitecto o delpropietario dice Olgiati Asiacute que el concreto no se utilizapor fuerza sino con un propoacutesito decorativo Pero esteedificio no podiacutea ser construido maacutes que con concreto loque significa que el material ha sido utilizado con unaperfecta loacutegica

A pesar de estas declaraciones a Olgiati no le gusta que losmedios lo presenten a veces como el arquitecto del concretoEacutel siente horror por este geacutenero de catalogacioacuten o de etiquetaque a veces se le pone A este respecto dice Tal vezconstruir con concreto soacutelo me interese de manera pasajeraYo no creo que el concreto sea fundamentalmente un mejormaterial que la madera el ladrillo o la piedra natural Lo queme gusta es experimentar obtener del concreto lo que eacutestepuede dar Naturalmente el concreto me gusta tambieacuten en lopersonal por ese algo que tiene de arcaico o antiguo La ideade realizar una casa compuesta de un solo material mefascina igualmente El concreto permite realmente modelar

un cuerpo o un espacio Con el concreto simplemente unopiensa de manera diferente que con los otros materiales Unresultado de esta otra manera de pensar estaacute a la vista en laescuela de Paspels

Bibliografiacutea

1 Loderer B Der Fels von Paspels Hochparterre 11 [67]22shy24 1998

2 Olgiati V Paspels Dino Simonett Zurich 1998 65 pp

3 Teuwsen I Ein Dorf leistet sich Architektur NeueZuumlrcher Zeitung 31shy07shy1999 ohttpdbnextroomattx3056html

4 Remmele M Wie ein Monolith shy Valerio OlgiatisSchulhaus in Paspels Neue Zuumlrcher Zeitung 05shy02shy1999 ohttpdbnextroomattx961html

Este artiacuteculo se publicoacute en Bulletin du ciment y se reproducecon la autorizacioacuten de Technische Forschung und Beratungfuumlr Zement und Beton (TFB)

Datos de la escuela de Paspels

l Propietario de la obra comuna poliacutetica de Paspels

l Arquitecto Valerio Olgiati Zurich

l Colaboracioacuten Iris Daumltwyler Gaudenz Zindel Raphale Zuber

l Duracioacuten de los trabajos 1996shy 1998

l Ejecucioacuten Peter Diggelmann

l IngenieroGebhard Decasper

l Costo de la construccioacuten CFC 28 millones de francos

l Volumen 5800 m2 l Precio por m3 480 francos l Costototal de solamente la escuela CFC 0shy9 38 millones defrancos

Valerio Olgiati

Valerio Olgiati nacioacute en 1958 y crecioacute en el cantoacuten deGrisons Terminoacute sus estudios de arquitectura en 1986 en laEPF de Zurich

Despueacutes en

1986 asistente en la EPF de Zurich

1988shy1992oficina propia de arqui tectura en Zurich

1993shy1995oficina de arquitectura con Frank Escher en LosAacutengeles EUA

1994 profesor invitado a la Hochs chule fuumlr TechnikStuttgart

1995oficina propia de arquitectura en Zurciacute

Olgiati ha recibido numerosas distinciones por ejemplo laBeca Federal de Bellas Artes

(1994) el Premio Federal de Bellas Artes

(1995 con Frank Escher) y el Premio Internacional deArquitectura por Neues Bauen in den Alpen Sexten Kultur

(1999 por la escuela de Paspels)

Actualmente Olgiati se encuentra en plaacuteticas para latransformacioacuten de La Casa Amarilla de Flims que en realidades blanca

Cualidades fiacutesicas y mecaacutenicas de losagregados reciclados de concreto

Joseacute M Goacutemez Luis Agulloacutey Enric Vaacutezquez

La tendencia actual en la construccioacuten es tener un ciclo devida lo maacutes cerrado posible que actuacutee de forma oacuteptima conla economiacutea y de manera razonable con el medio ambienteEsto es Si se parte de un material de los llamados deprimera generacioacuten y tras un proceso de transformacioacuten segenera un insumo que posteriormente agotada su vida uacutetiltras un proceso de produccioacuten o servicio resulta en lageneracioacuten de un material de desecho si dicho material dedesecho despueacutes de recorrer otro proceso detransformacioacuten genera un material distinto (de los llamadosde segunda generacioacuten) y eacuteste se inserta nuevamente dentrode otro insumo (o en el caso oacuteptimo dentro del mismoinsumo del que proviene) el ciclo de vida de los materialesseraacute maacutes eficiente y acorde con el medio ambiente

Los estudios actuales de concreto reciclado (CR) consustitucioacuten parcial de agregados naturales por los agregadosreciclados de concreto (ARC) prometen un camino factiblepara su praacutectica un ahorro de energiacutea mejorasmedioambientales y solucioacuten para los 200 millones detoneladas de estos desechos que genera al antildeo la CE1 Lagarantiacutea de su posible aplicacioacuten estructural se centra en elestudio del comportamiento de propiedades tales como lacontraccioacuten y la fluencia que inciden en su comportamientoa corto y largo plazo provocando variaciones en suscoeficientes de comportamiento y restringiendo su aplicacioacutensi eacutestas se omiten o equiparan con los concretosconvencionales

En este trabajo se presentan cinco tipos de concretos condiferentes contenidos de un ARC maacutes el comportamiento delconcreto que dio origen a los ARC los cuales se prepararonpara el estudio de propiedades tanto de los agregados comode los mismos concretos

Experimento

Concreto original Para nuestro estudio se utilizaron 4 m3 deun concreto original (OC) de uso comuacuten procedente deplanta premezcladora que se colocaron en elementos decimbra de madera con dimensiones de 040 times 020 times 010 m

Se dispusieron tambieacuten para el anaacutelisis del comportamientomecaacutenico 8 cilindros de oslash 015 times 045 m y 50 cilindros maacutesde oslash 015 times 030 metros

Transcurridas 24 horas del colado se procedioacute aldescimbrado y entonces se sometieron los elementos yespeciacutemenes a condiciones de curado para suenvejecimiento durante 150 diacuteas (veacutease la tabla 1 donde se

Razones econoacutemicas yecoloacutegicas inducen al empleode concreto reciclado unmaterial cuyas posibilidades deaplicacioacuten estructural estaacutenrelacionadas con el estudio depropiedades a largo plazo talescomo la contraccioacuten y lafluencia las cuales muestranalgunas variaciones respecto alos concretos usuales En estetrabajo se presentan losresultados del anaacutelisisexperimental de especiacutemeneselaborados con reemplazo deagregados naturales poragregados reciclados deconcreto

envejecimiento durante 150 diacuteas (veacutease la tabla 1 donde sedan con detalle las particularidades de este concreto) Loselementos se hicieron despueacutes pasar una sola vez por unatrituradora semifija de rodillos con apertura de entrada de045 m y tamantildeo maacuteximo de salida de 0025 m Por uacuteltimo elmaterial resultante se clasificoacute en los tamantildeos 0shy5 5shy10 10shy20 20shy25 de los cuales se tomaron las fracciones 5shy10 y 10shy20 para constituir los ARC de este trabajo Dichas fraccionesutilizadas representan 413 (fraccioacuten 5shy10) y 38 (fraccioacuten10shy20) del OC utilizado

Agregados reciclados versus agregados naturales

La designacioacuten utilizada por tamantildeos fue la siguiente paraARC grava 10shy20 y gravilla 5shy10 y para los agregadosnaturales (AN) grava 12shy20 y gravilla 5shy12 En las figuras 1 y2 se presentan las granulometriacuteas de los ARC y en la figura3 el ajuste granulomeacutetrico utilizado para hacer coincidir losperfiles de ARC y AN El criterio empleado para este ajustefue el de maacutexima densidad compactada (el cual reduce laposible influencia de tamantildeos de partiacuteculas diferentes) esdecir

sect Para ARC Ia combinacioacuten fue 55 de grava y 45 degravilla

sect Para AN la combinacioacuten fue 70 de grava y 30 degravilla

En la figura 4 se presentan todas las combinaciones decontenidos grava shy gravilla para ambos agregadosObseacutervese en eacutesta que la curva de los ARC siempre semantiene por debajo de la curva de los AN en el mejor de loscasos eacutesta se encuentra a 230 kgm3 por debajo de los AN

En las figuras 1 2 y 3 se observa que los ARC presentanpendientes maacutes pronunciadas que los AN lo cual responde alproceso de triturado y tamizado aplicado al OC Por razonesde espacio no se presentan los perfiles de los AN pero sucomportamiento se encuentra perceptiblemente dentro de loespecificado por la UNE 146120 19972

En la tabla 2 se indican las propiedades de los agregadosutilizados El Coeficiente de Forma (CF)3 presentado en esta tabla parala fraccioacuten grava es similar en ambos casos sin embargopara la fraccioacuten gravilla los ARC tienden a ser menosesfeacutericos (20) que los AN Esto podriacutea explicarse por elhecho de que las partiacuteculas de menor tamantildeo tienden a sersometidas a mayor desgaste y solicitacioacuten durante elproceso de triturado aunado al hecho de que los ARCcuentan con una procedencia de constitucioacuten de caraacutecter

cuentan con una procedencia de constitucioacuten de caraacutecterparcial No obstante el CF se mantuvo siempre por arriba dela especificacioacuten para concretos comunes (gt 020)

En cuanto al contenido de materia lt 200 microm era deesperarse que los ARC no aportasen gran cantidad departiacuteculas finas en sus diferentes fracciones pues lastrituradoras de rodillo generan poca cantidad de finosAsimismo el proceso de tamizado mecaacutenico utilizadoprovocoacute que los finos pasaran de forma raacutepida a lasfracciones 0shy5

Los Iacutendices de Lajas (IL)4 reportados en la tabla 2 nosmuestran que los ARC tienen un valor menor que los AN Noobstante el IL para ambos tipos de agregados siempre semantiene por debajo de la especificacioacuten para concretoscomunes (pound 20)

Los ensayos de la prueba Los Aacutengeles (LA)5 presentados enla figura 5 fueron hechos sometiendo las fracciones gravillaa una carga abrasiva de 8 esferas y la fraccioacuten grava a 11esferas en ambos casos la prueba comprendioacute 500 ciclosComo se observa en dicha figura la correlacioacuten entre elincremento de contenido de ARC (factor r) y el coeficienteLA es directa hasta llegar a un maacuteximo de 3448 para ambasfracciones con un r = 060

La figura 6 presenta la densidad seca (Ds) la densidadsaturada superficialmente seca (Dsss) la absorcioacuten y laporosidad total al agua para ambos agregados en las

fracciones de estudio6 Se puede observar en esta figura quela absorcioacuten de los ARC (de 583 a 816) es mayor que lade los AN (de 088 a 149) y que mientras que para losAN es sensiblemente la misma en todos los tamantildeos paralos ARC eacutesta se incrementoacute de forma directa al reducirse eltamantildeo de las partiacuteculas La porosidad total al agua es la quepresenta mayor variacioacuten entre los ARC y los AN (figura 6)llegando a pasar en el peor de los casos de 282 para el ANa 1486 para el ARC en la fraccioacuten gravilla En cuanto a lasdensidades los ARC son menos pesados que los AN(promedio de 14 menos en Ds y de 9 en Dsss) EstosARC incrementan sus densidades de manera directamenteproporcional al aumento en su tamantildeo de partiacutecula Poruacuteltimo las diferencias entre las condiciones seca o saturadasuperficialmente seca son mayores entre los ARC que entrelos AN

Expuestas las anteriores propiedades de los ARC en estudiose concluye que eacutestos se encuentran dentro de larecomendacioacuten RILEM para ARC TIPO Il (absorcioacuten pound 10 yDs sup3 200 kgm3) para la Belga son GBSBII (absorcioacuten lt 9y Ds gt 210 kgm3) y en cuanto a la Japonesa cumplen con

y Ds gt 210 kgm3) y en cuanto a la Japonesa cumplen conel requisito de absorcioacuten pound 7 y Ds sup3 220 kgm3 en lasfracciones utilizadas7 8 9 10 Por todo ello los ARCempleados en este trabajo pueden utilizarse como concretosimple o reforzado teniendo en cuenta su aplicacioacuten y suscoeficientes de comportamiento

Dosificacioacuten de los concretos reciclados

Dada la dificultad de determinar la relacioacuten real ac por la altavariacioacuten de absorcioacuten de los ARC se optoacute por utilizar losconceptos baacutesicos de dosificacioacuten del ACI 2111 y del ACI2112 con los siguientes criterios

l) La sustitucioacuten de ARC por AN se realizoacute con igualesvoluacutemenes de los porcentajes de peso a sustituir con lasiguiente condicioacuten

donde r = porcentaje de AN sustituido por ARC RACgrueso= 55 grava reciclada + 45 gravilla reciclada NAgrueso =70 grava natural + 30 gravilla natural

Los porcentajes de estudio de los cinco tipos de CR fueron r= 00 015 030 060 y 100 Como agregado fino se utilizoacute100 de arena natural caliza triturada procedente de lacantera del Garraf Barcelona

2) Los ARC aumentan su absorcioacuten proporcionalmente con eltiempo de inmersioacuten en agua veacutease la figura 7 Para ladosificacioacuten se tomaron 20 minutos de inmersioacutenalcanzando 97 en gravilla y 77 para gravarespectivamente de los valores observados en los ensayosa 24 horas

3) La cantidad de agua absorbida por los agregados se tomoacuteen cuenta por separado ademaacutes de la humedad que teniacuteanantes del mezclado y del agua libre que forma parte de lamezcla

Con el tiempo de mezclado establecido y la cantidad de aguarequerida el orden de introduccioacuten de los materiales demezclado garantiza (en lo posible) inmovilidad de agua ymejora de la zona de transicioacuten Se optoacute por la siguientesecuencia

a) Todos los agregados gruesos y el agua fueron introducidosen la mezcladora

b) Eacutestos se mezclaron durante dos minutos

c) La mezcladora se mantuvo en reposo tres minutos

d) Se repitioacute el proceso b y c dos veces mas

e) Se introdujo el cemento y se mezcloacute tres minutos y f) Seadicionoacute la arena y se mezcloacute tres minutos maacutes

Las dosificaciones de mezclas obtenidas con los anteriorescriterios se dan en la tabla 3 Como se aprecia en eacutesta sontolerables las variaciones en consistencia y pesosvolumeacutetricos para los diferentes porcentajes de reemplazo(revenimiento 010 plusmn 003 m y concreto con peso volumeacutetriconormal)

Comportamiento de los concretos reciclados

Absorcioacuten densidad porosidad y permeabilidad al aguaComo se observa en la figura 8 la absorcioacuten de los CR seincrementoacute proporcionalmente al contenido de ARC pasandode 74 para r = 00 a 86 para r = 100 mientras que susdensidades decrecen ligeramente en sentido opuesto Porotra parte la porosidad al agua al igual que la absorcioacuten seincrementoacute proporcionalmente con el contenido de ARC

En cuanto a la permeabilidad al agua (veacutease la figura 9)11 elpromedio de las lecturas de penetracioacuten no tiene incrementossignificativos mientras que la penetracioacuten maacutexima pasa de0104 m para r = 00 a 0143 m para r = 10 La grandiferencia entre las penetraciones promedio y maacuteximapodriacutean explicarse por el hecho de que el ARC se posicioneen la superficie de ensayo vulnerando de esta forma la zonay permitiendo el paso del agua

Compresioacuten simple

Los ensayos se realizaron en cilindros de oslash 015 times 030 m ylas edades de ensayo fueron 7 28 y 90 diacuteas para los CR y179 200 y 262 diacuteas para el OC cada punto de las figuras esun promedio de tres ensayos

Puede apreciarse que para las edades de estudio el fcdecrece al incremento del factor r (veacutease la figura 10) Si secomparan los resultados con el concreto de referencia (r =000) de forma independiente a la edad de ensayo seobtienen las siguientes relaciones

fcr = CO= 1241 fcr = 000 fcr = 015= 996 fcr = 00 fcr = 030= 978 fcr =000fcr = 060= 916 fcr = 000fcr = 100= 900 fcr = 000

Se puede decir que para r lt 030 el fc es sensiblemente

Se puede decir que para r lt 030 el fc es sensiblementeigual al concreto de referencia Cuando se toma en cuenta laedad de los ensayos y se compara con el concreto dereferencia se puede observar que las evoluciones de los CRson iguales aunque claro estaacute los niveles de tensioacuten sonmenores Por uacuteltimo se observa que el tipo de falla ocurreusualmente en el nexo del mortero adherido al agregadooriginal hecho que puede explicarse por la incompatibilidadelaacutestica entre el agregado y la fase de la pastaTensioacuten indirecta

En la figura 11 se muestran los ensayos realizados detensioacuten indirecta (ft) para iguales edades y especimenes queen el apartado anterior Si se expresan los valores de estafigura en funcioacuten de sus respectivas resistencias a lacompresioacuten simple se obtiene

donde C = 1000 para r = 000 C = 1031 para r = 015 C =1046 para r = 030 C = 1166 para r = 060 y C = 1259 parar = 100

Moacutedulo de elasticidad

Para el estudio de esta propiedad mecaacutenica se optoacute por igualnuacutemero y edad de ensayo que en apartados anteriores en losregistros de las deformaciones se utilizaron dos calibradoresextensomeacutetricos posicionados en sentido vertical sobre dosgeneratrices opuestos de los cilindros Los calibradoresutilizados fueron del tipo PLshy60shy1 1 shy 1L TML y el ensayo serigioacute por la normativa UNE 83316 199612

En la figura 12 se presentan los valores del moacutedulo deelasticidad (E) para los diferentes concretos de estudio Seobserva que el valor medio del E sin importar la edad deensayo alcanza su cota miacutenima para r = 060 presentando89 del E del concreto de referencia siguieacutendole de cerca r= 100 que tan soacutelo alcanza 90 del E del concreto dereferencia

Como es bien sabido el E de los CR decrece con elincremento de la sustitucioacuten del NA por el ARC13 14 Estecomportamiento tambieacuten se observoacute en estos ensayosllegando en el caso extremo a reducir el E en 81 enrelacioacuten con el concreto de referencia cuando r = 100 a laedad de 90 diacuteas

Contraccioacuten y fluencia

Para los ensayos restantes de esta campantildea experimentalse utilizaron ocho cilindros de oslash 015 times 045 m para cada unade las variable antes propuestas Las medidas dedeformacioacuten se realizaron con calibradores embebidos (tipo

deformacioacuten se realizaron con calibradores embebidos (tipoEGPshy Series MM) colocados en el centro de losespeciacutemenes de concreto (veacutease la figura 13)

Los especiacutemenes se mantuvieron en caacutemara de curadodurante 28 diacuteas (T = 20 degC plusmn 2 y HR = 90 plusmn 5) a partir deentonces los especiacutemenes pasaron a una caacutemara climaacutetica(T = 20 degC y HR = 50) hasta el final del periodo de ensayo(90 diacuteas) Los instantes de inicio de registro dedeformaciones fueron los siguientes para contraccioacuten baacutesicay por secado t0 = 24 horas despueacutes de colados losespeciacutemenes para fluencia baacutesica y por secado t0= 28diacuteas

Cuando se procedioacute al paso de especiacutemenes a la caacutemaraclimaacutetica cuatro de los ocho especiacutemenes por cada variablede estudio (dos para contraccioacuten baacutesica y dos maacutes parafluencia baacutesica) fueron sellados en toda su superficie conparafina (plusmn 0003 m de espesor) y por uacuteltimo envueltos contres capas de papel estantildeo para evitar movimiento de aguacon el medio ambiente de la caacutemara

La configuracioacuten de los bastidores utilizados para losensayos de fluencia baacutesica y por secado se presenta en lafigura 14 de igual forma en la tabla 3 se muestran losvalores de fc niveles de tensioacuten de ensayo para losdiferentes concretos y deformaciones instantaacuteneas y finalespara las diferentes propiedades estudiadas

En la figura 15 se presentan las curvas para los ensayos decontraccioacuten baacutesica (cada una de las curvas es el promediode dos especiacutemenes) Como se aprecia en eacutestas en losprimeros 28 diacuteas (caacutemara de curado) los especiacutemenes r =060 y 100 experimentan considerable expansioacuten sinembargo raacutepidamente se recuperan y contraen casi a igualesvalores que el resto de los CR a edad de 90 diacuteas en caacutemaraclimaacutetica

Los ensayos de contraccioacuten por secado se presentan en lafigura 16 en eacutesta se observa que el comportamiento detodos los especiacutemenes para edades cortas es sensiblementeigual entre siacute pero a largo plazo el incremento del factor r esdirectamente proporcional con la deformacioacuten sufrida por estacontraccioacuten Para el caso de r = 100 el incremento dedeformacioacuten sufrido es 46 mayor si se lo compara con elconcreto de referencia (a edad de 90 diacuteas) Este tipo de

comportamiento de los CR coincide con los resultados detrabajos comentados por otros autores15 16 17

Para el comportamiento de fluencia baacutesica (veacutease la figura17) los concretos con factor r gt 000 se distancian delconcreto de referencia por lo que su coeficiente de fluencia

concreto de referencia por lo que su coeficiente de fluenciapasa de jbaacutesica = 10 para r = 015 a jbaacutesica = 13 cuando sesustituye todo el agregado grueso

En cuanto a la fluencia por secado presentada en la figura18 se puede apuntar que el comportamiento muestra unaumento gradual incrementando la diferencia conformetranscurre la prueba en el tiempo y con el factor dereemplazo de agregados El coeficiente jsecado seincrementa en el orden de 3 en el menor de los casoshasta 35 cuando r = 100

Conclusiones

Con base en los resultados expuestos en este trabajo sepresentan las siguientes conclusiones

lLos agregados reciclados procedentes de concretopresentan un elevado nivel de poros con posibilidad deabsorber maacutes agua y una densidad maacutes baja que losagregados de uso acostumbrado

lLas variaciones que se puedan presentar entre laspropiedades de los diferentes agregados reciclados deconcreto son una funcioacuten del tipo de concreto original de suestado de conservacioacuten y por uacuteltimo del proceso deproduccioacuten del cual son creados

lLos resultados de las propiedades mecaacutenicas estaacuteticas deconcretos reciclados apuntan a una reduccioacuten en suscuantiacuteas dichas reducciones son proporcionales yproducidas por el incremento de reemplazo de agregadosnaturales por agregados reciclados procedentes de concreto

lAl parecer r = 030 en los concretos reciclados marca lafrontera entre el desempentildeo de eacutestos y el de un concretousual

lLa evolucioacuten en el tiempo de las propiedades mecaacutenicas deconcretos reciclados es parecida a la de los concretosusuales sin embargo los niveles de tensioacuten son menores

lLos incrementos de las propiedades de fluencia ycontraccioacuten en los concretos reciclados deben explicarsesobre la base de las propiedades de los agregados recicladosprocedentes de concreto

lLos anteriores puntos ponen de manifiesto la importanciaque tienen en el comportamiento de los concretos recicladosla cantidad y calidad de pasta de que se constituyan losagregados reciclados de concreto

La viabilidad de la fabricacioacuten de elementos estructurales conconcretos reciclados deberaacute tomar en cuenta los paraacutemetrosy coeficientes adecuados al comportamiento de estosconcretos

Agradecimientos

Este trabajo fue parcialmente desarrollado gracias a laAgencia Espantildeola de Cooperacioacuten Internacional con suprograma de becas para estudios de doctorado Los autorestambieacuten manifiestan su agradecimiento a las empresasCementos Molins PROMSA y REMSA por su colaboracioacutenen el desarrollo de los ensayos

Referencias

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3 UNE 7238 Determinacioacuten de coeficiente de forma del aacuteridogrueso empleado en la fabricacioacuten de hormigones

4 UNEshyEN 93331997 Ensayos para determinar laspropiedades mecaacutenicas y fiacutesicas de los aacuteridos Parte 3Determinacioacuten de la forma de las partiacuteculas iacutendice de lajas

5 UNE 83116 1990 Aacuteridos para hormigoacuten Determinacioacutendel coeficiente Los Aacutengeles 6 UNE 83134 1990 Aacuteridospara hormigones Determinacioacuten de la densidad porosidadcoeficiente de absorcioacuten y contenido en agua del aacuteridogrueso

7 RILEM Recommendation (1994) 121 shyDRG Guidance fordemolition and reuse of concrete and masonry Specificationsfor concrete with recycle aggregates Materials andStructures nuacutem 27 pp 557shy559

8 Hendriks Ch F (1994) Certification system foraggregates produced from building waste and demolishedbuildings en Goumans J J J M H A Van Der Sloot yT G Aalbers (Eds) Environmental aspects of constructionwith waste materials pp 821shy843

9 Vyncke J y E Rousseau (1993) Recycling ofconstruction and waste in Belgium actual situation and futureevolution en Lauritzen E K (Ed) Demolition and reuse of

evolution en Lauritzen E K (Ed) Demolition and reuse ofconcrete and masonry guidelines for demolition and reuse ofconcrete and masonry octubre pp 57shy69

10 Kasai Y (1993) Guidelines and the present state of thereuse of demolished concrete in Japan en Lauritzen E K(Ed) Demolition and reuse of voncrete and masonryguidelines for demolition and reuse of concrete and masonryoctubre pp 93shy104

11 UNE 83309 1990 Ensayos de hormigoacuten Determinacioacutende la profundidad de penetracioacuten de agua bajo presioacuten

12 UNE 83316 1996 Ensayos de hormigoacuten Determinacioacutendel moacutedulo de elasticidad en compresioacuten

13 Muumlller C (1999) Requirements on concrete for futurerecycling httpWwwbshyimdepublicibacmuellerhtm

14 Bretschneider A y M Ruumlhl (1998) The Influence ofrecycled aggregate on the compressive strength and theelastic modulus of concrete httpwwwbshyimdepublicTudmassivdacon98ruehlhtm

15 Tavakoli M y P Soroushian (1996) Drying shrinkagebehavior of recycled aggregate concrete ConcreteInternational The Magazine of American Concrete Institutenoviembre pp58shy61

16 Yamato T Y Emoto y M Soeda (1998) Mechanicalproperties drying shrinkage and thawing of concrete usingrecycled aggregate ACI Recent advances in concretetechnology pp 105shy122

17 Hansen T C y E Boslashegh (1995) Elasticity and dryingshrinkage of recycleaggregate ACI Joumal nuacutem 5septiembreshyoctubre pp 648shy652

Joseacute M Goacutemez Luis Agulloacute y Enric Vaacutezquez son docentesde la Escuela de Caminos Canales y Puertos de laUniversidad Politeacutecnica de Cataluntildea en Barcelona Espantildea

Durabilidad del concreto expuesto a ambientemarino Parte I Periodo de la iniciacioacuten de lacorrosioacuten (T1)

Doctor Andreacutes A TorresAcosta

El concreto es el material de construccioacuten maacutes utilizado enlas sociedades industrializadas Sus propiedades mecaacutenicasy su poca necesidad de mantenimiento lo han hecho elmaterial maacutes competitivo entre todos Sin embargo enambientes muy agresivos su durabilidad se acorta debido ala corrosioacuten de la armadura de aceroEl propoacutesito de este informe es baacutesicamente reunir elconocimiento de investigaciones sobre durabilidad delconcreto en ambiente marino y transferir esta informacioacutenpara incluir un modelo de durabilidad al disentildeo estructuraldel elemento de concreto El ejemplo que se presenta aunque pequentildeo endimensiones describe paso a paso la metodologiacutea para eldisentildeo de un elemento estructural por durabilidad

Corrosioacuten en infraestructura de concreto

Las estructuras de concreto son regularmente definidas comoestructuras durables con un bajo costo de mantenimientoSin embargo en las uacuteltimas tres deacutecadas se ha observadoun incremento de los agrietamientos y delaminaciones deelementos de concreto relacionados con la corrosioacuten de laarmadura de acero en el aacutembito mundial La cooperacioacuten delconcreto con el acero de refuerzo (o preshyesfuerzo) se basa enque el concreto provee al refuerzo de una proteccioacuten tantoquiacutemica como fiacutesica en contra de la corrosioacuten La proteccioacutenquiacutemica se debe a la alcalinidad del concreto la cual produceuna capa de oacutexido (del orden de un par de nanoacutemetros) en lasuperficie del acero impidiendo que eacuteste continuacuteecorroyeacutendose A este fenoacutemeno se le denomina pasividad1ya que la capa de oacutexido evita la propagacioacuten de la corrosioacutendel acero Esta alcalinidad del concreto se debeprincipalmente al hidroacutexido de calcio (CH) que se formadurante la hidratacioacuten de los silicatos (C2S C3S C3AC4AF) del cemento y a los aacutelcalis (sodio y potasio) quepueden estar incorporados como sulfatos en el clinker2Estas sustancias situacutean el pH de la fase acuosa contenidaen los poros en valores entre 126 y 143 es decir en elextremo maacutes alcalino de la escala de pH El concretotambieacuten funciona como una capa fiacutesica protectora contra los

agentes ambientales (oxiacutegeno agua cloruros dioacutexido decarbono) que pudieran despasivar al acero e iniciar sucorrosioacuten

Sin embargo en un ambiente marino los iones cloruro delagua de mar se acumulan en la superficie del concreto ylentamente se transportan a traveacutes del recubrimiento deconcreto hasta llegar a la armadura Cuando la concentracioacuten

La corrosioacuten del acero derefuerzo sigue siendo unproblema grave para ladurabilidad de las estructurasde concreto expuestas al airede mar Aquiacute se presenta laprimera de las tres partes de untrabajo que luego de revisar elconocimiento aportado porinvestigacioacuten existente sobre eltema propone un modelo dedurabilidad para el concretoreforzado sometido a talescondiciones de exposicioacuten ydescribe la metodologiacutea paradeterminar los paraacutemetros dedisentildeo involucrados en elmismo

concreto hasta llegar a la armadura Cuando la concentracioacutende los iones cloruro en la superficie del acero de lasarmaduras alcanza valores que exceden un nivel criacutetico(denominado CCRIT en este informe) la proteccioacuten de laarmadura corre el peligro de desaparecer y la corrosioacuten puededesencadenarse

Cuando el acero embebido en concreto se corroe seconsume una capa de la superficie del acero y se forma unacapa de productos de corrosioacuten (oacutexido o hidroacutexido de fierro)en el periacutemetro de la barra El volumen ocupado por dichooacutexido (o hidroacutexido) es mayor que el que ocupaba el acerooriginal creando presiones contra el concreto que rodea alacero esto propiciaraacute la formacioacuten de grietas ydesprendimientos del concreto (figura 1) Ademaacutes de serantiesteacuteticas estas grietas yo desprendimientos delrecubrimiento de concreto pueden disminuir el anclaje delacero y potencialmente la resistencia del elementoestructural

El concepto de durabilidad

En los uacuteltimos 20 antildeos el teacutermino durabilidad se ha estadoescuchando con maacutes frecuencia en la rama de la ingenieriacuteacivil Paiacuteses industrializados como Estados Unidos algunosde Europa (Espantildea Francia Reino Unido) y Japoacuten hantomado la durabilidad como un tema de gran importanciainvirtiendo sumas millonarias en estudio e investigacioacuten enesta aacuterea

En Ameacuterica Latina un esfuerzo similar se realizoacute en el antildeo1997 al presentarse el informe de la Red Temaacutetica DURAR4en el cual se presentaron algunos conceptos baacutesicos sobrevida uacutetil evaluacioacuten mantenimiento reparacioacuten yorehabilitacioacuten de obras de concreto armado dantildeadasprincipalmente por corrosioacuten de la armadura DURAR definioacutela vida uacutetil de una estructura como el periodo de tiempo

durante el cual la estructura conserva todas lascaracteriacutesticas de funcionalidad seguridad resistencia yaspecto externo con un nivel de seguridad suficiente4

Este trabajo que estaacute dividido en tres secciones de lascuales eacutesta es la primera presenta el modelo de durabilidadde concreto reforzado expuesto a un ambiente marino yexpone la metodologiacutea para determinar los paraacutemetros dedisentildeo que estaacuten involucrados en dicho modelo Se esperaque este trabajo sirva tambieacuten para iniciar al ingeniero civil oestructurista en el arte de la seleccioacuten de un concreto (opropiedades de la mezcla del concreto) y obtener asiacute unelemento estructural cuya vida uacutetil sea adecuada al ambienteen el cual estaraacute en servicio

Modelo de durabilidad propuesto

Se han propuesto varios modelos de durabilidad querelacionan la degradacioacuten por corrosioacuten del acero de refuerzo(o preshyesfuerzo) en concreto en funcioacuten del tiempo Eacutestos seevaluaraacuten brevemente a continuacioacuten

El modelo de Tuutti5 en el cual se basa la mayoriacutea de los yaexistentes distingue dos etapas T1 y T2 Los modelos deBazant67 Browne8 y Beeby9 son similares al propuesto porTuutti5 modelos que se dividen en dos etapas T1 y T2 Losmodelos de Bazant67 y Browne8 especifican que T2 finalizaal encontrarse dantildeos visibles en la estructura o elementoestructural En cambio el modelo de Beeby9 especifica queT2 finaliza cuando se llega a un nivel inaceptable decorrosioacuten Esto quiere decir que el elemento puede estar maacutesallaacute de su periodo de vida uacutetil y encontrarse en la etapa de suvida residual

El presente informe tomaraacute como base el modelo dedurabilidad considerado por

Tuutti5 TVU = T1 + T2

(1) En donde T1 y T2 se denominan periodos de iniciacioacuten yde propagacioacuten Se define T1 como el lapso de tiempo quetarda el ion cloruro en atravesar el recubrimiento alcanzar laarmadura y provocar su despasivacioacuten En tanto que T2 serefiere al periodo entre la peacuterdida de proteccioacuten de la peliacuteculapasiva y la manifestacioacuten externa de los dantildeos por corrosioacuten(manchas de oacutexido agrietamientos o desprendimientos de lacobertura de concreto) TVU se define como el periodo devida uacutetil de la estructura La etapa T2 (que se estudiaraacuteampliamente en la segunda parte de este informe) finalizaraacuteal formarse pequentildeas grietas (con anchos menores de 01mm) o manchas de oacutexido

Si en la estructura se observan otros tipos de degradacionestales como grietas maacutes anchas de 01 mm de laminacionesbarras de refuerzo expuestas con corrosioacuten visible etcdicha estructura se encontraraacute maacutes allaacute de su vida uacutetil esdecir en el periodo de su vida residual El periodo de la vidaresidual finaliza cuando se llega a un liacutemite inaceptable dedurabilidad el cual se podriacutea expresar en funcioacuten de lacapacidad de carga del elemento estructural Este tema estaacutefuera del alcance de este informe que compete a ladeterminacioacuten de la vida uacutetil (TVU = T1+T2) y se presentaraacuteen una publicacioacuten futura (tercera parte) La figura 2 presentade una manera graacutefica las etapas T1 y T2 asiacute como elperiodo de la vida residual

En esta primera parte del informe se presenta en particularun modelo semishyempiacuterico para determinar la duracioacuten de T1de un elemento estructural expuesto a un ambiente marinotropical La segunda y la tercera parte presentaraacuten el modelopara proyectar T2 y la vida residual respectivamente

Determinacioacuten de los paraacutemetros del modelo propuesto

El modelo propuesto en este informe se presenta en laecuacioacuten (1) Se ha estimado experimentalmente10 y porinspeccioacuten de estructuras en servicio11 que la duracioacuten deT2 es uacutenicamente entre 1 y 5 antildeos dependiendoprincipalmente de la velocidad de corrosioacuten iCORR (que a suvez estaacute ligada iacutentimamente al contenido de humedad y deoxiacutegeno del concreto que rodea a la armadura) En cambio elperiodo T1 podriacutea prolongarse en el mejor de los casosentre 50 y 100 antildeos dependiendo de la calidad delconcreto34 Por esto las tendencias actuales para el disentildeopor durabilidad de estructuras de concreto en ambientemarino hacen hincapieacute en prolongar el periodo T1

En este informe se hablaraacute de la despasivacioacuten del acero por

el ataque de cloruros uacutenicamente Para mayor informacioacuten demodelos de durabilidad que involucran otros agentes externos(dioacutexido de carbono sulfatos reacciones aacutelcalishysilice yoheladasshydeshielos) pueden consultarse otros informes12shy16

Las fuentes maacutes comunes de cloruros son el agua de mar ylas sales de deshielo (las sales adicionadas durante elmezclado del concreto no se incluyen en este informe)Como consecuencia de la penetracioacuten de los cloruros en elconcreto se forma un gradiente de concentraciones endireccioacuten de la barra de refuerzo Este gradiente deconcentraciones de cloruros es comuacutenmente mo deladousando la funcioacuten error (erf) la cual cumple con lascondiciones de la segunda ley de Fick de difusioacuten17 Ladifusioacuten de cloruros en el concreto puede modelarse usandouna de las soluciones de la segunda ley de Fick17 (2)

En donde CS es la concentracioacuten de cloruros en la superficieC es la cobertura o recubrimiento de concreto y DEF es elcoeficiente efectivo de difusioacuten de cloruros del concretoUsando la funcioacuten paraboacutelica como una aproximacioacuten de laerf (ecuacioacuten 2) se tiene la siguiente ecuacioacuten

(3) Despejando T1 se tiene la siguiente relacioacuten

(4) De la ecuacioacuten (4) se puede observar que T1 es unafuncioacuten CCRIT C CS y DEF

(Para ver las ecuaciones adquiera la revista del mes de

(Para ver las ecuaciones adquiera la revista del mes demayo antildeo 2001)

A continuacioacuten se realizaraacute una breve discusioacuten sobre ladeterminacioacuten de cada una de estas variables

Concentracioacuten criacutetica a la profundidad de la armaduraCCRIT

En la actualidad existen varios estaacutendares para definir elvalor de CCRIT el cual depende del tipo de cemento que sevaya a utilizar del contenido de cemento de la mezcla de siel concreto tiene o no aditivos de la humedad del ambienteal que va a estar expuesta de si el elemento estructural es ono pretensado etceacutetera11shy15

En un estudio reciente Li18 encontroacute que CCRIT puedevariar desde 017 hasta 25 del peso del cemento Esterango tan amplio se debioacute principalmente a que la informacioacutenrecabada por Li18 incluye probetas en soluciones pastas decemento morteros y concretos asiacute como la variabilidad en eltipo de exposicioacuten (laboratorio y aire libre)

En una investigacioacuten reciente en la que se utilizaron probetasde concreto expuestas a un ambiente marino por un lapso deocho antildeos Bamforth19 concluyoacute que una concentracioacuten decloruros del orden de 05 por peso del cemento en el nivelde la barra de acero no es suficiente para activarla y quepotenciales del orden de shy300 mV (vs CSE) tiacutepico de aceroactivo se alcanzaron hasta concentraciones de cloruros delorden de 1 del peso del cemento Este mismo autor20presentoacute los niveles de CCRIT obtenidos por el informe finaldel programa Concrete in the Ocean en funcioacuten del riesgode que se presente corrosioacuten en la barra de refuerzo Estosrangos pueden consultarse en la tabla 1 Los resultadostambieacuten estipulan que para valores de CCRIT entre 04 y 1la probabilidad de que la barra de refuerzo se corroa es muyprobable

Con lo presentado anteriormente se puede concluir queexiste una gran variabilidad en el valor de CCRIT Por elloeste informe tomaraacute un valor conservador de CCRIT 05del peso del cemento

Concentracioacuten en la superficie CS

Se ha determinado con anterioridad21 que existen variosfactores que afectan el valor de CS Estos factores estaacutenrelacionados con el medio ambiente y tambieacuten con laspropiedades del concreto21 Aunque es obvio esperar que CSvariacutee con el tiempo por cuestiones de disentildeo se puedeconsiderar que seis meses despueacutes de haber entrado la

considerar que seis meses despueacutes de haber entrado laestructura en servicio el valor promedio de CS permanececonstante

El valor de CS es afectado por el tipo de concretoprincipalmente por la cantidad de cemento que posee lamezcla y por el uso o no en eacutesta de puzolana (cenizavolante espuma de siacutelice)21 Se ha observado tambieacuten queel valor de CS es inversamente proporcional al contenido de

cemento Cf21 Esta relacioacuten alcanzaba una acotacioacuten paraCf 350 kgm3 en donde el valor de CS puede considerarseconstante e igual a shy 45 del peso del cemento

Este mismo autor19 tambieacuten observoacute que en la zona de altashybaja marea (o zona de splash) el valor medido de CS llega avalores tan altos como 08 del peso del cemento (el dobleque en el resto de la estructura con 04) CS es tambieacutenafectado por la distancia de la estructura con respecto a lacosta Este informe incluiraacute uacutenicamente estructuras cuyaubicacioacuten sea dentro de la zona de mareas o muy cerca (lt50 m) de la costa

Con esta informacioacuten Bamforth21 presentoacute los valores (muyconservadores) de la tabla 2 con los rangos de los valores deCS para el disentildeo por durabilidad de estructuras en ambientemarino para concretos con o sin puzolanas Maacutes adelante secompararaacuten estos rangos con valores experimentalesobtenidos por el presente autor

Coeficiente efectivo de difusioacuten de cloruros en elconcreto DEF

Se ha definido anteriormente19shy21 que los valores de DEFfluctuacutean entre 10shy7shy10shy8 cm2s y dependen mucho de lacalidad del concreto Como regla general se puede decir quesi se incrementa la calidad del concreto (disminuyendo larelacioacuten aguacemento ac aumentando la cantidad delmaterial cementante aumentando el tiempo de curadoadicionando puzolanas etc) el valor de DEF disminuye

Predecir el valor de CS es un tanto complicado debido alnuacutemero de factores que entran en juego Predecir el valor deDEF es auacuten maacutes complicado En los uacuteltimos 20 antildeos laliteratura se ha plagado de publicaciones que han tratado eltema de difusioacuten de cloruros y la estimacioacuten experimental deDEF usando probetas de laboratorio o por evaluacioacuten deelementos de concreto expuestos directamente a unambiente marino A continuacioacuten se explicaraacuten brevementelos factores que hacen variar el valor de DEF

Para la determinacioacuten de DEF (asiacute como de CS) de unconcreto en particular es necesario realizar un diagnoacutestico

concreto en particular es necesario realizar un diagnoacutesticode la estructura en servicio A grandes rasgos elprocedimiento seriacutea el siguiente (1) se extraen corazones envarios elementos de la misma estructura en zonas de altoriesgo de corrosioacuten (principalmente en zona de mareas o encontacto directo con el agua de mar) (2) se cortan loscorazones en rodajas (3) se pulveriza cada una de lasrodajas (4) se obtiene la concentracioacuten de cloruros totalesmediante alguacuten meacutetodo quiacutemico conocido (5) se obtienen losvalores de CS DEF mediante tratamiento matemaacutetico (6) seobtiene el valor de C empleando un pacoacutemetro en caso deque al extraer los corazones no se alcance a determinarvisualmente Este diagnoacutestico serviriacutea para la determinacioacutende T1 usando la ecuacioacuten (4)

Por otro lado para el disentildeo por durabilidad de estructurasque van a ser construidas se tendriacutea que estimar un valoraproximado de DEF A continuacioacuten este informe presentaun anaacutelisis por regresioacuten estadiacutestica para determinar DEF enfuncioacuten de las propiedades fiacutesicas del concreto tomado delos valores de investigaciones existente en la literatura

El Departamento de Transporte del Estado de la Florida(FDOT) conjuntamente con la Universidad del Sur de laFlorida (USF) realizoacute un diagnoacutestico de la resistencia a lapenetracioacuten de cloruros de las mezclas de concreto usadasen subestructuras de varios puentes del estado de la FloridaEn dichos trabajos2324 se estimaron ambas cantidades CSy DEF usando el meacutetodo descrito anteriormente Se pudieronobtener valores de CS y DEF en la zona de mareas (altura nomayor de 50 cm sobre la liacutenea de marea alta) de lasubestructura del orden de 3 a 85 por peso de cemento y8 = ~ 10shy10shy 7= ~ 10shy8 cm2s respectivamente Los valoresde CS y DEF disminuiacutean conforme la altura (con relacioacuten a laliacutenea de alta marea) del corazoacuten extraiacutedo se incrementaba

Como se puede observar los valores de CS fueron muchomayores que los rangos reportados en la tabla 221 lo cualnos hace pensar que la temperatura del ambiente podriacutea serotro factor importante ya que las probetas utilizadas paraobtener los rangos de la tabla 2 fueron expuestas al ambientedel norte de Europa en comparacioacuten con el informe deSaguumleacutes23 y Saguumleacutes y Kranc24 con corazones extraiacutedos depuentes ubicados en zona tropical (Golfo de Meacutexico)

De los resultados de Saguumleacutes23 y Saguumleacutes y Kranc24 se

puede inferir que el concreto usado en el estado de la Floridaes de muy buena calidad ya que hubo valores de DEFinclusive menores que el rango estipulado en otrosinformes19shy22 A la fecha el autor desconoce si en AmeacutericaLatina (y en especial en Meacutexico) exista un diagnoacutestico similar(estructuras en servicio de dimensiones apreciables) al

(estructuras en servicio de dimensiones apreciables) alefectuado por el FDOT que pueda determinar el tipo deconcreto y su durabilidad en contra de la penetracioacuten decloruros Por esto los valores experimentales de Saguumleacutes23 ySaguumleacutes y Kranc24 al igual que los de Bamforth22Jaegerman25 Gjorv y otros26 y Mustafa y Yusof27 serviraacutencomo base para determinar una ecuacioacuten empiacuterica (medianteun anaacutelisis estadiacutestico por regresioacuten muacuteltiple) de DEF enfuncioacuten de las siguientes caracteriacutesticas fiacutesicas del concretola cantidad de material cementante Cf (en kgm3) la relacioacutenac (en fraccioacuten de peso) la cantidad de ceniza volante fa(en fraccioacuten de peso) en el caso de cementos puzolaacutenicos yel tiempo t (en antildeos) en que la estructura ha estado enservicio La siguiente ecuacioacuten se opbtuvo para concretossanos no contaminados (5)

La figura 3 presenta una comparacioacuten entre el valor estimado[por la ecuacioacuten (5)] y los valores experimentales de losautores anteriores22shy27 Tomando en consideracioacuten que losdatos experimentales provienen de diferentes fuentes lafigura 3 muestra una correlacioacuten aceptable

La ecuacioacuten (5) presenta una relacioacuten empiacuterica entre DEFlas propiedades de la mezcla de disentildeo y el tiempo t quecumplen con observaciones hechas anteriormente pordiversos autores17shy26 DEF es proporcional a la relacioacuten ace inversamente proporcional a Cf fa y t Esta ecuacioacutenaunque valida para los datos experimentales usados para suobtencioacuten22shy27 necesitaraacute en el futuro ser probada con unmayor nuacutemero de datos para su aplicacioacuten

Existen ciertos reglamentos o normas praacutecticas20 queespecifican los requerimientos miacutenimos que se debenconsiderar en el disentildeo de mezclas de concreto resistentes acloruros A manera de ejemplo de dichas recomendacionesla tabla 3 presenta un extracto de una de estas praacutecticas lacual se usaraacute en el ejemplo de disentildeo de este informe

Disentildeo por durabilidad empleando el meacutetodo de factor

de seguridad

La teoriacutea del disentildeo por durabilidad estaacute basada en la teoriacuteade seguridad tradicionalmente usada en disentildeo estructural(disentildeo por confiabilidad estructural) En este contexto elteacutermino seguridad de una estructura se define como lacapacidad de eacutesta de resistir con un grado de certidumbreaceptable la posibilidad de falla debida a la degradacioacutengradual del material producida por agentes agresivos delmedio ambiente28

Tradicionalmente la metodologiacutea del disentildeo por seguridadestructural se ha aplicado con exclusividad a la mecaacutenica

estructural se ha aplicado con exclusividad a la mecaacutenicaestructural Un nuevo giro que se ha dado a la teoriacutea porseguridad estructural es la incorporacioacuten del factor tiempodentro del disentildeo permitiendo asiacute la posibilidad de incluir ladegradacioacuten del material como una parte esencial en eldisentildeo de la estructura La seguridad en contra de la fallaseraacute considerada una funcioacuten del tiempo al disentildear laestructura por serviciabilidad incluyendo el requerimiento devida uacutetil que deberaacute cumplirse

Este informe presenta uacutenicamente las herramientas paradeterminar la vida de disentildeo en funcioacuten de la vida uacutetil de laestructura Por facilidad el caacutelculo de TVU (en antildeos) seraacuteestimado igual a TVU = T1 + 5 en donde el valor de 5 es elperiodo T2 (el cual se detallaraacute ampliamente en la segundaparte de este informe) conforme a lo observado por Saguumleacutes yPowers11

Existen tres diferentes meacutetodos para determinar TVU elmeacutetodo determiniacutestico el meacutetodo estocaacutestico y el meacutetodo defactores de seguridad En el meacutetodo determiniacutestico TVU esconsiderado como cantidad uacutenica calculada directamente defoacutermulas analiacuteticas o empiacutericas [ecuaciones (1) y (4)]previamente determinadas

En el meacutetodo estocaacutestico TVU es considerado como funcioacutende una distribucioacuten probabiliacutestica Normalmente muchos sonlos factores involucrados para determinar las funciones dedistribucioacuten probabiliacutestica de estas tres funciones por lo quela aplicacioacuten del meacutetodo estocaacutestico seriacutea muy compleja Poresto es maacutes sencillo el uso del meacutetodo por factor deseguridad

Aunque el meacutetodo para determinar TVU usando el factor deseguridad se basa en el principio de seguridad yconfiabilidad el procedimiento sigue la metodologiacutea de unproceso determiniacutestico Esto se logra cambiando el tiempoTVU por el tiempo de disentildeo TD usando un factor deseguridad 8t de la siguiente manera TD = 8t =~ TUV

Con la ayuda del factor de seguridad 8t el disentildeo estocaacutesticose convierte indirectamente en un disentildeo determiniacutestico

Las curvas en la figura 4 corresponden a la situacioacuten maacutescomuacuten en el disentildeo del problema de capacidad de carga deuna estructura que presenta un proceso de degradacioacutenpaulatina en el tiempo Por simplicidad la funcioacuten S (cargasexternas) se consideraraacute constante en este informe Comopuede observarse en la figura 4 si la estructura se disentildearapor durabilidad usando TVU = TD existiriacutea la probabilidadque 50 de las estructuras fallaran al llegar a este tiempoPara disminuir la fraccioacuten de estructuras que fallen al llegar altiempo TVU TD debe ser mayor que TVU A ello se debe la

tiempo TVU TD debe ser mayor que TVU A ello se debe lanecesidad de determinar el factor de seguridad adecuadopara que la probabilidad de falla en el tiempo TVU [Pf(TVU)]sea muy pequentildea Es claro que para disminuir Pf(TVU) sedebe incrementar el factor de seguridad 8t

El periodo de TD estaraacute iacutentimamente ligado a la importanciade la estructura y al costo que involucrariacutea el hecho de quefallara por durabilidad durante su vida uacutetil (peacuterdidas humanasretrasos en el flujo de vehiacuteculos debido a su reparacioacuten etc)

Los valores de TVU maacutes comunes son 50 75 y 100 antildeosExisten estaacutendares que clasifican el tipo de estructura y eltiempo miacutenimo de servicio de la estructura1516 Laclasificacioacuten que este informe utiliza presentada en la tabla4 estaacute basada en el informe teacutecnico 130shyCSL del RILEM

Durability Design of Concrete Structures28 el cual definelos valores de 8t en funcioacuten del estado liacutemite que se va adisentildear (de servicio o uacuteltimo) las consecuencias de la fallade la estructura por durabilidad la probabilidad de falla[Pf(TVU)] el iacutendice de seguridad de la capacidad estructural () y el coeficiente de variacioacuten (definido como

Los valores de 8t presentados en la tabla 4 se utilizaraacuten enel ejemplo de disentildeo que se presentaraacute a continuacioacuten

Disentildeo de tvu para ambiente marino empleando elmodelo propuesto

Hasta el momento se han presentado las ayudas necesariaspara disentildear un elemento estructural por durabilidadconsiderando las cargas ambientales A continuacioacuten sepresentaraacute el proceso paso a paso para el disentildeo pordurabilidad de una viga isostaacutetica de concreto reforzadousando el meacutetodo de disentildeo de durabilidad por factor deseguridad separada La presente seccioacuten explicaraacute condetalle los pasos seguidos durante la creacioacuten de la memoria

A) Especificaciones del proyecto Ubicacioacuten El proyectoconsiste en la construccioacuten de una terraza cubierta ubicadaen la playa de Chelem en la costa yucateca a unos 20 m dela orilla del mar Sistema constructivo En la techumbre seutilizaraacute el sistema constructivo maacutes usado en esta regioacutentecho de viguetashybovedilla Eacutesta consta principalmente deviguetas preshyesforzadas de seccioacuten en t invertida lascuales soportaraacuten unos bloques prefabricados de concretovibroshycomprimido que serviraacuten como pequentildeos moldes paraformar arcos de concreto entre viguetas Dimensiones delproyecto Esta techumbre seraacute soportada por vigas deconcreto reforzado coladas en el sitio y separadas 4 m entreejes Estas vigas tendraacuten una porcioacuten en voladizo (de 15 m)

ejes Estas vigas tendraacuten una porcioacuten en voladizo (de 15 m)Especificaciones del cliente El futuro duentildeo de laconstruccioacuten solicitoacute que la estructura sea durable por lomenos 50 antildeos (TVU = 50 antildeos)

B) Efectos ambientales Con la ubicacioacuten de la obra sedeterminoacute que la estructura se encontraraacute en una zona dealto riesgo de corrosioacuten por cloruros ya que estaraacute expuestaal ambiente marino frente a la costa con posibilidad deciclos de secado y mojado (en la intemperie) radiacioacuten solarcasi todo el antildeo y temperaturas tropicales promedio del ordende 25shy30 EC29

C) Mecanismo de degradacioacuten Conocidos los agentesagresivos que en este caso serian los cloruros se usariacutea elmodelo por durabilidad en ambiente marino T = T1 + T2donde T1 es definido en la ecuacioacuten (4) y a T2 (que sepresentaraacute en la segunda parte de este informe) se le

asignaraacute el valor 51011

D) Requerimientos miacutenimos Con base en lasespecificaciones del ACI 31830 seccioacuten 771 se determinoacuteuna cobertura miacutenima de 5 cm para elementos estructuralesque esteacuten en contacto con agentes climaacuteticos extremosEste valor podriacutea cambiar inclusive a 38 cm ya que la vigaestaraacute parcialmente cubierta por la techumbre En esteejemplo en particular se usaraacute C = 5 cm Otrosrequerimientos miacutenimos seriacutean la relacioacuten ac maacutexima y lacantidad miacutenima de material cementante los cuales sepueden obtener de la tabla 3 Para esta estructura seescogioacute utilizar como primera instancia una relacioacuten ac de055 y la cantidad miacutenima de material cementante de 350kgm3 No se usaraacute cemento puzolana

E) Predimensionamiento con base en el modelo dedurabilidad Con el valor TVU = 50 antildeos definido por elpropietario del inmueble (en funcioacuten del costo final de laestructura) se llevoacute a cabo el caacutelculo de TD Para ello seestimoacute 8t = 286 en la tabla 4 considerando el disentildeo alliacutemite uacuteltimo una consecuencia de falla no muy seria[Pf(TVU) = 97 =~ 10shy4] y un coeficiente de variacioacuten de 8t

Teniendo el valor de TD y T2 T1 seriacutea igual a T1 = 143 shy(5)A(286) = 129 antildeos Con el valor estimado de T1 se podriacuteadespejar DEF de la ecuacioacuten (4) Primero se necesitanestimar los valores de CS y CCRIT Para este disentildeo enparticular se escogioacute un valor de CS = 3 del peso delcemento (tabla 2 extremo CS gt 075) y considerando losvalores experimentales obtenidos en la Florida2324ambiente similar al de la peniacutensula yucateca El valor CCRITse escogioacute igual a 1 del peso del cemento

Sustituyendo estos valores en la ecuacioacuten (4) con C = 5 cmse estimoacute un valor requerido de DEF = 00904 cm2antildeo(287=~10shy9 cm2s Al revisar si las caracteriacutesticas de lamezcla de disentildeo cumplen con este valor de DEF se usoacute laecuacioacuten empiacuterica (6) con una relacioacuten ac de 050 (lt 055)con un revenimiento de 80shy100 mm se estimoacute que Cf = 430kgm3 gt 350 kgm3 con base en el meacutetodo de disentildeo demezclas de concreto del ACI2 Este concreto tendriacutea unaresistencia a la compresioacuten estimada de 32 MPa2 Elestimado de DEF con la ecuacioacuten (5) es DEF = 315 ==~10shy

9 cm2s el cual es mayor que el requerido

Cambiando la relacioacuten ac a 045 Cf = 478 kgm3 ysustituyendo en (5) se obtuvo un valor de DEF = 217 =~ 10shy9 cm2s el cual es menor que el requerido El valor del fC a28 diacuteas seriacutea ~ 40 MPa2 Este valor corresponderiacutea a unconcreto de muy alta calidad en nuestros estaacutendares ya quenormalmente los valores de fC en casashyhabitacioacuten fluctuacuteanentre 15 y 20 MPa Estos valores (fC = 40 MPa yrecubrimiento C = 5 cm) podriacutean ser incluidos por eldisentildeador en el disentildeo mecaacutenico por cargas (el cual no seincluye en este informe) para asiacute determinar las dimensionesde concreto y la cantidad de acero de refuerzo final de la vigaen cuestioacuten

Mucho falta para llegar al nivel de conocimiento que permitaincluir la durabilidad en alguno de los reglamentos de disentildeoestructural como el americano ACI o el europeo CEB Apesar de ello el conocimiento aportado por la sociedadcientiacutefica de nuestro tiempo ha contribuido en gran medidapara la generacioacuten de ayudas de disentildeo que en un futuro nomuy lejano serviraacuten para la creacioacuten de dicho coacutedigo dedisentildeo integral por durabilidad y cargas

Reconocimientos

Este informe fue realizado con el apoyo del InstitutoMexicano del Transporte Direccioacuten de Equipamientootorgado al autor Las opiniones manifestadas en estapublicacioacuten son las del autor y no son necesariamente las delinstituto editor

Referencias

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20 Bamforth P Chloride penetration and service lifepublicacioacuten presentada en Corrosion and Protection of Metalsin Contact with Concrete shy COSTshy509 Workshop SevillaEspantildea septiembre de 1995

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22 Bamforth P Factors influencing chloride ingress intomarine structures publicacioacuten presentada en Economic andDurable Construction through Excellence Dundeeseptiembre de 1993

23 Saguumleacutes AA Corrosion of epoxy coated rebar in Floridabridges reporte final al FDOT WPI No 0510603 State jobNo 99700shy7556shy010 1994

24 Saguumleacutes AA y SC Kranc Corrosion forecasting for75shyyear durability design of reinforced concrete shy Update onassessment of chloride penetration of sound concrete inFDOT bridge structures reporte parcial State Job nuacutem99700shy3515shy020 WPI nuacutem 0510805 1999

25 Jaegerman C Effect of watershycement ratio and curingon chloride penetration into concrete exposed toMediterranean sea climate ACI Materials Journal 87 41990 pp 333shy339

26 Gjorv O E Tan K y Zhang M Diffusivity of

26 Gjorv O E Tan K y Zhang M Diffusivity ofchlorides from seawater into highshystrength lightweightconcrete ACI Materials Journal 91 5 1994 pp 447shy452

27 Mustafa MA y KM Yusof Atmospheric chloridepenetration into concrete in semishytropical marineenvironment ACI Struct J 24 4 1994 pp 661shy670

28 RILEM Report 14 Durability design of concretestructures Sarja A y Vesikari E (Eds) E amp FN SPONLondres1996

29 Castro P R Castillo y L Maldonado Penetration ofchlorides and rebar corrosion in concrete columns of twobuildings at a marine site Publicacioacuten nuacutem 321CORROSION96 Houston NACE 1996

30 ACI Committee 318 Building Code Requirement forStructural Concrete (ACI 318shy95) and Commentary (ACI318Rshy95) Farmington Hills Michigan 1996

El doctor Andreacutes A Torres Acosta es jefe del Aacuterea deMateriales de la Coordinacioacuten de Equipamiento del InstitutoMexicano del Transporte

La ingenieriacutea siacutesmica mexicana en el primer nivelmundial Entrevista con el doctor Luis Esteva Maravoto Ernesto Soto Paez

La ingenieriacutea civil en Meacutexico requiere incrementar el nuacutemerode estudiantes mejorar el plan de estudios de posgrado de laUNAM promover mayor participacioacuten de los egresados deesta especialidad en los problemas que enfrentan lasdistintas dependencias oficiales asiacute como elevar lacapacidad empresarial del paiacutesshy aseguroacute el ingeniero LuisEsteva Maravoto quien el antildeo pasado se convirtioacute en eltercer mexicano que ingresoacute a la Academia Nacional deIngenieros de Estados Unidos (ANIEU)

Entrevistado en su cubiacuteculo del Instituto de Ingenieriacutea de laUNAM el tambieacuten doctor en Ingenieriacutea Siacutesmica dijo que lascondiciones anteriores serviriacutean para poder desarrollar otrasingenieriacuteas en el nivel en que lo ha hecho la ingenieriacutea civilen Meacutexico De la conversacioacuten se desprende que losingenieros de esta rama se encuentran entre los mejores delmundo

Durante la conversacioacuten el doctor Esteva Maravoto trazoacute unpanorama de la ingenieriacutea civil en nuestro paiacutes desde susinicios y se refirioacute a su propio intereacutes por esta disciplina tanimportante en Meacutexico asiacute como a la labor que eacutel desarrollaen la formacioacuten de ingenieros civiles en la especialidadsiacutesmica en la UNAM donde es catedraacutetico en la maestriacutea yel doctorado

shyiquestCoacutemo tomoacute usted el reconocimiento que le hicieron paraingresar a la Academia de Ingenieros de Estados Unidos

shyMe dio mucha satisfaccioacuten fue para miacute algo inesperadoporque a uno lo proponen sin que se entere y yo lo supecuando ya me habiacutean aceptado Es principalmente unreconocimiento a mi labor de investigacioacuten en el aacuterea de laingenieriacutea siacutesmica en el paiacutes No es por un trabajoespeciacutefico es un reconocimiento a las labores realizadasdurante deacutecadas en esa liacutenea desde fines de los antildeoscincuenta Es un reconocimiento de mis colegas de otrospaiacuteses fundamentalmente por mi labor en Estados Unidos

Recordoacute a los otros dos mexicanos que han sido miembrosde la Academia uno es el doctor Leonardo Sevart uningeniero muy distinguido en el aacuterea de la mecaacutenica desuelos en Meacutexico que estaacute activo todaviacutea como ingeniero ycomo profesor de la Divisioacuten de Posgrado de Ingenieriacutea Elotro el doctor Emilio Roseblueth quien entre otras cosasfue mi profesor y una personalidad muy distinguida enMeacutexico pero que desgraciadamente fallecioacute a principios de1974 comentoacute el entrevistado

shyHaacuteblenos un poco de su trabajo

shyYo me gradueacute en 1958 pocos meses despueacutes del temblor

Con una larga trayectoria comoinvestigador y docente en la especialidadde ingenieriacutea siacutesmica el doctor EstevaMaravoto se ha ganado el reconocimientointernacional y el ingreso a la AcademiaNacional de Ingenieros de EstadosUnidos Su participacioacuten en la elaboracioacutende normas de disentildeo su visioacuten deldesarrollo de la ingenieriacutea en Meacutexico lasensentildeanzas que dejoacute el terremoto de1985 y las posibilidades de que ocurra unomayor son cuestiones a las que se refirioacuteen la conversacioacuten con eacutel mantenida

shyYo me gradueacute en 1958 pocos meses despueacutes del temblorde 1957 en el que se cayoacute El Aacutengel de la Independencia Yaen esa eacutepoca trabajaba como ayudante en la oficina deDisentildeo Estructural de Colinas de Buen Rodriacuteguez uno decuyos duentildeos era Oscar de Buen que fue tambieacuten miprofesor

Por esos antildeos el joven ingeniero teniacutea inquietudesrelacionadas con los problemas del disentildeo estructuralcuando ocurrioacute el temblor mencionado obviamente esosintereses se incrementaron

shyAl terminar mi carrera y recibir el grado conseguiacute una becapara irme a hacer la maestriacutea al Instituto Tecnoloacutegico deMassachussetts fundamentalmente con esos intereses yregreseacute una vez terminada la maestriacutea porque me interesabamucho trabajar ya en problemas que teniacutean que ver con laingenieriacutea siacutesmica en Meacutexico y el mundo

Recuerda que trabajoacute en una oficina de la cual fue socio yaque era una empresa que habiacutean formado unos amigossuyos quienes lo invitaron a participar

shyPero con el tiempo me di cuenta de que me interesaba nosolamente estar en la praacutectica sino tambieacuten hacerinvestigacioacuten de modo que le soliciteacute al doctor Rosembluethla posibilidad de ingresar en esta actividad lo cual pudehacer a fines de 1959 Me tocaron entonces las secuelas deltemblor de 1957 porque estaban en proceso de revisioacuten lasnormas entonces vigentes y debiacute empezar algunasinvestigaciones sobre problemas relacionados con laresistencia de las construcciones de mamposteriacutea antetemblores ya que sobre este tipo de edificaciones no sehabiacutea investigado en Meacutexico ni en los paiacuteses avanzados Aeacutestos no les interesaba tal construccioacuten muy tiacutepica ennuestro paiacutes

Del trabajo alliacute realizado recuerda

shyMe tocoacute hacer el primer mapa de regionalizacioacuten siacutesmica delpaiacutes en cuya elaboracioacuten se incluyeron planteamientos muynovedosos basados en anaacutelisis de riesgo y probabilidadesFue uno de los primeros mapas de este tipo que se hicieronen el mundo y tambieacuten una de las razones delreconocimiento

El especialista reitera que el trabajo que ha realizado estaacuterelacionado con la ingenieriacutea civil pero orientada hacia eldisentildeo contra temblores lo que me ha hecho trabajartambieacuten en la frontera con la sismologiacutea

Agrega que los sismoacutelogos tienen su forma de ver losproblemas y los ingenieros la suya Nosotros necesitamosobtener informacioacuten de tipo sismoloacutegico para poderplantearnos normas de disentildeo adecuadas

shyMe ha tocado participar en la norma de disentildeo para Meacutexico yen las normas de disentildeo de otros paiacuteses principalmente deLatinoameacuterica aunque tambieacuten colaboreacute en la revisioacuten de losproblemas en Iraacuten y otros paiacuteses afectados por tembloresintensos La experiencia que nos ha dado Meacutexico la hemostenido que compartir con otros paiacuteses que han pasado porproblemas similares a los nuestros

shyiquestEn especial con los japoneses

shyHe viajado bastante a Japoacuten para dar conferencias sobre eltrabajo que hacemos en Meacutexico No podriacutea decir yo que loshemos asesorado porque ellos tienen muchiacutesimo tiempo detrabajar en esto pero bueno me han invitado paracomunicar nuestras experiencias

shyiquestEs usted pionero en este rubro en Meacutexico

shyPor maacutes que creamos que estamos introduciendo todo loque conocemos iexclvaya siempre hay sorpresas

El temblor de 1985 causoacute problemas porque dentro denuestra experiencia y la revisioacuten hecha de la informacioacuten devarios siglos atraacutes no teniacuteamos indicios de un sismo deintensidad tan grande como la que se manifestoacute entonces1985 nos mostroacute una intensidad siacutesmica que sinceramenteno esperaacutebamos

shyiquestNo la habiacutea habido ni en los sismos del siglo XVI

shyCuando nos fuimos para atraacutes y buscamos en los coacutedicesinformacioacuten histoacuterica al respecto nos dimos cuenta de quehabiacutea datos de temblores que debieron haber sido muyintensos Lo que pasa es que no habiacutean sido muydestructivos porque no habiacutea construcciones sensibles a losmovimientos siacutesmicos que tenemos en nuestro paiacutes con sutipo particular de suelo Entonces no habiacutea referenciashistoacutericas que nos dijeran que teniacuteamos que preocuparnospor una intensidad excesiva Una vez que ocurrioacute el sismo ynos pusimos a investigar en el pasado nos dimos cuenta deque habiacutean ocurrido fenoacutemenos que seguramente habiacutean sidotemblores Pero eso lo encontramos no en informacionescientiacuteficas sino en croacutenicas histoacutericas e incluso en coacutedicesantiguos

shyEn relacioacuten con el terremoto de 1985 cuando se derrumboacute eledificio Nuevo Leoacuten en Tlatelolco se habloacute de fraude con losmateriales que se utilizaron para la construccioacuten de la unidadiquestes cierto esto

shySinceramente no lo creo En este caso Nonoalco era unconjunto muy moderno pero que habiacutea sido construido connormas anteriores y por eso los edificios se cayeron en1985 Ahora creo que muchas construcciones que sevinieron abajo en 1985 y muchos de los problemas que

vinieron abajo en 1985 y muchos de los problemas quetuvimos despueacutes fueron precisamente porque las normas deconstruccioacuten no estaban en relacioacuten con la gran intensidad deese sismo

Tambieacuten debo decirle que muchos edificios que estaban bienhechos y seguacuten las normas anteriores resistieron a pesarde que no habiacutean sido construidos para soportar lascaracteriacutesticas de los temblores de 1985 Esos edificiostuvieron defensas suficientes para seguir en pie a pesar deque las normas no preveiacutean temblores tan intensos

Agrega el doctor Esteva Maravoto que en este caso sepuede decir que la mayor parte de los problemas que hubo en1985 se debioacute a deficiencias en la construccioacuten pero aclaraque otra de las situaciones de esta problemaacutetica que enfrentala ciudad de Meacutexico sobre todo en la parte central de lo quefue el lecho del lago es el hundimiento de edificios

shyiquestCoacutemo trabaja usted en ese aspecto cuaacutel es suparticipacioacuten

shyNo yo en eso no trabajo Hay gentes en el Instituto deIngenieriacutea que se dedican al estudio de ese problemaprincipalmente los ingenieros interesados en la mecaacutenica desuelos Yo me he concentrado maacutes en el problema de coacutemoresponden las construcciones ante temblores y coacutemoconviene disentildearlas para que puedan resistir esassituaciones de alta sismicidad

shyiquestEl temblor de 1985 fue el ejemplo el despertar paraponerse a trabajar maacutes sobre esto

shy No digamos que el despertar fue el de 1957 Ese antildeoaprendimos mucho ya que en el curso de los siguientesentre 1957 y 1985 como recordaraacuten tuvimos 304 tembloresque causaron algo de destruccioacuten por lo que consideramosque eso era lo peor que nos podiacutea pasar

shyHay gente que piensa que se estaacute generando mucha energiacuteaen ciertos lugares del paiacutes y que podriacutea producirse un temblormaacutes fuerte que el de 1985 iquestusted queacute opina

shySi es una realidad Esto es asiacute si se toman en cuenta lascaracteriacutesticas de las fallas en la corteza terrestre enespecial las de aquellas sobre las que estaacute asentada larepuacuteblica mexicana Ademaacutes el tiempo que ha transcurridoparece indicar que se estaacute acumulando suficiente energiacuteapara que a una distancia maacutes corta de lo que ocurrioacute en1985 y si esa energiacutea se liberara de golpe el temblor pudieraser maacutes grave Aunque tambieacuten existe otra posibilidad queno haya tal sismo porque ha habido antecedentes deliberacioacuten de esa energiacutea ya en dos ocasiones querepresentaron la liberacioacuten de la mitad de la energiacutea totalPodriacutea ser asiacute pero tambieacuten podriacutea ser que ocurriera locontrario y eso nadie puede predecirlo Le puedo afirmar que

contrario y eso nadie puede predecirlo Le puedo afirmar quesi ocurre ese temblor que desgraciadamente estamosesperando siacute va a haber problemas Estaacute previsto de dosmaneras por un lado las normas se estaacuten actualizandocontinuamente y existe en el caso de la ciudad de Meacutexicoun Comiteacute Asesor en Seguridad de Infraestructura del DFque se formoacute desde el reacutegimen anterior y que en eacuteste ha sidoratificado El comiteacute sigue trabajando y bajo su patrocinio seestaacuten haciendo estudios para la actualizacioacuten de las normasde construccioacuten

Puntualiza que hay una revisioacuten que se estaacute terminando eneste momento Los documentos sobre la revisioacuten de lasnormas de disentildeo siacutesmicas ya se distribuyeron para quedistintos especialistas en toda la ciudad puedan revisarlas ydar su opinioacuten con el fin de que se conviertan al final deeste antildeo en la versioacuten 2001 de las normas porque sobreeste tema hay que seguir aprendiendo siempre hay cosasnuevas

La otra manera al decir del doctor Esteva Maravoto es queactualmente se estaacuten dando cursos en la UNAM y en otrasuniversidades del paiacutes sobre ingenieriacutea siacutesmica tanto en elaacutembito profesional como de posgrado

shyNos preocupamos por formar ingenieros aunque no seacute siseraacuten suficientes porque desgraciadamente cuando sucedeun sismo de grandes magnitudes nos damos cuenta de queno son suficientes los ingenieros siacutesmicos

shyLa poblacioacuten doctor iquesttiene informacioacuten para estar preveniday enterada de queacute debe o no debe hacer en este tipo deterremotos sobre todo en zonas populares donde hayconstrucciones hechizas

shyDesgraciadamente creo que tenemos que aceptar que haymucha autoconstruccioacuten y que eacutesta no satisface ningunanorma Aunque afortunadamente en el caso de la ciudad deMeacutexico eso no es cierto ustedes recordaraacuten que losproblemas de fallas no se dieron en la autoconstruccioacutenrealmente no porque esas construcciones no son tansensibles como los edificios altos

Agrega que en el caso de la ciudad de Meacutexico por lascaracteriacutesticas del terreno y las de los temblores que nosllegan de lejos los movimientos de suelo se amplifican en elterreno blando por lo que las estructuras vulnerables son losedificios maacutes que las casas bajitas

shySi estuvieacuteramos hablando de Acapulco y Oaxaca diriacuteamosque de las casitas de un piso construidas asiacute sin ningunanorma sin control se caeriacutea un gran porcentaje pero si serecuerda eso no ocurrioacute en Meacutexico en 1985 y essimplemente por la situacioacuten peculiar de terreno quetenemos aquiacute no se producen muchos temblores ni tampocose generan cerca aunque tambieacuten se han dado pero no son

se generan cerca aunque tambieacuten se han dado pero no sonlos que nos han estado afectando Los que nos dantildeanvienen principalmente del Paciacutefico pero esos movimientosen terreno firme no nos hacen nada y a las construccionesbajitas no las afecta solamente dantildea las estructuras maacutesaltas las que tienen periodos de vibracioacuten que coinciden conlos periodos del terreno local y eso causa las famosasresonancias las que hacen que respondan tan fuerte a losmovimientos a pesar de que los temblores esteacuten tan lejos

shyiquestQueacute apoyos han tenido ustedes los investigadores yespecialistas en sismologiacutea de las instituciones de Meacutexico odel extranjero

shyEn realidad yo me considero muy afortunado porque hasido satisfactorio el apoyo que he recibido aunque clarosiempre piensa uno que podriacutea tener maacutes pero yo creo queen el Instituto de Ingenieriacutea de la UNAM hemos tenido unosapoyos muy adecuados

Explica el doctor Esteva que buena parte de estos apoyos sehan dado directamente a traveacutes del presupuesto universitarioque una parte importante ha llegado tambieacuten de los proyectosque han patrocinado distintas instituciones oficiales y que eacutelha tenido el apoyo de eacutestas praacutecticamente todo el tiempo

Sentildeala que estos apoyos han llegado a traveacutes del Gobiernodel Distrito Federal de la Comisioacuten Federal de Electricidadde la Comisioacuten Nacional del Agua y de muchas que en estemomento se me olvidan

shyAhora si nos comparamos con los recursos que puede teneruna institucioacuten semejante en un paiacutes con maacutes recursos esobvio que estamos en desventaja pero dadas nuestrascondiciones yo no me quejariacutea Para un paiacutes de cienmillones de habitantes con las necesidades que tenemos enverdad son muy pocos los especialistas en sismologiacutea Peronos metemos en un ciacuterculo vicioso porque nos quejamos deque no tenemos tantos especialistas de alto nivel y sinembargo al momento de formarlos tampoco hay muchoslugares donde ubicarlos por los problemas de insuficienciade recursos

El doctor Esteva Maravoto dice que lo anterior esconsecuencia del subdesarrollo de los recursos del trabajode las instituciones y obviamente de lo que se invierte en elpaiacutes Sobre el ambiente que existe en el gremio elespecialista en ingenieriacutea siacutesmica dice

shySomos bastante unidos tenemos conciencia del papel quenos toca para construir la infraestructura que el paiacutesnecesita en general nos apoyamos y nos entendemos muybien a pasar de que muchos tienen que competir entre siacuteobviamente

shy Finalmente iquestcuaacutel es la situacioacuten de la ingenieriacutea en

shy Finalmente iquestcuaacutel es la situacioacuten de la ingenieriacutea enMeacutexico iquest queacute futuro le espera

shy Los ingenieros civiles hemos podido trabajar con muchamenos dependencia de las empresas extranjeras que losingenieros de otras especialidades Obviamente la situacioacutenes complicada por la desigualdad en la competencia con lasempresas extranjeras para otras ingenieriacuteas las cuales nohan tenido la capacidad de desarrollarse como la civil que enMeacutexico lo logroacute hacer gracias al impulso que recibioacute paraconstruir la infraestructura baacutesica Todos los ingenierossaben que a partir de los antildeos veinte y con la necesidad deconstruir la infraestructura de este paiacutes nuestra ingenieriacuteacivil se tuvo que desarrollar Lo que pasa es que para sercompetitivo se necesitan dos cosas por un lado saber y porel otro tener los recursos para competir con otras empresas

A la ingenieriacutea civil la apoyan instituciones oficiales talescomo la Comisioacuten Nacional del Agua la Comisioacuten Federal deElectricidad y la Secretariacutea de Comunicaciones yTransportes porque les interesa crear infraestructura yapoyan la investigacioacuten orientada a ello En el caso de unacompantildeiacutea de electroacutenica de informaacutetica de cualquier rama

industrial la cantidad de dinero que tendriacutea que invertir parapoder competir con la alternativa extranjera es muy grande yeso le hace la vida muy difiacutecil Entonces para estar enposibilidades de avanzar en esa direccioacuten las universidadeshacen su aportacioacuten pero eso es solamente una parte laotra es la que se refiere a coacutemo hacemos para competir conlos japoneses con los americanos no se trata soacutelo deconocimiento

Yo creo que aquiacute podemos formar gente de primer nivel encualquier disciplina yo creo que hay personal acadeacutemico demuy alto nivel en otras disciplinas pero la posibilidad de sercompetitivos en el aacutembito internacional no desde el punto devista acadeacutemico sino desde el punto de vista de lasaplicaciones es mucho maacutes difiacutecil para ellos que paranosotros Simplemente nosotros estamos en una situacioacutenmaacutes ventajosa en razoacuten de quieacuten es nuestro usuario

PUNTO DE ENCUENTRO

5a Conferencia Internacional Inovacioacuten en el disentildeo con enfaacutesis en carga siacutesmicaeoacutelica y ambiental control de calidad e inovacioacuten en materialesconcreto en climacaliente

Solicitud de PonenciasEl propoacutesito de eacutesta conferencia es difundir la informacioacuten maacutes actual del aacuterea de disentildeoy construccioacuten para estructuras nuevas de concreto y la reparacioacuten rehabilitacioacuten ymantenimiento de las estructuras existentes El objetivo de esta conferencia es reunir ainvestigadores ingenieros y tecnoacutelogos para intercambiar nuevas ideas y explorarnuevas aacutereas de investigacioacuten Para mayor informacioacuten visite el sitio del ACIhttpwwwaci intorgeventsconferencesconferencehtm

FECHAS LIacuteMITESRecepcioacuten de resuacutemen de 200 palabras 1Junio 2001 Aceptacioacuten de resuacutemen y notificacioacuten a los autores 1Agosto 2001 Recepcioacuten de ponencia previa para revisioacuten por el ACI 15Nov 2001 Aceptacioacuten de ponencia previa y notificacioacuten a los autores 1Feb2002Recepcioacuten de ponencia final 1 Mayo 2002

Favor de enviar 6 copias de su resumen a Phyllys Erebor SpeakerManuscript Ltaison ACI International PO Box 9094Farmington Hills MI 48333shy9094 USA Phone (248) 848shy3784 Fax (248) 848shy3768 Email PEreboracishyintorg

Cancuacuten QRoo 10 al 13 diciembre 2002

14ordm Congreso Mundial de la Carretera de la IRF Del 11 al 15 de junio de 2001 en Pariacutes Francia Informes Tel 33 (0)144882525 Fax 33 (0)140260444Eshymail fourniersocfifrInternet httpwwwsocfifr

Conferencia IABSE sobre Puentes Soportados por Cables Reto de los liacutemitesteacutecnicosDel 12 al 14 de junio de 2001 en Seuacutel CoreaInformes Tel +82shy335shy336shy8375 Fax +82shy335shy336shy8376 Eshymail seoul2001iabseshykrorg

1ordf Conferencia Mundial sobre Tuacuteneles de Viacuteas UrbanasDel 14 y 15 de junio de 2001 en Pariacutes Francia Informes Tel 33 (0)1 44 64 15 15Fax 33 (0)1 44 64 15 16

Fax 33 (0)1 44 64 15 16 Eshymail pfourniercolloquiumfrInternet wwwirfparis2001com

3ordf Conferencia Internacional sobre Concreto bajo Condiciones Severas MedioAmbiente y Carga Del 18 al 20 de junio de 2001 en Vancouver BC CanadaacuteInformes Profesor N Banthia University of British Columbia Department of CivilEngineering Tel 1(604) 822shy9541Fax 1(604) 822shy6901Eshymail banthiacivilubcca

7ordm Simposio Internacional sobre Ferrocemento y Compuestos Delgados delCemento Reforzado Del 27 al 29 de junio en SingapurInformes Dr MA Mansur National University of Singapore Department of CivilEngineering Fax (65) 779 1635Eshymail cvemansunusedusg

2ordm Simposio Internacional de Mantenimiento y Rehabilitacioacuten de Pavimentos yControl Tecnoloacutegico Del 29 de julio al 1 de agosto en Auburn Alabama EUAInformes httpwwwolemisseduprojectscaitIndexhtml

Conferencia Internacional sobre Materiales de Alto Desempentildeo en Puentes yEdificiosDel 29 de julio al 3 de agosto en Kona HawaiiInformes Eshymail engfndaolcom httpwwwengfndorg

Simposio Internacional sobre el Desarrollo Sustentable y la Tecnologiacutea delConcreto Del 16 al 19 de septiembre en San Francisco EUA Informes VM Malhotra CANMET Fax 613shy992shy9389

26ordf Conferencia sobre Nuestro Mundo en Concreto y Estructuras Del 26 al 28 de agosto en Singapur Informes Tel (065) 7332922 Fax (065) 2353530 Eshymail cipremiesingnetcomsg Web wwwcipremiercom

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Page 2: PRESENTACION La plasticidad y la versatilidad son ... · La tendencia actual en la construcción es tener un ciclo de vida lo más cerrado posible, que actúe de forma óptima con

Valerio Olgiati iquestel arquitecto del concreto Kurt Hermann

Durante una plaacutetica sobre sus relaciones con el concretoValerio Olgiati declaroacute que un hombre sin prejuicios nopuede estar contra el concreto Se trataba de la escuela dePaspels en Domleschg un edificio que eacutel concibioacute y encuya realizacioacuten el concreto aparente es un elemento muyimportante

Benedict Loderer describe esta escuela como un cubo deconcreto de aacutengulos fijos cuya parte superior sigue la liacuteneaoblicua del terreno1 La escuela de Paspels no correspondeen ninguacuten caso a la idea generalmente compartida delaspecto que debe tener una escuela El edificio sorprende porsus grandes superficies de concreto aparente tanto en elexterior como en el interior No hay nada cosmeacutetico en eacutel Yes por esta razoacuten que las imperfecciones que handesesperado a tantos otros arquitectos son aquiacute muyvisibles A Olgiati no le molesta esto Maacutes bien se dedica aresaltar la gran precisioacuten del trabajo

Plan de conjunto poco comuacuten

La escuela comprende tres pisos y un corredor subterraacuteneoque une al antiguo edificio con el nuevo (veacutease el corte en lapaacutegina 8 Dicho de manera simplificada se compone de uncajoacuten exterior de 25 m de lado Los diferentes locales shyporejemplo los tres salones de clases y la sala polivalente en elprimero y en el segundo pisosshy son otros cajonesincorporados a este gran cajoacuten

Eso no tiene nada de excepcional Lo que hace a esta obrainteresante es que uno busca en vano por asiacute decirloaacutengulos rectos en el plano tanto del cajoacuten exterior como delos cajones interiores casi todo a veces de manera apenasvisible estaacute dislocado los aacutengulos agudos y obtusosreemplazan a los aacutengulos rectos (veacutease la paacutegina 9 En lostres amplios espacios libres y sobre todo en el decomunicacioacuten entre las salas ello conduce a vistas enperspectiva originales ya que los muros no son paralelos

Los dos pisos superiores no difieren mucho Pero al estarsus planos algo invertidos ninguacuten muro interior se encuentradirectamente encima de otro muro lo que explica igualmentela diferencia de las ventanas

El material es funcioacuten de las exigencias

Olgiati dice que el concreto estaacute muy presente en las obrasde infraestructura de Grisons que le gustan mucho y loimpresionan puentes muros de apoyo postes detransformacioacuten etc Se trata en este caso deconstrucciones que marcan el paisaje con su sello particularLos muros de concreto asiacute como los de piedra natural secomponen de piedras y de mortero Es cierto que son

Esta es una escuela de aspecto poco comuacutencon aacutengulos que no son rectos y muros queno guardan paralelismo entre siacute Seguacuten sucreador tal originalidad en el disentildeo soacutelopodiacutea permitirla un material el concreto

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