CONCRET_ARMADO_I

1. CONCEPTOS GENERALES
Dr. Ing. Roberto Mosqueira Ramírez
Dr. Ing. Miguel Mosqueira Moreno
2018
CONCRETO
ARMADO

2. 1.1. INTRODUCCIÓN
1.1.1. CONSUMO DEL CEMENTO EN LATINOAMERICA
Y EN EL MUNDO

3. Según Mehta el consumo anual del cemento bordea los 1500 MTn

4. 1.1.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
-Fácil de conseguir y transportar -Baja resistencia a la tracción
-No necesita mano calificada. -Es permeable (fisuras y vacíos)
-Es económico comparado con
otros materiales
-Se necesita encofrados y
representa un costo importante
-Su uso no esta limitado en
forma (represas, puentes, etc)
-El proceso constructivo puede
ser lento, el retraso implica costo
-Tiene buena durabilidad y bajo
costo en mantenimiento.
-Tiene problemas de contracción
de secado si esta restringido.
-Resiste al fuego entre 1 a 3 h. -Problemas de flujo plástico a
largo tiempo con cambios en los
esfuerzos y deflexiones.
-Es manejable a cualquier forma.
-Posee monolitismo e
hiperestaticidad (redundancia) -Baja resistencia por unidad de
volumen, es poco eficiente
-Posee masa y rigidez, ello lo
hace menos sensible a vibraciones

5. Manera de medir la eficiencia de un material
(Resistencia / Peso específico)

6. 1.1.3. ALGUNOS EJEMPLOS DE CONCRETO SIMPLE Y
CONCRETO ARMADO
Vista aérea.
Pantheon (Roma),
construido por
Agrippa alrededor
del año 30 AC
Cúpula de 43 m
de diámetro, su
espesor varia de
6 m en los
apoyos a 1.2 m
en el lucernario

7. Joseph Monier es el creador del concreto armado (Aprox. 1850)
En 1903, en la ciudad de Cincinnati, Ohio se construye el Ingalls
Building, el primer edificio íntegramente de concreto armado

8. 1.4.4 Concreto Preesforzado.
Eugene Freyssinet es el pionero del desarrollo del Concreto
Preesforzado, realizo numerosas investigaciones, diseño y
construcciones de notables puentes y estructuras. Patento diversos
sistemas de preesfuerzo y de anclajes para tendones.
En 1928, luego de numerosas pruebas e investigaciones iniciadas en
1911, concluyo que era indispensable el uso de acero de alta
resistencia para que el preesfuerzo funcionara adecuadamente con el
Concreto.
El uso hasta entonces de aceros normales (de baja resistencia)
condujo a que debido a los fenómenos de flujo plástico y retracción
del concreto, gran parte del preesfuerzo inicial aplicado se perdía, con
lo cual todas las ventajas del preesfuerzo desaparecen y se pone en
serio riesgo la seguridad de la estructura.

9. 1.1.5. CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA
En laboratorio se han ensayado probetas con resistencia de 2100 kg/cm2
Se han construido edificios con concretos de 1300 kg/cm2
En el Perú se han utilizado concretos de hasta 450 kg/cm2
Lo más común en el Perú son concretos de 175, 210 y 280 kg/cm2

11. 1.1.5. CODIGOS Y NORMAS DE CONCRETO ARMADO
CÓDIGO DELAMERICAN CONCRETE INSTITUTE - ACI
-Comenzó sus actividades en 1904, con otro nombre (National
Association of Cement Users) y publica el primer código en 1910)
-El primer código con el título ACI-318, se publicó en 1941.
-El ACI-318, sirve de base para otros códigos, tales como el de:
Canadá, Nueva Zelanda, Australia y varios países de Latino América,
entre ellos, Perú, Chile, Colombia, Ecuador.
-El ACI renueva cada 6 años, el último es del 2002
CÓDIGO O NORMA PERUANA E.060
-La norma E.060 está basada en el código ACI-318 del año 1986
-La norma E.060 2009 y esta basada en el ACI-318 del 2002
CÓDIGO EUROPEO
-La Comunidad Europea de Naciones ha integrado todos los códigos a
uno común el CEB-FIP 1990.
-Basado en este código nace el EUROCÓDIGO 2 (Parte 1)

12. 1.2. ELEMENTOS ESTRUCTURALES

13. Losas Nervadas en una dirección Encofrado de una losa nervada
Losas con vigas anchas (banded slab)

14. Losa nervada en
dos sentidos o
losa tipo “waffle”,
frecuente mente
se utiliza para
salvar grandes
luces.

15. Losas sin vigas

16. Losa plana sin vigas
del tipo Flat Slab
Losa plana sin vigas
del tipo Flat Plate

17. Sistemas estructurales típicos de edificaciones construidas en el Perú
Albañilería confinada Concreto Armado con Tabiquería
Sistema Aporticado Sistema Dual

18. 1.3. PROPIEDADES DEL CONCRETO ARMADO
1.3.1. CONCRETO
RESISTENCIAA LA
COMPRESIÓN
Los ensayos pueden estar
controlados por carga o por
deformación.
Si es por carga la velocidad es de
2.1 @ 2.8 kg/cm2 por segundo,
aproximadamente.
Si es por deformación la
velocidad es de 0.001 por minuto,
aproximadamente.

19. 1.3.2. FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA f´c
Resistencia del cemento hidratado (matriz) y la resistencia de la
interfase matriz - agregado

20. 1.3.12. RESISTENCIA DEL CONCRETO AL FUEGO

22. Aparato que sirve para detectar acero y otros materiales

23. Los acero A60 pueden
o no tener plataforma
de fluencia.
Para calcular su
fluencia se considera
para un A615 grado 60
como 0.5% de la
deformación y para un
A615 grado 75 como
un 0.35% de su
deformación

24. Las mallas electro soldadas tienen una elongación del 1% @ 3%.
No tienen eslabón de fluencia y son menos dúctiles

25. RESISTENCIA DELACERO AL FUEGO

26. Influencia de las altas temperaturas (Incendio) en el acero
A 450 ºC se puede decir que existe una reducción de resistencia

28. 1.5. COMPORTAMIENTO SÍSMICO DE ESTRUCTURAS
DE CONCRETO ARMADO

29. 1.5.1. Ductilidad
Se tiene diferentes tipos de ductilidades, tales como:
-Ductilidad de sección.
-Ductilidad de elemento.
-Ductilidad de nudos y conexiones.
-Ductilidad global o del sistema.
Para tener una estructura estable, es preferible
que las columnas sean más resistentes que las
vigas, para que las rótulas plásticas se formen en
las vigas

30. 1.5.1.1. Ductilidad de sección

31. 1.5.1.2. Ductilidad de elemento

32. Falla de corte en pilar de
puente, Kobe 1995.
Falla de flexión en base
de las columnas.

33. Columna sin
confinamiento

34. Confinamiento en columnas

35. 1.5.1.3. Ductilidad de nudos y conexiones

36. Falla en los nudos

37. Esfuerzos en nudos ante solicitaciones sísmicas

38. Barras longitudinales de la
viga con están confinadas
en el nudo (México-1985)
Falla en nudo.
Northridge (1994)

39. 1.5.1.4. Ductilidad global o del sistema
Intento de determinar la ductilidad global

40. MECANISMOS
Mecanismo híbrido muy dúctil:
rótulas en vigas y columnas

41. 1.6. CAUSAS Y TIPOS USUALES DE FALLAS EN
ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
1.6.1. Influencia de la forma en planta
Central de Telecomunicaciones (Mexico 1985)

42. Edificio Hanga-Roa
(Chile 1985). Planta
del Primer nivel.
Note la configuración
en planta irregular

43. Edificio Hanga Roa de 15 pisos y un sotano.

44. Tuvo problemas de agrietamientos en losa, dinteles
dañados, daños severos en muros curvos

45. Edificio Acapulto Chile en Viña del Mar. 15 niveles, con muros de
corte longitudinales y oblicuos dispuestos como “esqueleto de
pescado”

46. Daños severos en muro de corte
M´ en el Edificio Acapulco

47. Torsión debido a excentricidades de rigidez
Gran rigidez concentrada lejos
del centro de masas
Managua (Nicaragua).
Banco de América (Izq.).
Banco Central (Der.)

48. Banco America
Banco Central

49. SOLUCIONES
Separación de Bloques Cambiar la forma en
planta
Utilizar zonas de
transición

50. 1.6.2. Forma en Altura
Forma escalonada del
edificio (Mexico-1985)
Discontinuidad vertical
(Kobe-1995)

51. Escalonamiento
invertido

52. SOLUCIONES

53. 1.6.3. Discontinuidad de resistencia y rigidez
Managua (1972). Edificio de concreto armado de 2 pisos. Piso
blando en el primer nivel debido a tabiquería en el segundo nivel

54. San Fernando (California). Hospital Olive View. Edificio de 1
nivel (Izq.), edificio de 5 niveles (Der.)

55. Hospital Olive View. Se muestra el desplazamiento de entrepiso
de 81 cm, en columnas de esquina. La edificación quedó
inservible y se demolió

56. Imperial Valley (1979). Imperial
County Services Building,
Edificio de 6 pisos de Concreto
Armado.
Muros de corte en la
dirección N-S, pero
apartir del segundo
nivel, es decir que tiene
discontinuidad vertical
en los extremos.

57. Severos daños en las
columnas
Acción de fuerzas
sísmicas, sobre
columna de esquina.

58. Mexico (1985). Falla
por piso blando en un
nivel intermedio
Loma Prieta (1989).
San Francisco. Falla
por piso blando en el
primer nivel.

59. SOLUCIONES
Eliminar el piso blando,
tratando de tener
continuidad vertical
Hacer los muros
continuos en un
mismo plano

60. Eliminar pisos
blandos intermedios
Alinear muros en un
mismo plano vertical

61. Incremento de resistencia y rigidez en el nivel requerido

62. 1.6.4. Columnas cortas
Managua (Nicaragua). Falla de columna
corta en edificio de concreto armado de
de 2 pisos.
Tracción diagonal en
una columna corta

63. Chile (1985). Edificio Fundación.
Falla en columna de esquina debido
a efectos de columna corta.
Pese a tener una separación entre
tabique y columna se produjo el efecto
de columna corta

64. Nazca (1996). Locales escolares tuvieron problemas de
columna corta.

65. Columna corta debido a un buen confinamiento de muros laterales.
Note que la grieta de la columna continua con grita en el muro

66. Junta de espesor insufiente Juntas realizadas con bolsas de
cemento

67. Falla por columna corta en el segundo
y tercer nivel, producida la falla la
columna pierde rigidez y los
desplazamientos laterales crecen
considerablemente, finalmente, por
efectos de carga axial (P-d), el
refuerzo termina pandeándose y la
columna corta aplastándose
Falla de columna corta en
un estacionamiento de dos
niveles.

68. SOLUCIONES
Reducción de la
tabiquería
Ubicación de puertas a
cada lado de la columna

69. Juntas de tecnopor bien construidas
Tabiquería a ambos
lados de la columna y
en toda su altura.

70. Insertar muros de corte en la edificación, para disminuir
desplazamientos laterales, otro sistema de reforzamiento puede ser
el del pórtico complementario.

71. 1.6.5. Influencia de la rigidez
Acelerograma de un suelo rígido (Z=0.4g). Perú (Lima 1970)
Fuerzas sísmicas, para
estructuras en suelo
rígido

72. Acelerograma de un suelo blando. México 1985
Fuerzas sísmicas, para
estructuras en suelo
blando

73. Efecto de amplificación (Convolución)

74. Edificios rígidos
de albañilería
armada en
Santiago de Chile
(1985)

75. Fallas moderadas en edificios
rígidos cimentados en suelo
duro.

76. Colapso debido al efecto de
amplificación en edificaciones de altura
considerable. México (1985).

77. DESPLAZAMIENTO = DAÑO
Espectro de desplazamiento siempre creciente (Para
suelo blando o duro)

78. 1.6.6. Golpeteo y martilleo de Edificios
1.6.6.1. Martilleo de edificios
Ocurre cuando una estructura flexible choca o impacta con una rígida.
Colapso de los pisos cobre el 4to nivel por martilleo (México-1985)

79. Edificio Flexible entre dos edificios rígidos

80. 1.6.6.2. Golpeteo de edificios
Golpeteo de estructuras
aporticadas de CºAº
Dos edificios altos golpearon a
la estructura más baja

81. OBRAS DE GRAN IMPACTO
NACIONAL

82. PUENTE YANANGO
PORTAL DE SALIDA
PORTAL DE ENTRADA
DESVÍO PROVISIONAL
TÚNEL EN ROCA
CHIMENEA DE VENTILACIÓN
PROVIAS NACIONAL
PROYECTO TUNEL YANANGO

83. 83
TUNEL YANANGO

84. Tunel Yanago en Proceso de Construcción
Perforacion con excavadores mecanicas,
tunel recubierto con Concreto

85. Ubicación: Junín
Contratista: Consorcio Yanango
Supervisor: Consorcio Supervisor Yanango
Inicio de Obras: 13 Enero 2015
Longitud: 1750 m.
OBRA CONCLUIDA EL 09.08.2017
Costo Actual (Obra y supervisión): S/. 104.1 millones
CARACTERÍSTICAS TECNICAS SEGÚN EL ESTUDIO DEFINITIVO
De acuerdo al proyecto la obra comprende la construcción del Túnel Yanango,
el cual tendrá una longitud de 1062.90 metros, con una sección en forma de
bóveda en la parte superior y con tramos rectos a los costados.
A
I
II III
IV
B
EJE
DE
TUNEL
BRIDA DE
UNION
BRIDA DE
UNION
CERCHA
TRAMO A
CERCHA
TRAMO B
R =3.320 m
R
=
7.6
77
m
BRIDA DE
UNION
BRIDA DE
UNION
BRIDA DE
UNION
RASANTE
PLANCHA
DE APOYO
EN PISO
PLANCHA
DE APOYO
EN PISO
R =3.145 m
R
=
7.8
52
m
Mortero
PROYECCIÓN DE CERCHAS EN TUNEL
ESCALA: 1/50
TUNEL ROCA IV A - BAJO LA QUEBRADA
77+150 al 77+300
DISTRIBU
TUN
Túnel Yanango

86. DISEÑO
• Cumplimiento del Código Nacional de Electricidad y
CIE 88:2004
• Sistema de iluminación de emergencia
• Puesta a tierra de los sistemas de baja y media
tensión
• Se ha incluido iluminación de los refugios
• Programación día / noche

87. 87

88. Ubicación: Departamento de Lima- Callao
Contratista: CONSORCIO TUNEL CALLAO
Supervisor: CONSORCIO VIADUCTO GAMBETTA
Inicio Etapa de elaboración de Estudio: 07-may-14
Aprobación E.T.: RD N° 1264-2014-MTC/20 del 28.nov.2014
Inicio etapa de ejecución: 05-dic-14
Termino de Obra: 21-abr-17
TOTAL (obra y Supervisión) : S/. 837,98 mill. millones
Proyecto adecuado al Manual de
Diseño Geométrico de Carreteras
(DG-2013) del MTC, Manual AASHTO
“A PolicyonGeometricDesign of
Highways and Streets 2001, Manual
de Dispositivos de Control de
Transito Automotor para calles y
carreteras (2000) y el Reglamento
Nacional de Ferrocarriles.
Extensivo: 960 metros de
túnel y dos trincheras
(entrada y salida),
totalizando 2.440 metros.
Características: dos túneles
con tres vías vehiculares de
cada lado, una vía central
para el futuro ferrocarril, y
dos túneles de emergencia
para peatones.
TRAMO III-B DEL PROYECTO MEJORAMIENTO
AV. NÉSTOR GAMBETTA – CALLAO

89. CARACTERISTICAS TECNICAS DE DISEÑO DE LA VIA
Clasificación: Autopista de primera clase
Velocidad de diseño: 100 km/h
Vehículo de diseño: T3 S3 Largo=20.50 m
Ancho de calzada: 11.80 m. (3 carriles+ berma)
Ancho de carril: 3.60 m.
Ancho de berma: 0.50 m.
Ancho de vereda interna: 0.60 m.
Ancho de vereda externa: 0.80 m.
Bombeo: 2.0%
Radio mínimo: 1000 m.
Sobreancho: 0.45 m.
Pendiente máxima: 4.5%
CARACTERISTICAS TECNICAS DE DISEÑO
FERROVIARIO
Clasificación: Regional
Velocidad de diseño: 30 km/h
Ancho total del túnel: 10.00 m
Pendiente máxima: 2%
CARACTERISTICAS GALERIAS PEATONALES
Longitud: 960 m ambos lados
Ancho de la galería: 2.5
m.
Gálibo mínimo: 3.2 m.
Pendiente de desarrollo: 3% a 5%
Longitud de desarrollo: 30 m.
Descansos: 1.5 m. c/30 m. de
desarrollo
DESDOBLAMIENTO DE LAS PRINCIPALES OBRAS

90. El sistema de impermeabilización de tres componentes:
• Membrana impermeabilizante en PVC de 2.5 mm de espesor.
• Geotextil no tejido 500 gr/m2, instalado para proteger la membrana.
• Water stop utilizado para adherir la membrana a la estructura.
Estructuras complementarias
• Estructuras del sistema de drenaje interno.
• Estructuras del sistema de combate de incendio.
• Estructuras del centro de control.
SISTEMAS DEL TUNEL
Cuenta con un centro de control en las proximidades de
la boca sur del túnel, encargado del sistema de gestión
del túnel. Junto a este hay un cuarto técnico. Se han
instalado sub estaciones eléctricas de acometida de los
sistemas electromecánicos que componen el túnel.
Sistemas Electromecánicos
Sistema de extinción de incendios
Suministro de energía
Ventilación
Iluminación
Infraestructura y caminos de cables
Sistemas de Seguridad, Vigilancia y control
Sistema de señalización dinámica
Sistema de control de gálibo
Sistema de cierre de túnel
Sistema de control de aforos
Circuito cerrado de Televisión (CCTV)
Sistema de detección automática de incidentes (DAI)
Sistema de Postes SOS
Sistema de megafonía
Sistema de radiocomunicaciones
Sistema de detección de incendios
Sistema de control de la ventilación
Sistema de supervisión y control
Red de Comunicaciones y Centro de Control
Red de Comunicaciones
Centro de control y cuartos de servicios

91. CENTRO DE CONTROL DE OPERACIÓN DE
TÚNEL GAMBETTA
Sistema de señalización dinámica
Incluye la instalación de señales de mensaje variable,
suministrando información en tiempo real respecto a eventos
especiales en la ruta.
Sistema de control de Gálibo
Evitará el colapso del túnel por un exceso de gálibo de un
vehículo. Incluye un sistema de detección de altura mecánico
en caso de fallo eléctrico.
Sistema de cierre de túnel
Impedirá la entrada al túnel ante situaciones como incendios,
accidentes, corte de tráfico. Integrado por barreras y sistema
de semaforización.
Sistema de control de aforos
Permite medir y controlar las condiciones de tráfico,
monitorizar estados e históricos de trafico, clasificación de
vehículos, control de volumen de trafico.
Circuito cerrado de Televisión (CCTV)
Ayuda visual para los operadores dentro del centro de control.
Permite grabar distintas situaciones registradas por las
cámaras de TV.
Sistema de detección automática de incidentes (DAI)
Cuenta con cámaras CCTV con tarjeta integrada, servidor de
detección automática de incidentes, puesto de supervisión DAI
compuesto por un PC.
Sistema de Postes SOS
Conjunto de teléfonos (Postes SOS), ubicados
estratégicamente para el uso del usuario

92. Sistema de megafonía
Envío de mensajes acústicos a los usuarios del interior del túnel,
indicándoles el procedimiento en caso de situaciones de emergencia.
Sistema de radiocomunicaciones
Permite la comunicación inalámbrica al interior del túnel, con cobertura a
los servicios de mantenimiento del túnel. Incorpora un canal UHF para los
servicios de mantenimiento.
Sistema de detección de incendios
Sistema de detección lineal basado en tecnología de cable fibrolaser o
sensor de fibra óptica (alta duración y bajo mantenimiento).
Sistema de control de la ventilación
Sistema longitudinal con ventiladores de chorro. La ventilación en las
galerías es de tipo axial tubular distribuida a lo largo del túnel con
ventiladores reversibles de carcasa de acero laminado.
Sistema de supervisión y control
El sistema de gestión de túneles (SGT) esta compuesto por 04 niveles
jerárquicos:
• Equipamiento de campo.
• Control distribuido.
• Estaciones remotas universales.
• Centro de control
Red de Comunicaciones
Usa protocolo TCP/IP sobre ethernet (redes de datos). La red de
comunicaciones integrará todos los flujos de la red IP de todos los
equipamientos del túnel.
CENTRO DE CONTROL DE OPERACIÓN DE
TÚNEL GAMBETTA

94. PROYECTOS RECIEN INICIADAS

95. Tramo 1: Av. La Marina – Santo Tomás incluye la Construcción del Puente
Nanay
Long. Km.: 2.28 Km.
Se otorgó la Buena Pro al CONSORCIO PUENTES DE LORETO ( Mota-Engil Peru
S.A./ Cosapi S.A/ Incot S.A.C. Contratistas Generales y Mota Engil Engenharia E
Construcao S.A. Sucursal Peru).
La Buena Pro quedó consentida el 11.09.2017, el contrato se suscribó el
20.09.2017.
CONTRATO N° 087-2017-MTC/20
Inicio de Obra: Octubre 2017
Plazo : 1050 días
Costo Total del Proyecto S/ 677 mill.
Ubicación: Departamento de Loreto. Comprende 3 Tramos y 1 acceso fluvial
y adquisición de un ferry boat.
CONSTRUCCIÓN DE LA CARRETERA
BELLAVISTA - SANTO TOMAS (PUENTE NANAY
Y VIADUCTOS DE ACCESOS)

96. Ubicación: Departamentos de Huánuco y Cerro de Pasco
Comprende 03 tramos
Tramo 1: Oyón – Dv. Cerro de Pasco
El 08.09.2017 el comité de Selección envió el informe de elevación al
OSCE, a fin de que emita su pronunciamiento el 19.09.2017 como
fecha máxima.
Buena Pro estimada : Setiembre 2017
Costo:
Obra: S/ 356,52 millones
Supervisión: 16,50 millones
TOTAL: S/. 373, 02 millones
La Unidad Gerencial de Estudios concluirá en el presente año los
tramos II y III.
INVERSIÓN TOTAL (3 TRAMOS)
Costo Total: S/ 1,450 Millones
La presente obra contempla la ejecución de pavimentos rígido en
base al trafico proyectado, para un periodo de análisis de 20 años, las
condiciones medio ambientales, materiales disponibles de la zona y
los parámetros de la Guía AASHTO para el diseño de estructuras de
pavimentos flexibles y pavimentos rígidos versión 1993.
PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LA OBRA
Longitud Aprox. 48.94 Km. (Corresponde a la progresiva de la
Vía principal Oyón (Km. 134 + 977.92 ) - Dv.
Cerro de Pasco (Km. 181 + 000) y el Ramal Oyón Km.
136+780 – Km. 139+698.16)
Red Vial Primaria Nacional
Clasificación según demanda Segunda clase
Tipo de pavimento Losas de pavimento rígido
Ancho de calzada 6.60 m.
Ancho de berma 1.20 m
Velocidad Directriz 30 km/h a 50 km/h
Obras de arte Cunetas triangulares y rectangulares
Pavimentadora deslizante de concreto
(Oruga y guías)
MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA OYON –
AMBO

97. Pavimentadora de concreto deslizante (Oruga y
guias) - Carretera Oyon- Ambo

98. Pavimentadora de concreto deslizante (Oruga y
guias) - Carretera Oyon- Ambo

99. 1.8 Referencias Bibliográficas
- Ottazi Passino, Gian Franco, Concreto Armado I, PUCP.
- Muñoz Peláez Alejando, Diseño Sismorresistente, PUCP.
- San Bartolomé Ángel, Albañilería, PUCP.