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Timestamp: 2018-12-19 03:18:44
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Evaluación de la resistencia de
Se revisaron los factores de reducción de la resistencia a utilizar para la evaluación analítica de la resistencia de acuerdo con el
artículo 20.2.5 para que sean compatibles con los nuevos factores de carga y reducción de la resistencia introducidos en el
Capítulo 9. Observar que la carga total de prueba indicada en el artículo 20.3.2 no fue modificada, a pesar del cambio de los
factores de carga indicados para el diseño en la sección 9.2.
En 1995 se revisó el Capítulo 20 para resaltar la necesidad de monitorear durante los ensayos de carga no sólo las flechas, sino
también las fisuras relacionadas con el corte y/o la adherencia junto con el descascaramiento y aplastamiento del hormigón. En
los casos que involucran el deterioro de la estructura, el criterio de aceptación de una construcción se debería basar en un
ensayo de carga. Además, la aceptación debería incluir un límite temporal. Se deberían especificar inspecciones y
reevaluaciones periódicas de la resistencia, dependiendo de la naturaleza del deterioro. En ACI 318-95 se introdujeron factores
de reducción de la resistencia más elevados para la evaluación de la resistencia de estructuras existentes de las cuales se
conocen las dimensiones, el tamaño y la ubicación de las armaduras, y las propiedades de los materiales.
La evaluación de la resistencia de una estructura existente exige experiencia y un sólido criterio profesional. El Capítulo 20
contiene una guía para investigar la seguridad de una estructura cuando:
2. Hay evidencias que indican fallas de construcción.
3. La construcción se ha deteriorado.
4. Una estructura existente se utilizará para una nueva función.
5. Una construcción o una parte de una construcción no parece satisfacer los requisitos del Código.
Los requisitos del Capítulo 20 no se deben utilizar para la aprobación de sistemas especiales de diseño y métodos constructivos.
La aprobación de estos sistemas se trata en la sección 1.4.
Se sugiere consultar las Referencias 28.1 y 28.2 publicadas por el CRSI (Concrete Reinforcing Steel Institute) como guía
adicional para la evaluación de la resistencia de las estructuras existentes. La publicación CRSI Engineering Data Report
Number 1128.3 contiene información adicional sobre las armaduras de las estructuras de hormigón armado existentes.
Si hay planos de obra disponibles." Si la resistencia al corte o a la adherencia es crítica para la seguridad de una estructura.REQUISITOS GENERALES La resistencia de las estructuras existentes se puede evaluar de forma analítica o experimental.2 y los factores de reducción de la resistencia del artículo 20.2. se deberían realizar verificaciones puntuales para confirmar la ubicación y el tamaño de las barras de armadura indicadas en dichos planos. La resistencia nominal a la compresión axial de una columna depende fundamentalmente del producto entre el área de la sección transversal de la columna y la resistencia a la compresión del hormigón.1 es "considerar la probabilidad de la presencia de elementos con una menor resistencia originada en variaciones de la resistencia de los materiales y de las dimensiones. de 20. Si la incertidumbre con respecto a la seguridad se relaciona con el deterioro de la estructura.2.2 . Existen técnicas de ensayo no destructivas para determinar la ubicación y el tamaño de la armadura. No está prohibido realizar evaluaciones de la resistencia al corte de forma analítica siempre que éstas "se comprendan cabalmente.5. se recomienda realizar análisis estructurales que respalden los resultados de los ensayos de carga (R20. ubicación de la armadura y propiedades reales de los materiales. La última columna de esta tabla muestra la relación entre los factores de los Capítulos 20 y 9. En segundo lugar. es necesario establecer las dimensiones. Por el contrario. La aplicabilidad del procedimiento analítico depende de si el origen de la deficiencia es crítico para la resistencia de la estructura bajo: (1) carga de flexión y/o axial. el Capítulo 20 especifica factores de reducción de la resistencia más elevados. En primer lugar. o (2) corte y/o adherencia. las teorías y modelos disponibles no son tan confiables para predecir el comportamiento y la resistencia al corte y a la adherencia del hormigón estructural. A menos que se las conozca de antemano. el tamaño y la ubicación de las armaduras y las propiedades de los materiales.3. Las fallas por corte y por adherencia pueden ser fallas frágiles. los factores de reducción de la 28 . Los requisitos que contiene el Código sobre corte en una y dos direcciones y adherencia son semi-empíricos. y las propiedades del hormigón y del acero de las armaduras. en aquellos lugares donde la tensión calculada tendría un valor máximo.5. la solución más eficiente puede consistir en realizar ensayos físicos.2 DETERMINACIÓN DE LAS DIMENSIONES REQUERIDAS Y DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Si la evaluación de la resistencia de una estructura se realiza de forma analítica.5 con aquellos de la sección 9. 20.20. el tamaño y la ubicación de la armadura.3. Para la evaluación analítica de columnas y del aplastamiento del hormigón.2).3. dada en R9. las propiedades reales del acero de las armaduras o de los cables de pretensado se deberían determinar en base a muestras representativas extraídas de la estructura. Las mediciones se deben realizar en las secciones críticas. Una de las razones para utilizar los factores de reducción de la resistencia. Para determinar que una construcción es aceptable alcanza con realizar una evaluación analítica de la resistencia siempre y cuando se satisfagan dos condiciones (20. debe ser posible establecer las dimensiones reales de la construcción.3.1. y para estimar la resistencia del hormigón. Siempre que sea posible y adecuado. Si no se satisfacen estas dos condiciones. carga axial o combinación de flexión y carga axial. el origen de la deficiencia debe ser crítica para la resistencia a flexión." Cuando se conocen las dimensiones reales del elemento. mientras que para corte y torsión es de 6 por ciento. tal como los especificados en el Capítulo 20.2. No puede ser crítica para la resistencia al corte o la adherencia.3). Si las causas que originan el estudio se relacionan con la flexión o la carga axial pero no resulta posible determinar las propiedades de los materiales. La Tabla 28-1 presenta una comparación de los factores de reducción de la resistencia del artículo 20. puede que un ensayo físico sea la solución más adecuada. φ. φ. Para flexión en vigas y tracción axial el aumento es de 11 por ciento.1 EVALUACIÓN DE LA RESISTENCIA . se debería permitir que la estructura permanezca en servicio durante un periodo de tiempo determinado en función de la naturaleza del deterioro. Los factores de reducción de la resistencia más elevados. La resistencia se debería reevaluar periódicamente. la resistencia se debe evaluar mediante un ensayo de carga según lo indicado en la sección 20. El comportamiento y las resistencia del hormigón estructural solicitado a flexión y/o cargas axiales se puede predecir de forma precisa en base a la hipótesis de conservación de las secciones planas de Navier. la resistencia se puede evaluar mediante un ensayo de carga. Una evaluación analítica de la resistencia requiere utilizar los factores de carga de la sección 9.5 son aproximadamente 20 por ciento mayores que aquellos de 9. aumentan las resistencias calculadas de los elementos.1. Si la construcción satisface los criterios de aceptación de la sección 20. Debido a que la resistencia a la compresión del hormigón es altamente variable. los factores de reducción de la resistencia.
23 20.5 especifica un mayor aumento del factor de reducción de la resistencia. Al igual que en ediciones anteriores del Código. esto también asegura la estabilidad de las cargas de prueba.3. siendo D la sumatoria de las cargas permanentes o los momentos y esfuerzos internos correspondientes a las mismas. 20 Cap. La carga total de prueba se debe lograr aplicando como mínimo cuatro incrementos de carga aproximadamente iguales.2).2).2." Este efecto de arco se ilustra en la Figura 28-1. respectivamente.90 1. de acuerdo con el artículo 10.85 0.12 Entre las diferentes líneas verticales de carga debe haber un espacio suficiente para impedir que entren en contacto después de la deformación del elemento cargado y así evitar el efecto de arco. 28 . Como para evaluar la resistencia de las estructuras existentes es necesario medir la resistencia a la compresión real del hormigón (20. Nota: Aunque para esta actualización se revisaron y modificaron los factores de carga y de reducción de la resistencia de las secciones 9. la carga de prueba total se especifica como 0.80 0. el artículo 20. se debe modificar la magnitud o la ubicación de esta carga para compensar esta contribución. 9 Secciones controladas por tracción. de acuerdo con el artículo 10. a menos que todas las partes involucradas acuerden realizar el ensayo a una edad más temprana (20.23 Corte y torsión 0.3. Veinticuatro horas después de retirar la carga de prueba se debe registrar un conjunto final de mediciones. Si se anticipa que los elementos adyacentes contribuirán a soportar la carga de prueba.85(1.3.7L).9. Si se han de simular cargas uniformemente distribuidas se deberá evitar el "efecto de arco.3.3 0.3.3 . deformación específica.28.3.3). A más tardar una hora antes de aplicar la carga se deben obtener y registrar los valores iniciales de todas las magnitudes a ser medidas (flecha.3.resistencia del Capítulo 9 son menores para compresión axial que para flexión.75 1.80 0.4 1. φ. 20. La carga de prueba total incluye la carga permanente existente (20.07 Aplastamiento del hormigón 0. y L se define como la sobrecarga o los momentos y esfuerzos internos correspondientes.3 Elementos con armadura en espiral (zunchos) de acuerdo con el artículo 10.2 y 9.4 CRITERIOS DE CARGA Los criterios de carga se especifican en la sección 20. 9 Cap.4D + 1.75 1. 20/Cap. etc.2. El Comité 318 considera que esta carga es adecuada para evaluar la resistencia de los diseños que utilizan los nuevos factores de carga y reducción de la resistencia del Capítulo 9.3 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO DE CARGA El número y la distribución de las cargas en los tramos o paneles cargados se debe seleccionar de manera de maximizar las flechas y las tensiones en las regiones críticas de los elementos estructurales cuya resistencia está en duda (20. se decidió no modificar la intensidad de la carga de prueba especificada en el artículo 20.00 0.21 Elementos con otros tipos de armadura 0. Tabla 28-1 – Comparación de los factores de reducción de la resistencia Factor de reducción de la resistencia Cap. Se debe obtener y registrar un conjunto de mediciones de las magnitudes seleccionadas después de aplicar cada incremento de carga.4.1).1.11 Secciones controladas por compresión. y como mínimo durante las 24 horas posteriores a la aplicación de la totalidad de la carga.65 1. para las columnas. La parte de la estructura a ensayar debe tener como mínimo 56 días de hormigonada.70 1. ancho de las fisuras.80 0.
las fisuras por corte (20.5 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN Las evidencias de falla incluyen el descascaramiento y el aplastamiento del hormigón (20.4 .5. se considera que los elementos dañados no se deben utilizar ni siquiera para un nivel de cargas de servicio menos elevado.5. Si el grado de daño ocurrido es suficiente para considerar que la estructura no verifica los criterios establecidos para el ensayo. se debe monitorear la proyección de las fisuras diagonales (inclinadas) sobre un eje paralelo al eje longitudinal del elemento.5.2). Para los voladizos la luz se debe tomar igual al doble de la distancia entre el apoyo y el extremo del voladizo. Las Figuras 28-2 y 28-3 ilustran la aplicación de los criterios de limitación de las flechas para el primer ensayo de carga. 2. Si la flecha máxima es menor que A 2t / ( 20. En la 28 .3 y 20. No es posible desarrollar una regla única y sencilla que sea aplicable a todos los tipos de estructuras y condiciones dadas. y (b) la distancia libre entre los apoyos más el espesor del elemento.5. NO NO Espacio suficiente para evitar el efecto de arco después de la deformación SI Figura 28-1 – El efecto de arco desvía las cargas aplicadas hacia los extremos de la luz 20.000h ) el porcentaje de recuperación de la flecha debe ser como mínimo 75 por ciento después de 24 horas.5. h. en los elementos que no tienen armadura transversal.5). La luz se define como el menor valor entre (a) la distancia entre los centros de los apoyos. siendo h = espesor total del elemento. Si la proyección de cualquier fisura diagonal es mayor que el espesor del elemento en el punto medio de la fisura.000h ) se puede obviar el requisito sobre la recuperación de la flecha. (Menor de las luces en los sistemas de losas en dos direcciones). Las flechas deben satisfacer las siguientes condiciones (20. puede que el elemento sea deficiente desde el punto de vista del corte. no se permite realizar un nuevo ensayo. Si la flecha máxima es mayor que A 2t / ( 20. las flechas excesivas (20.1).2): 1. in.4) y las fisuras por adherencia (20. in.5. A1 = luz del elemento sometido al ensayo de carga. in. Sin embargo.
Flecha medida. 3. de espesor. Para el segundo ensayo (repetición del ensayo) la recuperación de la flecha debe ser de 80 por ciento. in.5 . 0. Si es menor que 75% se permite repetir el ensayo. Obviar el requisito sobre recuperación de la flecha 0.6 Verificar la recuperación de la flecha.0 5 10 15 20 25 30 35 40 Luz. ft Figura 28-3 – Criterios de aceptación para el ensayo de carga . Figura 28-2 se grafica la flecha máxima admisible en función del espesor del elemento para una luz de 20 ft.Elementos con A t = 20ft 1. in.2 3 4 5 6 7 8 9 10 Espesor del elemento (h).5 Obviar el requisito sobre recuperación de la flecha 0.8 0. in. 4. Si es menor que 75% se permite repetir el ensayo 0. Figura 28-2 – Criterios de aceptación para el ensayo de carga .4 0. Verificar la recuperación de la flecha.5 1. La repetición del ensayo no se puede realizar antes de transcurridas 72 horas desde que se retiran las cargas.0 Flecha medida.Elementos con h = 8 ft 28 . Para los elementos que no satisfacen el criterio de 75 por ciento de recuperación de la flecha pueden se puede repetir el ensayo de carga. En la Figura 28-3 se grafica la flecha máxima en función de la luz para un elemento de 8 in.
5. Structural Bulletin No. 28.2 Proper Load Tests Protect the Public. IL. 28 . 27. siempre que la autoridad fiscalizadora así lo apruebe. la estructura se puede utilizar para un nivel de cargas reducido.3 Evaluation of Reinforcing Steel in Old Reinforced Concrete Structures.3. Schaumburg.2) indica que una estructura no es adecuada. Concrete Reinforcing Steel Institute. 20. Concrete Reinforcing Steel Institute.20. 16. Durante el ensayo de carga. Noviembre 1987.1. durante los ensayos de carga normalmente se deben apuntalar los elementos cargados. en ningún momento la estructura deformada debe tocar o apoyarse sobre el apuntalamiento.7 SEGURIDAD Para garantizar la seguridad. Schaumburg.1 Applications of ACI 318 Load Test Requirements.6 APROBACIÓN DE LA ESTRUCTURA PARA CARGAS DISMINUIDAS Si la evaluación analítica de la resistencia (20. si se superan las flechas indicadas en el artículo 20. Engineering Data Report No.6 . o si no se satisfacen los requisitos referidos a las fisuras del artículo 20. REFERENCIAS 28. 11. IL. El apuntalamiento no debe interferir con el procedimiento del ensayo ni afectar sus resultados. Concrete Reinforcing Steel Institute.5.2. IL. 28. Engineering Data Report No. Schaumburg.
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