TUBOS Y CONDUCTOS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO

Ing. Civil Rubén J. Martínez G.


1.-INTRODUCCION

Una edificación es un sistema complejo, compuesto por diferentes sub-sistema que cohabitan de acuerdo al uso o función de la misma. El sistema estructural es el armazón o sostén de la edificación y su función es vital. Además del sistema estructural la edificación necesita otros sistemas para el desenvolvimiento de las actividades de los equipos y personas que lo habitaran; entre los que podemos citar: el sistema sanitario, el sistema de aire acondicionado, el sistema eléctrico y cualquier otro sistema que se necesite para la función de los equipamientos requeridos. Los diferentes sub-sistema interactúan con el sistema estructural y en muchos casos necesitan invadir a este por razones arquitectónicas o por la necesidad de paso, a un nivel determinado.

2.- TUBERIAS Y DUCTOS EN CONCRETO
Las tuberías y ductos se pueden introducir al concreto de dos maneras diferentes que son:
a) Pasando a través del elemento, esto sucede cuando el tubo pasa perpendicular al eje longitudinal del elemento, como en vigas o cuando se atraviesa el elemento perpendicular al plano como el caso de muros o losas.

b) Embebidos en el elemento, Las tuberías y ductos se encuentran embebidos en hormigón cuando estas se colocan totalmente dentro del elemento, es el caso de un tubo dentro de una columna, de una losa o un muro.

La introducción de tuberías y ductos dentro del concreto debe estar aprobada por el Ingenieros Estructural y cuando se haya previsto la necesidad de insertar algún tubo, el diseñador estructural debe proveer los detalles correspondientes. El ingeniero estructural debe permitir la introducción de tuberías siempre y cuando esta no sean perjudiciales para el concreto.

El Reglamento del ACI-318-05 (Reglamento del 2005) en el Capitulo 6, trata los relativos a “Tuberías y Ductos Embebidos en el Concreto” y en este articulo trataremos de desarrollar lo expuesto en 6.3, donde se dan reglas empíricas, como ellos mismo explican, para realizar instalaciones seguras en condiciones normales, pero deben hacerse diseños especiales para condiciones no usuales (Hacen mención de los reglamentos ANSI/ASME).

Según ACI-318S/318SR

6.3.2.- No deben dejarse embebidos en el concreto estructural tuberías y ductos de aluminio, a menos que se recubran o se pinten adecuadamente para evitar la reacción concreto-aluminio, o la acción electrolítica entre aluminio y el acero. Se prohíbe el embebido o pase del aluminio a través del concreto a menos que este perfectamente revestido, pues el aluminio puede reaccionar electrolíticamente con el acero y provocar fisuración y descascaramiento del concreto.

6.3.4- Los ductos y tuberías, junto con sus conexiones embebidas en una columna, no deben ocupar mas del 4% del área de la sección transversal que se empleo para calcular su resistencia, o de la requerida para la protección contra el fuego. Mediante este requerimiento podemos limitar el diámetro del tubo o conducto que podría introducirse en una columna. Y esto es particularmente importante ya que en ocasiones hemos visto como constructores han introducido tubo, bajante de aguas pluviales, que superan este porcentaje. A manera de ilustración le anexamos a continuación una tabla con los diámetros mayores que podrían introducirse en columnas según sus dimensiones.

____________________________________________________

Dimension de Columna ----------Diametro maximo / tubo
( En metro )-----------(En centimetro)-----( En Pulgada)

--0.20m.-----0.20m.---------1.57Cm-------------5/8
--0.25m.-----0.25m.---------1.97Cm-------------7/9

--0.30m.-----0.30m.---------2.36Cm-------------1
--0.40m.-----0.40m.---------3.15Cm------------1-1/4
--0.50m.-----0.50m.---------3.94Cm------------1-5/9
--0.60m.-----0.60m.---------4.72Cm------------1-6/7
--0.70m.-----0.70m.---------5.51Cm------------2-1/6
--0.80m.-----0.80m.---------6.30Cm-----------2-1/2
--0.90m.-----0.90m.---------7.09Cm-----------2-4/5
--1.00m.-----1.00m.---------7.87Cm-----------3-1/9
____________________________________________________
Como podemos observar en cuadro anterior, a una columna de 0.30m x 0.30m solo podríamos introducir un tubo de 1” (una pulgada) y a una columna de 1.00m x 1.00m una tubería con un diámetro no mayor de 3” (tres pulgadas).

6.3.5.-Excepto cuando los planos de los ductos y tuberías hayan sido aprobados por el ingeniero estructural, las tuberías y ductos embebidos en una losa, muro o viga ( diferentes de los que solo pasan a través de estos elementos) deben satisfacer.

6.3.5.1- No deben tener dimensiones exteriores mayores que 1/3 del espesor total de la losa, muro o viga donde estén embebidos.

6.3.5.2-No deben estar espaciados a menos de 3 veces su diámetro o ancho medido de centro a centro.

Estos numerales nos dan las pautas para la colocación de ductos o tubería embebidos en losas, muros y vigas, pero además, debemos observar para lograr la integridad y la suficiente resistencia a la solicitaciones, la magnitud de los esfuerzos y localización de estos, es decir tomar en cuenta la posición del eje neutro en la sección del elemento así como los puntos de inflexión, localización de grandes cortantes y momentos que en algunos casos pueden ser significativos y pueden generar la no autorización del ingeniero estructural a la colocación del ducto o tubería, por lo que siempre es sano consultar al ingeniero estructural.

En este esquema se pueden ver los limites para hacer embebido de tubos en vigas y losas
En un muro de espesor “e” podemos hacer embebido cumpliendo con estos requerimientos

6.3.8.-Ningún liquido, gas o vapor, excepto el agua cuya temperatura y presión no excedan de 32 Grado C. ni de 0.35 MPa respectivamente, debe colocarse en las tuberías hasta que el concreto haya alcanzado su resistencia de diseño.

6.3.9.- En losas macizas, las tuberías deben colocarse entre las capas de refuerzo superior e inferior, a menos que se requiera para irradiar calor o fundir nieve.


6.3.10.-El recubrimiento de concreto para las tuberías y sus conexiones no debe se menor 40 mm. En superficies de concreto expuestas a la intemperie e en contacto con el suelo, ni menos de 20 mm. en aquellas que no estén directamente en contacto con el suelo o expuestas a intemperie.

En vigas podemos hacer pase a traves de ellas como en esto esquema

En el artículo 6.3.11, especifica la colocación de un refuerzo normal a la tubería, con un área no menor de 0.002 veces el área de la sección de concreto. De igual manera se recomienda en el 6.3.12, que las tuberías y ductos deben fabricarse e instalarse de tal forma que no se requiera, doblar, cortar o desplazar el refuerzo de su posición apropiada. A esto ultimo podemos agregar que si por alguna razón se necesitara cortar, doblar o desplazar refuerzo de su posición original se deberá hacer algún diseño o detalle especial.


En esta fotos se observa el paso de tubería sanitaria a través de vigas


Este articulo ha sido escrito por el Ing. Ruben J. Martínez García
BIBLIOGRAFIA
1.-Reglamento para las Construcciones de Concreto Estructural ACI 318-05 Ver Articulos Relacionados

Nuevo Codigo Sismico Dominicano

ANTE UN NUEVO REGLAMENTO DOMINICANO PARA
EL ANALISIS SISMICO DE ESTRUCTURAS

Ing. Rubén J. Martínez García

La Dirección General de Reglamentos y Sistemas de la Secretaría de Estados de Obras Publicas, como institución encargada de la elaboración de los reglamentos técnicos que regulan la preparación y la ejecución de proyectos y obras relativas a las áreas de ingeniería, arquitectura y ramas afines, en los últimos años se ha embarcado en la revisión y elaboración de nuevos reglamentos. En tal sentido han puesto en circulación, en otros, manuales tales como “Reglamento para Diseño y Construcción de Edificios en Mampostería Estructural” y “Requerimientos de Aplicación del Reglamento General de edificaciones y Tramitación de Planos”.

En esta ocasión la DGRS-SEOPC esta preparando el lanzamiento del nuevo REGLAMENTO DOMINICANO PARA EL ANALISIS SISMICO DE ESTRUCTURAS , este sustituirá a los manuales Recomendaciones Provisionales Para el Análisis Sísmico de Estructuras (del 1979) y Recomendaciones Provisionales Para el Análisis Sísmico de Estructuras –Ejemplos de Aplicación (del 1981). Este nuevo reglamento mantiene partes del anterior pero al cual se le han añadidos conceptos modernos y ampliados, por lo que le invito a revisarlos para que emitan su opinión u observación durante el proceso de ENCUESTA PUBLICA que forma parte del proceso de aprobación y puesta en circulación como reglamentos oficial. Para obtener información acerca del proceso de encuesta pública visite la página Web de la DGRS-SEOP C o llame a su oficina.

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SOLAPE DEL REFUERZO LONGITUDINAL

TRASLAPE O SOLAPE DEL REFUERZO LONGITUDINAL EN NUDOS O JUNTAS, EN ESTRUCTURA DE HORMIGON ARMADO-EN ZONA DE RIEGOS SISMICO

Ing. Civil Rubén J. Martínez G.

RESUMEN

El siguiente artículo tiene por objetivo llevar a los ingenieros constructores y encargado de proyectos de edificaciones la forma correcta de hacer empalme de varillas por solape en columnas. Los solapes del refuerzo son inevitable en la construcción por lo tanto el Código ACI, da pautas para realizar un buen empalme en regiones con riegos sísmicos.

1.-INTRODUCCION

El auge de la construcción en la República Dominicana, ha generado el aumento de las edificaciones del tipo aporticadas, es decir, estructuras donde el sistema resistente a cargas verticales y horizontales se hace por medio de vigas y columnas. Observando diferentes construcciones de este tipo, en la ciudad de Santo Domingo y otras ciudades importantes de nuestro país, hemos verificado en la mayoría la falta de cuidado, para realizar un correcto solape de las varillas longitudinales, en columnas. Hemos preparados este artículos para hacer del conocimiento, de los constructores y encargados de proyectos de edificaciones, de la necesidad de prestar atención a los solape del refuerzo longitudinal en vigas y particularmente en columnas.

2.- EMPALME DE REFUERZO POR TRASLAPO
El empalme del refuerzo se debe a diferentes razones entre la que podemos citar:
a) Las longitudes comerciales de las barras de refuerzos que van desde 20pies aumentando en 5pies hasta 40 pies
b) El diseño puede variar el requerimiento de acero en las secciones de un mismo elemento.
c) El proceso de construcción establece la conveniencia de trabajar con barras de tamaño manejable por los obreros.

Los empalmes por traslape de barras consiste en el solape longitudinal de las barras a largo de una distancia que permita transmitir el esfuerzo de una barra a otra por adherencia. Es practico unir las barras solapadas con alambre para mantenerla en posición hasta tanto se realice el vaciado del hormigón.


Es importante destacar que el ACI-318 12.14.2.1 permite el empalme por traslape de barra No.11 ó menor. En nuestro país es usual el uso de barras de una (1”) pulgada o menor, es decir, un diámetro No.8 como máximo, por lo tanto todas las barras se pueden empalmar por solape o traslape.


DIBUJO O ESQUEMA DE UN EMPALME O SOLAPE

La longitud de solape debe ser especificada en los planos por el ingeniero estructural, ya que, esta depende del diámetro de la barra, el esfuerzo de fluencia del acero y la resistencia del hormigón del elemento estructural en cuestión.

3.-CARACTERISTICAS DEL TRASLAPE EN REGIONES CON RIEGOS SISMCO.

El capítulo 21 del ACI, contiene “disposiciones que se consideran como los requisitos mínimos para una estructura de concreto reforzado capaz de sostener una serie de oscilaciones en el rango inelástico de respuesta, sin deterioro critico de su resistencia”. De ahí la importancia de observar lo establecido en el ACI 21.3.2.3 que dice lo siguiente “Sólo se permiten traslapes de refuerzo de flexión cuando se proporciona refuerzo de zuncho o espiral en la longitud del traslape. El espaciamiento máximo del refuerzo transversal que envuelve las varillas traslapadas, no debe exceder de d/4 ó 10 centímetro. No deben emplearse traslape: a) dentro de las juntas, b) ni en una distancia de dos veces el peralte del elemento desde la cara del junta, c) ni en ubicaciones donde el análisis indique fluencia de flexión causadas por desplazamientos laterales inelásticos del marco.

De lo establecido anteriormente por el Código ACI, en la cita anterior, se fundamenta el tema central de este artículo, pues siendo nuestro país, La República Dominicana, una región de alto y moderado riego sísmico según el mapa de riego sísmico de nuestra isla.

GRAFICO CON EL MAPA DE SISMICIDA

Con lo establecido en el ACI 21.3.2.3, los empalmes por solape, en una columna, deben tener las siguientes características

Por lo visto en el detalle anterior es recomendable ubicar el empalme por solape en el tercio central de la columna en cada nivel. De igual manera es importante destacar que los estribos tendrán un espaciamiento máximo de 10cm a lo largo de toda la columna.

En la práctica constructiva es común ver situaciones como las que muestran las siguientes fotos.

Este tipo de error constructivo es el resultado de la falta de detalles constructivos, en los planos estructurales. Es responsabilidad del ingeniero estructural indicar la posición de los solapes y las características de los mismos. Una vez un plano contenga los detalles estructurales le corresponde al constructor realizarlo para que la estructura tenga un comportamiento satisfactorio.

En la siguiente foto podemos observar una correcta disposición del acero.

Como se puede ver el solape se ha realizado en el tercio central de la columna




BIBLIOGRAFIA
1.-Reglamento para las Construcciones de Concreto Estructural ACI 318-99

2.-Diseño de Estructuras de Concreto 11.a Edición. Arthur H. Nilson – George Winter

3.-Recomendaciones provisionales para el Análisis Símico de Estructuras M-001-DGRS

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