DISEÑO DE PLACAS Y SU PROCESO CONSTRUCTIVO EXPOSITOR: ABNER HANS CALDERÓN JIMÉNEZ

Introducción: Placas o conocidos también como muros de cortante, debido a que la carga lateral de un edificio, producida por el viento o sismo, se transfiere por cortante horizontal a estos elementos y porque dada su rigidez absorben una buena parte de la fuerza sísmica total. El uso de muros de cortante se hace imperativo en edificios altos con el fin de poder controlar las deflexiones de entrepiso y provocadas por las fuerzas laterales, proporcionando seguridad estructural adecuada en caso de sismos severos y protección contra el daño de elementos no estructurales (que puede ser muy costoso) en caso de sismos moderados. En el diseño de muros la condición crítica siempre será la combinación que incluye sismo, pues éste hace que se tenga gran cortante y grandes momentos. Sin embargo, el diseñador debe analizar todo el muro como una unidad y diseñarlo bajo la hipótesis 1.25 (CM + CV ±CS) ó 0.9CM±1.25CS

DISEÑO Los muros de cortante deben ser diseñados para la acción combinada de carga axial, momentos y corte teniendo en cuenta las siguientes consideraciones generales: En el dimensionamiento se tendrá especial cuidado en los esfuerzos de compresión de los extremos y en su resistencia al pandeo. El espesor mínimo para los muros será de 10 cm.; en caso que el muro se coincidente con muros de sótano el espesor deberá ser mayor a 20 cm.

DISEÑO POR FLEXOCOMPRESION a) Para muros esbeltos (Altura total/longitud: H/L ≥ 1) serán aplicables los lineamientos generales establecidos para flexocomprensión. El refuerzo vertical deberá distribuirse a lo largo de la longitud del muro, debiéndose concentrar mayor esfuerzo en los extremos b) Para muros de poca esbeltez ( H/L < 1 ) y con cargas axiales no significativas, no son válidos los lineamientos establecidos para flexocomprensión, debiéndose calcular el área del refuerzo del extremo en tracción para el caso de secciones rectangulares como sigue: Mu = Ø As fy Z Dónde: Z = 0.4L [1 + H / L]: Si 0.5 < H / L < 1 Z = 1.2 H: Si H / L ≤ 0.5 Si los muros no son de sección rectangular o están sujetos a cargas axiales significativas, se determinarán las áreas de los refuerzos mediante un análisis racional.

DISEÑO POR CORTE Según la norma E-060 de concreto armado: Los muros con esfuerzo de corte debidos a la acción de fuerzas coplanares se diseñarán considerando: Vu ≤ Ø Vn Vn = Vc + Vs Donde: Vc = 0.53 f´c t d y Vn no debe exceder de 2.6 f´c t d t: espesor de la placa Para cálculos más detallados se podrá considerar el menor valor de las siguientes expresiones: Si [(Mu / Vu) - L/2] es negativo no deberá usarse esta última ecuación.

PROBLEMÁTICA: Los principales problemas que se suscitaron fueron:   La participación activa de los moradores de la localidad pues estas personas exigían se les considere en la ejecución de la obra para poder empezar con la realización de la misma, pero el trabajo mayormente era masivo con la utilización de máquinas para lo que es la excavación de zanjas lo cual no permitía que sea necesaria la excavación manual ni la participación de los moradores. Esto no se contempló en la variabilidad del proceso constructivo a lo cual ocasionó un desperdicio como tiempo de espera, se acordó con los moradores que si haría pronta su participación en la obra. Se inició la obra con las excavaciones de las zanjas, se vuelve a generar otro problema, al empezar la excavación por la av. Gran Trapecio nos dimos con la sorpresa que habían conexión de redes de agua, alcantarillado y energía eléctrica, para lo cual se tuvo que detener la excavación con maquinaria y hacer uso de la excavación manual, con lo cual se utilizó como personal a los moradores lo que nos generó baja productividad pues no era personal calificado. Como último problema suscitado en la obra fue la excavación en la zona donde se ubicaría la cámara de bombeo, pues el plano nos daba un área determinada, la cual no se había considerado las dimensiones de los taludes se tuvo que hacer un replanteo, extendiendo el área a excavar.

Para los casos en los cuales el muro esté sujeto a esfuerzos de tracción axial significativa (Nu sea tracción) o cuando los esfuerzos de compresión sean pequeños (Nu / Ag < 0.1 f´c) deberá considerarse Vc = 0. La distancia “d” de la fibra extrema en compresión al centroide de la fuerzas en tracción del refuerzo, se calculará con un análisis basado en la compatibilidad de deformaciones. En caso de no hacerse este análisis “d” debe tomarse igual a 0.8 L. Las secciones localizadas entre la base y una altura L/2 o H/2 (la que sea menor ), podrán diseñarse con el mismo valor de Vc que el calculado para la sección ubicada a L/2 o H/2. La fuerza cortante de diseño Vu en cualquier sección deberá cumplir con: donde: Vua = Fuerza cortante proveniente del análisis. Mua = Momento flector proveniente del análisis. Mur = Momento flector teórico (asociado a Pu) que resiste la sección con el refuerzo realmente proporcionado y sin considerar el factor de reducción de capacidad Ø. Wγ = Factor de amplificación dinámica. Wγ = 0.9 + n /10 : n ≤ 6 Wγ = 1.3 + n /30 : 15 ≤ n > 6 Si n > 15, usar n = 15 donde: n = número de pisos.

Refuerzo horizontal por corte: Cuando Vu exceda a Ø Vc, deberá colocarse refuerzo horizontal por corte. El área de este refuerzo se calculará con: La cuantía ρh del refuerzo horizontal por corte (referida a la sección total vertical de concreto del sector en estudio), será mayor o igual a 0.0025, y el espaciamiento del refuerzo no excederá de L/5, 3t o 40 cm. debiéndose anclar en los extremos confinados del muro en forma tal de poder desarrollar su esfuerzo de fluencia. Refuerzo vertical por corte: La cuantía ρv del refuerzo vertical por corte (referida a la acción total horizontal de concreto), será mayor o igual de: pero no necesitará ser mayor que el refuerzo horizontal requerido. El espaciamiento del refuerzo vertical no deberá ser mayor que L/3,3t ó 40cm. Cuando Vu sea menor que 0.5ØVc las cuantías de refuerzo horizontal y vertical pueden reducirse a: ρh > 0.0020 ρv > 0.0015 El espaciamiento de ambos refuerzos no será mayor que tres veces el espesor del muro ó 40 cm. Cuando el espesor del muro sea igual o mayor de 20 cm. deberá distribuirse el refuerzo por corte horizontal y vertical en las dos caras.

MÉTODO EMPÍRICO DE DISEÑO PARA MUROS DE CARGA 14.5.1 Se permite que los muros de carga de sección transversal rectangular sólida (sin vacíos) sean diseñados mediante las disposiciones empíricas de 14.5, cuando la resultante de todas las cargas amplificadas esté localizada dentro del tercio central del espesor total del muro y se satisfagan los requisitos de las generalidades y refuerzo mínimo según la norma. 14.5.2 La resistencia axial de diseño ΦPn de un muro que satisface las limitaciones de 14.5.1, debe calcularse mediante la ecuación (14-1), a menos que se diseñe de acuerdo con 14.4.(norma E-060) Donde Φ = 0,70 y el factor de longitud efectiva k es: Para muros arriostrados en la parte superior e inferior con el fin de evitar el desplazamiento lateral y: (a) Restringidos contra la rotación en uno o ambos extremos (superior y/o inferior)..... 0,8 (b) No restringidos contra la rotación en ambos extremos .…................. 1,0 Para muros no arriostrados con el fin de evitar el desplazamiento lateral…………..……….. 2,0

PROCESO CONSTRUCTIVO  Al igual que los muros portantes de albañilería, las placas soportan las cargas sísmicas. Sin embargo, a diferencia de otros muros estructurales, son más resistentes y más durables en el tiempo, si están bien diseñadas y bien construidas.  Las placas de concreto armado son consideradas como elementos estructurales bidimensionales planos, es decir, su espesor es pequeño en comparación a sus otras dos dimensiones (largo, alto) (Figura 1).

CONCRETO + FIERRO = CONCRETO ARMADO Los materiales a utilizarse en la construcción de estos muros son los siguientes: CONCRETO + FIERRO = CONCRETO ARMADO  RECOMENDACIONES: A continuación te proporcionamos algunos consejos para recordar y tener en cuenta cuando te toque construir una placa:  Generales:  a. Las placas deben construirse estrictamente de acuerdo a lo especificado en los planos estructurales. b. Si la edificación es de dos pisos o más, las placas deben ser coincidentes en todos los niveles (Figura 2).

c. Cuando se construyan placas de concreto armado que sean colindantes a predios con muros de ladrillo o adobe, estos muros del vecino no deberán ser utilizados como encofrados para el vaciado de la placa (Figura 3). d. No se debe colocar ninguna clase de tubería (agua, desagüe, eléctrico) ni accesorios dentro de la placa, porque la debilita.  Para el refuerzo:   e. Las especificaciones del refuerzo a colocarse (diámetro de barras, cantidad, espaciamiento, numero de capas), tanto vertical como horizontalmente, deben estar claramente indicadas en los planos. f. El refuerzo vertical debe ingresar totalmente en la cimentación, respetándose un recubrimiento de 7.5 cm. g. Si la placa continúa en los niveles superiores, no olvides dejar las mechas con la longitud de empalme apropiado.(Cuadro 1).

h. Antes de vaciar el concreto, asegúrate de que los dados estén bien colocados, para darle el importante y necesario recubrimiento al refuerzo de la placa (Figura 4).   Para el concreto:  i. En la preparación del concreto debes tener cuidado con el tamaño de piedra chancada que vas a utilizar, de preferencia usa solo de ½" (no debe estar mezclada con ¾" y 1"), en especial cuando se trate de placas delgadas (10 a 15 cm.).   j. A fin de evitar la formación de cangrejeras, el concreto no debe ser muy seco pero tampoco muy aguado, debe tener la fluidez apropiada (consistencia (1)), para que se meta hasta el último rincón del encofrado. Puedes utilizar la siguiente mezcla por cada metro cúbico de concreto a preparar:

k. Es sumamente importante que compactes el concreto conforme vas haciendo el vaciado l. Debes realizar el curado del concreto luego de desencofrar, lo puedes hacer humedeciéndolo constantemente con agua (mínimo 3 días) o utilizando aditivos (Figura 5). Para el Encofrado   m. Tu encofrado no debe permitir la fuga de la lechada de cemento (2), ya que deteriora la calidad del concreto. n. A fin de que la placa tenga un espesor uniforme, asegúrate de usar templadores, ya que la fuerte presión del concreto fresco sobre el encofrado lo empuja hacia fuera. Esta presión puede hacer colapsar al encofrado (Figura 6). ñ. Debes apuntalar el encofrado para proporcionarle estabilidad (Figura 6).   o. Verifica el aplomado. https://www.youtube.com/watch?v=MEN8PmRDYBc  https://www.youtube.com/watch?v=1LSb_xBwpwc