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• Cristian Ocon Mendoza

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

17 DE JUNIO DEL 2019

Fisuras EN VIGAS Y COLUMNAS

ASIGNATURA:

ALUMNA:

RESISTENCIA DE LOS MATERIALES

RICALDE COTOHUANCA, Leydi Carol

DOCENTE:

CÓDIGO:

Ing. Jose Felipe AZPILCUETA CARBONELL

170214

SEMESTRE ACADÉMICO: 2019-I

CUSCO-PERÚ 2019

Índice 04

Introducción

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1. Objetivos

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2. Marco Teórico

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3. Instrumentos

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4. Procedimiento Experimental

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5. Presentación de Datos

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6. Discusión de Resultados

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7. Conclusiones

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8. Limitaciones y Recomendaciones

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Fuentes bibliográficas

TEMA ANÁLISIS DE FISURAS EN VIGAS Y ESTRUCTURAS DE CONCRETO EN EL LABORATORIO DE RESISTENCIA DE LOS MATERIALES DE LA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

INTRODUCCIÓN Las fisuras son, en muchos casos, un pan de cada día en las construcciones de concreto y material noble. Mucho depende de la calidad de materiales usados y más que nada de la calidad constructiva. Así, las estructuras de concreto armado pueden presentar numerosos tipos de problemas pero se debe prestar especial atención cuando rebasen los límites de los fallos resistentes. Dentro del presente trabajo se analizarán las posibles causas de las lesiones en las estructuras de concreto armado (vigas y columnas) que puedan estar relacionados con el propio proyecto, con los materiales, con la ejecución y con el uso o explotación de la estructura.

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1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVOS GENERALES 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1.1. OBJETIVOS GENERALES Determinar las razones de fisuramiento de las vigas de concreto presentes en el laboratorio de Resistencia de los Materiales de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil. 1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Realizar un análisis de dinamicidad de las fisuras

2. MARCO TEÓRICO 2.1. FISURAS Y GRIETAS Causas de las fisuraciones 2.2. FISURAS DEBIDAS A PROBLEMAS DEL PROPIO CONCRETO 2.3. FISURAS DEBIDAS A PROBLEMAS DE PROYECTO O DE EJECUCIÓN DE LA ESTRUCTURA EN SU CONJUNTO

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2.1. FISURAS Y GRIETAS

FIGURA 2.1. Fisuras y grietas en estructuras de concreto

La fisura es la rotura en la masa de concreto que se manifiesta exteriormente con un desarrollo lineal. Es decir, son aquellas fracturas que se manifiestan solo en la superficie.

Por otro lado, las grietas son el tipo de rotura que se produce en todo el espesor del concreto y pasa de una cara a otra. A continuación se muestra una clasificación de las fisuras según su espesor y sus posibles causas.

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TABLA 2.1. Clasificación de los fallos en una edificación

CAUSAS DE LAS FISURACIONES 2.2. Fisuras debidas a problemas del propio concreto

Afogarado

Retracción hidráulica

Incorrecta puesta en obra en estado plástico

Entumecimien to

Producidas por problemas intrínsecos del propio concreto, especialmente ligadas al proceso de fraguado. Pueden estar ligadas a defectos de fabricación o de puesta en obra del concreto, pero no son estructurales. Se producen en los primeros momentos de la puesta en obra del concreto, mientras todavía está en estado plástico y son debidas a las causas mostradas en el diagrama superior.

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Origen térmico

2.2.1. Fisuras de afogarado

FIGURA 2.2. TIPOS DE FISURAS POR AFOGARADO. Fisuración de un techo y de una placa

Este tipo de fisura son producidas por desecación superficial del concreto en estado plástico debido al aire seco y/o el asolamiento. Es decir, un mal proceso de curado. En general las fisuras de afogarado carecen de importancia estructural y sólo han de tenerse en cuenta si pueden facilitar la corrosión de las armaduras o por problemas estéticos.

2.2.2. Fisuras de retracción hidráulica Es debida a la disminución del volumen durante el proceso de endurecimiento del concreto.

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FIGURA 2.3. Fisuras de retracción en vigas y columnas. La estructura falla por la zona más débil

FIGURA 2.4. Fisuras de retracción en techos y pisos

FIGURA 2.5. Causas principales de las fisuras por retracción hidráulica en techos y/o pisos.

2.2.3. Fisuras por entumecimiento

Es contraria a las fisuras por retracción hidráulica. Se da cuando el proceso de fraguado y endurecimiento se da por ahogamiento y el concreto aumenta de volumen.

2.2.5. Fisuras de ejecución en estado plástico

Se da durante el proceso constructivo (primeras horas de vida del concreto) por asentamiento o deslizamiento del concreto y solo afectan a la estética de la estructura. 09

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2.2.4. Fisuras de origen térmico Se pueden producir por el gradiente de temperatura que se produce en el concreto por su baja conductividad.

2.3. Fisuras debidas a problemas de proyecto o de ejecución de la estructura en su conjunto

Por momento flector

Por esfuerzo cortante

Por punzonamiento

De compresión

De torsión

Por mala disposición de la armadura

Por asientos excesivos

Por corrosión de las armaduras

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Por exceso de deformación

2.3.1. Fisuras por momento flector

2.3.3. Fisuras de punzonamiento

FIGURA 2.8. Fisuración por punzonamiento

2.3.4. Fisuras de compresión

FIGURA 2.6, Tipos de fisuras por momento flector

2.3.2. Fisuras por esfuerzo cortante FIGURA 2.9. Fisuración por compresión

2.3.5. Fisuras de torsión

FIGURA 2.10. Fisuración por torsión

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FIGURA 2.7. Evaluación de una fisura de esfuerzo cortante

2.3.6. Fisuras por mala disposición de

2.3.8. Fisuras por exceso de

la armadura

deformación

FIGURA 2.11, Fisuras por mala disposición de las armaduras

2.3.7. Fisuras por corrosión de las armaduras FIGURA 2.13. Fisuración por exceso de deformación

2.3.9. Fisuras por asientos excesivos

FIGURA 2.12. Fisuración por corrosión de las armaduras

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FIGURA 2.14. Fisuración por asientos excesivos

3.INSTRU MENTOS 3.1. PLOMADA Instrumento formado por una pesa de metal colgada de una cuerda, que sirve para señalar la línea vertical. Usado, en este caso, para la inspección de la verticalidad de los muros de la edificación en estudio.

3.2. WINCHA Instrumento de medición longitudinal usado para la medida de longitud delas fisuras en vigas y columnas, además de las dimensiones de las mismas.

FIGURA 3.1. PLOMADA Fuente: BigMat Miguel Muñoz

FIGURA 3.2. WINCHA Fuente: AibiTech Perú

3.3. NIVEL DE ALBAÑI Es un instrumento constituido de tres niveles de brújula que ayuda a la medición de la horizontalidad o verticalidad de un elemento.

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FIGURA 3.3. NIVEL DE ALBAÑIL Fuente: LaCasaDeLaHerramienta

4.

o t n e i m i d e c o l r a P t n e m i r e p ex

SEGUIMIENTO DE DINAMICIDAD DE LAS FISURAS 4.1. CONTROL DE FISURACIÓN 4.2. MEDIDA DE LAS DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTRUCTURAS 4.3. MEDIDA DE LAS DIMENSIONES Y PERIODICIDAD DE LAS FISURAS

4.1. CONTROL DE FISURACIÓN El control de la fisuración es muy importante a fin de determinar si la grieta o fisura está viva o muerta y conocer su evolución en el tiempo. Para ello hay que marcar la situación inicial y utilizar algún sistema que permita determinar su evolución.

*Las Fisuras se clasifican en: Fisuras vivas.- Si continúan en movimiento, abriéndose o cerrándose. Fisuras muertas.- Si están ya estabilizadas en su estado final.

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Así, como primer paso, las fisuras o grietas deben ser observadas evaluando aspectos como su dirección inicial, apertura de sus labios y en el caso de ser fisuras vivas* se deberá analizar el sentido de su movimiento. Para esto, se debe establecer un plan de seguimiento de las fisuras o grietas para evaluar su evolución que por recomendación debe de durar aproximadamente un año. Esto con el fin de analizar su evolución estacional (en frío o calor). En el caso de este experimento, se estableció un periodo de análisis de 3 semanas.

4.2. MEDIDA DE LAS DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTRUCTURAS Como segundo paso se deberá determinar las dimensiones de las vigas, columnas, y muros estudiados como una unidad que deberán ser anotados en una libreta. Estas medidas se realizarán con una wincha, mientras que la verificación de horizontalidad y verticalidad de las mismas se realizarán con la plomada y el nivel de ingeniero.

FIGURA 4.1. Verificació n de la verticalidad de los muros del edificio "Octogonito " de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil con plomada.

FIGURA 4.2. Medición con wincha de las dimension es de los elementos estructura les (viga)

4.3. MEDIDA DE LAS DIMENSIONES Y PERIODICIDAD DE LAS FISURAS

Este registro deberá repetirse durante todo el periodo de seguimiento establecido en el paso 01 "CONTROL DE FISURACIÓN".

FIGURA 4.3. Registro de los datos obtenidos en los procesos anteriores.

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Como tercer pasó se deberá determinar la existencia de fisuras y grietas, además se deberá registrar las características de estas como: extensión, periodicidad dentro de un elemento estructural, etc.

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5.

Presentación de datos

5.1. CARACTERÍSTICAS DE LAS FISURAS 5.2. DIMENSIONES DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO 

5.1. CARACTERÍSTICAS DE LAS FISURAS

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5.2. DIMENSIONES DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO

FIGURA 5.1. Esquematización de la medida del ángulo de las fisuras en vigas.

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6. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Existe un distanciamiento de 0.8 cm entre la plomada y el muro del edificio en estudio lo que indica una inclinación en las paredes y por tanto también de las columnas. La figura 6.3.b. muestra una esquematización de falla por corte en los apoyos (columnas) que también produce fisuras con origen en la parte superior e inclinación aproximadamente 45° a diferencia de la figura 6.3.a. que genera fisuras con origen inferior y ángulo de inclinación de 90° debido a la flexión en el tramo.

FIGURA 6.1. Esquematización de la verificación de la verticalidad de los muros y columnas del edificio en estudio

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FIGURA 6.2. Modos potencial es de falla por asentami ento de la unidad estructur al analizada. [squareiti nmobiliar ia]

FIGURA 6.3. Modos potenciales de falla de vigas de concreto [IIT-MTPC, Earthquakes Tips, New Delhi]

7. CONCLUSIONES Para las vigas en estudio se determinan 4 posibles razones de fisuramiento a partir de todo lo visto en páginas anteriores: · Este tipo de fisuras podrían deberse a un asentamiento diferencial de los cimientos de la construcción. Esto produciría un desnivel entre columna y columna que a la par daría origen a la flexión de las vigas asemejada a una función cóncava. En este punto se analiza además las características del suelo sobre la cual se establecieron los cimientos debido a su relación directa con asentamientos dados en tiempos distintos para suelos distintos de maneras distintas para presencia varia de estas, tal y como se muestra en la FIGURA 6.2. Este asentamiento diferencial se evalúa mejor en los últimos niveles de la edificación, que es precisamente el lugar donde se ubica el laboratorio de Resistencia de los Materiales de la Escuela Profesional de Ingeniería Civil de la UNSAAC.

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· Además no se descarta la influencia sísmica debido a la baja dinamicidad de las fisuras, entendiéndose a este término como el crecimiento longitudinal de las fisuras. Sin embargo, esto también podría deberse a la razón anterior porque el asentamiento diferencial se da de manera lenta. · Un buen diagrama de cortes y momentos para las vigas y columnas nos daría evidencia de la incidencia de las fuerzas internas traspasadas desde las columnas a las vigas que produciría fallas por corte en los apoyos tal y como se muestra en la FIGURA 6.3.b · Como una posibilidad menos probables, las fisuras podrían deberse a las malas prácticas constructivas durante el vaciado del concreto o curado del mismo. Como ya se indicó en la sección 02 (MARCO TEÓRICO) las fisuras encontradas en las vigas, columnas y techos se asemejan a las fisuras producto de: - Retracción hidráulica - De Afogarado

8. LIMITACIONES Y RECOMENDACIONES 8.1. Limitaciones Existieron y existen muchas limitaciones para el adecuado desarrollo de la investigación y es el hecho de no poder realizar un adecuado seguimiento de las fisuras en el tiempo y con los instrumentos necesarios; pues como ya se indicó, se requiere un plan de seguimiento de un año para el análisis de dinamicidad de una fisura. Además para la comprobación de muchas de las hipótesis planteadas como el de asentamiento diferencial se requiere del estudio de suelos de la edificación antes de su ejecución o bien de un actual estudio de suelos

8.2. Recomendaciones Para el seguimiento de esta investigación se recomienda avancar mayor cantidad de estructuras (vigas, columnas, muros y techos) además de un estudio de suelos para comprobar la hipótesis de asentamiento diferencial. Del mismo modo, se recomienda dejar marcas en las fisuras para evaluar el crecimiento longitudinal de las mismas con relación al tiempo y de las incidencias sísmicas.

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FUENTES BIBLIOGRÁFI CAS Blogspot. (2018). QUE SON LOS ASENTAMIENTOS Y SUS CONSECUENCIAS. Obtenido de Blogger.com: http://squareitinmobiliaria.blogspot.com/2 014/10/que-son-los-asentamientos-ysus.html Comité ACI 224. (1993). Causas, Evaluación y Reparación de Fisuras en Estructuras de Hormigón. ACI 224.1R-93. Instituto Valenciano de la Edificación. (s.f.). Fisuras inclinadas en vigas de hormigón. Instituto Valenciano de la Edificación. (s.f.). Fisuras transversales en vigas de hormigón. FISURAS EN VIGAS | PAGE 25

SINTOMATOLOGÍA EN LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO. (s.f.).