Revista IE 66

Puente en Arco sobre el Lago San Roque. Carlos Paz, provincia de Córdoba. Argentina

ASOCIACIÓN DE INGENIEROS ESTRUCTURALES

Métodos innovadores de diseño sismorresistente

Comportamiento estructural bajo fuego

AÑO 26 / AGOSTO 2020 / EDICIÓN 66 / EDICIÓN DIGITAL POR EMERGENCIA SANITARIA

SUMARIO

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PUENTE EN ARCO SOBRE EL LAGO SAN ROQUE CARLOS PAZ, PROVINCIA DE CÓRDOBA, ARGENTINA

42 48 50 52

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Reprogramación de Jornadas y Concursos Presentación del libro CASA NATAL Reconstruyendo el primer escenario de veinte destacados argentinos Actualización permanente, una tendencia a seguir en Hormigón Elaborado

Métodos innovadores de diseño sismorresistente: Estudio teórico y experimental con disipadores de energía

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Comportamiento estructural bajo fuego

Entrevista a un joven Ingeniero: Juan Ignacio Zaracho

ESTUDIANTES DE LA UTN-FRBA PARTICIPARON DE UN CONCURSO

EDITORIAL

Un espacio compartido Hemos considerado positivo abrir este espacio para hacer llegar a nuestros lectores el mensaje y la opinión de socios que hace años cumplieron con la responsabilidad de presidir nuestra Asociación. Esperamos que las palabras de estos destacados profesionales resulten de especial interés por su experiencia, renovando su compromiso con nuestra profesión y con la AIE. Ing. Andrés Malvar Perrin Presidente de la Asociación de Ingenieros Estructurales presidente@aiearg.com.ar Menuda tarea la de escribir el Editorial de IE cuando nuestra sociedad está alcanzando el mayor pico de contagios de COVID19. Estamos "acuarentenados" en nuestras casas, la economía está a pura ley de Newton, cayendo con aceleración de la gravedad, absorbidos por los ZOOM, Meet, Teams, WhatsApp, SKYPE y cuanta plataforma exista o se invente.

Por Internet todo es más: “¿fácil?". Nos absorben innumerables reuniones con excesiva cantidad de participantes, que en la “normalidad" no estarían presentes para no desplazarse, uno puede participar en cualquier reunión y hasta en dos simultáneas en distintos puntos del globo, atento a muchas cuestiones inteligentes y a otras tantas que no lo son.

Por otro lado, hemos ganado suficiente tiempo para pensar, juntarnos (¡vía ZOOM!), intercambiar experiencias sobre limpieza de baños y cocinas, aspiradoras robot, mopas con frasquito, limpieza de verduras ¡y ni que hablar de desinfectar el envío del súper!

Por vergüenza -o por culpa- somos renuentes a hacer gimnasia. Libros, pocos… series, miles…

En este contexto, y a raíz de una interconsulta profesional realizada con colegas, se nos ocurrió formar un “grupo de Zoom” (¡uno más…!) al que si bien llamamos GRUPO DE DISCUSIÓN, sirve a los efectos de canalizar amablemente diferentes temas técnicos que hacen a nuestro ejercicio profesional. ¡Oh, sorpresa!, después de cuatro reuniones semanales, mantenemos con entusiasmo ese ámbito de encuentro e intercambio. Resulta entonces que la atracción generada por nuestra profesión se transforma en un recurso a explorar a los fines de reforzar vínculos de amistad entre colegas, generando enriquecedores espacios de consenso. La interconsulta no conforma un lugar común en nuestro medio. Ello obtura gravemente el desarrollo de la calidad profesional.

Es muy importante en esta etapa de apoyo a la I+D (Investigación y Desarrollo) propuesta por el Gobierno nacional, sumarnos con todo nuestro potencial, y para ello, debemos unirnos, fortalecer intercambios, crear ámbitos para el crecimiento intelectual y humano, reconocer nuestras debilidades y fortalecerlas.

A través de obras privadas o públicas, observamos día a día la aparición de señales de recuperación de nuestra actividad; apoyo a las Uni-

versidades, al CONICET, a la investigación, indicadores que permiten mantener una mirada optimista sobre el futuro de nuestra ingeniería.

Proponemos aprovechar lo que esta coyuntura pueda tener de positivo, juntarnos para sumar, adosar las sinergias generadas por estos encuentros, compartir ideas y proyectos. Esta nueva realidad impulsada por la cruel pandemia, ha incorporado una importante cantidad de temas sorprendentes, provocadores, demandantes de soluciones creativas para la continuidad de trabajos en nuestros Estudios, conectividad, reuniones y estudios virtuales.

Transformadas, con sus ventajas y desventajas, apreciamos cotidianamente variables que suponíamos inmodificables. El teletrabajo va a requerir de nuevas propuestas, sumando experiencias de otras especialidades y de la nuestra. No todo es cuestión de competir, debemos intercambiar, mejorar entre todos. Es muy difícil alcanzar un desarrollo individual, es necesario aprovechar el impulso del desarrollo colectivo.

La puesta en primer plano de la conectividad nos acerca sin límites al resto del país. No se verifica ninguna diferencia ni siquiera de tiempo horario, en hablar con alguien ubicado en el barrio de Belgrano, Flores, San Martin, con alguien residente en Rosario, La Rioja, Santa Cruz, Salta. El mundo se encuentra a disposición a un solo click de Zoom.

Si bien esto técnicamente no es nuevo, lo nuevo es la naturalidad con que se acepta y asume como “normal”. Podemos tomar cursos desde cualquier lugar del mundo, pero también, es factible descubrir nuestros cursos en cualquier lugar del planeta. Ello nos brinda una inigualable oportunidad para darnos a conocer. La plataforma de cursos de la AIE debe ser utilizada para difundir internacionalmente a la ingeniería argentina.

La ley de Economía del Conocimiento acerca otra oportunidad para aprovechar, uniendo esfuerzos a los fines de incorporarnos a la misma.

Respecto a la ciudad Autónoma de Buenos Aires, durante años, nos han sometido al absurdo burocrático de colocar infinitas firmas en carátulas quintuplicadas de planos, pero ahora es válida la presentación de una DDJJ firmada y escaneada. ¡No permitamos un retroceso en este aspecto!

La AIE constituye, sin duda, un espacio el cual nos une y convoca permanentemente a través de sus cursos, seminarios, jornadas y publicaciones.

Lugar de formación e intercambio, donde participar conforma una necesidad y obligación.

El reconocimiento obtenido por la AIE a nivel Institucional y Gubernamental deberá emplearse para optimizar nuestras condiciones de calidad y competitividad, no solo a nivel local, sino internacional.

Proponemos que la pandemia y el aislamiento preventivo y obligatorio no logren doblegarnos en nuestra constante búsqueda de excelencia profesional.

Les pedimos que nos cuidemos. ¡Muchas gracias!

Ing. Alberto Fainstein Presidente de la AIE 2010-2011

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Publicación de la Asociación de Ingenieros Estructurales para la información y divulgación de temas científicos y técnicos Edición 66 ISSN 16671511 / AÑO 26 / Agosto 2020

COMISIÓN DIRECTIVA DE LA AIE PRESIDENTE

Ing. Andrés Malvar Perrin SECRETARIO

Ing. Horacio G. Pieroni TESORERO

Ing. Aldo Loguercio VOCALES TITULARES

Inga. Carolina Fainstein Ing. Fernando Presa Ing. Oscar E. Bruno Ing. Ignacio L. Vilaseca

CORRESPONSALES

ARGENTINA Bahía Blanca: Ing. Mario Roberto Minervino Córdoba: Dr. Ing. Carlos Prato El Calafate: Ing. Otto Manzolillo Mendoza: Mg. Ing. Carlos LLopiz Neuquén: Ing. Emanuel Gevara Rosario: Mg. Inga. Yolanda Galassi Santa Fé: Dr. Ing. Gustavo Balbastro Trelew: Ing. Hugo Juan Donini

VOCALES SUPLENTES

Ing. Aníbal G. Tolosa REVISORES DE CUENTAS

Ing. Pablo L. Dieguez Ing. Alberto H. Fainstein SECRETARÍA

Vilma Fernández Pozzi Lic. María Laura Rivas Díaz Sandra Orrego

REVISTA IE COMITÉ EDITORIAL

Director: Rogelio D. Percivati Franco Inga. Laura Cacciante Ing. Marcos De Virgiliis Ing. Carlos Gustavo Gauna

Prohibida la reproducción total o parcial de textos, fotos, planos o dibujos sin la autorización expresa del Editor. Los artículos firmados son de exclusiva responsabilidad de sus autores o de las firmas que facilitan la información y no reflejan necesariamente la opinión de la AIE.

PRODUCCIÓN EDITORIAL

CONTÉCNICOS Contenidos Técnicos Arq. Gustavo Di Costa EDITOR RESPONSABLE

ASOCIACIÓN DE INGENIEROS ESTRUCTURALES Hipólito Yrigoyen 1144 1º, C1086AAT Ciudad Autónoma de Buenos Aires Tel/Fax: +54 (911) 4381-3452/5252-8838 Info09@aiearg.org.ar www.aiearg.org.ar Edición Digital por emergencia sanitaria

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EXTERIOR Bolivia: Ing. Mario R. Terán Cortez (La Paz) Brasil: Dr. Ing. Paulo Helene (San Pablo), Ing. Silvio de Souza Lima (Rio de Janeiro), Prof. Darío Lauro Klein (Porto Alegre) Colombia: Ing. Luis Enrique García (Bogotá), Prof. Harold Muñoz (Santa Fe de Bogotá) Chile: Ing. Rodolfo Saragoni Huerta (Santiago) China: Ing. Carlos F. Mora (Hong Kong) República Dominicana: Ing. Antonio José Guerra Sánchez Estados Unidos: Inga. María Grazia Bruschi (Nueva York) España: Ing. Jorge Alberto Cerezo, Prof. José Calavera Ruiz (Madrid), Dr. Antonio Aguado de Cea (Barcelona) Israel: Ing. Mario Jaichenco (Naharia) México: Dr. Ing. Pedro Castro Borges (Mérida, Yucatán), Ing. Daniel Dámazo Juárez (México DF) Paraguay: Ing. Angélica Inés Ayala Piola (Asunción) Portugal: Prof. Antonio Adao da Fonseca (Porto) Perú: Ing. Carlos Casabonne (Lima) Puerto Rico: Ing. José M. Izquierdo (San Juan) Uruguay: Ing. Gerardo Rodríguez (Montevideo) Venezuela: Inga. Gladis Troconis de Rincón (Zulia)

Encofrados Andamios IngenierĂ­a www.peri.com.ar : info@peri.com.ar

Puente en Arco sobre el Lago San Roque Carlos Paz, provincia de Córdoba, Argentina

.Por: Carlos Antonio Larsson* , a, Francisco Nicolas Larsson* , b, Mercedes del Carmen Rizzi de Larsson* , c, Julio Manuel Escobar Gamboa* , d a. Ex Prof. Titular de Hormigón Armado y Pretensado de la Universidad Nacional de Córdoba, Argentina (UNC), Ing. Civil egresado de la UNC, Director Principal y Fundador de ESTUDIO LARSSON. b. Ing. Civil egresado de la Universidad Católica de Córdoba, Co-Director Ejecutivo en ESTUDIO LARSSON. c. Ex Prof. Titular de Hormigón Armado y Pretensado de la Universidad Nacional de Córdoba, Argentina (UNC), Ing. Civil egresada de la Universidad Nacional de Córdoba, Gerente del Área de Estructuras Premoldeadas Pretensadas en ESTUDIO LARSSON. d. Ing. Civil egresado de la Universidad Nacional de Córdoba (Argentina), Gerente del Área de Estructuras de Hormigón In Situ en ESTUDIO LARSSON.

Figura 1. Variante Costa Azul y croquis de ubicación del puente

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Esta nota se centra en los aspectos de diseño y cálculo estructural de un puente ejecutado con un doble arco de 140 m de luz entre apoyos, que brinda la particularidad de haberse construido con dovelas prefabricadas de hormigón armado. Se describen los criterios generales de diseño del arco y se comentan aspectos relevantes de la construcción relativos al montaje de dovelas y al sistema de atirantamiento provisorio mediante barras macizas de acero. A su vez, se realizan comentarios generales del comportamiento estructural del puente, del sistema de amortiguadores antisísmicos y del sistema constructivo del tablero.

Por último, se explicita un breve comentario sobre la implementación BIM para el desarrollo del proyecto.

1. UBICACIÓN El puente hoy denominado “José Manuel de la Sota” forma parte de la autovía de montaña RP73 de la provincia de Córdoba, Argentina, también denominada “Variante Costa Azul” que permite brindar mejor accesibilidad a las localidades del valle de Punilla al evitar la antigua ruta RP55 y su lento cruce por sobre el paredón del dique San Roque.

2. LA ENCOMIENDA

3. DESCRIPCIÓN GENERAL

A mediados del año 2016 el ESTUDIO LARSSON

El puente cruza el Lago San Roque a unos 800 m

recibe del Comitente “Caminos de las Sierras” la en-

aguas arriba del paredón del dique, salvando un estre-

comienda de proyectar un Puente que cruce el Lago

cho de 140 m de ancho del lago. La estructura es de

San Roque para el llamado a licitación dentro del pro-

planta recta de estribo a estribo y consta de una longi-

yecto de la autovía “Variante Costa Azul”. El desafío

tud total de 325 m, elevándose a 48 m de altura sobre

era proponer una solución que se adecue a los condi-

el nivel del lago. Lo componen un viaducto al norte,

cionantes del sitio, a la factibilidad de ejecución, a los

otro al sur, y un vano central sustentado por dos arcos

plazos exigidos por el comitente y lograrlo con el mí-

de 140 m de luz entre apoyos. Los arcos se encuentran

nimo costo compatible con la debida seguridad estruc-

separados a una distancia de 14.2 m entre ejes y cada

tural y la adecuada durabilidad de la obra. A su vez,

uno consta de una sección transversal hueca de 2.50

dado que el puente se ubica en una importante zona tu-

m x 2.90 m. Los mismos están unidos mediante vigas

rística para la provincia, la estética del mismo era tam-

transversales cada 20 m en planta, en coincidencia con

bién una condición de diseño determinante.

los ejes de pilas que sostienen el tablero.

Luego de una minuciosa evaluación de las alternativas

El arco se previó despegado del tablero por cuestiones

se concluyó que una estructura en arco sería la solu-

estéticas y constructivas. Su directriz es de arcos de

ción técnica, económica y estética más recomendable.

círculo de radio distinto en cada uno de los 7 tramos

Una vez adjudicada la obra a la empresa Astori Es-

para que la geometría se aproxime lo más posible a

tructuras SA, este Estudio recibe la encomienda del

una catenaria invertida, figura geométrica de mayor

desarrollo de la ingeniería de detalle del proyecto eje-

eficiencia desde el punto de vista estructural por mi-

cutivo. La tecnología disponible por parte de la em-

nimizar los momentos flectores bajo cargas unifor-

presa constructora, con más de 50 años de experiencia

mes.

en la producción de elementos premoldeados de hormigón, condujo a proyectar un alto porcentaje de los

Las pilas son también dobles, las más altas de sección

componentes estructurales en hormigón prefabricado.

2 m x 2.5 m huecas y vinculadas con una viga inter-

El arco mismo se diseñó en base a dovelas prefabrica-

media de aporticamiento de sección 1 m x 1.5 m. A las

das, lo que le proporciona a este puente un carácter

pilas cortas de los extremos del viaducto se les redujo

singular por la solución constructiva de su estructura

la sección para disminuir su rigidez. Inicialmente se

principal.

plantearon distancias entre pilas de 20 m, pero luego,

Figura 2. Elevación lateral del puente terminado

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producto de las interferencias con la Ruta E55, el fe-

Para el montaje de las dovelas de los arcos y del resto

rrocarril “Tren de Las Sierras”, y los condicionantes

de los elementos, y también para abastecer de hormi-

topográficos, algunos vanos variaron su longitud con

gón y materiales en general a toda la obra, se contó con

un mínimo de 15 m y un máximo de 25 m.

dos grúas torre con una capacidad de 15 tn en el extremo de su pluma a 80 m de distancia.

El ancho de calzada de 25.2 m permite habilitar en una primera instancia dos carriles para cada sentido con

Las antenas provisorias fueron de hormigón prefabri-

amplios arcenes y dos veredas peatonales. En el futuro

cado de sección hueca de 17 m de altura que se mon-

podrán habilitarse hasta tres carriles por cada sentido

taron y desmontaron con las mismas grúas torre en

de circulación. La calzada tiene una pendiente trans-

rápidas operaciones y estuvieron conectadas a las

versal del 2% a dos aguas rematadas por veredas

pilas con barras de acero macizas AISI-SAE 4140.

sobre-elevadas con cañeros para cableado de iluminación y otras conducciones a futuro.

El sistema permitió un tiempo record de materialización de ambos arcos de 6 meses corridos.

4. EL DISEÑO EN GENERAL

Se usaron en total 124 dovelas prefabricadas y dos piezas clave centrales. Cada una se conectaba a la anterior

El diseño general del puente refleja entonces los con-

con 6 bulones de un ø25 mm AISI-SAE 4140 ajusta-

dicionantes externos: La topografía, la factibilidad de

dos a torque controlado, previa colocación de resina

ejecución, la eficiencia estructural, los tiempos de

epoxi en su interfaz. El ajuste de los bulones de unión

construcción y los aspectos estéticos. En lo sucesivo,

provisoria permitía la liberación de la grúa. La opera-

se describen las características más relevantes que de-

ción de izaje y sujeción de cada dovela no insumía más

finieron el diseño en particular. El cálculo fue confir-

de media hora.

mando el predimensionado original. No es objeto de este artículo tratar el tema del cálculo estructural, sino

A medida que los semiarcos avanzaban se colocaban

orientarse a los temas de diseño basado en la búsqueda

torones pretensados interiores para materializar la re-

del sistema constructivo más adecuado por su practi-

sistencia necesaria a flexo compresión para cada etapa

cidad, economía y velocidad de ejecución.

provisoria del arco.

5. SISTEMA CONSTRUCTIVO DEL ARCO

También se materializaron colados de hormigón y colocación de armaduras adicionales para brindarle a los arcos la sección definitiva necesaria para sopor-

Los semiarcos en etapa constructiva se fueron susten-

tar, tanto las solicitaciones en etapa constructiva

tando con tensores provisorios desde antenas (también

como en servicio del puente. La verificación de cada

provisorias) como se observa en la Figura 3, tal como

etapa provisoria teniendo en cuenta solicitaciones

es de práctica habitual en la construcción de estructu-

gravitacionales crecientes, variaciones de solicita-

ras en arco de cierta magnitud.

ciones por cambios térmicos y acciones de viento, exigieron una atención permanente a la obra de parte

Figura 3. Sistema de sustentación provisorio. Montaje de la pieza clave del arco Oeste

de la oficina de cálculo. El tipo de tensores provisorios elegido fue el de barras de acero macizas de ø38 mm y ø57 mm AISI-SAE 4140 (Fy:690MPa, Fu:900-1050MPa). Cabe acotar que este es el material base para la producción de las barras de pretensado del sistema Diwidag.

Las mismas fueron tensadas con equipos hidráulicos que permitían una permanente regulación de tensión y longitud de los tensores durante todo el proceso de

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construcción de los arcos. De esta manera se lograba controlar las solicitaciones y deformaciones en los diferentes estados transitorios.

5.1. Sistema de corrección angular Al trabajar con elementos prefabricados unidos posteriormente en obra, los pequeños errores angulares de montaje y construcción podían producir grandes desfasajes cuando se alcanzara la unión en clave de los semiarcos. Para resguardarse de este problema, se diseñaron para cada semi arco 3 uniones que permitían dar regulación angular vertical y horizontal.

Mediante la utilización de gatos hidráulicos “chatos”

Figura 4. Uniones de regulación

tipo pastilla (7 cm de altura con una carrera de 1 cm) dispuestos entre ambas dovelas de la articulación, se realizaba la regulación angular lateral necesaria. La corrección angular vertical se lograba accionando sobre los tensores, ya sea ajustándolos o relajándolos.

Se observan los conectores y la “rugosidad” que ase-

El sistema de barras macizas con rosca laminada ex-

guraba el monolitismo entre el hormigón premoldea-

trema se eligió particularmente para hacer sencilla esta

do y el hormigón colado “in situ” calculados conforme

operación y todas las que requirieran ajustes de carga

al esfuerzo rasante correspondiente.

en algún tirante por cualquier circunstancia. Una vez corregida la alineación se procedía a la aplicación de

De estos condicionantes surgió la sección de los pre-

grout para rellenar la unión.

fabricados de la Figura 5.

De esta manera se llegó con precisión del orden de milímetros a la unión en clave. Para soportar la compresión en la situación transitoria previa a la corrección se contó con apoyos de neopreno y acero que materializaban la “articulación” durante los operativos de corrección.

La Figura 4 muestra una de las tres uniones entre dovelas con la disposición de los tacos de neopreno, el gato chato accionando y los espesores de acero que servían de apoyo una vez lograda la alineación correcta hasta el grouteado definitivo de la unión.

5.2. Dovelas prefabricadas

Figura 5. Sección de la dovela prefabricada

Las dimensiones de las dovelas quedaron condicionadas por la capacidad de las grúas (cap. máx. 15 tn).

Debían soportar las solicitaciones en las distintas fases

Armaduras de conexión entre el hormigón prefabri-

provisorias hasta que fueran reforzadas con hormigón

cado y el hormigón “in situ” se diseñaron para garan-

y armaduras colocadas “in situ” como completa-

tizar el monolitismo entre ambos mediante la adecuada

miento de la sección definitiva.

absorción de los esfuerzos rasantes.

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Las dimensiones externas son de 2.5 m de ancho y

El sistema resultó simple y sumamente versátil para

2.90 m de alto. Con esta sección, la esbeltez de refe-

adaptarse a las distintas contingencias de la obra. La

rencia de los arcos resulta: 140 m/2.9 m = 48.27 m.

provisión y mecanización local del sistema fue indispensable para el cumplimiento de los plazos exigidos.

Dado que la curvatura del arco era variable (catenaria invertida de 7 tramos), se diseñó un molde tal que su

Cabe acotar que la totalidad del material se recuperó

base pudiera variar para generar las distintas curvatu-

y es de utilidad como acero para distintos usos indus-

ras del arco. Cada dovela se fabricó usando como

triales y constructivos lo cual redundó en la correspon-

molde en una de sus caras la dovela anterior a los efec-

diente economía.

tos de lograr un perfecto encastre en obra entre dovelas adyacentes. El molde interior era retráctil. La calidad del hormigón utilizado fue H50 (resistencia característica a 28 días sobre probeta cilíndrica de ø15 cm x 30 cm de 50 Mpa.).

5.3. Sistema de tensores y anclajes El sistema de tensores se materializó con barras de acero 4140 de 6 m de longitud con rosca laminada en sus extremos para los empalmes y anclajes, todo de fabricación nacional. Para suspender las dovelas se emplearon dos tensores de ø38 mm.

Para contrarrestar las componentes horizontales, se utilizaron barras de ø57 mm ancladas en macizos de fundación especiales o a las bases de pilas contiguas.

A su vez, estas se anclaron con tensores pretensados (torones de acero 5/8”) a la roca a profundidades entre los 20 m y 30 m.

Figura 7. Equipos de tensado de barras de retenida ø57 mm en pila

El sistema de barras macizas adoptado respondió fun-

Figura 6. Percha articulada para montaje de tensores

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damentalmente a tener la posibilidad de hacer sucesivas correcciones de manera sencilla y rápida a lo largo del montaje de los arcos.

Figura 8. Equipos de tesado de tirantes de sostén de dovelas con barras ø38 mm en pila

La utilización de barras exige un cuidado particular a

lidad remota de datos en una PC o un dispositivo

la hora del montaje del sistema. Se debe asegurar la

móvil. De esta manera, se contaba con la información

perpendicularidad de la barra con el sistema de anclaje

en tiempo real, con alertas configuradas para valores

para evitar introducir tensiones de flexión en las mis-

máximos de tensiones en los tensores.

mas. Si bien las tuercas de anclaje en los extremos son de cabeza esférica esto no es suficiente para garantizar

La virtud del sistema de monitoreo radicaba en permi-

una rótula perfecta por la elevada fricción en el con-

tir calibrar los strain-gauges cada vez que se descon-

tacto placa/tuerca. Es necesario controlar que las ba-

fiaba de un dato arrojado. Para ello se colocaban los

rras después de tesadas se mantengan rectas dentro de

sistemas hidráulicos de tesado en las barras deseadas,

una tolerancia preestablecida.

se tesaba a un valor determinado y se comprobaba la calibración haciéndose correcciones de las variables

5.4. Sistema de monitoreo

de ser necesario.

Se planteó la necesidad de incorporar un sistema de

Conociendo los esfuerzos en los tensores y los estados

monitoreo de los tensores de sustentación provisorio

de solicitaciones de las etapas anteriores, se podían de-

del arco. El sistema se basó en sensores que pudieran

terminar los esfuerzos (Momento Flector, Cortante,

medir la variación de las tensiones en las barras

Compresión o Tracción) en los distintos elementos es-

(strain-gauges), complementados con sensores de

tructurales mediante fórmulas de equilibrio estático

temperatura y anemómetros. Se dispuso de dos esta-

simples. Esos valores se comparaban con los máxi-

ciones de adquisición de datos (una en cada una de las

mos admisibles en los diferentes puntos críticos, y así

pilas que sostenían los semiarcos) las cuales subían la

se controló la seguridad durante las diferentes etapas

información a un servidor, permitiendo la disponibi-

de montaje.

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Figura 9. Infograma de esfuerzos y deformaciones del sistema de sustentación Cada vez que se incorporaba una carga al sistema, y

cuñas. Los estribos, de secciones huecas, se diseñaron

cada vez que se incorporaba o suprimía un elemento

para recibir los empujes horizontales de viento, fre-

estructural, variaban las tensiones en los tensores y las

nado y sismo, y también, fueron anclados a la roca con

solicitaciones en los elementos estructurales.

tensores pretensados.

El sistema aportó tranquilidad durante todo el proceso

6.2. Pilas

constructivo.

Se diseñaron pilas de sección hueca y se construyeron de a pares con el sistema de encofrados deslizantes a

Cabe acotar que no se tuvo buena estabilidad en el

un ritmo promedio de 3m/día.

tiempo de las mediciones con strain gauges, lo que obligó a recalibrar periódicamente los mismos con la

Para las pilas más altas (hasta 40 m de altura) se adop-

información de carga de los equipos de tesado.

taron secciones de 2 m x 2,5 m y las más cortas de 1 x 2,5 m.

6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES 6.3, Traviesas y dinteles 6.1. Fundaciones

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Las pilas más altas se aporticaron transversalmente

Por tratarse de suelos rocosos se optó para las funda-

con vigas a media altura y con los mismos dinteles

ciones por bases directas. Debido a la pronunciada

superiores. Para su materialización, en ambos casos

pendiente de las laderas donde se apoyaban las pilas

se utilizó un encofrado colaborante prefabricado en

de los viaductos, se implementó un sistema de ancla-

forma de “U” con completamiento en segunda

jes activos para controlar fallas por deslizamiento de

etapa.

6.4, Vigas y losas de tablero

7. DEFENSAS PEATONALES Y VEHICULARES

Como es de práctica normal para estructuras de tableros de puentes con luces de entre 15 m y 25 m, se adop-

Se diseñó especialmente para este puente una baranda

taron vigas prefabricadas pretensadas de sección

peatonal de protección con parantes de acero galvani-

doble Te de 1,20 m de canto con separación variable

zado y cables galvanizados pretensados longitudina-

según la luz del tramo y pesos compatibles con la ca-

les como barreras de contención.

pacidad de las grúas torre. Las vigas se premoldearon en planta industrial con hormigón H40 y acero de pretensado en torones de ½”.

Para la materialización del tablero, se emplearon losetas prefabricadas de 5 cm de espesor con tralichos metálicos y un completamiento de hormigón “in situ” en segunda etapa de 13 cm.

6.5. Amortiguadores antisísmicos Con el objetivo de limitar los desplazamientos y consecuentemente los esfuerzos de flexión en arcos y pilas por efecto del sismo longitudinal, se dispusieron amortiguadores de simple acción en ambos extremos.

Se llevó a cabo un análisis dinámico para la determinación de su capacidad máxima, coeficiente de amor-

Para la seguridad vial se optó por defensas tipo New

tiguamiento y demás parámetros para su fabricación.

Jersey centrales de 80 cm de altura para dividir ambos

Se adoptó una capacidad de 600 tn de fuerza de reac-

sentidos de circulación, y defensas laterales metálicas

ción máxima distribuidos en 5 amortiguadores de 100

tipo TL5 de 1,60 m que garantizan altos estándares de

tn de capacidad en cada extremo del puente vincula-

seguridad.

Figura 11. Vereda peatonal entre baranda vehicular y peatonal

dos al estribo y al extremo de las vigas prefabricadas como se aprecia en la Figura 10.

8. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL DEL PUENTE EN SERVICIO El arco es sin dudas la estructura más racional para conducir cargas uniformes de naturaleza gravitacional a tierra. Las solicitaciones menos deseadas en los arcos son las cargas asimétricas y las no gravitacionales como de viento, sismo y frenado. La solicitación flexional determinante de la sección del arco y de su armadura es la correspondiente a la combinación de sobrecarga máxima aplicada solamente a la primera mitad del arco.

Otra acción importante que solicita a la estructura es la de sismo y viento transversal. Aquí se optó por hacer trabajar al tablero como una viga horizontal de 325 m de longitud con 25,2 m de canto que descarga los es-

Figura 10. Amotiguadores Antisísmicos

fuerzos horizontales en gran proporción en los estribos.

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Así se evitó conducir estos esfuerzos a la fundación a

dos con análisis sísmicos paso a paso para otros ace-

través de las pilas y los arcos. La estructura es mono-

lerogramas (de registros sísmicos considerados pro-

lítica en su totalidad, teniendo juntas tipo peine de

bables para la zona) que derivaron en solicitaciones

acero solamente en los extremos a nivel de tablero

menores a los del análisis modal espectral utilizando

para la circulación del tránsito (con movimientos de

el espectro de la normativa argentina.

+/- 20 cm).

Se compararon también los resultados de la inclusión En cuanto a la acción del viento se ejecutó un análisis

o no de los amortiguadores sísmicos. Se optó por la

particular con un software usado en la industria aero-

inclusión de éstos en el proyecto debido en primer

náutica, modelando la garganta en donde se emplaza

lugar a la incertidumbre de las acciones de naturaleza

el puente, adoptando la velocidad del viento de diseño

sísmica y además como protección adicional de la

del reglamento argentino CIRSOC 102. El software

estructura en general y del arco en particular. Es decir

detectó los incrementos de velocidad por efecto Ven-

que teóricamente la estructura absorbía los esfuerzos

turi en el estrangulamiento geográfico, dando en cada

sísmicos sin los amortiguadores, pero es sabido que

punto del puente la velocidad a tener en cuenta. Las

para sismos de diseño “destructivos” se garantiza

fuerzas resultantes de este estudio confirmaron una

que no hay colapso pero se aceptan daños en las es-

presión de diseño en servicio máxima de 250 kg/m²

tructura. Los amortiguadores se dispusieron para re-

coincidente con el valor exigido por el reglamento ar-

ducir los desplazamientos, y en consecuencia, acotar

gentino de carga de viento en puentes.

los daños ante una acción como la del sismo de diseño.

En cuanto al cálculo de solicitaciones debidas a sismo

Figura 12.

Fotomontaje combinado de planos y vista 3D de armaduras y hormigón de fundación del arco

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se aplicó la normativa CIRSOC 103 argentina de

Se simularon también desplazamientos de apoyos

sismo usándose para el espectro de diseño el de la

desfasados en el tiempo como input, dada la distancia

norma. A su vez también se compararon estos resulta-

entre estribos extremos.

Figura 13. Dovela.

Montaje, encofrado y armadura.

9. IMPLEMENTACIÓN BIM

10. APRECIACIÓN FINAL

Se consideró la utilizacion de BIM como metodolo-

La exitosa experiencia de utilizar dovelas prefabrica-

gia de trabajo. Para la etapa de anteproyecto, se em-

das como sistema constructivo para la materialización

pleó a nivel volumétrico para analizar alternativas

de un arco de esta magnitud, proporciona una alterna-

mediante cómputos de hormigón y volúmenes de ex-

tiva constructiva a considerar en futuros proyectos.

cavación. A su vez, se utilizó para la generación de

Desafíos mayores con este sistema constructivo po-

la documentación preliminar, imágenes renderizadas

drán lograrse en función de los medios de montaje dis-

y fotomontajes.

ponibles para el caso. Se podrá considerar también la

Para la etapa de proyecto ejecutivo, se empleó funda-

tones flotantes, lo que haría posible emplear dicha téc-

mentalmente para el diseño y desarrollo del sistema

nica en luces mayores sobre aguas profundas. El uso

de sustentación provisorio del arco (piezas de anclaje,

de barras macizas para los tensores provisorios es otra

tolerancias, interferencias, etc), de los elementros pre-

particularidad que resulta práctica y económica, al

utilización de grúas de gran porte montadas sobre pon-

fabricados especiales (dovelas y antenas) y también

menos, en casos de esta magnitud. La combinación de

de las bases cuya complejidad lo ameritó (producto de

los mencionados factores hizo posible la ejecución del

la topografía y los anclajes necesarios de consolida-

arco en un plazo de 6 meses, y del puente en su totali-

ción y sustentación).

dad de solo 18 meses.

La modelación de las barras de refuerzo de armadura

Agradecimientos Estudio Larsson agradece la confianza recibida por parte de la comitente “Caminos de las Sierras SA” (ente privado con control por parte del Gobierno de la provincia de Córdoba); de la empresa constructora del puente “Astori Estructuras SA”, y de todo su grupo de profesionales ingenieros de dilatada experiencia en fabricación y montaje de grandes estructuras prefabricadas. Por último, al revisor estructural designado por la comitente, Dr. Ing. Carlos Prato.

para las geometrías complejas fue fundamental para el correcto diseño de los armados y la elaboración de planillas de doblado de armaduras y cómputos en general. La interpretación en obra fue más sencilla al poder apoyarse en modelos 3D de las armaduras en dispositivos moviles.

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|18|

|19|

Métodos innovadores de diseño sismorresistente:

Estudio teórico y experimental con disipadores de energía MSc. Ing. Sergio A. Muñoz y Dr. Ing. Raúl D. Bertero Facultad de Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires, Laboratorio de Dinámica de Estructuras (LABDIN), Buenos Aires, Argentina

Durante la mayor parte del siglo XX, la ingeniería sísmica “moderna”, ha controlado la respuesta sísmica de las estructuras mediante una combinación adecuada de resistencia, rigidez y capacidad de disipación de energía fuera del rango elástico. En las últimas décadas, se desarrollaron nuevas tendencias de diseño integrando disipadores de energía a las estructuras. La mayor ventaja de estos elementos es la reducción de la demanda sísmica en el sistema estructural, disminuyendo su vulnerabilidad y aumentando su resiliencia. En el presente trabajo, que resume parte de la Tesis de Maestría en Ciencias de la Ingeniería de la Universidad de Buenos Aires (UBA) del primer autor, se estudia la respuesta y el comportamiento mecánico de estructuras dotadas de estos dispositivos. Dado que localmente no se cuenta con esta tecnología de última generación, se utilizaron amortiguadores provenientes de la industria automotriz pesada, los cuales fueron adaptados para cumplir las condiciones de escala y de funcionamiento del ensayo experimental. Se desarrolla el diseño y la construcción de un modelo físico a escala de una estructura de hormigón armado, se identifican las propiedades fundamentales y se obtiene la respuesta experimental (utilizando la mesa vibradora de la Facultad de Ingeniería de la UBA) y teórica. Finalmente, se realiza un análisis técnico-económico sobre una estructura tipo, en el cual se estudia la factibilidad del sistema de control de la respuesta, a partir de los requerimientos de diseño sismoresistente.

1. LOS MODELOS FÍSICOS A ESCALA Para poder representar el comportamiento de una estructura mediante un modelo a escala, se debe cumplir con las condiciones de semejanza. En consecuencia, los modelos de hormigón armado a escala no pueden construirse con el mismo hormigón que el del prototipo real. En ese sentido, se diseñó una mezcla de micro-hormigón para representar al hormigón del prototipo. El micro-hormigón está constituido por los

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mismos materiales que el hormigón convencional, pero limitando el tamaño máximo de los agregados.

Se utilizó una mezcla que pueda representar un hormigón con una resistencia a la compresión de 25 MPa (H-25) y un módulo de elasticidad de 20 GPa aproximadamente.

En la Tabla 1.1 se resumen las condiciones de escala adoptadas para cumplir con la semejanza dinámica. El factor de conversión relaciona los valores numéricos entre las variables del prototipo y del modelo. Notar que hay que modificar los registros sísmicos divi-

Tabla 1.1 Factores de Conversión de Escala

diendo el tiempo por 2.24 y que la masa concentrada (25 veces menor que la del prototipo) no se materializa con la densidad del material sino agregando lingotes de plomo.

Dados los antecedentes [1] y la experiencia en ensayos anteriores [2] se decidió utilizar un material que posea las mismas propiedades y características mecánicas en el modelo y en el prototipo.

De esta forma, el refuerzo utilizado en el modelo se materializó con barras de acero con diámetro en escala 1:5 respecto del proto-

para reproducir las fuerzas de inercia provenientes de

tipo. Con el propósito de obtener la relación constitu-

la superestructura que solicitan a la columna.

Tabla 1.2 Resultados de los Ensayos sobre Aceros

tiva del material utilizado, se realizaron ensayos que permitieron determinar la curva completa de Tensión-

En este trabajo se estudió en detalle el comporta-

Deformación del material, así como sus propiedades

miento de la columna del modelo. En el diseño de la

mecánicas, las cuales se resumen en la Tabla 1.2.

misma se consideraron los requisitos reglamentarios del ACI 318-2014 [3].

Una vez analizadas dichas características, se concluyó que la partida de refuerzos correspondía a aceros del

En referencia a las armaduras principales, se coloca-

tipo ADN420 y AL220. En consecuencia, se pudo re-

ron en el modelo 12 barras de un diámetro de 6 mm

presentar adecuadamente el comportamiento inelás-

(correspondientes a barras de 30 mm en el prototipo)

tico del hormigón armado evitando cualquier tipo de

computando una cuantía de 1.92%, mayor al mínimo

falla frágil del acero.

de 1.00% reglamentario.

Cabe destacar que el modelo a ensayar fue concebido

La armadura transversal se dispuso en forma de es-

como un versátil diseño de testeo y experimentación

tribos de un diámetro de 4.2 mm separados cada 4 cm

y no para simular el comportamiento de una estructura

(correspondientes a estribos de 21 mm separados 20

real predeterminada. En la Figura 1.1 se muestra un

cm en el prototipo). Dicha cantidad representa una

esquema del modelo físico, formado por una columna

cuantía volumétrica de 1.15%, ligeramente mayor al

con un cabezal superior que aporta la masa necesaria

mínimo de 1.09% exigido por normativa.

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Figura 1.1 Esquema del Modelo Físico a Escala

|22|

El macizo superior cumple la función de aportar la

En la Tabla 1.3 se resumen las características de los

masa necesaria para solicitar la columna, por lo tanto,

modelos que representan a sus respectivos prototipos

como sucede con la zapata de apoyo, no será necesario

según las condiciones de escala adoptadas. En ade-

que respete condiciones de semejanza dimensional ni

lante, el ensayo realizado con el “Modelo 1” será lla-

material. Dado que el macizo superior de hormigón

mado “Ensayo 1”, mientras que el ensayo realizado

Tabla 1.3 Propiedades de Modelos y Prototipos

no alcanza a cumplir con la masa necesaria para satis-

con el “Modelo 2” será llamado “Ensayo 2”. En la Fi-

facer las condiciones de semejanza del ensayo, ésta se

gura 1.2 se muestra el modelo físico en los instantes

completó con 10 lingotes de plomo de 25 kg. Los pe-

previos a la ejecución de los ensayos principales de la

destales metálicos, proyectados con perfiles IPE 160,

campaña experimental. La tensión bajo las cargas gra-

vinculan a los disipadores con la estructura. Cada pe-

vitatorias de la columna es 0.31 MPa y 0.45 MPa,

destal debe ser lo más rígido posible de modo de no in-

mientras que la relación

terferir con el comportamiento de los amortiguadores

donde

adicionados al sistema estructural.

delo 2 respectivamente.

es 0.015 y 0.021, , para el modelo 1 y el mo-

Figura 1.2 Modelo Físico a Escala. Ensayos Principales

2. LA CAMPAÑA EXPERIMENTAL

a “S5”) que se eligieron para los ensayos a los que fueron sometidos los modelos. Los valores pico corres-

Con el fin de establecer una comparación precisa entre

ponden a los registros reales. Es decir que, para ser

la respuesta experimental y la respuesta teórica, es ne-

reproducidos en la mesa vibradora fueron adaptados

cesario un estudio de identificación de las propiedades

para cumplir con la semejanza dinámica. Los registros

de los modelos en sus distintas configuraciones. Al-

fueron obtenidos de la base de datos del Pacific Earth-

gunos de estos parámetros, de difícil predicción ana-

quake Engineering Research (PEER).

lítica son: La rigidez de la columna en estado fisurado; la rigidez del empotramiento elástico en la base; y el

Se realizaron dos ensayos principales, el primero con

amortiguamiento real que aportan los disipadores a la

el “Modelo 1” (Masa = 550 kg) y el segundo con el

estructura. En consecuencia, previo a ejecutar los en-

“Modelo 2” (Masa = 800 kg). En ambos ensayos se

sayos principales, se excitó al “Modelo 1”, con una

evaluó la respuesta en tres configuraciones distintas,

serie de registros armónicos y una señal de ruido

incorporando dos amortiguadores, un amortiguador y

blanco para poder determinar las frecuencias funda-

sin amortiguadores. Es decir que, al comienzo de cada

mentales y el coeficiente de amortiguamiento en cada

ensayo principal, en la “Etapa 1” se colocaron dos

etapa del ensayo.

amortiguadores a ambos lados de la columna.

En base a las pruebas preliminares realizadas en la

En la “Etapa 2”, se quitó uno de los amortiguadores

mesa vibradora en vacío, es decir sin la estructura, se

de un lado de la columna. Para finalizar, en la “Etapa

determinaron los registros más adecuados a utilizar.

3” se quitó el amortiguador restante, dejando a la es-

En la Tabla 2.1 se listan los registros históricos (“S1”

tructura sin disipadores. Al final de cada ensayo, se ex-

Tabla 2.1 Características de los Sismos. Ensayos Principales

|23|

Figura 3.1 Fuerza de Amortiguamiento en los Disipadores

de la velocidad del pistón, para ambos modelos. Se incluyen las curvas mínimas necesarias para los ensayos principales y la curva real del disipador utilizado.

Como se puede apreciar, el disipador obtenido cubre los requerimientos de los ensayos.

Previo al análisis de la respuesta experimental ante los registros sísmicos seleccionados fue necesario determinar todas las características dinámicas y las propiedades estructurales de los modelos de ensayo.

Es decir, el periodo fundamental y el factor de amortiguamiento de la estructura, que se resumen en la

Figura 3.2 Curvas de Transmisibilidad.

Identificación Inicial

Tabla 3.1. Se evaluó la respuesta de los modelos en citó a la estructura con un registro de ruido blanco para

tres configuraciones distintas, incorporando; dos di-

determinar las propiedades dinámicas.

sipadores (Etapa 1), un disipador (Etapa 2) y sin disipadores (Etapa 3).

3. LOS DISIPADORES DE ENERGÍA DE FLUIDO VISCOSO

En la Figura 3.2, se presentan las curvas de transmisibilidad ajustadas experimentalmente para las configuraciones estructurales de los modelos. Se observa

Se realizó un análisis preliminar de los parámetros es-

que la frecuencia natural aumenta levemente a medida

tructurales del modelo para especificar adecuada-

que se incorporan los disipadores. Esto se debe a un

mente los dispositivos. En la Figura 3.1 se grafica la

leve incremento de la rigidez del sistema por la inclu-

fuerza de amortiguamiento en el disipador en función

sión de los mismos.

Tabla 3.1 Características Dinámicas.

Identificación Inicial

|24|

Figura 3.3 Uniones en Disipadores

Como se puede ver en la Figura 3.3, los disipadores se

4. LA RESPUESTA EXPERIMENTAL Y TEÓRICA

vinculan a la estructura por medio de barras roscadas que toman sus extremos y se abulonan a las chapas del

Mediante el monitoreo realizado en los ensayos prin-

pedestal y del cabezal. En la práctica, el montaje de los

cipales se obtuvo la respuesta sísmica experimental.

disipadores se ejecuta mediante el clavado de los per-

Se analizó el comportamiento estructural de los mo-

nos (previo mecanizado de los mismos) en los extre-

delos en sus distintas configuraciones a partir del es-

mos del amortiguador.

tudio y seguimiento de las magnitudes de interés. Se pudo determinar que hacia el final del Ensayo 1 (Masa

Si bien, el amortiguamiento máximo obtenido

= 550 kg) el modelo dejó de tener un comportamiento

(ζ=0.15) resultó un poco menor al deseado original-

de régimen lineal y que continuó en rango no-lineal

mente (ζ=0.20), los valores obtenidos son igualmente

durante todo el segundo ensayo.

aceptables para el objeto de este trabajo.

En la Tabla 4.1 se resumen los valores de ductilidad de No obstante, a efectos del diseño en aplicaciones rea-

desplazamientos en cada etapa de los ensayos princi-

les, las conexiones entre la estructura y los disipadores

pales. Asimismo, en la Figura 4.1 se pueden apreciar

deben estudiarse rigurosamente dado que influyen

los daños estructurales en la columna del modelo al

significativamente sobre la efectividad del sistema re-

final del Ensayo 1 (Masa = 550 kg) y del Ensayo 2

sistente.

(Masa = 800 kg). Los registros “S1”, “S2”, “S3”, “S4” y “S5” se corresponden con los registros sísmicos de

En general, se pretende que los elementos de conexión

Loma Prieta al 100%, Kobe al 100%, Kobe al 125%,

posean suficiente rigidez, de modo de maximizar la

Northridge al 100% y Northridge al 125%, respecti-

efectividad y el rendimiento de los disipadores.

vamente.

Tabla 4.1 Ductilidad en Ensayos Principales

|25|

Figura 4.1 Daño Estructural del Modelo. Ensayo 1 vs Ensayo 2

Tabla 4.2 Máximos de la Respuesta. Ensayo 1, S2 (Kobe al 100%)

Tabla 4.3 Máximos de la Respuesta. Ensayo 2, S2 (Kobe al 100%)

|26|

En cuanto a la efectividad de los disipadores, puede

temas de control de la respuesta, tanto para régimen

afirmarse que los resultados han sido favorables. En

lineal como no-lineal. En la Tabla 4.2 y en la Tabla

ambos ensayos, la respuesta sísmica se redujo drás-

4.3, se resumen los valores máximos de la respuesta,

ticamente en las configuraciones con disipadores in-

correspondientes al sismo de Kobe al 100%, para las

corporados a la estructura, sin cambios sustanciales

tres configuraciones estructurales de los modelos.

de la rigidez en el sistema estructural. La efectividad

Asimismo, se resumen las relaciones de los máximos

alcanzada se ubicó dentro de los rangos determina-

de la respuesta con respecto a la configuración sin di-

dos por otros investigadores [4] para este tipo de sis-

sipadores.

El incremento de la masa en el segundo ensayo inevi-

respuesta teórica para cada uno de los escenarios plan-

tablemente ocasionó una respuesta de mayor intensi-

teados en cada etapa de los ensayos. En la Figura 4.2,

dad. Por este motivo, las aceleraciones superaron las

la Figura 4.3 y la Figura 4.4 se grafican las fuerzas

correspondientes al límite de fluencia y alcanzaron

elásticas de la columna en función de los desplaza-

las que se corresponden con la resistencia real de la

mientos relativos del cabezal respecto a la base. La

sección. En efecto, no hubo una reducción conside-

respuesta teórica y experimental, corresponde a todas

rable en las aceleraciones y en las fuerzas elásticas

las etapas del segundo ensayo para el sismo de Kobe

obtenidas. No obstante, la reducción en los desplaza-

al 100%. Si bien se observan ciertas diferencias entre

mientos y en la demanda de ductilidad (y por lo tanto

los ciclos de histéresis, cualitativamente se puede

de daño) demuestra, igualmente, la efectividad de los

apreciar una buena aproximación del comportamiento

disipadores.

general del modelo.

A partir de un modelo matemático simple de compor-

Dado que los desplazamientos no pudieron ser medi-

tamiento no-lineal, capaz de representar la fluencia y

dos directamente y se obtuvieron a partir de las acele-

el endurecimiento plástico en el acero de refuerzo, y

raciones medidas, los resultados experimentales

utilizando un método numérico iterativo, se obtuvo la

arrojaron leves diferencias con respecto a los teóricos.

Figura 4.2 Respuesta Teórica y Experimental, S2 (Kobe al 100%). Ensayo 2, Etapa 1

Figura 4.3 Respuesta Teórica y Experimental, S2 (Kobe al 100%). Ensayo 2, Etapa 2

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Figura 4.4 Respuesta Teórica y Experimental, S2 (Kobe al 100%).

Ensayo 2, Etapa 3

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5. LAS APLICACIONES A ESTRUCTURAS REALES En primer lugar, se analizó el sistema resistente de la Se realizó el análisis estructural de un pórtico tipo de

estructura tipo sin disipadores. Para cumplir con la

hormigón armado sometido a acciones sísmicas. Se

condición de desempeño definida, se demandaron

utilizó el acelerograma real del terremoto de Kobe re-

secciones robustas e importantes cuantías de acero en

gistrado en la estación Takatori. Con el objeto de eva-

los elementos estructurales. Seguidamente, como al-

luar la aplicación de un sistema de control de

ternativa al diseño tradicional, se incorporaron disipa-

vibraciones pasivo, se estudiaron varios escenarios

dores de energía de fluido viscoso al sistema

posibles. De esta manera, se intentó extender la expe-

resistente, considerando un factor de amortigua-

riencia lograda en la campaña experimental y teórica

miento agregado del 15% mediante la guía de diseño

a una aplicación real que podría encontrarse en la

FEMA 356-2000 [5], y se optimizó el sistema estruc-

práctica profesional.

tural original (Figura 5.1).

Figura 5.1 Modelo 1 vs Modelo 2.

Secciones

Tabla 5.1 Mรกximas Magnitudes Cinemรกticas. Modelo 1 vs Modelo 2

Tabla 5.2 Mรกximas Magnitudes Estรกticas.

Modelo 1 vs Modelo 2

|29|

Se comprobó que la respuesta sísmica de la estructura

Como resultado de la optimización del diseño, no so-

se redujo notablemente a causa de la incorporación de

lamente se pudieron reducir secciones y cuantías en

los disipadores de energía en el sistema resistente y

los elementos estructurales, sino también, las capaci-

que la condición de desempeño (IDImax = 0.01) se

dades de los disipadores. Al mismo tiempo, se pueden

mantuvo dentro de los rangos admisibles. Asimismo,

encontrar otros beneficios económicos y ventajas téc-

se obtuvo una respuesta estructural con valores extre-

nicas que surgen de la aplicación de los sistemas de

mos moderados, tanto en las magnitudes cinemáticas

control pasivo. Entre los más significativos se pueden

como en las estáticas.

mencionar:

En la Tabla 5.1 y la Tabla 5.2 se muestran los valores

La reducción de costos unitarios de los elementos es-

máximos de la respuesta para el Modelo 1 (sin disipa-

tructurales; el ahorro en las fundaciones de la estruc-

dores) y para el Modelo 2 (con disipadores).

tura; y la reducción de costos de reparación en elementos no-estructurales y daños a los contenidos

Asimismo, se resumen las relaciones de los máximos

ante un eventual terremoto de considerable intensidad

de la respuesta del modelo con disipadores respecto al

(destacándose la notable reducción en el nivel de ace-

modelo sin disipadores. Como se puede apreciar, los

leraciones).

disipadores disminuyen aproximadamente al 75% las

|30|

distorsiones, al 50% los esfuerzos en columnas y en

En efecto, la pérdida de componentes no-estructurales

vigas y al 40% las aceleraciones siendo, por lo tanto,

muestra un importante impacto en la reparación de

especialmente indicados para edificios donde sea

una construcción después de un gran terremoto, tal

esencial el control de daño a los contenidos.

como se puede apreciar en la Figura 5.2 [6].

Figura 5.2 Costos de Reparación en Edificaciones

6. COMENTARIOS FINALES

experiencia lograda en la campaña experimental se evaluó la aplicación de un sistema de control de vibra-

Dentro del ámbito local, este trabajo constituye uno

ciones, con disipadores de fluido viscoso, a una es-

de los primeros realizados con esta tecnología combi-

tructura convencional, la cual podría encontrarse en la

nando estudios teóricos y experimentales. Por otra

práctica profesional y se comprobó no solo la viabili-

parte, este estudio no hubiese sido posible sin la cola-

dad técnica, sino también, las ventajas económicas

boración del equipo técnico de la compañía SADAR

tanto en el costo inicial como en relación a la reduc-

amortiguadores, que adaptó y proveyó los dispositi-

ción de los daños a los contenidos.

vos especialmente diseñados para los ensayos realizados en el LABDIN.

La notable reducción en aceleraciones, especialmente para terremotos frecuentes de mediana intensidad,

En referencia a los ensayos principales, la inclusión de

hace que esta tecnología sea particularmente reco-

los disipadores influyó favorablemente en la respuesta

mendada para instalaciones con contenidos de alto

estructural y el nivel de efectividad alcanzado en el

valor, como museos, o que deben seguir funcionando

sistema de control implementado se encontró dentro

luego de un sismo, como hospitales y fábricas de alta

de rangos aceptables. Con el objetivo de extender la

tecnología.

LA NOTABLE REDUCCIÓN EN ACELERACIONES, ESPECIALMENTE PARA TERREMOTOS FRECUENTES DE MEDIANA INTENSIDAD, HACE QUE ESTA TECNOLOGÍA SEA PARTICULARMENTE RECOMENDADA PARA INSTALACIONES CON CONTENIDOS DE ALTO VALOR, COMO MUSEOS, O QUE DEBEN SEGUIR FUNCIONANDO LUEGO DE UN SISMO, COMO HOSPITALES Y FÁBRICAS DE ALTA TECNOLOGÍA.

Existe una creciente aceptación mundial de los métodos innovadores de diseño para resolver los problemas de la ingeniería sismo-resistente.

Una de las razones principales por las cuales las estrategias y técnicas innovadoras se han vuelto muy atractivas se debe a que los dispositivos utilizados se han aplicado y probado con éxito desde hace tiempo en otras ramas de la ingeniería, como la ingeniería mecánica. Sin embargo, a pesar de los avances significativos del conocimiento y desarrollo generado a partir de las investigaciones más recientes, el uso generalizado de estas tecnologías se ve aun demorado. Esto se debe fundamentalmente a la falta de implementación en el diseño profesional de los conocimientos existentes en el mundo académico.

Si bien estas aplicaciones todavía son limitadas, al menos en nuestro país, en un futuro próximo podrían y deberían ser utilizadas con más frecuencia en el ámbito de la ingeniería civil. A partir de esta perspectiva, se manifiesta la necesidad de incorporar en la formación del ingeniero estructural, el conocimiento y la implementación de métodos innovadores de diseño sismo-resistente como el descripto en este trabajo.

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REFERENCIAS

[1] Schoettler, M.J., Restrepo, J.I., Guerrini, G., Duck D.E., Carrea, F. 2015. A Full Scale, Single Column Bridge Bent Tested by Shake Table Excitation. Pacific Earthquake Engineering Research Center. PEER Report No. 2015/02.

[2] Bertero, A. 2013. Ensayos Dinámicos de Modelos de Hormigón Armado a Escala en Mesa Vibradora.

[3] ACI 318. 2014. Building Code Requirements for Structural Concrete.

[4] Symans, M. D., Charney, F.A., Whittaker, A.S. 2008. Energy Dissipation Systems for Seismic Applications: Current Practice and Recent Developments. Journal of Structural Engineering.

[5] FEMA 356. 2000. Prestandard and Commentary for the Seismic rehabilitation of Buildings.

[6] Takahashi, N., Shiohara, H. 2004. Life Cycle Economic Loss due to Seismic Damage of Nonstructural Elements. World Conference on Earthquake Engineering. Canada.

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Entrevista a un joven Ingeniero Juan Ignacio Zaracho

A partir de la presente edición de Revista IE creamos un nuevo espacio denominado “Entrevista a un joven ingeniero”, el cual tiene como finalidad ofrecer los testimonios de ingenieros recientemente graduados de todo el país.

Presentamos a Juan Ignacio Zaracho, oriundo de Corrientes capital, quien debió radicarse con su familia en la provincia de Santa Cruz, un año antes de finalizar sus estudios cursados en un Colegio Técnico de la mencionada provincia de Corrientes. Al llegar al pueblo donde viviría con sus padres, se encontró con la ausencia de colegios técnicos en la zona, por lo que decidió terminar sus estudios a distancia. Una vez finalizados los mismos emprendió el regreso a su ciudad natal para comenzar la carrera en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Nordeste. En su relato nos explica por qué eligió la carrera de ingeniería civil y por qué le apasiona la disciplina: “En un principio me llamó la atención el amplio campo de acción de la carrera, que al ser una de las ingenierías madre, sigue conservando un programa de estudios que permite insertarse laboralmente en muchos lugares. Hoy en día me apasiona el hecho de poder desarrollar y trabajar en soluciones para la sociedad y el medio ambiente. Creo que el ingeniero civil tiene un papel protagónico semejante al de un médico o educador: La ingeniería civil transforma realidades”.

-Una vez culminado el ciclo de formación académica de grado ¿Cuáles considerás son los desafíos ante los cuales se expondrán los ingenieros recién recibidos?

-Estamos atravesando un proceso de dinamismo en lo social y tecnológico que requiere adaptarse rápidamente a los cambios. Es increíble incluso, todo lo que ha avanzado la tecnología desde el inicio de mis estudios universitarios hasta el día de hoy. El desafío se encuentra en saber apreciar esos cambios y adaptarse, sin olvidar que las leyes encargadas de regir el mundo físico siguen siendo las mismas, y que su comprensión puede llevar más tiempo respecto de aprender a usar tal o cual programa de FEM o BIM. Creo que nos pasa a los ingenieros más jóvenes que a veces, en mayor o menor medida, nos obsesionamos con aprender a usar

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tal o cual software, o tal o cual reglamento y no pres-

tado en mayor o menor medida. El segundo aspecto,

tamos atención a comprender con profundidad los

es decir, la baja matriculación, se relaciona -en mi

conceptos básicos y las leyes generales que gobiernan

apreciación personal- con la equivocada idea pre-

los fenómenos sobre los cuales debemos proponer so-

sente en el imaginario colectivo la cual reza: “Para

luciones. Estimo igualmente que se trata de un pro-

ser ingeniero debés ser un superdotado...” Frente a

blema generacional y no puntual de la ingeniería.

este falso paradigma, muchos jóvenes sienten que no

En un aspecto más amplio, en los últimos tres años la

guir una carrera de ingeniería porque piensan que

Asociación Nacional de Estudiantes de Ingeniería

existe una serie de aptitudes innatas a cumplimentar;

Civil (ANEIC), una agrupación apolítica y confor-

y que si no sos "bueno" para las matemáticas, la fí-

mada exclusivamente por estudiantes de ingeniería

sica, o la química, te resultará imposible pensar en

son buenos para las ciencias exactas y eligen no se-

civil, ha alertado sobre los cambios aplicados en las

transformarte en un profesional de la ingeniería. Ni

incumbencias del título de ingeniero civil (y de otras

hablar de la cuestión de género. Se vislumbra un de-

carreras). Los jóvenes profesionales tenemos que

safío muy grande para la educación y para sociedad

mantener una mirada crítica de la profesión, hacia

en ese sentido. En mi experiencia personal, fue la es-

afuera en este sentido, pero también, hacia adentro.

cuela técnica quien me orientó de muy buena manera

Con esto me refiero nuevamente al rol social del inge-

a elegir mi profesión. Eso no solo me pasó a mí, sino

niero y a su propia mirada sobre lo acontecido, sobre

también, a mis compañeros de colegio quienes ac-

las necesidades de nuestro país y en sobre cómo pode-

tualmente ya se recibieron o bien se encuentran es-

mos ser, no solamente proyectistas o ejecutores de

tudiando ingeniería civil.

obras, sino también, aportar desde las decisiones que se deben tomar para transformar la realidad.

-Durante el proceso de formación académica, existe un alto índice de deserción en la matrícula ¿Cuál creés que es la razón por la que un estudiante no finaliza la carrera?

- Al finalizar tus estudios, decidiste continuar formándote. ¿Quién fue tu mentor en el proceso de selección de posgrado/doctorado?

-El PhD. Ing. Bruno Natalini, profesor de la UNNE e investigador del CONICET, quien fuera mi director en varias becas de investigación y en mi tesis de grado,

-Tenemos dos desafíos evidentes: Uno es el bajo por-

me recomendó escribirle a John Holmes, un doctor en

centaje de graduación (alrededor del 25% si suma-

ingeniería y referente en la rama de vientos, consul-

mos todas las carreras de ingeniería) y otro, el bajo

tándole sobre alguna vacante para formarme en ese

porcentaje de inscriptos. Lo primero se relaciona con

campo de estudios. Fue él quien, a su vez, me contactó

la gran diferencia existente entre los contenidos del

con el Dr. John Ginger, de la Cyclone Testing Station

nivel secundario y el universitario. Esta es una difi-

(CTS) de la Universidad James Cook (JCU), quien va

cultad que, al menos, mi generación la ha experimen-

a ser mi director de tesis.

|37|

“VOY A REALIZAR UN DOCTORADO ENFOCADO EN EL ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE LAS VIVIENDAS FRENTE A LAS TORMENTAS CICLÓNICAS”

-¿Por qué esa institución?

David Henderson, directivos de la CTS, quienes siempre me demostraron una buena predisposición.

-Una de las razones que me hicieron ver con buenos ojos a la universidad James Cook es que la CTS lleva años trabajando con el gobierno del Estado de Queensland y de Australia en lo referente a la ingenie-

-¿Qué tipo de posgrado/doctorado vas a llevar a cabo?

ría del viento y al estudio del riesgo experimentado por las comunidades frente a las tormentas. A raíz del cam-

-Voy a realizar un doctorado enfocado en el análisis de

bio climático, ese fenómeno se ha convertido en una

la vulnerabilidad de viviendas frente a las tormentas

amenaza cada vez más recurrente e intensa. La CTS

ciclónicas. Se trata de un estudio que lleva adelante la

muestra una misión muy clara, y además, desarrolla

Cyclone Testing Station de la Universidad James

un rol clave en la mitigación y reducción del riesgo por

Cook. El doctorado se corresponde con un PhD.

vientos fuertes.

Mi plan de tesis se titula "Response of the Structural El personal que desempeña funciones allí son miem-

System of Houses and Damage in Windstorms" (Res-

bros activos de la Asociación Internacional de Inge-

puesta del sistema estructural de viviendas y su daño

niería del Viento (IAWE) y trabajan permanentemente

por tormentas de viento). La intención es analizar los

con eminencias del área, como el Dr. John Holmes,

daños registrados en cierto tipo de construcciones tí-

quien ha escrito uno de los libros base de esta rama de

picas de Australia y proponer mejoras en el sistema es-

la ingeniería, y son antes que nada, muy buena gente.

tructural a efectos de minimizar la vulnerabilidad

-¿Cómo se llevó a cabo tu proceso de admisión?

-Conformó un camino extenso y exhaustivo. Si bien

frente a eventos de viento fuerte.

-¿Cómo llegaste a elegir este tema?

ya tenía experiencia en lo referido a los requisitos para ingresar a una universidad extranjera, puesto que fui

-El Dr. John Ginger me propuso dos temas, de los cua-

becario del programa ALEARG del Ministerio de

les debía elegir uno. Me interesó mucho el de la vul-

Educación de la Nación en el año 2016, era la primera

nerabilidad de las viviendas frente a las tormentas de

vez que hacía todo por mi cuenta. Desde contactar a

viento por su actualidad y necesidad.

quien sería mi director de tesis, hasta completar formularios, traducir documentos, legalizarlos y reunir todos los requisitos para ser admitido, e incluso, escribir el plan de tesis. El proceso comenzó en junio de

-¿Cuál es la importancia de la investigación que vas a realizar y el resultado?

2019 y se formalizó completamente en enero de 2020,

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con la firma del contrato doctoral. Rescato nueva-

-Considero que esta investigación se encarga de un

mente la generosidad del Dr. John Ginger y del Dr.

problema concreto y actual, el cual demanda una so-

“INTENTO MEJORAR LA CALIDAD DE VIDA DE LAS POBLACIONES AFECTADAS POR ESTOS FENÓMENOS NATURALES”

lución urgente. Como antes mencioné, el proyecto se

cursos para estudiantes internacionales hasta el 31 de

basa en estudiar la vulnerabilidad de ciertas viviendas

julio. Si bien quizás el viaje se postergue nuevamente,

de Australia, analizar su comportamiento frente a tor-

la universidad se encuentra elaborando los mecanis-

mentas de gran intensidad, evaluar los daños genera-

mos necesarios para no frenar el inicio del segundo se-

dos y proponer mejoras en el sistema constructivo

mestre.

para la industria.

Quizás inicie el ciclo de manera remota hasta poder La importancia para mí radica en el hecho de aportar

viajar, o bien, el inicio se postergará nuevamente. De

en la tarea de, en este caso, mitigar los inconvenientes

todos modos, estamos en permanente contacto con mi

ocasionados por el cambio climático, que en años re-

director y estudiamos algunas posibilidades para em-

cientes ha generado fenómenos atmosféricos cada vez

pezar a trabajar, al menos, de manera virtual.

más intensos y frecuentes. El resultado en sí va a intentar mejorar la calidad de vida de las personas afectadas por tormentas ciclónicas. Buscaremos evitar o

-¿Deseas compartir una reflexión final?

minimizar en lo posible las pérdidas humanas y materiales ante la ocurrencia de una tormenta ciclónica.

-Antes que nada, agradecer a la AIE por este espacio y felicitarlos por el trabajo desempeñado durante la

-¿Cómo afectó la actual pandemia del COVID19 el comienzo de tu doctorado?

pandemia, por adaptar sus contenidos y proponer actividades para todos los profesionales de la rama de las estructuras civiles. Ojalá la nueva normalidad que nos toque vivir nos encuentre a todos con la misma resi-

-La pandemia del coronavirus retrasó mis planes por

liencia demostrada hasta ahora, y fundamentalmente,

obvias razones. Yo debía haber empezado el pasado 5

que sigamos trabajando por una ingeniería con visión

de mayo y por las restricciones mundiales de circula-

social y ambiental, la cual considere a las personas y

ción, la JCU decidió postergar el inicio de todos los

al medio ambiente como un fin.

|39|

Comportamiento estructural bajo fuego

Por Héctor Ludzik Ingeniero Civil (UBA), especializado en Ingeniería Estructural y Seguridad Industrial, Miembro de la Asociación de Ingenieros Estructurales de Argentina

Una adecuada evaluación de la seguridad contra incendios de la estructura de un edificio debe basarse en una comprensión sólida de la mecánica de su comportamiento bajo fuego, y durante mucho tiempo se ha entendido que el mismo está dominado por los efectos de la pérdida de resistencia y por las grandes deformaciones. Sin embargo, los ensayos a escala real han evidenciado mecanismos diferentes a los supuestos. Este trabajo intenta introducir algunos de los principios más importantes que rigen el comportamiento estructural bajo fuego.

INTRODUCCIÓN El diseño de una estructura bajo la acción del fuego requiere tres etapas: a) La primera, analizar las condiciones del incendio. b) La segunda, determinar los mecanismos de transferencia de calor a la estructura. c) La tercera, estudiar el comportamiento estructural bajo las acciones térmicas.

Durante mucho tiempo se ha entendido que el comportamiento de las estructuras bajo la acción del fuego está dominado por los efectos de la pérdida de resistencia causada por la degradación térmica y por las grandes deformaciones y colapsos parciales resultantes de la acción de la carga impuesta sobre una estructura "debilitada". Por lo tanto, generalmente se cree que la "resistencia" y las "cargas" son los factores claves que determinan la respuesta estructural. La excepcional longevidad de esta visión se deriva, en gran medida, de las observaciones en los ensayos estándar de fuego. Estas observaciones tienen poca relevancia para las configuraciones estructurales reales presentes en grandes estructuras aporticadas de acero y hormi-

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gón de varios pisos. Las investigaciones como parte

El factor más importante que determina la respuesta

del proyecto DETR-PIT (Ensayos de Cardington)[1]

de una estructura real a un incendio es la manera en

sobre el comportamiento de estructuras compuestas

que responde a las inevitables deformaciones térmicas

bajo fuego, han demostrado claramente que esta com-

inducidas en sus componentes a través del calenta-

prensión es gravemente errónea. La conclusión fun-

miento. Estas deformaciones toman la forma:

damental de estos estudios indica que las estructuras aporticadas de acero y hormigón, similares a las ensayadas en Cardington, poseen importantes reservas de resistencia mediante la adopción de configuraciones de grandes deformaciones, y que los esfuerzos y des-

• de expansión térmica en términos de aumento de longitud (bajo un aumento de temperatura uniforme en su sección), y • de curvatura o “arqueamiento” (inducida por un

plazamientos inducidos térmicamente, y no la degra-

gradiente de temperatura a través de la

dación del material, determinan la respuesta al fuego.

profundidad de la sección).

La degradación (principalmente la plastificación del

Se puede señalar que, para la misma deformación total

acero y el pandeo) puede, incluso, ser útil para desa-

en términos de deformaciones específicas en un com-

rrollar los modos de transporte de carga. Este trabajo

ponente estructural, puede existir una gran variedad

intenta establecer algunos de los principios más im-

de estados de tensión; grandes compresiones donde la

portantes y fundamentales que rigen el comporta-

expansión térmica restringida es dominante; tensiones

miento de las estructuras bajo la acción del fuego,

muy bajas donde los efectos de expansión y curvatura

basándose en el análisis de la respuesta de elementos

se equilibran entre sí. En los casos donde domina la

estructurales individuales bajo una combinación de

curvatura térmica, el estado tensional se produce en

acciones térmicas y restricciones finales que represen-

elementos restringidos lateralmente y sin restricción

tan la estructura circundante.

rotacional, mientras se producen grandes momentos de empotramiento en elementos restringidos rotacio-

CONCEPTOS FUNDAMENTALES [2]

nalmente.

2.2 Carga de colapso 2.1 Generalidades La Figura 1 ilustra el comportamiento de una viga de La relación fundamental que rige el comportamiento

acero simplemente apoyada con restricciones laterales

de las estructuras cuando se somete a efectos térmi-

al desplazamiento, sometida a distintos niveles de

cos es:

carga distribuida uniformemente w proporcionales a la carga última teórica de la viga.

Figura 1

Siendo: : deformaciones específicas debido a las acciones térmicas. : deformaciones específicas mecánicas.

Las deformaciones específicas totales determinan la deformación de la estructura, por consideraciones cinemáticas o de compatibilidad. Por el contrario, el estado de tensión en la estructura (elástico o plástico) depende solo de las deformaciones específicas mecánicas.

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La Figura 1 explicita claramente que la acción de “ca-

ciadas con la pérdida de resistencia en estructuras bajo

tenaria” permite cargas mucho mayores respecto de la

condiciones de temperatura normal. En caso de incen-

resistencia última a soportar a temperaturas muy altas.

dio, una interpretación tan simple puede ser muy en-

También, muestra que las flechas de la viga permane-

gañosa. Los mecanismos térmicos (expansión térmica

cen insensibles a la carga hasta justo antes del colapso.

y arqueamiento térmico) conducen a grandes defor-

Esto es cierto incluso para el caso de cargas altas (2w

maciones, sin embargo, el estado de tensión asociado

y 3w) donde las flechas iniciales antes del calenta-

con un elemento sometido a grados variables de estos

miento ya son muy grandes, indicando que se está em-

dos mecanismos no es único para una deformación

pleando la acción de “catenaria”. La diferencia entre

dada, y existe una amplia gama de estados de tensión

la flecha para la carga más baja (0.02w) contra la carga

(grandes tensiones de compresión o tracción o tensio-

más alta (3w) permanece dentro de un margen relati-

nes muy bajas), dependiendo de la distribución de

vamente constante hasta aproximadamente 600 ºC, lo

temperatura en el componente y sus propiedades ma-

cual indica que hasta esta temperatura las cargas im-

teriales y condiciones de restricción.

puestas presentan poco efecto sobre la respuesta de la estructura, que es casi completamente gobernado por

La razón principal de las grandes deformaciones ra-

las acciones térmicas. Justo antes de la falla “fuera de

dica en que el elemento estructural trata de “compen-

control”, las cargas comienzan a ejercer una influencia

sar” la longitud adicional generada por la expansión

mucho mayor sobre la estructura debilitada. La tem-

térmica, al no ser posible que se expanda longitudinal-

peratura a la que finalmente se produce el colapso es

mente debido a restricciones de extremo. Si se consi-

sensible a la magnitud de la carga. El término “fuera

dera una viga esbelta de acero (con temperatura de

de control” se refiere a una aceleración en la tasa de

pandeo muy baja) sometida a un calentamiento uni-

deformación.

forme y con restricciones laterales rígidas, el pandeo

2.3 Deformaciones

se producirá muy temprano (con deformaciones elásticas muy bajas), después de ello, cualquier expansión adicional hará que la viga se flexione hacia afuera de

Un aspecto interesante de la respuesta estructural du-

su eje horizontal.

rante un incendio son las grandes deformaciones evidenciadas en elementos estructurales como vigas de acero y losas. Éstas normalmente se encuentran aso-

Figura 2

Si el mismo elemento se somete a un gradiente térmico uniforme el cual no produce expansión neta, la respuesta se determina por la interacción de flexo tracción. Los momentos P-δ restringen la curvatura impuesta por los gradientes térmicos y limitan las deformaciones.

La Figura 2 ilustra, cualitativamente, los diferentes patrones de deformación sobre una viga, la cual es sometida a acciones térmicas capaces de provocar de manera combinada expansión y arqueamiento térmico.

2.4 Comportamiento aislado 2.4.1 Análisis cualitativo Para el análisis se comenzará por describir cualitativamente el comportamiento de una viga de acero restringida durante la fase de calentamiento y enfriamiento en un incendio.

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Figuras 3a y 3b Puede dividirse en 4 etapas, según el desarrollo de la

mismo tiempo, la recuperación del módulo elástico,

fuerza axial sobre la viga, como se muestra en la Fi-

junto con el efecto de aumentar el esfuerzo axial de

gura 3a. El desarrollo de la deformación de la viga res-

tracción reduce la deformación de la viga, como se de-

tringida, de acuerdo con cada etapa, se muestra en la

talla en las líneas discontinuas en la Figura 3b.

Figura 3b.

2.4.2 Equilibrio de vigas bajo grandes Las 4 etapas son:

deformaciones Las vigas de acero restringidas en condiciones de in-

• Etapa I: Se induce una fuerza axial de

cendio pueden sufrir una deformación muy grande,

compresión en la viga, pues la expansión térmica

atento a ello, debe considerarse el efecto de la no linea-

se restringe y aumenta con el incremento de la

lidad geométrica. Un modelo típico de una viga res-

temperatura. Al final de la etapa I, el esfuerzo

tringida se muestra en la Figura 4.

Figura 4

axial alcanza el valor máximo.

• Etapa II: El esfuerzo de compresión sobre la viga comienza a disminuir. Al final de esta etapa, el esfuerzo de compresión se reduce a cero y la deflexión aumenta bruscamente.

• Etapa III: El esfuerzo axial cambia a tracción, y la tasa de deformación se ralentiza, indicando que la acción de catenaria entra en juego. Al final de la etapa III, el esfuerzo axial de tracción alcanza el valor máximo.

La ecuación de equilibrio de los momentos, teniendo • Etapa IV: El esfuerzo de tracción axial comienza a disminuir y la tasa de deformación aumenta

en cuenta el efecto de la no linealidad geométrica, puede plantearse como:

nuevamente.

En las etapas II a IV, se produce una deformación plástica y se acumula en la viga conforme al aumento de

Donde:

la temperatura. Cuando la temperatura comienza a

FT es el esfuerzo axial en la viga;

disminuir, debido a que la deformación plástica no

MT el momento flexor interno a mitad del vano de la

puede recuperarse y la viga permanece restringida en

viga;

los extremos, el esfuerzo axial en la viga aumentará,

MR el momento flexor de restricción en los extremos

como lo indica la línea discontinua en la Figura 3a. Al

de la viga, y

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Mq el momento flexor libre máximo en la viga bajo la

ET es el módulo de elasticidad.

carga aplicada externamente. δmax es la flecha total máxima de la viga.

ETIy es la rigidez a la flexión dependiente de la tempe-

Suponiendo a la deformación total de la viga como

ratura de la sección transversal.

una función de su posición a lo largo de la misma, se puede expresar como:

Para considerar el comportamiento inelástico del material, es necesario imponer límites en varios términos de resistencia de la viga en las ecuaciones definidas anteriormente. El límite del esfuerzo axial de la viga

En donde z mec es la deformación mecánica y z th la de-

(FT) es el menor de la resistencia crítica por pandeo o

formación por arqueamiento térmico de la viga.

el límite plástico de la viga. El momento MT, está limitado por el límite plástico teniendo en cuenta la

El acortamiento axial total de la viga es:

interacción entre el momento de flexión y esfuerzo axial FT. Para el momento del apoyo MR, el límite también debe estimar el estado plástico.

El término KbT es fundamental para comprender el

La expansión térmica de la viga es:

comportamiento global de las estructuras bajo condición de incendio. La Figura 5 representa conceptualmente su significado dentro del estado elástico.

donde α es el coeficiente de expansión térmica del

2.4.3 Comportamiento global

acero y ∆T la temperatura promedio de la viga.

La clave es comprender que los efectos individuales

El cambio total en la longitud de la viga como resul-

cias sobre la estabilidad global de las estructuras. Este

tado de la tensión mecánica es:

es un aspecto que los reglamentos prescriptivos no

producto de las acciones térmicas tendrán consecuen-

contemplan acabadamente. El asociar a las grandes deformaciones de elementos estructurales como condiciones excluyentes de colapso, puede ocultar mecaAsumiendo, en primera instancia, un comportamiento

nismos de falla en los sistemas globales que ocurrirán

elástico, la fuerza axial de la viga (FT), el momento in-

mucho antes que las propiedades mecánicas del ma-

terno de flexión en el tramo medio (MT) y el momento

terial hayan sido fuertemente degradadas por la acción

interno de flexión en los soportes (MR) se pueden ex-

del calor.

presar como: Supongamos un sistema estructural como se indica en la Figura 6. El mismo ilustra un sistema de entrepisos que materializan el arriostramiento necesario para las columnas exteriores. En una primera etapa, (6a), la acción del incremento de temperaturas producirá una expansión en los sistemas de entrepiso, empujando la columna exterior. Bajo estos estados de compresión Donde:

podrán presentarse estados pre y post pandeo del sis-

K’A es la rigidez de restricción axial de la estructura

tema horizontal. Si continúa el incremento de la tem-

circundante en los extremos de la viga. Se puede ex-

peratura sobre el sistema (6b), puede producirse una

presar como:

reducción de la rigidez del resorte equivalente, conduciendo a un nuevo modo de falla global. Aquí entra en juego el concepto de KBT introducido en el apartado anterior.

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Figura 5

Figura 6

CONCLUSIONES la degradación de las propiedades del material, siemLos incendios reales están muy lejos de ser “unifor-

pre observando que no siempre el colapso se corres-

mes” y “crecientes constantes”, como generalmente

ponderá con la degradación mecánica, sino que los

se modelan en los reglamentos prescriptivos. El patrón

efectos geométricos pueden ser determinantes en su

de deformaciones y esfuerzos inducidos que presenta

acción.

un sistema estructural dependerá de las características propias del incendio, de los mecanismos de transferencia de calor hacia los componentes, de los materiales, y de la propia geometría del sistema.

De esta manera, el aspecto más importante al analizar el comportamiento global de las estructuras bajo condición de incendio se refiere a analizar las consecuencias inducidas debido a los efectos por la acción de la evolución de las temperaturas, tanto tensionales como

Referencias [1] https://www.eng.ed.ac.uk/research/projects/ cardington-test-reports-pit-project [2] Usmani, Asif & Rotter, J. & Lamont, S. & Sanad, A.M. & Gillie, Martin. (2001).

Fundamental principles of structural behaviour under thermal effects. Fire Safety Journal. 36.

721-744. 10.1016/S0379-7112(01)00037-6.

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AIE > INFORMA

Reprogramación de Jornadas y Concursos

A raíz de la actual emergencia sanitaria de público conocimiento, la Asociación de Ingenieros Estructurales (AIE) ha decidido reprogramar una serie de eventos en desarrollo a fin de llevarlos a cabo en las mejores condiciones para sus asociados.

Informamos las nuevas fechas para las XXVI JORNADAS ARGENTINAS DE INGENIERÍA ESTRUCTURAL y los Premios y Concursos.

L

as XXVI Jornadas Argentinas de Ingeniería Estructural se realizarán los días 12 a 15 de mayo de 2021, en el Hotel Ariston de la Ciudad de Rosario, provincia de Santa Fe. Frente a la situa-

ción de público conocimiento, sin dudas excepcional desde todo punto de vista, en la Asociación de Ingenie-

ros Estructurales (AIE) decidimos reprogramar la fecha del evento, originalmente previsto para el mes de septiembre de 2020, con el fin de preservar la calidad y el éxito del mismo.

Desde hace 40 años, la AIE organiza las Jornadas con el fin de contribuir a la capacitación técnica profesional y brindar un espacio de encuentro fraterno entre colegas.

Deseamos fervientemente que muy pronto podamos retomar nuestras actividades habituales, y que en las nuevas fechas previstas contemos con las óptimas condiciones necesarias para llevar a cabo un evento de estas características.

Los resúmenes de trabajos que ya fueron presentados siguen siendo válidos. Continuamos con la recepción de los mismos según el siguiente cronograma: • 26 de octubre de 2020: Presentación de Resúmenes • 29 de octubre de 2020: Comunicación de Resúmenes Aceptados • 30 de noviembre de 2020: Presentación de Trabajos Completos • 12 de marzo de 2021: Comunicación de Trabajos Aceptados

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Para la revisión de los trabajos, hemos conformado un

A raíz del avance del COVID-19, se han reprogra-

Comité Científico de más de 40 distinguidos miembros

mado las fechas del Premio Estructura Notable “Ing.

de todo el país y del exterior, del más alto nivel profe-

José Luis Delpini” y del Concurso Nacional de Inge-

sional y académico. Invitamos a todos nuestros colegas

niería “Ing. Luis María Machado” para estudiantes

y estudiantes de carreras afines a participar de las Jor-

avanzados y graduados recientes. Para ambos concur-

nadas y a mantenerse informados mediante nuestro sitio

sos, las nuevas fechas son las siguientes:

web www.jornadasaie.org.ar y sus redes sociales.

• 1 de octubre de 2020: Preinscripción.

PREMIOS Y CONCURSOS AIE 2020

• 6 de noviembre de 2020: Recepción de los Trabajos.

En el marco de las 26° Jornadas Argentinas de Ingenie-

Para poder participar, las bases y condiciones se en-

ría Estructural, se llevará a cabo el 17° Concurso de Mo-

cuentran en www.aiearg.org.ar

delos Estructurales, Premio CPIC 2021 Ing. Civil Enrique José Perri, en el Instituto de Mecánica Aplicada y Estructuras (IMAE) de la FCEIA-UNR. Las nuevas fechas límites serán las siguientes: • 30 de marzo de 2021: Preinscripción de postulantes.

• 30 de abril de 2021: Recepción de los Modelos.

Más información en www.aiearg.org.ar

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AIE > INFORMA

Presentación del libro CASA NATAL Reconstruyendo el primer escenario de veinte destacados argentinos

Se ha presentado la última publicación del Consejo Profesional de Ingeniería Civil. Se trata del libro Casa Natal, el cual reconstruye la vivienda donde nacieron veinte argentinos que todos llevamos en nuestra memoria. Conforma también la primera publicación digital que el CPIC pone a disposición de sus matriculados y de la sociedad en su conjunto, transformándose en una lectura amena y familiar durante el Aislamiento Social Preventivo y Obligatorio producto del COVID-19.

“Casa Natal: Reconstruyendo el primer escenario de veinte destacados argentinos”, fue presentado recientemente por parte del Consejo Profesional de Ingeniería Civil (CPIC). La obra, que demandó dos años de investigación, fue ideada y escrita por el Arq. Gustavo Di Costa y brinda detalles de las primeras viviendas que habitaron argentinos notables como María Elena Walsh, Domingo Faustino Sarmiento, Jorge Mario Bergoglio (Santo Padre Francisco), Alberto Olmedo, Diego Armando Maradona, María Eva Duarte de Perón, René Favaloro, Tita Merello, Manuel Belgrano, Niní Marshall, Jorge Luis Borges, Luis Augusto Huergo, Carlos Gardel, Atahualpa Yupanqui, Astor Piazzolla, José de San Martín, Enrique Santos Discépolo, José “Pepe” Biondi y Elisa Beatriz Bachofen.

Cabe destacar que este es el primer libro con edición digital producido por el CPIC, a efectos de que la obra trascienda más allá de su edición en papel.

En la presentación del texto, el Ing. Civil Victorio Santiago Díaz, Gerente del Consejo Profesional de Ingeniería Civil, expresó: “La casa natal constituye el origen de nuestra historia personal. Siempre volvemos a ella, de manera física -o bien- a través de los recuerdos. Su escenografía agrupa diversas imágenes estampadas en nuestras retinas, las cuales se reproducen en cada cumpleaños, en cada brindis navideño, en cada nueva agenda que estrena un año. Entre sus paredes se suceden los juegos con nuestros hermanos, los mínimos (y ma-

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yúsculos) logros cotidianos. “Casa Natal” reproduce las

a millones de sus compatriotas a lo largo del tiempo y de

características y anécdotas de las viviendas donde trans-

la historia? Sobre la leyenda de los personajes elegidos

currieron los primeros años de una veintena de famosos

y nuestra propia tradición trata el presente texto”, con-

personajes argentinos de diversas disciplinas. En pri-

cluyó el Ing. Perri.

mera persona, esas casas nos cuentan su historia y la del notable protagonista que tuvo la fortuna de acunar, ins-

Finalmente, el Presidente del CPIC), Ing. Civil Enrique

pirar y disfrutar. Se trata de una nueva apuesta de nuestro

Sgrelli, afirmó que “Conceptualmente, una casa fusiona

Consejo para difundir las formas del habitar argentino,

los principales aspectos de la vivienda y el hogar. Allí es

donde la ingeniería civil permanece, de una u otra ma-

donde confluyen lo material y lo afectivo. El inmueble

nera, particularmente presente”, sentenció el Ing. Díaz.

y los recuerdos. Revisando las historias relatadas en este libro, puede apreciarse que esa Casa Natal, en primera

Por su parte, el Presidente Honorario del Consejo Profe-

persona, influyó en el futuro de una vida.

sional de Ingeniería Civil, Ing. Civil Luis E. Perri, entiende que: “Casa Natal habla de nuestros orígenes. La

De muchas vidas. Todos esos personajes deseaban ser…

excusa se pone a prueba al elegir la vivienda en la cual

Sus fantasías y el porvenir se proyectaban en muros, pa-

transcurrieron los primeros años de vida de una serie de

redes y techos. Más o menos ornamentados y sólidos,

personalidades de variadas disciplinas de nuestro país.

pero sostenidos por el calor y el amor de los afectos fa-

Cada una de esas viviendas resultó ser única, sorpren-

miliares. Eternamente, cada Casa Natal nos recordará

dente por su austeridad, por sus riquezas, por su organi-

nuestro destino, del cual fue responsable, o quizás, una

zación, por su materialidad… esas estructuras

socia involuntaria. Pero estará allí siempre para nosotros.

contuvieron historias, y quizás en muchos casos, molde-

Recordándonos quienes soñamos ser”, opinó el Ing.

aron la personalidad de aquellos personajes quienes se

Sgrelli.

destacaron entre sus pares. ¿Serían esas viviendas las responsables de llenar el alma, de movilizar a quienes más tarde emocionarían, conducirían y ejemplificarían

Casa Natal se encuentra disponible en: http://www.cpic.org.ar/SiteAssets/SitePages/edicionescpic/CASA%20NATAL.pdf

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AIE > INFORMA

Actualización Permanente, una tendencia a seguir en Hormigón Elaborado

E

Por el Ing. Gabriel Pablo Mansilla.

Líder Control de Calidad de Hormigón, LOMAX.

n los últimos 25 años la industria nacional del

Para tener una idea de la evolución descripta, recorde-

hormigón elaborado ha logrado un crecimiento

mos que en la primera mitad de la década del 90 lograr

vertiginoso potenciado por el desarrollo de nue-

un hormigón clase H30 requería de un conjunto de ri-

vos aditivos y cementos, conjuntamente gracias

gurosos controles, mientras que a fines del período a la

al impulso de algunos proyectistas y calculistas, quienes

misma clase resistente le correspondía casi un 40% del

fueron adoptando resistencias de cálculo cada vez ma-

volumen de hormigón producido.

yores en función de la confianza depositada en esta industria.

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Comentarios sobre la Norma IRAM 1666:2020 “Hormigón Elaborado-Requisitos y Control de la Producción”

AIE > INFORMA

LUEGO DE CASI CUATRO AÑOS DE RECOPILACIÓN DE ANTECEDENTES Y DISCUSIONES, A MEDIADOS DEL AÑO 2019, FUE ENTREGADA A LA COMISIÓN DE HORMIGÓN ELABORADO LA VERSIÓN DEFINITIVA DE LA NORMA IRAM 1666 “HORMIGÓN ELABORADO-REQUISITOS Y CONTROL DE PRODUCCIÓN” PARA SOMETERLA A DISCUSIÓN PÚBLICA, LOGRANDO SU APROBACIÓN EN EL COMITÉ GENERAL DE NORMAS (CGN-IRAM) A MEDIADOS DE ABRIL DEL PRESENTE AÑO. Figura 1a. Portada Norma IRAM 1666:2020 Paralelamente, algunas estructuras se proyectaban y calculaban con H47. Pocos años más tarde, irrumpe en el mercado el hormigón autocompactante, acompañado de clases resistentes (H60 y H80) las cuales escapaban de la clasificación por resistencia especificada por los Reglamentos CIRSOC 201-82 y 201-M (96), obligando a productores y usuarios a adoptar criterios de cálculo y juzgamiento de calidad establecidos en Códigos Foráneos (ACI 318).

En este contexto, resultaba imperioso llevar a cabo una actualización en el marco Reglamentario y Normativo coherente con la realidad del mercado. El primer paso en este sentido se produce recién en el año 2012 mediante la aprobación del Reglamento CIRSOC 201:2005.

Tras una prolongada demora, la citada actualización introduce cambios conceptuales y metodológicos fundamentales, abandonando finalmente la escuela alemana para el cálculo y diseño de las estructuras (DIN 1045), para pasar definitivamente a la americana (ACI 318); derivando en una resistencia especificada para los hormigones asociada a un fractíl del 10%, y con criterios de juzgamiento de la calidad que establecen 2 modos de control diferenciados, considerando que la producción de hormigón puede encontrarse bajo un sistema de gestión de calidad (SGC) certificado o no.

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AIE > INFORMA Figura 1b. Índice Norma IRAM 1666:2020

Estos cambios impulsaron una actualización de la Norma IRAM 1666 de Hormigón Elaborado vigente desde el año 1986, para lo cual, en el año 2015 se formó una Comisión conjunta entre representantes del Instituto del Cemento Portland Argentino (ICPA) y de la Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón (AATH), a modo de sub-Comité autorizado por IRAM, abocado a la revisión de la norma.

Luego de casi cuatro años de recopilación de antecedentes y discusiones, a mediados del año 2019, fue entregada a la Comisión de Hormigón Elaborado la versión definitiva de la norma IRAM 1666 “Hormigón Elaborado-Requisitos y Control de Producción” para someterla a discusión pública, logrando su aprobación en el Comité General de Normas (CGN-IRAM) a mediados de abril del presente año.

Esta versión se desarrolla en un solo cuerpo incluyendo nueve Capítulos, cinco Anexos Normativos y seis Anexos Informativos; constituyendo una guía actualizada y detallada de los pasos a seguir e implementar en cada etapa del proceso de producción, a efectos de garantizar la calidad de hormigón requerida por el usuario (Figura 1a y 1b. Portada e Índice Norma IRAM 1666).

Las modificaciones introducidas en esta versión incluyen, fundamentalmente, aspectos tecnológicos; incor-

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AIE > INFORMA porando nuevos materiales componentes (fibras, pigmentos, agregados livianos), clases resistentes (hasta 100 MPa), tipos de hormigones (autocompactantes, masivos, retracción compensada, etc.) y métodos de ensayos de control afines a estos hormigones.

Además, se suman lineamientos vinculados a la durabilidad y nuevos criterios de control y juzgamiento de la calidad, en consonancia con el Reglamento CIRSOC 201-2005.

En vistas de la coexistencia de estructuras proyectadas y calculadas bajo los lineamientos de diferentes versiones del Reglamento, la nueva IRAM 1666 permite al usuario solicitar hormigones bajo distintos criterios de especificación y habilita al productor a su elaboración en correspondencia con dichos requisitos.

En su capítulo 4 “Materiales Componentes”, advertimos la posibilidad de obtener hormigones con una menor huella de carbono, refiriendo a las versiones actualizadas de las Normas IRAM 1601 “Agua para Morteros y Hormigones de Cemento” e IRAM 1531 “Agregado Grueso para Hormigón de Cemento”, las cuales admiten la utilización de agua y agregados reciclados respectiva-

LA NORMA INCLUYE LA POSIBILIDAD DE REALIZAR LOS ENSAYOS DE COMPRESIÓN UTILIZANDO PLACAS DE ELASTÓMERO, SIEMPRE Y CUANDO, LA CITADA METODOLOGÍA DE ENCABEZADO HAYA SIDO VALIDADA CONFORME SE ESPECIFICA EN LA NORMA IRAM 1709.

mente, habilitando certificaciones del tipo LEEDS para las obras.

Con relación a la IRAM 1531, vale mencionar que se permite el empleo de un máximo del 20% de agregado reciclado para hormigones estructurales, limitando este reemplazo a las clases resistentes hasta H-30 inclusive, y sólo para ambientes de exposición de agresividad moderada.

El mismo Capítulo permite al productor manejar la dosificación de adiciones minerales en forma independiente al cemento utilizado, únicamente cuando la Planta se encuentre certificada por un organismo de tercera parte según el Modo 1 de producción; y además se respete que el contenido total de adiciones minerales en el material cementicio total, satisfaga los límites de composición indicados en las normas IRAM 50000 y 50002. Cabe destacar que tal habilitación, permite al productor la posibilidad de ofrecer un abanico más amplio de productos para el usuario.

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AIE > INFORMA Entre los aspectos más destacados del Capítulo 5 “Re-

migón elaborado” conserva las alternativas descriptas

quisitos del hormigón” se rescata la posibilidad de apli-

en la versión del año 1986 con relación a las formas de

car diferentes métodos de ensayos para evaluar

llevar a cabo un pedido de hormigón, se suma en la “op-

indirectamente la trabajabilidad de hormigones con di-

ción b”, donde el productor es responsable por la dosi-

ferentes grados de consistencia (Tablas 2 y 3).

ficación del hormigón, un conjunto de datos adicionales y requisitos que el usuario tiene la obligación de aportar

Se introduce también una adecuación de la temperatura

y resultan imprescindibles para que el productor pueda

máxima de colocación del hormigón a valores límites

definir el hormigón a entregar.

especificados en Reglamentos y Normas internacionales, fijando como extremo superior el valor de 32 °C

Entre los mencionados datos se incluyen algunos de los

para condiciones normales y elevándolo hasta 35 °C

requisitos complementarios citados en el párrafo ante-

para aquellos casos donde el usuario asegure prevenir

rior, y otros relacionados con las clases o ambientes de

los riesgos de fisuración por origen térmico, evitando

exposición ante las cuales permanecerá sujeta la estruc-

que el hormigón sufra fuertes gradientes térmicos. Asi-

tura, las cuales a su vez, permiten garantizar la vida útil

mismo, se establece un nuevo valor mínimo de la tem-

del hormigón.

peratura del hormigón fresco en el punto de descarga, especificando que puede reducirse hasta 10 °C si el

En ese sentido, el Anexo F presenta, a título de ejemplo,

usuario dispone de los medios necesarios para proteger

un formulario de solicitud típico el cual resume toda la

al hormigón frente a la exposición al clima frío.

información a reunir por parte del usuario, siendo la misma aportada al productor.

En lo relativo al estado endurecido, se incluye la posibilidad de realizar ensayos a compresión utilizando mol-

La norma exige que el productor realice las dosificacio-

des de 100 mm de diámetro por 200 mm de altura (aptos

nes por el método racional y pastones de prueba, o even-

para agregados de hasta 30 mm de tamaño máximo no-

tualmente, mediante la información disponible de

minal), sin necesidad de afectar los resultados por facto-

antecedentes de los últimos doce meses para los mismos

res de corrección por tamaño de probeta.

materiales componentes.

Se incluye además, la posibilidad de realizar los ensa-

En el mismo Capítulo, se refiere a la extensión del

yos de compresión utilizando placas de elastómero,

tiempo permitido para el transporte y descarga, lleván-

siempre y cuando, la citada metodología de encabe-

dolo de 90 a 120 minutos. Quedan exceptuados del

zado haya sido validada conforme se especifica en la

cumplimiento de este límite aquellos hormigones los

norma IRAM 1709.

cuales presenten aditivos controladores de hidratación o que prolonguen el tiempo de fraguado.

En esta versión se habilita al usuario a establecer requisitos adicionales y/o complementarios a los tradi-

El Anexo A (normativo) demanda que el productor dis-

cionalmente conocidos, incluyéndose entre otros, los

ponga de instrucciones y procedimientos documenta-

relacionados con la resistencia a flexión y tracción, pa-

dos para implementar el plan de control, mediante los

rámetros relacionados con la durabilidad, contracción

cuales se definen los requisitos, frecuencias y métodos

por secado, módulo de elasticidad y peso por unidad

de ensayo (Tablas A.1 y A.2); debiendo especificar ade-

de volumen (Tabla 4).

más, los criterios de aceptación y rechazo para el análisis de la conformidad. Señala también la necesidad de

CONDICIONES PARA EL PEDIDO DE HORMIGÓN ELABORADO Si bien el capítulo 6 “Condiciones para el pedido de hor-

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definir un programa de verificación y calibración, según corresponda, de los equipos de producción y de aquellos utilizados para muestreo y ensayos.

En el marco del control de conformidad del producto,

AIE > INFORMA establece la posibilidad de realizar el control y segui-

estructuras resistentes y económicas; sin embargo, en la

miento de las resistencias a compresión mediante el

actualidad debemos contemplar un criterio de sustenta-

concepto de familia de hormigones para aquellos casos

bilidad que incluye alcanzar la vida útil del hormigón,

cuando se disponga de menos de 30 (treinta) resultados

con el menor costo de mantenimiento.

de ensayos para un mismo hormigón.

Si a estas últimas variables les sumamos particularidades En línea con el Reglamento CIRSOC 201:2005, dis-

de cada obra, como pueden ser: tipos de colocación del

pone que de modo voluntario, la planta de hormigón

hormigón, mantenimiento de la trabajabilidad, tiempos

pueda gestionar y obtener una certificación de su pro-

de desencofrados acotados por reutilización de moldes,

ceso de producción por parte de un organismo de ter-

elementos estructurales de difícil llenado; resulta impo-

cera parte logrando la clasificación como “MODO 1 de

sible pensar que un hormigón puede ser especificado ex-

producción”; mientras que aquellas plantas capaces de

clusivamente mediante su clase resistente. Por lo tanto,

cumplir las disposiciones de esta Norma, no acredita-

alcanzar estos objetivos requiere que la totalidad de los

rán certificación, cumplimentando el “MODO 2 de

protagonistas que participan en diferentes etapas de una

producción”.

obra de Ingeniería o Arquitectura (proyecto y cálculo, análisis de costos y presupuestos, compras y selección

La citada categorización en modos de producción

de proveedores, ejecución y control de obra), adquieran

marca una diferencia entre aquellos productores que

el nivel de conocimiento y accedan a toda la información

pueden garantizar la calidad de sus productos y quienes

actualizada, para analizar la totalidad de las variables in-

no, estableciéndose en el Reglamento requisitos a cum-

tervinientes en la definición del hormigón a utilizar.

plir para el juzgamiento de la calidad de los hormigones diferenciados, que fijan límites más exigentes para quie-

Un recorrido necesario para lograr este nivel de saberes

nes se encuentran bajo el “MODO 2”.

radica en acortar los plazos de las revisiones de los Reglamentos y Normas las cuales regulan la actividad. En

La referida clasificación obligaría, indirectamente, a un

este aspecto, el antecedente de la Norma IRAM 1666,

mayor consumo de cemento para los productores en-

sumado al hecho de transitar la etapa de consulta pú-

cuadrados en el Modo 2 -con el objeto de asegurar la re-

blica las bases de un Código modelo en tecnología del

sistencia a compresión especificada-, derivando en un

hormigón que forman parte del Reglamento CIRSOC

costo superior de materiales por m3 para un hormigón

201:2005, indicaría que vamos por ese camino, agili-

de igual prestación.

zando acciones, debates y compromisos.

Esto implica que, a la hora de definir la contratación del

A pesar de períodos de estancamiento prolongados, no

hormigón, vale ponderar dicha categorización, puesto

obstante haber padecido más de una crisis económica

que trasciende la mera comparativa de precios y agrega

en los últimos años, los avances logrados en tecnología

una garantía de calidad capaz de asegurar la respuesta

del hormigón demuestran la posibilidad de construir

ante reclamos.

respuestas consonantes con la realidad de la industria de la construcción.

La reedición de la Norma ofrece a la industria de la construcción, una herramienta capaz de posibilitar a tra-

Parecería que tales logros derivan del sostenido com-

vés de su seguimiento, asegurar la calidad de los hormi-

promiso de un mayor número de actores, afirmando un

gones colocados en diferentes estructuras. Este paso, si

camino profesional delineado en la capacidad de dina-

bien era necesario, no resulta ser suficiente para obtener

mizar la búsqueda permanente capaz de permitir aspirar

el mejor resultado.

a un creciente desarrollo de la industria de la construcción en general; y a la vanguardia en la Tecnología del

Hasta no hace mucho tiempo nuestro compromiso y

hormigón y en la industria del hormigón elaborado, en

responsabilidad como Ingenieros se limitaba a lograr

particular.

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AIE > INFORMA

Estudiantes de la UTN-FRBA participan de un concurso

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Se trata del ACI-FRC Bowling Ball Competition 2020, certamen que se llevaría a cabo en la ciudad de Chicago, Estados Unidos. El evento, suspendido por la actual pandemia por COVID19, consiste en la construcción de una esfera de hormigón de 200 mm de diámetro capaz de superar las pruebas de rodadura y resistencia a las cuales es sometida. Revista IE entrevistó a los protagonistas.

AIE > INFORMA -¿Podrían presentarse para que nuestros lectores los conozcan?

tina nunca participó de este tipo de eventos, con lo cual iba a ser no sólo una experiencia increíble, sino también, la oportunidad de representar a nuestro país y nuestra

-Somos dos estudiantes, Uri Peker y Damián Piovaroli,

Universidad en un concurso internacional. Si bien la

ambos de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN-

pandemia impidió acudir al mencionado concurso,

FRBA). En el mes de marzo, junto con el Mg. Ing. Gus-

desde el ACI nos invitan a participar en el año 2021, con

tavo Gauna en su rol de tutor del equipo, íbamos a

lo cual, todavía no perdemos las esperanzas de formar

participar en un concurso internacional organizado por

parte de este importante concurso internacional.

el American Concrete Institute (ACI) en la ciudad de Chicago, Estados Unidos, que desafortunadamente

-¿Cómo diseñaron y realizaron su modelo?

tuvo que ser suspendido por la pandemia mundial que estamos atravesando.

-¿En qué consiste el concurso?

En un principio, debido a las restricciones impuestas en el diseño, evaluamos diferentes posibilidades, entre las cuales se encontraba la esfera hueca (con interior de poliestireno expandido) y la esfera maciza. Si bien creía-

-El concurso en cuestión se llama FRC Bowling Ball

mos cumplir con todos los requisitos, veíamos difícil

Competition, y la premisa básica del mismo consiste en

resolver el requisito del peso de la esfera, ya que el ideal

la construcción de una esfera de hormigón de 200 mm

propuesto por las reglas del concurso era de 5,5 Kg, lo

de diámetro, con un peso de aproximadamente 5,5 kg ±

cual demandaba, para lograr una esfera maciza de 200

0,5 kg, capaz de superar las pruebas de rodadura y re-

mm de diámetro con ese peso, un peso específico de la

sistencia a las cuales es sometida. La dificultad de su

mezcla de aproximadamente 1300 Kg/m3, valor que si

construcción reside justamente en lograr una esfera de

bien era posible de obtener, significaba un gran desafío

hormigón de esas dimensiones, y con ese peso, la cual

en términos de resistencia. Previo a la elección de la ti-

además presente la suficiente ductilidad para defor-

pología de esfera a adoptar, se llevaron a cabo algunos

marse 25 mm durante el ensayo de carga.

modelados, a fin de estimar la distribución de tensiones

-¿Cómo accedieron a participar del concurso?

en la masa de hormigón.

Una vez adoptada la tipología de esfera, empezamos a

-Nuestra participación iba a ser posible gracias al pro-

desarrollar el encofrado. En un primer momento, con-

grama de estipendios de viajes otorgado por ACI para los

sideramos la opción de encofrado con impresión 3D, el

equipos que no pertenecen a los Estados Unidos. Ese es-

cual realmente cumplía con los requisitos dimensiona-

tipendio nos fue otorgado aproximadamente en agosto

les a la perfección. Pero la rugosidad del material nos

del año 2019, luego de ser seleccionados entre distintos

impidió desencofrar con facilidad, motivo por el cual

equipos. En general, el concurso suele contar con equi-

emigramos a otro tipo de encofrado más sencillo, lo-

pos de todo el mundo, pero hasta donde sabemos Argen-

grado con semiesferas de PVC.

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AIE > INFORMA Primer encofrado

Segundo encofrado

-¿Qué materiales utilizaron para lograr los requisitos?

-Los materiales utilizados fueron Cemento Portland normal CPN50 (Loma Negra); arena fina; arena cuarcítica; agregado de esferas de poliestireno expandido (Isocret); fibras metálicas; aditivo fluidificante (ADVA 570) y aditivo incorporador de aire. Con los materiales descriptos, luego de probar cerca de 15 dosificaciones distintas, se obtuvo una mezcla con un peso específico de, aproximadamente, 1300 kg/m3, y una resistencia específica la cual rondaba los 17 MPa.

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AIE > INFORMA propios de confiabilidad, se estimaron los resultados a 28 días.

Se ensayaron probetas de 10 x 20 normalizadas, obteniendo valores de carga promedio de 98 kN con solo 3 días de curado, por ende, considerando el crecimiento de resistencia en función del tiempo del cemento utilizado, concluimos que a los 28 días la resistencia especificada asciende a 17 MPa.

-¿Cómo se componía el equipo de trabajo? ¿Dónde se realizaron las mezclas y ensayos?

-Para la preparación de la esfera y sus ensayos, inicial-

-¿Cómo fueron llevados a cabo los ensayos durante el diseño?

mente se trabajó en el laboratorio “Ing. Silvio Bressan” de nuestra Universidad, pero luego, debido a algunas dificultades en las máquinas de ensayo de carga, comenzamos a trabajar en el Centro Técnico de la firma Loma

-Una vez moldeada la esfera, se aplicaba el curado de la

Negra. Esto último merece un párrafo aparte, ya que la

misma, sumergida en agua a aproximadamente 23°C

experiencia de trabajar en el citado Centro Técnico fue

durante 7 días, a fin de poder luego ensayarla y estimar

excelente, no sólo por todo lo nuevo que aprendimos,

su resistencia a 28 días. Si bien en total se materializaron

sino también, por la amabilidad con la cual fuimos re-

15 esferas con distintas dosificaciones, debido a errores

cibidos por parte de todo el equipo de la empresa. Espe-

que se fueron solucionando y al ajustado tiempo dispo-

cialmente, queremos agradecer a tres personas de la

nible, se ensayaron sólo 4 esferas.

citada compañía, que hicieron posible nuestro trabajo: Juan Francisco Domínguez Rubén, Fabio Quinto Ge-

Con los resultados obtenidos, contando con las caracte-

bert y Patricio Corallo. Sin su gestión no hubiese sido

rísticas del cemento utilizado (CPN50-Loma Negra), y

posible emplear las instalaciones del Centro Técnico de

aplicando una ponderación la cual respondía a criterios

Loma Negra. Les estaremos eternamente agradecidos.

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AIE > INFORMA

Ensayos sobre probetas de 10 x 20

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“PARA LA PREPARACIÓN DE LA ESFERA Y SUS ENSAYOS RECURRIMOS AL CENTRO TÉCNICO DE LA EMPRESA LOMA NEGRA. LA EXPERIENCIA DE TRABAJAR ALLÍ FUE EXCELENTE, NO SÓLO POR TODO LO NUEVO QUE APRENDIMOS, SINO TAMBIÉN, POR LA AMABILIDAD CON LA CUAL FUIMOS RECIBIDOS POR PARTE DE TODO EL EQUIPO DE LA COMPAÑÍA. ESPECIALMENTE, QUEREMOS AGRADECER A JUAN FRANCISCO DOMÍNGUEZ RUBÉN, FABIO QUINTO GEBERT Y PATRICIO CORALLO POR SU GESTIÓN PARA ACCEDER A LAS INSTALACIONES DEL CENTRO TÉCNICO DE LOMA NEGRA”

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Te invitamos a leer las ediciones de Revista IE, publicación de la Asociación de Ingenieros Estructurales para la divulgación e información sobre temáticas científicas y técnicas, en el siguiente link https://issuu.com/asociaciondeingenierosestructurales