A pesar de la multitud de beneficios que ofrece la construcci\u00f3n con paneles prefabricados de concreto (tilt-up) en edificios comerciales de baja altura, a\u00fan hay margen de mejora en el rendimiento de estos. Una oportunidad de mejora es minimizar un patr\u00f3n particular de agrietamiento indeseable que a menudo se observa en los paneles de concreto tilt-up (Ver Figura 1), el cual en algunos casos requiere un importante parcheo cosm\u00e9tico (Ver Figura 2). Este agrietamiento del concreto puede aparecer inicialmente como algo inofensivo y no estructural, pero incluso las grietas peque\u00f1as pueden erosionarse y provocar infiltraci\u00f3n de agua y corrosi\u00f3n de las barras de refuerzo. Como m\u00ednimo, estas grietas son un problema est\u00e9tico para el propietario o inquilino, lo que podr\u00eda generar costos significativos de pintura\/reparaci\u00f3n.<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/wp-content\/uploads\/2017\/10\/Figure-1-R-270x300.jpg\")
Figura 1<\/p>\n
![\"\"](\"http:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/wp-content\/uploads\/2017\/10\/Figure-2-R-225x300.jpg\")
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Figura 2<\/p>\n
Como parte de un proyecto de investigaci\u00f3n de pregrado, los autores buscaron determinar la causa de este patr\u00f3n de agrietamiento en la mitad inferior del panel y tener un argumento convincente para el origen del problema. El trabajo se llev\u00f3 a cabo en la Universidad Polit\u00e9cnica Estatal de California en San Luis Obispo (Cal Poly), dentro del Departamento de Ingenier\u00eda Arquitect\u00f3nica.<\/p>\n
Hist\u00f3ricamente, ha habido muchas causas sugeridas para este patr\u00f3n de agrietamiento, que incluyen endurecer demasiado las placas, tensi\u00f3n excesiva de flexi\u00f3n fuera del plano, tensi\u00f3n de corte en el plano, mal rendimiento del rompedor de adherencia y tensiones de levantamiento, u otros problemas relacionados con la construcci\u00f3n. Sin embargo, para un ingeniero, un pu\u00f1ado de indicadores como la ubicaci\u00f3n, direcci\u00f3n, amplitud del agrietamiento y el agrietamiento completo de la placa, sugieren que estas grietas se deben a la restricci\u00f3n de la retracci\u00f3n en la base de la placa. A pesar de las juntas de placa espaciadas regularmente en la construcci\u00f3n tilt-up, la retracci\u00f3n natural del concreto a\u00fan puede ser restringida por amarres a placas adyacentes, a la losa de piso adyacente y a la cimentaci\u00f3n, evitando movimientos libres.<\/p>\n
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Estudio de Caso \u2013 Edificio Comercial Tilt-Up en San Luis Obispo<\/strong><\/p>\n Como parte de este proyecto de investigaci\u00f3n, se identific\u00f3 un edificio local construido con el m\u00e9todo \u00abtilt-up\u00bb en San Luis Obispo, California, que presentaba este patr\u00f3n de agrietamiento, y se utiliz\u00f3 en nuestros an\u00e1lisis y modelos computacionales para verificar nuestra hip\u00f3tesis sobre la causa de las grietas. Casi todos los paneles visibles mostraban signos del patr\u00f3n de agrietamiento que se estaba investigando. El panel que presentaba las grietas m\u00e1s distintivas se midi\u00f3 registrando cuatro grietas predominantes utilizando las dimensiones en los ejes horizontal y vertical, tal como se muestra en la Figura 3. A continuaci\u00f3n, se cre\u00f3 un modelo computacional de elementos finitos (SAP2000) para predecir de manera independiente si se formar\u00edan grietas similares en un panel dadas diversas condiciones de restricci\u00f3n. Si se predec\u00eda el inicio de una grieta, el modelo ayudar\u00eda adem\u00e1s a indicar d\u00f3nde era probable que apareciera la primera grieta, as\u00ed como su direcci\u00f3n de propagaci\u00f3n a trav\u00e9s del panel. Adem\u00e1s, era fundamental predecir cu\u00e1ndo se producir\u00eda la formaci\u00f3n de grietas, por lo que era importante modelar con precisi\u00f3n el comportamiento de contracci\u00f3n del hormig\u00f3n a lo largo del tiempo. Esto se logr\u00f3 utilizando la norma ACI 209R para las predicciones de contracci\u00f3n dependientes del tiempo. Dado que el comportamiento de contracci\u00f3n del material es similar al de la contracci\u00f3n t\u00e9rmica, el modelo computacional de elementos finitos se calibr\u00f3 utilizando un cambio de temperatura simulado.<\/p>\n El contratista del edificio del estudio de caso inform\u00f3 que se utilizaron almohadillas de fraguado de lechada cementosa debajo de las juntas de los paneles en lugar de cu\u00f1as de pl\u00e1stico, lo que podr\u00eda haber causado fuerzas de restricci\u00f3n excesivas. Las almohadillas de fraguado de lechada se usan con frecuencia en algunas partes de los Estados Unidos. Se decidi\u00f3 introducir en el modelo computacional una resistencia por fricci\u00f3n al movimiento de contracci\u00f3n (restricci\u00f3n) en las esquinas inferiores de los paneles. Dado que la fisuraci\u00f3n del concreto se produce debido a tensiones internas de tracci\u00f3n, lo de principal inter\u00e9s son las ubicaciones donde el modelo computacional predice altas tensiones principales de tracci\u00f3n evaluadas en cada espacio de la malla de elementos finitos. La Figura 4 ilustra las altas tensiones principales de tracci\u00f3n en azul tal como se distribuyen en el panel modelado.<\/p>\n Figura 4: Tensiones principales en el panel<\/p>\n Evaluando los resultados de la computadora<\/strong><\/p>\n Los resultados del modelo computacional coincidieron casi exactamente con las grietas observadas en el campo en la mitad inferior del panel de hormig\u00f3n prefabricado del estudio de caso. Cuando se produce una restricci\u00f3n excesiva debido a la resistencia a la fricci\u00f3n de la base de asentamiento y\/o a las conexiones de los tirantes de cimentaci\u00f3n y de losa, las tensiones internas de tracci\u00f3n superan el m\u00f3dulo de rotura cerca de la parte inferior del panel, por lo que se prev\u00e9 la aparici\u00f3n de grietas. En los paneles de concreto tilt-up, el m\u00f3dulo de ruptura (o punto de fisuraci\u00f3n) se toma como (7,5 \u00d7 2\/3 \u00d7 \u221a(f\u2019c)) o (5 \u00d7 \u221a(f\u2019c)) debido a la restricci\u00f3n interna causada por el refuerzo (v\u00e9ase Tilt-Up Today, vol. 15, n.\u00ba 2, pp. 12-17). Dado que se preve\u00edan fisuras, era importante comprobar si el modelo inform\u00e1tico pod\u00eda predecir con precisi\u00f3n la direcci\u00f3n de propagaci\u00f3n de las mismas. Al iniciar una fisura en la misma ubicaci\u00f3n en el modelo computacional que en el campo y orientar la direcci\u00f3n de propagaci\u00f3n de la fisura perpendicularmente a las flechas de tensi\u00f3n principal, las fisuras predichas por el modelo son notablemente similares a las observaciones reales en el campo, como se ve en las Figuras 5, 6, 7 y 8. Esto proporciona una fuerte evidencia de que las fisuras en este panel y fisuras similares encontradas en otros paneles tilt-up se deben a restricciones de contracci\u00f3n del panel en la base. En las Figuras 5, 6, 7 y 8, se predice que la parte azul de la fisura se producir\u00e1 dado el comportamiento de propagaci\u00f3n de las fisuras del hormig\u00f3n. La propagaci\u00f3n de fisuras es el comportamiento por el cual un material contin\u00faa agriet\u00e1ndose bajo una tensi\u00f3n significativamente menor que la necesaria para iniciar la fisura. Se teoriza que la parte en rojo es una extensi\u00f3n de la fisura que ocurre despu\u00e9s de que las tensiones iniciales se redistribuyen a medida que se producen nuevas fisuras.<\/p>\n Figura 5a: Grieta izquierda predicha por el modelo \/ Figura 5b: Grieta izquierda real<\/p>\n Figura 6a: Grieta central prevista por el modelo \/ Figura 6b: Grieta central real<\/p>\n Figura 7a: Grieta 1 derecha seg\u00fan el modelo \/ Figura 7b: Grieta 1 derecha real<\/p>\n Figura 8a: Grieta derecha 2 predicha por el modelo \/ Figura 8b: Grieta derecha 2 real<\/p>\n Conclusiones<\/strong><\/p>\n Existe evidencia suficiente para afirmar que este patr\u00f3n de fisuras bajo investigaci\u00f3n se debe a la restricci\u00f3n de retracci\u00f3n del concreto del panel. El patr\u00f3n de fisuras determinado a partir del modelo computacional proporciona una coincidencia cercana con las grietas reales medidas en el campo. Si bien reducir el potencial de retracci\u00f3n de la mezcla de concreto puede ayudar a aliviar las fisuras resultantes, puede ser m\u00e1s importante reducir las fuentes de restricci\u00f3n externa al panel, lo que permite una mayor libertad de movimiento por retracci\u00f3n. Cuando sea posible, por ejemplo, el uso de empaques de pl\u00e1stico en lugar de lechadas de fraguado en los extremos de los paneles reducir\u00e1 significativamente la restricci\u00f3n por fricci\u00f3n. Adicionalmente, las conexiones entre paneles adyacentes y entre la cimentaci\u00f3n y la losa deben ser consideradas teniendo en cuenta esta investigaci\u00f3n.<\/p>\n Acerca de los autores<\/strong><\/p>\n Jack Robinson y Stewart Hooks se graduaron recientemente con una Licenciatura en Ingenier\u00eda Arquitect\u00f3nica de la Universidad Polit\u00e9cnica Estatal de California en San Luis Obispo. Su asesor de investigaci\u00f3n, John Lawson, es Ingeniero Estructural con licencia en California y Arizona, y Profesor Asociado en Ingenier\u00eda Arquitect\u00f3nica en la Universidad Polit\u00e9cnica Estatal de California en San Luis Obispo.<\/em><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"![\"\"](\"http:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/wp-content\/uploads\/2017\/10\/Figure-3-R.jpg\")
Figura 3: Patr\u00f3n de fisuraci\u00f3n medido en el estudio de caso<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/tilt-up.org\/tilt-uptoday\/wp-content\/uploads\/2017\/10\/Figure-4-R-300x246.jpg\")
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