BRIX · NSR-10

C.16 — Concreto prefabricado

Alcance y generalidades del concreto prefabricado, distribución de fuerzas entre elementos, diseño de los elementos, integridad estructural y amarres, diseño de conexiones y apoyos, elementos embebidos después de la colocación del concreto, marcas de identificación, manejo y evaluación de la resistencia de estructuras prefabricadas.

C.16.1 — Alcance

C.16.1.1

Todas las disposiciones del Reglamento NSR-10 que no sean específicamente excluidas y que no contradigan las disposiciones del Capítulo C.16, deben aplicarse a las estructuras que incorporan elementos estructurales prefabricados de concreto.

C.16.2 — Generalidades

C.16.2.1

El diseño de elementos prefabricados y sus conexiones debe incluir las condiciones de carga y de restricción, desde la fabricación inicial hasta completar la estructura, incluyendo el desencofrado, almacenamiento, transporte y montaje.

C.16.2.2

Cuando se incorporen elementos prefabricados a un sistema estructural, las fuerzas y deformaciones que se produzcan dentro y junto a las conexiones deben ser incluidas en el diseño.

C.16.2.3

Deben especificarse las tolerancias tanto para los elementos prefabricados como para los elementos de interconexión. El diseño de los elementos prefabricados y de las conexiones debe incluir los efectos de estas tolerancias.

C.16.2.4

Adicionalmente a los requisitos para planos y especificaciones de 1.2, debe incluirse (a) y (b) siguientes ya sea en los documentos contractuales o en los planos de taller:

  • (a) Detallado del refuerzo, insertos y dispositivos de izaje necesarios para resistir la fuerzas temporales derivadas del manejo, almacenamiento, transporte y montaje.
  • (b) Resistencia del concreto a las edades o etapas de construcción establecidas.

C.16.3 — Distribución de fuerzas entre elementos

C.16.3.1

La distribución de fuerzas perpendiculares al plano de los elementos debe establecerse por medio de análisis o ensayos.

C.16.3.2

Cuando el comportamiento del sistema requiera que las fuerzas en el plano sean transferidas entre los elementos de un sistema de muro o piso prefabricado, deben aplicarse C.16.3.2.1 y C.16.3.2.2.

C.16.3.2.1

La trayectoria de las fuerzas en el plano debe ser continua a través tanto de las conexiones como de los elementos.

C.16.3.2.2

Cuando se produzcan fuerzas de tracción, debe proporcionarse una trayectoria continua de acero o refuerzo.

C.16.4 — Diseño de los elementos

C.16.4.1

En losas de piso o cubierta en una dirección y en paneles de muros prefabricados preesforzados, con anchos menores de 3.7 m, y cuando los elementos no estén conectados mecánicamente como para provocar una restricción en la dirección transversal, se permite que los requisitos de refuerzo por retracción y temperatura de 7.12 en la dirección normal al refuerzo por flexión sean omitidos. Esta omisión no se aplica a elementos que requieren el refuerzo para resistir esfuerzos transversales de flexión.

C.16.4.2

En muros prefabricados no preesforzados, el refuerzo debe diseñarse de acuerdo con las disposiciones de los Capítulos 10 ó 14 excepto que el área de refuerzo vertical y horizontal debe, cada una, no ser menor de 0.001 Ag, donde Ag es el área bruta del muro. El espaciamiento del refuerzo no debe exceder de 5 veces el espesor del muro ni 750 mm para muros interiores o 450 mm para muros exteriores.

C.16.5 — Integridad estructural

C.16.5.1

Excepto cuando controlen las disposiciones de C.16.5.2, deben aplicarse las disposiciones mínimas sobre integridad estructural de C.16.5.1.1 a C.16.5.1.4 en todas las estructuras prefabricadas:

C.16.5.1.1

Los amarres longitudinales transversales requeridos por C.7.13.3 deben conectar los elementos a un sistema resistente a cargas laterales.

C.16.5.1.2

Cuando elementos prefabricados formen diafragmas de cubierta o piso, las conexiones entre el diafragma y aquellos elementos que están siendo soportados lateralmente deben tener un resistencia nominal a la tracción no menor que 4.4 kN por metro lineal.

C.16.5.1.3

Los requisitos de amarres verticales de tracción de C.7.13.3 se deben aplicar a todos los elementos estructurales verticales, excepto enchapes de fachada, y se deben lograr especificando conexiones en las juntas horizontales de acuerdo con (a) a (c):

  • (a) Las columnas prefabricadas deben tener una resistencia nominal a tracción no menor a 1.4Ag en N. En columnas con una sección transversal mayor a la requerida por consideraciones de carga, se permite emplear un área efectiva reducida Ag basada en la sección transversal requerida, pero no menor a la mitad del área total.
  • (b) Los paneles de muro prefabricados deben tener un mínimo de dos amarres por panel, con una resistencia nominal a la tracción no menor a 44 kN por amarre.
  • (c) Cuando las fuerzas de diseño no generen tracción en la base, se permite que los amarres requeridos por C.16.5.1.3(b) sean ancladas en una losa sobre el terreno de concreto apropiadamente reforzado.

C.16.5.1.4

No se deben usar detalles de conexión que dependan solamente en la fricción causada por las cargas gravitacionales.

C.16.5.2

En estructuras con muros portantes de concreto prefabricado que tengan tres o más pisos de altura, deben aplicarse las disposiciones mínimas de C.16.5.2.1 a C.16.5.2.5.

C.16.5.2.1

En sistemas de piso y cubierta se deben especificar amarres transversales y longitudinales capaces de ofrecer una resistencia nominal de 22 kN por metro de ancho o largo. Los amarres deben colocarse sobre los apoyos de los muros interiores y entre los elementos y los muros exteriores. Los amarres deben estar ubicados en o dentro de 600 mm del plano del sistema de piso o cubierta.

C.16.5.2.2

Los amarres longitudinales paralelos a los vanos de las losas de piso o cubierta deben espaciarse a no más de 3 m medido entre centros. Deben tomarse provisiones para transferir las fuerzas alrededor de aberturas.

C.16.5.2.3

Los amarres transversales perpendiculares a los vanos de las losas de piso o cubierta deben tener un espaciamiento no mayor al espaciamiento de los muros de carga.

C.16.5.2.4

Los amarres alrededor del perímetro de cada piso o cubierta, dentro de 1.2 m del borde, debe proporcionar una resistencia nominal a tracción no menor a 71 kN.

C.16.5.2.5

Deben proporcionarse amarres verticales de tracción en todos los muros, y deben ser continuos en toda la altura de la edificación. Deben, además, proporcionar una resistencia nominal a la tracción no menor a 44 kN por metro horizontal de muro. Debe proporcionarse no menos de dos amarres por cada panel prefabricado.

C.16.6 — Diseño de conexiones y apoyos

C.16.6.1

Se permite que las fuerzas sean transmitidas entre los elementos a través de juntas inyectadas con mortero, llaves de cortante, conectores mecánicos, conexiones con refuerzo de acero, afinado de piso reforzado, o combinación de estos métodos.

C.16.6.1.1

La efectividad de las conexiones para transmitir fuerzas entre elementos debe ser determinada por medio del análisis o de ensayos. Cuando el cortante sea la principal carga impuesta, se permite usar las disposiciones de C.11.6.

C.16.6.1.2

Cuando se diseña una conexión usando materiales con diferentes propiedades estructurales, deben considerarse sus rigideces, resistencias y ductilidades relativas.

C.16.6.2

Los apoyos de elementos prefabricados de cubierta o piso en apoyos simples deben satisfacer C.16.6.2.1 y C.16.6.2.2.

C.16.6.2.1

El esfuerzo de aplastamiento admisible en la superficie de contacto entre el elemento de apoyo y el apoyado y entre cualquier elemento de apoyo intermedio, no debe exceder la resistencia al aplastamiento de cualquiera de las superficies ni del elemento de apoyo. La resistencia al aplastamiento del concreto se da en C.10.17.

C.16.6.2.2

A menos que se muestre por medio del análisis o ensayos que el comportamiento no se ve afectado, debe cumplirse con (a) y (b):

  • (a) Cada elemento y su sistema de apoyo debe tener dimensiones de diseño seleccionadas de manera que, después de considerar las tolerancias, la distancia desde el borde del apoyo al extremo del elemento prefabricado en la dirección de la luz sea al menos ℓn /180, pero no menos que:

Para losas sólidas o alveolares (hollow-core) … 50 mm

Para vigas o elementos en forma de T alargada … 75 mm

  • (b) Las almohadillas de soporte en bordes no reforzados deben desplazarse hacia atrás un mínimo de 13 mm desde la cara del apoyo, o al menos la dimensión del chaflán en bordes achaflanados.

C.16.6.2.3

Los requisitos de C.12.11.1 no se aplican al refuerzo para momento positivo en elementos prefabricados estáticamente determinados, pero al menos un tercio de dicho refuerzo debe extenderse hasta el centro del apoyo, tomando en consideración las tolerancias permitidas en C.7.5.2.2 y C.16.2.3.

C.16.7 — Elementos embebidos después de la colocación del concreto

C.16.7.1

Cuando lo apruebe el profesional facultado para diseñar, se permite que los elementos embebidos (como espigos – dowels – o insertos) que sobresalgan del concreto o que queden expuestos para inspección sean embebidos mientras el concreto está plástico, siempre que se cumpla con C.16.7.1.1, C.16.7.1.2 y C.16.7.1.3.

C.16.7.1.1

No se requiera que los elementos embebidos sean enganchados o amarrados al refuerzo dentro del concreto.

C.16.7.1.2

Los elementos embebidos sean mantenidos en la posición correcta mientras el concreto está plástico.

C.16.7.1.3

El concreto sea compactado adecuadamente alrededor de los elementos embebidos.

C.16.8 — Marcas de identificación

C.16.8.1

Todo elemento prefabricado debe ser marcado para indicar su ubicación y orientación en la estructura y su fecha de fabricación.

C.16.8.2

Las marcas de identificación deben corresponder con las de los planos de montaje.

C.16.9 — Manejo

C.16.9.1

El diseño de los elementos debe considerar las fuerzas y distorsiones que ocurren durante el curado, desencofrado, almacenamiento y montaje, de manera que los elementos prefabricados no sufran sobreesfuerzos o se dañen en forma alguna.

C.16.9.2

Las estructuras y elementos prefabricados deben estar adecuadamente apoyados y arriostrados durante el montaje para asegurar el adecuado alineamiento e integridad estructural hasta que se completen las conexiones permanentes.

C.16.10 — Evaluación de la resistencia de estructuras prefabricadas

C.16.10.1

Se permite que un elemento prefabricado que se transforma en uno compuesto mediante concreto colocado en sitio, sea ensayado como un elemento prefabricado aislado en flexión de acuerdo con C.16.10.1.1 y C.16.10.1.2.

C.16.10.1.1

Las cargas de ensayo deben ser aplicadas sólo cuando los cálculos indiquen que para el elemento prefabricado aislado no es crítica la compresión o el pandeo.

C.16.10.1.2

La carga de prueba debe ser la carga que, cuando se aplica al elemento prefabricado aislado, induce las mismas fuerzas totales en el refuerzo de tracción que las que se inducirían al cargar el elemento compuesto con las cargas de ensayo requeridas por C.20.3.2.

C.16.10.2

Las disposiciones de C.20.5 deben ser la base para la aceptación o rechazo de los elementos prefabricados.