sábado, 5 de febrero de 2011

TUBOS Y CONDUCTOS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE CONCRETO ARMADO

Ing. Civil Rubén J. Martínez G.


1.-INTRODUCCION

Una edificación es un sistema complejo, compuesto por diferentes sub-sistema que cohabitan de acuerdo al uso o función de la misma. El sistema estructural es el armazón o sostén de la edificación y su función es vital. Además del sistema estructural la edificación necesita otros sistemas para el desenvolvimiento de las actividades de los equipos y personas que lo habitaran; entre los que podemos citar: el sistema sanitario, el sistema de aire acondicionado, el sistema eléctrico y cualquier otro sistema que se necesite para la función de los equipamientos requeridos. Los diferentes sub-sistema interactúan con el sistema estructural y en muchos casos necesitan invadir a este por razones arquitectónicas o por la necesidad de paso, a un nivel determinado.

2.- TUBERIAS Y DUCTOS EN CONCRETO
Las tuberías y ductos se pueden introducir al concreto de dos maneras diferentes que son:
a) Pasando a través del elemento, esto sucede cuando el tubo pasa perpendicular al eje longitudinal del elemento, como en vigas o cuando se atraviesa el elemento perpendicular al plano como el caso de muros o losas.

b) Embebidos en el elemento, Las tuberías y ductos se encuentran embebidos en hormigón cuando estas se colocan totalmente dentro del elemento, es el caso de un tubo dentro de una columna, de una losa o un muro.

La introducción de tuberías y ductos dentro del concreto debe estar aprobada por el Ingenieros Estructural y cuando se haya previsto la necesidad de insertar algún tubo, el diseñador estructural debe proveer los detalles correspondientes. El ingeniero estructural debe permitir la introducción de tuberías siempre y cuando esta no sean perjudiciales para el concreto.

El Reglamento del ACI-318-05 (Reglamento del 2005) en el Capitulo 6, trata los relativos a “Tuberías y Ductos Embebidos en el Concreto” y en este articulo trataremos de desarrollar lo expuesto en 6.3, donde se dan reglas empíricas, como ellos mismo explican, para realizar instalaciones seguras en condiciones normales, pero deben hacerse diseños especiales para condiciones no usuales (Hacen mención de los reglamentos ANSI/ASME).

Según ACI-318S/318SR

6.3.2.- No deben dejarse embebidos en el concreto estructural tuberías y ductos de aluminio, a menos que se recubran o se pinten adecuadamente para evitar la reacción concreto-aluminio, o la acción electrolítica entre aluminio y el acero. Se prohíbe el embebido o pase del aluminio a través del concreto a menos que este perfectamente revestido, pues el aluminio puede reaccionar electrolíticamente con el acero y provocar fisuración y descascaramiento del concreto.

6.3.4- Los ductos y tuberías, junto con sus conexiones embebidas en una columna, no deben ocupar mas del 4% del área de la sección transversal que se empleo para calcular su resistencia, o de la requerida para la protección contra el fuego. Mediante este requerimiento podemos limitar el diámetro del tubo o conducto que podría introducirse en una columna. Y esto es particularmente importante ya que en ocasiones hemos visto como constructores han introducido tubo, bajante de aguas pluviales, que superan este porcentaje. A manera de ilustración le anexamos a continuación una tabla con los diámetros mayores que podrían introducirse en columnas según sus dimensiones.
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Dimension de Columna ----------Diametro maximo / tubo
( En metro )-----------(En centimetro)-----( En Pulgada)
--0.20m.-----0.20m.---------1.57Cm-------------5/8
--0.25m.-----0.25m.---------1.97Cm-------------7/9
--0.30m.-----0.30m.---------2.36Cm-------------1
--0.40m.-----0.40m.---------3.15Cm------------1-1/4
--0.50m.-----0.50m.---------3.94Cm------------1-5/9
--0.60m.-----0.60m.---------4.72Cm------------1-6/7
--0.70m.-----0.70m.---------5.51Cm------------2-1/6
--0.80m.-----0.80m.---------6.30Cm-----------2-1/2
--0.90m.-----0.90m.---------7.09Cm-----------2-4/5
--1.00m.-----1.00m.---------7.87Cm-----------3-1/9
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Como podemos observar en cuadro anterior, a una columna de 0.30m x 0.30m solo podríamos introducir un tubo de 1” (una pulgada) y a una columna de 1.00m x 1.00m una tubería con un diámetro no mayor de 3” (tres pulgadas).

6.3.5.-Excepto cuando los planos de los ductos y tuberías hayan sido aprobados por el ingeniero estructural, las tuberías y ductos embebidos en una losa, muro o viga ( diferentes de los que solo pasan a través de estos elementos) deben satisfacer.

6.3.5.1- No deben tener dimensiones exteriores mayores que 1/3 del espesor total de la losa, muro o viga donde estén embebidos.

6.3.5.2-No deben estar espaciados a menos de 3 veces su diámetro o ancho medido de centro a centro.
Estos numerales nos dan las pautas para la colocación de ductos o tubería embebidos en losas, muros y vigas, pero además, debemos observar para lograr la integridad y la suficiente resistencia a la solicitaciones, la magnitud de los esfuerzos y localización de estos, es decir tomar en cuenta la posición del eje neutro en la sección del elemento así como los puntos de inflexión, localización de grandes cortantes y momentos que en algunos casos pueden ser significativos y pueden generar la no autorización del ingeniero estructural a la colocación del ducto o tubería, por lo que siempre es sano consultar al ingeniero estructural.
En este esquema se pueden ver los limites para hacer embebido de tubos en vigas y losas
En un muro de espesor “e” podemos hacer embebido cumpliendo con estos requerimientos

6.3.8.-Ningún liquido, gas o vapor, excepto el agua cuya temperatura y presión no excedan de 32 Grado C. ni de 0.35 MPa respectivamente, debe colocarse en las tuberías hasta que el concreto haya alcanzado su resistencia de diseño.

6.3.9.- En losas macizas, las tuberías deben colocarse entre las capas de refuerzo superior e inferior, a menos que se requiera para irradiar calor o fundir nieve.


6.3.10.-El recubrimiento de concreto para las tuberías y sus conexiones no debe se menor 40 mm. En superficies de concreto expuestas a la intemperie e en contacto con el suelo, ni menos de 20 mm. en aquellas que no estén directamente en contacto con el suelo o expuestas a intemperie.

En vigas podemos hacer pase a traves de ellas como en esto esquema

En el artículo 6.3.11, especifica la colocación de un refuerzo normal a la tubería, con un área no menor de 0.002 veces el área de la sección de concreto. De igual manera se recomienda en el 6.3.12, que las tuberías y ductos deben fabricarse e instalarse de tal forma que no se requiera, doblar, cortar o desplazar el refuerzo de su posición apropiada. A esto ultimo podemos agregar que si por alguna razón se necesitara cortar, doblar o desplazar refuerzo de su posición original se deberá hacer algún diseño o detalle especial.


En esta fotos se observa el paso de tubería sanitaria a través de vigas

Este articulo ha sido escrito por el Ing. Ruben J. Martínez García
BIBLIOGRAFIA
1.-Reglamento para las Construcciones de Concreto Estructural ACI 318-05 Ver Articulos Relacionados

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