1. 60 serie técnica R E U N I Ó N D E L C O N C R E T O
CONCRETOS
DE ALTO
DESEMPEÑO
EN EDIFICIOS
Ingeniero Jorge Segura Franco.
Jorge Segura Franco & CIA.
Ingeniero Juan Ernesto Vélez.
Director de Asesoría Técnica, Cementos Argos
Ingeniera Andrea L. Medina R.
Asesor Técnico, Cementos Argos
L
a industria de la construcción de
nuestros días exige materiales de alto
desempeño, y esta circunstancia ha LA REVISTA DE LA TÉCNICA Y LA CONSTRUCCIÓN
motivado el desarrollo de los con-
cretos así llamados, los cuales están mejor
dotados para afrontar solicitaciones adicio-
nales especiales. Aunque no se ha estableci-
do el límite entre los concretos denominados
normales y los de alto desempeño, es común
en el medio considerar a los concretos con
resistencias mayores a 42 MPa (6.000 psi)
como de alto desempeño con prestaciones
adicionales a su resistencia para ser utili-
zados en los casos que se requieran y para
especificaciones de comportamiento a con-
diciones ambientales que los exijan.
Con la necesidad de construir edifi-
cios de gran altura en numerosas ciuda-
des alrededor del mundo con estructuras
metalicas de soporte, el concreto de resis-
tencias superiores se ha convertido en una
importante alternativa con ventajas que
la industria ha considerado como necesa-
rias. El aumento de su uso ha requerido
de avances científicos y tecnológicos para
lograr una disminución de las secciones
y de las cargas en la cimentación, mayor
rigidez de las estructuras, menores costos,
áreas útiles más amplias, estructuras de
mayor durabilidad y empleo de modelos
coherentes y de fácil planteamiento, entre
otras exigencias.
Por otra parte, la producción del con- Edificio Grattacielo, el más alto de
Barranquilla y el sexto del país,
creto de alto desempeño implica hacer el construido utilizando concretos de
mejor uso de los componentes de la mez- alta resistencia (55 MPa).
Cortesía Argos
cla, desde la selección de un cemento de
noticreto 114 septiembre / octubre 2012

2. R E U N I Ó N D E L C O N C R E T O serie técnica 61
LA REVISTA DE LA TÉCNICA Y LA CONSTRUCCIÓN
Edificio de la Alianza Francesa en
Bogotá, donde se utilizaron concretos
de hasta 34 MPa de resistencia.
Archivo Asocreto
alta calidad y su aplicación en cantidades im- Edificio de seis pisos y un sótano
portantes, enfatizando la adherencia entre el Se efectuó el diseño estructural de un edificio
agregado grueso y el mortero, utilizando pu- típico modificando las dimensiones de los ele-
zolanas, escorias, micro-silice y bajas relacio- mentos.
nes agua-material cementante, seleccionan-
do arenas y gravas resistentes (teniendo en Características del proyecto
cuenta su origen geológico) y considerando Edificio de apartamentos de vivienda con-
la inclusión de aditivos, super-plastificantes y formado por:
retardadores de fraguado.
Con el fin de evaluar la utilización del con- • Sótano: para parqueaderos y depósitos.
creto de alto desempeño en Colombia, y te- • Primer piso: accesos, zonas de servicios
niendo en cuenta las condiciones físicas y de comunales y de estacionamientos vehi-
mercadeo vigentes, se modelaron dos edificios culares
considerado como típico: un edificio de seis • Pisos 2 a 6: apartamentos tipos.
pisos y un sótano, y en una segunda opción un • Cubierta plana en losa aligerada
edificio de diez pisos, un altillo y dos sótanos, • Área total construída: 3.722 m2.
para seis diferentes resistencias del concreto
desde 21 MPa hasta 56 MPa; a medida que se Descripción arquitectónica
aumentó la resistencia del concreto se valora- El modelo arquitectónico consta de 1 sótano, 6
ron las condiciones obtenidas. plantas y terraza, distribuidos así:
noticreto 114 septiembre / octubre 2012

3. 62 serie técnica R E U N I Ó N D E L C O N C R E T O
• Sótano para 29 estacionamientos vehicu- técnica; en la construcción se utilizaron muros las acciones físicas y químicas agresivas
lares, 20 cuartos de depósito y 5 cuartos de contención en concreto reforzado tipo pan- a lo largo de la vida útil de la estructura
de uso común para dotación técnica. talla pre-excavada. cumple los requerimientos contempla-
• Primer piso: hall de acceso, salón comu- dos en el Reglamento Colombiano de
nal, 2 baños de servicios, 19 estaciona- Materiales Construcción Sismo-Resistente y en la
mientos vehiculares y cuarto de basuras. Los diseños se efectuaron para concretos de NTC 5551, con base en los grados de
• Pisos 2 al 6: se localizan 4 apartamentos por 21, 28, 35, 42, 49 y 56 MPa y los aceros usa- exposición a los cuales estará sometida
piso, la mitad con vista a la fachada princi- dos fueron para fy = 420 MPa para barras de la estructura; estas resistencias aumen-
pal, de 134,10 m2 y la otra mitad con vista a diámetros entre No. 3 a No. 8 y fy = 240 MPa tan a medida que aumenta la resistencia
la fachada interior con 91,43 m2. para barras No. 2 del material, con notables ventajas para
• Terraza: losa de concreto plana y accesi- la estructura. Es responsabilidad del di-
ble para uso común. Resultados señador, según la categoría respectiva,
• Zona de máquinas: mecanismos de as- • Derivas: en la gráfica 1 se evidencia la determinar el grado de durabilidad y su
censores, equipos para calentamiento de reducción de las derivas con el aumento aplicación corresponde al interventor,
agua y de bombeo. de la resistencia del material. al supervisor técnico de los diseños y a
los directores de la obra.
Consideraciones de diseño • Materiales: para el concreto empleado
Para el diseño se tomó como base el Reglamen- en la losa, columnas, vigas y muros de Edificio de diez pisos, un altillo y
to Colombiano de Construcción Sismo- Resis- cortante, se obtuvo que los volúmenes dos sótanos
tente NSR-10, utilizando concreto diseñado de material disminuyeron a medida que Se efectuó el diseño estructural de un edifi-
por durabilidad, manejabilidad y resistencia aumenta la resistencia, reduciéndose las cio típico modificando las dimensiones de
adecuadas, con factores de carga y resistencia secciones de los elementos estructurales los elementos.
apropiados. correspondientes. (Ver gráfica 2).
LA REVISTA DE LA TÉCNICA Y LA CONSTRUCCIÓN
Caraterísticas del proyecto
Datos de la estructura • Para el acero y su comportamiento en lo- Edificio de apartamentos de vivienda con-
Se utilizó una estructura de concreto reforzado sas, vigas, columnas y muros, en todos lo formado por:
constituida por losas nervadas sobre vigas, co- casos la disminución del material se ob- • Dos sótanos para parquederos y depósitos
lumnas y muros de cortante. La losa tiene un tuvo solamente limitada por las cuantias • Primer piso: accesos, zonas de servicios co-
espesor estructural de 0,55 m para luces en mínimas requeridas. Esta reducción fue munales y estacionamientos vehiculares.
promedio de 8,00 m; para los parámetros de especialmente notoria en las columnas. • Pisos 2 a 10 y un altillo (piso 11) para apar-
microzonificación se tomó el correspondiente a La gráfica 3 muestra el total reducido. tamentos de vivienda
la zona Piedemonte B. La cimentación se diseñó • Cubierta plana en losa de concreto parcial-
sobre pilotes y sus zapatas correspondientes, de • Durabilidad: el comportamiento del mente accesible
acuerdo con los parámetros de exigencia geo- concreto de alto desesmpeño frente a • Área construída: 11.700 m2
Derivas en XY Volumen Concreto vs. Resistencias
0,009 0,01
760 10
0,0082∆Y 747,00 m3 8
0,008 0,009
0,0076∆Y
0,0072∆Y 740 6
0,0067∆Y 0,008
0,007
0,0079∆X 0,0065∆Y
0,0062∆Y
4
0,0076∆X
0,007
0,0071∆X
0,006 720 713,00 m3 2
0,0067∆X
0,0065∆X
Volumen (m3)
0,0062∆X 0,006 0
0,005
Deriva
Deriva
%
0,005 700 -2
691,00 m3
0,004
-4
0,004
675,00 m3
0,003
680 -6
0,003 666,00 m3
-8
660,00 m3
0,002
0,002
660 -10
0,001 0,001 -12
640 -14
0 0
21 MPa 28 MPa 35 MPa 42 MPa 49 MPa 56 MPa
21MPa 28MPa 35MPa 42MPa 49MPa 56MPa
Diseño Diseño
Máxima con acción del sismo en sentido Y Máxima con acción del sismo en sentido X
Volumen (m3) %
Las secciones de las columnas se disminuyen con el incremento de la resistencia evaluada
Gráfica N°1. Resistencia de diseño vs. derivas. Gráfica N°2. Volumen de concreto vs. resistencia de diseño.
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4. R E U N I Ó N D E L C O N C R E T O SERIE TéCNICA 63
Tonelada de Acero Total vs. Resistencia
120 10%
105,00 t
95,93 t
100
0,00% 90,94 t
87,04 t 0%
85,12 t 83,47 t
80
Volumen (m3)
-8,64%
%
60 -10%
-13,39%
-17,10%
40
-18,93%
-20,50%
-20%
20
0 -30%
21 MPa 28 MPa 35 MPa 42 MPa 49 MPa 56 MPa
Diseño
t. de acero
LA REVISTA DE LA TÉCNICA Y LA CONSTRUCCIÓN
%
Gráfica N°3. Volumen de acero total vs. resistencia de diseño.
Descripción arquitectónica Consideraciones de diseño para diámetros de las barras del No. 3
El modelo arquitectónico consta de 2 Para el diseño se tomó como base el Re- al No. 8 y fy = 240 MPa para barras
sótanos y 11 plantas y terrazas distri- glamento Colombiano de Construccion No. 2.
buidos así: Sismo-Resistente NSR-10, utilizando
concreto diseñado por durabilidad, Resultados
• Sótano 2: para uso de 38 estaciano- manejabilidad y resistencia adecuadas, • Derivas: en la gráfica 4 se evidencia
menitos vehiculares, 13 cuartos de con factores de carga y resistencia apro- la reducción de las derivas con el au-
depósito y dos cuartos de servicios piados. mento de la resistencia del material.
comunes
• Sótano 1: para uso de 42 estacio- Datos de la estructura Derivas en XY
namientos vehiculares, 3 cuartos Se utilizó una estructura de concreto re-
de depósito y 2 cuartos de servicios forzado constituída por losas nervadas so- 0,009 0,01
comunales bre vigas columnas y muros de cortante. 0,008
0,0082∆Y
0,009
0,0076∆Y
• Primer piso: accesos, salón comu- La losa tiene un espesor estructural de 0,0072∆Y
0,0067∆Y 0,008
nal, salón de juegos, salón de chofe- 0,55 m para luces promedio de 8,00 m; 0,007
0,0079∆X 0,0065∆Y
0,0062∆Y
0,0076∆X
res, oficina de administración, 3 ba- para los parámetros de la microzonifica- 0,006 0,0071∆X
0,007
ños de servicio y 2 cuartos o zonas ción se tomó un promedio entre las zo- 0,0067∆X
0,0065∆X
0,0062∆X 0,006
de uso comunal y estacionamientos nas Piedemonte B., Lacustre 50 y Lacustre 0,005
Deriva
Deriva
0,005
vehiculares. 100. La cimentación se consideró en una 0,004
• Pisos 2 a 10, incluido el altillo: pisos losa nervada sobre pilotes de concreto pre- 0,004
de apartamentos tipos de 249,3 m2 excavados de acuerdo con las exigencias 0,003
0,003
a 303,5 m2 de geotecnia; en la construcción se utili- 0,002
• Terraza en losa en concreto zaron muros de contención en concreto 0,002
• Cubierta: en losa de concreto par- reforzado tipo pantalla pre-excavada. 0,001 0,001
cialmente accesible
0 0
• Zona de máquinas: mecanismos Materiales 21MPa 28MPa 35MPa 42MPa 49MPa 56MPa
Diseño
de ascensores, equipos para ca- Los diseños se efectuaron para concretos
Máxima con acción del sismo en sentido Y Máxima con acción del sismo en sentido X
lentamiento de agua y equipos de de 21, 28, 35, 42, 49 y 56 MPa y los ace- Las secciones de las columnas se disminuyen con el incremento de la resistencia evaluada
bombeo. ros utilizados fueron para fy = 420 MPa Gráfica N°4. Resistencia de diseño vs. derivas.
noticreto 114 septiembre / octubre 2012

5. 64 SERIE TéCNICA R E U N I Ó N D E L C O N C R E T O
• Materiales: para el concreto emplea- Volumen Concreto vs. Resistencia
do en las losas, columnas, vigas y mu-
ros de cortante, se obtuvo que los vo- 3050
10
lúmenes del material disminuyeron a 8
medida que aumentaba la resistencia 3000 2.997,00 m3
6
del concreto, reduciéndose las secc-
2.935,00 m3
ciones de los elementos estructurales 2950 4
correspondientes. (Ver gráfica 5).
2
Volumen (m3)
Para el acero y su comportamiento 2900 2.883,00 m3
0,00%
%
en losas, vigas, columnas y muros de 0
-2,07%
cortante se obtuvo en todos los casos 2850
-2
la disminución del material limitado -3,80% 2.805,00 m3
-4
solamente por las cuantias mínimas 2800 2.775,00 m3
-6,41% 2.757,00 m3
de especificación. Esta disminución -6
-7,41%
fue esencialmente notoria en las co- 2750 -8,01%
-8
lumnas. (Ver gráfica 6).
2700 -10
21 MPa 28 MPa 35 MPa 42 MPa 49 MPa 56 MPa
• Durabilidad: en este caso el compor- Diseño
tamiento del concreto de alto desem- Volumen (m3) %
peño también es satisfactorio frente a
las acciones físicas y químicas agre-
sivas a lo largo de la vida útili de la Gráfica N°5. Volumen de concreto v resistencia de diseño.
LA REVISTA DE LA TÉCNICA Y LA CONSTRUCCIÓN
estructura.
Tonelada de Acero Total vs. Resistencia
Conclusiones
400 10%
La utilización del concreto de alto des-
empeño en los modelos presentados nos 343,63 t
350
permite concluir: 318,63 t
298,11 t
300
0,00% 285,44 t 0%
278,39 t 273,66 t
• La mayor resistencia del concreto
-7,27%
en su vida útil permite disminuir 250
Toneladas
las secciones de los elementos es-
-10%
%
200
tructurales, y con su mayor resis- -13,25%
tencia a edad temprana puede re- 150 -16,93%
ducir el tiempo de ejecución de la -18,98%
-20,36%
estructura. 100 -20%
• Las características de la mezcla con- 50
tribuyen a una mayor fluidez que
0 -30%
facilita la colocación en la obra, la 21 MPa 28 MPa 35 MPa 42 MPa 49 MPa 56 MPa
reducción del escurriemiento plásti- Diseño
co y a mejor aspecto en el acabado t. de acero %
por el mayor contenido de agregados
finos en la mezcla.
Gráfica N°6. Volumen de acero total vs. resistencia de diseño.
• El aumento en el Módulo de Elastici-
dad por el aumento en la resistencia sivos externos y a la corrosión del • Disminución del peso propio de la
reduce deformaciones y contribuye refuerzo, entre otros. estructura con beneficios en los cos-
a una disminución en las derivas de tos de la cimentación en los casos en
importancia en la estabilidad de los • La colocación y el manejo de estos que sea aplicable.
elementos no estructurales. croncretos es similar a la de los lla-
mados concretos normales, si se uti- • Menores cantidades de acero de re-
• El incremento de la durabilidad au- liza un mismo control de calidad en fuerzo que reducen los costos direc-
menta su resistencia al fuego, a la la ejecución. tos del proyecto.
abrasión, al ataque de agentes agre-
noticreto 114 septiembre / octubre 2012