Optimización de Aceros para Construcciones de Concreto Armado

“SISTEMATIZACIÓN DE DETALLES, HABILITACIÓN Y ARMADO
DE ACEROS ASTM A615 PARA CONSTRUCCIONES DE CONCRETO
TESIS ARMADO: Impacto Técnico, Económico y Ambiental”

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ARMADO: Impacto Técnico, Económico y Ambiental”
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TESIS PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
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yo G.
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Presentado por:

Dirigido Por:

ING. YOBER CASTRO ATAU yoberc@hotmail.com


AU
DEDICATORIA

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A Dios, por la vida y por rodearme de gente maravillosa.
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A mis padres Máximo y Rosa.
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A Gandy y mis Hermanos,
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Con todo mi amor.
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rc OB
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yo G.
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ING. YOBER CASTRO ATAU 1 yoberc@hotmail.com


AGRADECIMIENTOS

A mis padres Máximo Castro Castillo y Rosa Atao Ccoicca, por su inﬁnito apoyo

AU
y amor en todo momento de mi vida. A mi abuelita Sabina por acogerme con ternura y

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dedicación en mis primeros años, A Gandy por su amor, conﬁanza y aliento que me condujeron
a terminar ésta tésis, sin rendirme. A mis hermanos, Sandro, Herbert, Abimael, Máximo
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y Carla, por su cariño y recordándoles que siempre serán los hombres que elijan ser. A mi
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hermano Alex, que perdura en mis recuerdos y aún hoy siento que nunca se marchó. A todos
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mis seres queridos, por vuestro optimismo que es la misma que en mi forja la fuerza de seguir
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siempre adelante. A la UNSCH, por su acogida e instrucciones para mi vida profesional. A
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rc OB

mi asesor de tésis, Ing. Cristian Castro P. por su apoyo tan substancial e incondicional.
be Y

A mis Maestros Ing. Ricardo Pimentel G., Ing. Rubén A. Yachapa, , Ing. Hugo Vilchez P.,
yo G.

Ing. Norbertt Quispe A., Arq. Juan C. Sanchez, a todos ustedes agradecerles por sus buenos
IN

consejos y conocimientos, que me llenan de orgullo. A mis amigos y socios de EICers
S.A.C . por su paciencia y gestos de motivación constante.
A todos mil gracias.



SUMARIO

La presente tésis, tiene por vocación transmitir conocimientos generales y específicos sobre

AU
la manipulación eficiente y racional de los aceros de construcción ASTM A615, en construc-

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ciones de concreto armado, desde un punto de vista ambiental.
Resultando motivador intervenir con éste trabajo de tal forma que la manipulación del
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acero no siga avanzando como lo hace hasta hoy, sin controles de calidad de diseño de piezas,
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doblado, con excesivos desperdicios y desconocimiento de las propiedades mecánicas al que se
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les somete.
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El afán de la tésis, es sistematizar dando pautas ordenadas y racionales para el buen
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aprovechamiento del Acero ASTM A615, desde la concepción de los diseños de piezas en
be Y

los proyectos, pasando por los cortes y doblados hasta la colocación dentro de los elementos
yo G.
IN

estructurales en la construcción.
La sistematización del uso del acero, a sido posible despues de verificar las actividades que
lo consideran y cuantificar las patológias al que tradicionalmente se le somete. Después de
ésto fue posible desarrollar la metodología del uso racional y eficiente del acero, que incluyen
procedimientos de control de calidad de doblados, control de desperdicios mediante la opti-
mación de cortes y doblados, finalmente se aplica a un caso real que condujeron a obtener
satisfacciones técnicas, económicas y sobre todo ambientales.



PREFACIO

La Ingeniería Civil y la Construcción, se enfrentan a nuevos retos en este presente siglo, sea

AU
por la situación económica del país y por el irreversible deterioro del medio ambiente originado

AT
por la conducta humana y por las actividades propias de esta profesión.
La realidad de la industria nacional del sector construcción es prometedora, y es el prin-
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cipal indicador de crecimiento económico del país, hecho que también es justiﬁcado por los
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índices crecientes de consumo de barras de acero, cemento, agregados, y otros materiales de
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construcción, que dan lugar a la construcción masiva de infraestructuras educativas, de salud,
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viviendas, etc.
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Pero además es responsable del 50 % de consumo de recursos naturales, demanda el 40 %
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de energía consumida y genera el 50 % del total de residuos. Los materiales de construcción
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empleados son de alto impacto ambiental, el consumo energético y la generación de residuos
IN

repercuten sobre el medio natural a través de desechos, desmontes, generación de gases de
invernadero, etc., ocasionando consecuencias irreversibles.
Estamos en un punto de la historia del Perú, donde la tecnología más difundida es la del
concreto armado, y la actividad inequívoca es la manipulación de aceros desde la concepción
de los proyectos estructurales y la construcción de los mismos, a través de la habilitación y
armado, empleando barras de acero de construcción. Este último se pone en cuestionamiento,
por la forma como se viene desarrollando, desde los criterios de su uso, mano de obra, cortes
de piezas sin control que repercuten en el 7 % al 25 % de mermas inevitables, equivocados
criterios de armado, que ﬁnalmente atribuyen calidad cuestionada a las estructuras y reducen
su durabilidad.



5

Por ello es preocupación de la presente tesis, asimilar lo señalado e introducir conceptos
de sostenibilidad, sistematización y optimación del recurso acero corrugado ASTM A615 en la
construcción, el mismo que es empleado como refuerzo en estructuras de concreto armado.
En un contexto como lo descrito surge el planteamiento de la presente investigación que ll-
eva por título: “Sistematización de Detalles, Habilitación y Armado de Aceros ASTM
A615 para Construcciones de Concreto Armado: Impacto Técnico, Económico y
Ambiental”, y pretende demostrar la importancia de la correcta manipulación de los aceros,
evaluando los detalles estructurales, habilitación, y el armado. Finalmente demostrar la reduc-

AU
ción del impacto ambiental (Evaluación del Ciclo de Vida), ahorro económico (Reducción de

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Desperdicios) y mejoramiento técnico (Calidad e Impacto en la Vida Útil de las Estructuras).
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La sostenibilidad en la construcción y la afección de dicha actividad sobre el medio am-
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biente es un tema muy presente en la actualidad pero poco estudiado pese a que los efectos
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medioambientales del sector construcción son muy importantes. La profundización en este
campo del impacto ambiental se realiza a través de una metodología cientíﬁca diseñada para
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su estudio y regulada por una normativa internacional como son las ISO 14040 a 14043, el
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Análisis de ciclo de vida.
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Índice general

I Introducción 11

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1. Introducción 12
1.1. Antecedentes del Problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
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1.2. Justiﬁcación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.2.1. Técnica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
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1.2.2. Económica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
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1.2.3. Ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
@ E

1.3. Hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
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1.4. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
be Y
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1.4.1. Objetivos Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
IN

1.4.2. Objetivos Especíﬁcos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.5. Alcances y Limitaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.6. Metodologías Empleadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6.1. M. Estadísticas de Evaluación Cualitativa y Cuantitativa . . . . . . . . 19
1.6.2. M. de Investigación Operativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6.3. M. del Análisis del Ciclo de Vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.7. Medios Empleados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.8. Estructura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

ING. YOBER CASTRO ATAU i yoberc@hotmail.com


ÍNDICE GENERAL ii

II Estado del Arte 24

2. Problema de Corte Unidimensional 25
2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.2. Términos y Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3. La Teoría de la Investigación Operativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4. Modelos de Decisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5. Elementos de un Modelo de Decisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

AU
2.6. Metodología de la Investigación Operativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

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2.7. Clasificación de los Problemas de Corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.8. Problema de Corte Unidimensional (PCU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
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2.8.1. Aplicaciones[Ganosa, 2004]: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
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2.8.2. Descripción y Características del Problema . . . . . . . . . . . . . . . 30
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2.8.3. Modelo de Decisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
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2.9. Modelos de Solución Basadas en Programación Lineal . . . . . . . . . . . . . 35
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2.9.1. Modelo de Asignación (Kantorovich 1939) . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.9.2. Modelo Basado en Patrones de Corte (Gilmore y Gomory, 1961) . . . . 37
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2.9.3. Modelo de Corte Único (Dyckhoff, 1981 y Stadler, 1988) . . . . . . . 38
IN

2.10. Programación Lineal Entera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.10.1. Clasificación de los PPLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.10.2. Técnicas Generales de Resolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

3. Detalles de Reforzamiento con Aceros ASTM A615 42
3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.3. El Acero Refuerzo para Concreto Armado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.1. El Acero de Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.2. Barras de Acero como Refuerzo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.3.3. Fábricas Nacionales de Aceros de Construcción . . . . . . . . . . . . . 46



ÍNDICE GENERAL iii

3.3.4. Características del Acero para Concreto Armado . . . . . . . . . . . . 49
3.4. Normas de Detalles y Detallado de Reforzamiento de Estructuras de Concreto
Armado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.4.1. Normas Nacional y Extranjera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.5. Funciones del Refuerzo de Acero en el Concreto Armado . . . . . . . . . . . . 54
3.5.1. Tipos de Refuerzo o Armaduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.6. Descripción e Interpretación de los Planos y Especiﬁcaciones . . . . . . . . . . 56
3.6.1. Planos en Conjunto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

AU
3.6.2. Planos de Detalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

AT
3.6.3. Planos de Estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
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3.7. Detalles de Reforzamiento de Estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
l.c TR

3.7.1. Técnicas de Detallamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
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tm CA

3.7.2. Detalles de Reforzamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.7.3. Cubicación de las Armaduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
ho R
@ E

3.8. Fabricación de las Armaduras de Acero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
rc OB

3.8.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
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3.8.2. Equipos y Herramientas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
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3.8.3. Preparación del Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
IN

3.8.4. Corte de Barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.8.5. Tolerancias de Corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.8.6. Doblado de Barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.8.7. Tolerancias de Fabricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.8.8. Rendimientos en Fabricación de Armaduras . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.8.9. Armado e Instalación de las Armaduras . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.8.10. Longitud de Desarrollo [RNE, 2006] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.8.11. Barras Dobladas por Cambio de Sección de Columnas . . . . . . . . . 80
3.8.12. Armadura Transversal para Elementos en Compresión . . . . . . . . . 81
3.8.13. Empalme de Barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83



ÍNDICE GENERAL iv

3.8.14. Fijación para las Armaduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

4. Conceptos de Detalles y Armados con Aceros 88
4.2. Nociones Sobre Empuje al Vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3. Integridad Estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.4. Importancia de la Especiﬁcación de Tipos de Aceros . . . . . . . . . . . . . . 92
4.5. Actividades Intrínsecas de la Partida de Aceros . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

AU
4.6. Espaciamiento de Refuerzos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

AT
4.7. Recubrimiento de Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.8. Costos de Empleo del Acero de Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
om O
l.c TR
4.9. Habilitación del Acero de Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
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4.10. Consideraciones para el Doblado el Aceros de Construcción . . . . . . . . . . 96
tm CA

4.10.1. Deformación Plástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
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4.10.2. Teoría de la Recuperación Elástica (Springback) . . . . . . . . . . . . 97
@ E
rc OB

4.10.3. Ductibilidad del Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.10.3.1. Elongación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
be Y
yo G.

4.10.3.2. Estrición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
IN

4.10.4. Geometría del Doblado de Aceros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.10.4.1. Radio Mínimo de Doblado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

5. Los Aceros de Construcción y el Medio Ambiente 105
5.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2. Dinámicas del Sector Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2.1. Crecimiento Poblacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2.2. Crecimiento Urbanístico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.2.3. Consumo de Recursos Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.2.4. Actualidad del Sector Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.3. Fabricación del Acero de Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109



ÍNDICE GENERAL v

5.3.1. Proceso de Fabricación del Acero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.3.2. Implicancias del Proceso de Fabricación del Acero . . . . . . . . . . . 113
5.3.3. Las Chatarras Materia Prima en la Fabricación de Aceros . . . . . . . 115
5.4. Desperdicios de Aceros en la Construcción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4.2. Gestión de los Desperdicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4.3. Clasiﬁcación de Desperdicios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.4.4. Estudios Sobre el Desperdicio en la Construcción . . . . . . . . . . . . 118

AU
5.5. El Medio Ambiente y La Ingeniería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

AT
5.5.1. Impactos Ambientales de las Obras de Ingeniería . . . . . . . . . . . . 119
om O
5.5.2. Desarrollo Sostenible Compromiso con el Futuro . . . . . . . . . . . . 120
l.c TR

5.5.3. Rol de la Ingeniería Civil ante el Medio Ambiente . . . . . . . . . . . . 121
ai S
tm CA

5.6. Análisis de Ciclo de Vida (ACV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
ho R
@ E

5.6.2. Metodología y Normas del ACV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
rc OB

5.6.3. Proceso de Análisis del ciclo de vida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
be Y
yo G.
IN

III Materiales y Métodos 126

6. Caracterización de la Tésis 127
6.1. Tipo y Diseño de Investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.2. Población y Muestra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.3. Tratamiento de los Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.3.1. Tipos de Análisis de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.3.1.1. Mediante la Estadistica Descriptiva: . . . . . . . . . . . . . 129
6.3.1.2. Mediante la Estadística Inferencial: . . . . . . . . . . . . . . 129
6.4. Muestras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.4.1. Etapa de Evaluación de Proyectos Estructurales . . . . . . . . . . . . 129



ÍNDICE GENERAL vi

6.4.2. Etapa de Habilitación y Colocación de Armaduras de Acero en la Eje-
cución de Partidas de Concreto Armado . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.5. Métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.6. Procedimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.6.1. En la etapa de proyecto de estructuras de concreto armado: . . . . . . 131
6.6.2. En la etapa de construcción de estructuras de concreto armado: . . . . 131
6.6.3. Planteamiento de una metodología eﬁciente: . . . . . . . . . . . . . . 131
6.6.4. Aplicación a problemas reales: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

AU
6.6.5. En la etapa de Evaluación Económica y Ambiental: . . . . . . . . . . . 131

AT
7. Sistematización del Uso de Aceros ASTM A615 132
om O
l.c TR
7.1. Metodología General Propuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
ai S

7.1.1. Descripción de las Etapas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
tm CA

7.2. Patrones de Diámetros Mínimos de Doblado . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
ho R

7.3. Elongación e Incremento Geométrico en Barras Dobladas . . . . . . . . . . . . 138
@ E
rc OB

7.3.1. Eje Neutro y Longitud Desarrollada de Refuerzos . . . . . . . . . . . 139
7.3.1.1. Procedimiento Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
be Y
yo G.

7.3.1.2. Procedimiento Teórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
IN

7.3.2. Formas Básicas de Piezas de Acero Dobladas . . . . . . . . . . . . . . 142
7.3.3. Doblado de Aceros Bajo Tolerancias de Diámetros Mínimos . . . . . . 144

8. Optimización del Corte y Doblado de Barras de Acero 146
8.1. Generación de Esquemas de Corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
8.1.1. Método de Busqueda Aleatoria de Esquemas de Corte . . . . . . . . . 147
8.1.2. Método Sistemático de Combinación de Numeros Enteros . . . . . . . 148
8.1.3. Método Sistemático de Conformación de Patrones de Corte . . . . . . 150
8.2. Patrones o Esquemas de Corte Eﬁcientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
8.2.1. Modelo Matemático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
8.2.2. Restricciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150



ÍNDICE GENERAL vii

8.3. Solución del Modelo de Programación Lineal Entera . . . . . . . . . . . . . . 151
8.3.1. Metodo Linprog del Matlab Basado en Branch and Bound . . . . . . 151
8.3.1.1. Modelo Matemático de los Patrones de Corte Eﬁciente . . . 152
8.3.1.2. Procedimiento Linprog y B&B . . . . . . . . . . . . . . . . 153
8.3.1.3. Resolución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
8.3.1.4. Algoritmo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
8.3.1.5. Estrategias Básicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
8.3.2. Descripción de la Función linprog.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

AU
AT
9. Implementación Informática de GySof 2010 159
9.1. Estructura del Programa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
om O
l.c TR
9.1.1. Datos para la Aplicación Mediante GySof 2010 . . . . . . . . . . . . . 160
ai S

9.1.2. Interfaz de Usuario del Entorno GySof 2010 . . . . . . . . . . . . . . 162
tm CA

9.1.2.1. Información Requerida y Devuelta por GySof . . . . . . . . . 162
ho R
@ E
rc OB

IV Resultados y Discusión 165
be Y

9.2. Aplicación de Programa a un Proyecto Real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
yo G.

9.2.1. Objeto de Aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
IN

9.2.2. Aplicación de la Metodología General Propuesta . . . . . . . . . . . . 166
9.2.2.1. Evaluación del Proyecto Estructural . . . . . . . . . . . . . . 166
9.2.2.2. Ingeniería de Detalles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
9.2.2.3. Optimación de Cortes y Dobleces con GySof . . . . . . . . . 170
9.2.2.4. Resultados de la Optimación y Comparación de los Procesos 178
9.2.2.5. Resultados Económicos y Ambientales . . . . . . . . . . . . 178
9.3. Validación de Resultados Técnico, Económico y Ambiental de la Aplicación . . 181
9.4. Diagnóstico Sobre Aceros en la Etapa de Proyectos . . . . . . . . . . . . . . . 182
9.4.1. Recuento Cualitativo de Errores Usuales en los Planos Generales y de
Detalles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
9.4.2. Contenido de Información en los Planos de Estructuras . . . . . . . . . 183



ÍNDICE GENERAL viii

9.4.2.1. Nivel de Cumplimiento del Mínimo Contenido de Información 183
9.4.2.2. Nivel de Cumplimiento Sobre Especificación de Aceros . . . . 185
9.5. Diagnóstico Sobre los Acero en la Etapa de Construcción . . . . . . . . . . . . 185
9.5.1. Estado del Control de Procesos de Habilitación y Armado de Aceros . . 185
9.5.2. Desperdicios en los Procesos de Corte de Aceros . . . . . . . . . . . . 186
9.5.2.1. Análisis de Desperdiciós del Primer Proyecto Ejecutado . . . 186
9.5.2.2. Análisis de Desperdiciós del Segundo Proyecto Ejecutado . . 187
9.5.3. Doblado de Aceros para Concreto Armado . . . . . . . . . . . . . . . 188

AU
9.5.3.1. Nivel de Cumplimiento de los Diámetros Mínimos de Doblado

AT
de Aceros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
om O
9.5.4. Elongación de Refuerzos Doblados y El Coeficiente de Línea Neutra . . 193
l.c TR

9.5.5. Incremento y Decremento por Doblado de Refuerzos . . . . . . . . . . 194
ai S
tm CA

9.5.6. Diagnóstico de Armados Antes del Vaciado de Concreto . . . . . . . . 196
ho R
@ E

V Conclusiones y Recomendaciones 197
rc OB

9.6. Conclusiones y Trabajos Futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
be Y

9.6.1. Sobre la Metodología de Sistematización Propuesta . . . . . . . . . . 198
yo G.

9.6.2. Sobre los Proyectos Estructurales (Planos Generales y Detalles) . . . . 198
IN

9.6.3. Sobre los Proyectos en Ejecución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
9.6.4. Sobre el Programa de Optimación de Cortes y Doblados Eficientes . . . 202
9.7. Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

VI Anexo 211

A. Evolución de Poblacional Peruana 212

B. Controles de Calidad y Detalles Típicos 213
B.1. Ensayos de Controles de Calidad [NCh204-2006]. . . . . . . . . . . . . . . . . 214
B.2. Detalles de Reforzamiento para Estructuras de Concreto Armado [Bangash, 1992]221



ÍNDICE GENERAL ix

B.2.1. Refuerzo en Vigas Interconectadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
B.2.2. Refuerzo en Vigas Rectangulares y Acarteladas . . . . . . . . . . . . . 222
B.2.3. Disposición de Armaduras en Vigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
B.2.4. Detalles de Vigas y Columnas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
B.2.5. Reforzamiento de Escaleras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
B.2.6. Reforzamiento de Muros de Pantalla . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
B.2.7. Refuerzos y Portales y Marcos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
B.2.8. Disposición de Armaduras en Uniones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

AU
B.2.9. Disposición de Armaduras en Talones de Muros de Contención . . . . . 229

AT
B.2.10. Disposición de Armaduras en Estructuras de Puentes . . . . . . . . . . 230
om O
B.2.11. Disposición de Armaduras en Cubiertas . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
l.c TR

B.2.12. Disposición de Armaduras en Tanques Elevados . . . . . . . . . . . . 232
ai S
tm CA

B.3. Tolerancias en la Fabricación de Refuerzos de Acero (ACI 315-99) . . . . . . . 233
ho R

C. Evidencias Patologícas en la Ingeniería y Construcción 236
@ E
rc OB

C.1. Mínimo Contenido de Información en los Planos de Estructuras - Recuento
Nacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
be Y
yo G.

C.2. Mínimo Contenido de Información en los Planos de Estructuras - Recuento del
IN

Dpto. Ayacucho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
C.3. Errores de Detalles de Reforzamiento en la Etapa de Proyecto . . . . . . . . . 240
C.4. Análisis de Desperdicios en los Procesos de Corte de Aceros . . . . . . . . . . 244
C.4.1. Información Básica: Primer Proyecto Ejecutado . . . . . . . . . . . . 244
C.4.2. Análisis de Desperdicios de Aceros: Primer Proyecto Ejecutado . . . . 250
C.4.3. Información Básica: Segundo Proyecto Ejecutado . . . . . . . . . . . 251
C.4.4. Análisis de Desperdicios de Aceros: Segundo Proyecto Ejecutado . . . 255
C.5. Medición de Diámetros de Doblado en Estribos y Barras Longitudinales . . . . 257
C.5.1. Registro - Primera Obra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
C.5.2. Registro - Segunda Obra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
C.5.3. Registro - Tercera Obra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259



ÍNDICE GENERAL x

C.6. Zonas Críticas en Estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
C.6.1. Columnas y Muros de Concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
C.6.2. Muros Tabique y Vigas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
C.6.3. Vigas de Cimentación y Zapatas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
C.7. Instrumento de Medición de Diámetros de Doblado . . . . . . . . . . . . . . . 262
C.7.1. Diseño de Instrumento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
C.7.2. Principios Geométricos del Instrumento . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

AU
D. Código Fuente de GySof en Lenguaje MatLab 265

AT
D.1. Archivo Principal GYSOF_2010.m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
D.2. Generación Sistemática de Patrones de Corte: Gensispatrones.m . . . . . . . 272
om O
l.c TR
D.3. Método de Busqueda Ramificada: Branchandbound.m . . . . . . . . . . . . . 275
ai S
tm CA

E. Recursos de la Aplicación Real 277
E.1. Lista de Despieces y Cuantificación de Piezas para la Aplicación . . . . . . . 278
ho R
@ E
rc OB

F. Panel Fotográfico 287
F.1. Visitas a Obras de la Localidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
be Y
yo G.

F.2. Mediciones de Aceros y Armaduras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
IN

G. Planos de Aplicación 293
G.1. Planos Originales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
G.2. Planos de Detalles y Despiece . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293



Índice de figuras

2.1. Fenomenología de problemas de corte y empaquetado. Fuente: [Dyckhoff, 1990].

AU
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

AT
2.2. Clasificación de los problemas de corte. Fuente:[Cherri, 2006]. . . . . . . . . . 29
om O
2.3. Ejemplo de piezas cortadas a partir de una longitud comercial. Fuente: Autor . 31
l.c TR
ai S

3.1. Identificación de Aceros ASTM A615. Fuente: [AcerosArequipa, 2009, Siderperú, 2009] 48
tm CA

3.2. Identificación de Aceros ASTM A706. Fuente: [AcerosArequipa, 2009, Siderperú, 2009] 49
ho R

3.3. Barras de refuerzo para concreto armado. Fuente: [Rondon, 2005] . . . . . . . 51
@ E
rc OB

3.4. Características de los resaltes. Fuente: [NCh204-2006] . . . . . . . . . . . . . 51
be Y

3.5. Diagrama Tensión Deformación de Aceros Corrugados. Fuente: [CyV, 2008] . . 51
yo G.

3.6. Rotura del acero al ensayo de tracción. Fuente: [Calavera, 1999] . . . . . . . . 52
IN

3.7. Vigas con y sin armaduras sometidas a cargas. Fuente: [Rondon, 2005] . . . . 54
3.8. Plano de detalle de viga. Fuente: [Rondon, 2005] . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.9. Plano de estructuras - Escalera. Fuente: Autor . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.10. Método tabular de detallamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.11. Detalles de reforzamiento en la intersección de elementos. Fuente: [ISTRUCTE, 2006] 63
3.12. Detalles en elevación de la intersección de vigas y columnas. Fuente: [ISTRUCTE, 2006] 64
3.13. Detalles de reforzamiento de vigas en las esquinas. Fuente: [ISTRUCTE, 2006] 64
3.14. Detalles de reforzamiento en la interconexion de vigas. Fuente: [Bangash, 1992] 65
3.15. Planilla de Metrado de Aceros. Fuente: Autor . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.16. Efecto del doblado y desdoblado en barras. Fuente: [OCE, 1973] . . . . . . . . 69



ÍNDICE DE FIGURAS 2

3.17. Detalles de Curvatura en Barras Dobladas. Fuente: [Rondon, 2005] . . . . . . 70
3.18. Soportes o espaciadores de refuerzos. Fuente: Manual de Obra de Construcción
de Estructuras, CAPECO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.19. Separadores y soportes para aceros. Fuente: PLNG / TECHINT – Concrete
Pipe Coating, Ayacucho 2008. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.20. Fotografía - Soporte y espaciador de refuerzo alto. Fuente: Visita a Obra Ac-
copampa Ayacucho 2009. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.21. Longitud de anclaje para barras en tracción. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . 77

AU
3.22. Detalles de armado de ganchos estándar. Fuente: [Rondon, 2005]. . . . . . . 78

AT
3.23. Anclaje en Zonas de Momento Positivo. Fuente: [Rondon, 2005]. . . . . . . . 79
om O
3.24. Detalles de anclaje en zonas de momento negativo. Fuente: [Rondon, 2005]. . 80
l.c TR

3.25. Doblez de varillas longitudinales por cambio de sección y disposición de estribos,
ai S
tm CA

en columnas rectangulares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.26. Doblez de varillas longitudinales por cambio de sección y disposición de estribos,
ho R
@ E

en columnas circulares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
rc OB

3.27. Barras de columnas apoyadas lateralmente. Fuente: [Rondon, 2005]. . . . . . . 83
be Y

3.28. Empalmes de barras. Fuente: [Rondon, 2005]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
yo G.

3.29. Tipos de amarre con alambres. Fuente: [Rondon, 2005] . . . . . . . . . . . . . 86
IN

3.30. Amarres prefabricados. Fuente: [Rondon, 2005] . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

4.1. Ejemplos típicos sobre empuje al vacío. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.2. Diámetro Mínimo de Doblado bajo el Sistema Tradicional. Fuente: Artículo 2
- Aceros Arequipa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3. Diagrama esfuerzo deformación de los metales. Fuente: [Bahamonde, 2007] . . 97
4.4. Springback (Recuperación Elástica). Fuente: [Bahamonde, 2007] . . . . . . . . 98
4.5. Radios Característicos de una Barra Doblada. Fuente: [García, 2005]. . . . . . 100
4.6. Distribución de deformaciones y tensiones a lo largo del espesor del metal.
Fuente: [García, 2005]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101




5.1. Crecimiento Demográfico en el Departamento de Ayacucho (1995 – 2015).
INEI 2009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.2. Incremento de la construcción de viviendas de concreto. INEI 2009 . . . . . . 108
5.3. Producción actual de barras de construcción. Fuente: INEI 2009 (ACEROS
AREQUIPA/SIDER PERU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.4. Proceso de fabricación del acero. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.5. Las fases de un ACV de acuerdo a ISO 14040. Fuente: [Guevara, 1997] . . . . 123

AU
7.1. Metodología del Uso Eficiente de Aceros ASTM A615. Fuente: Autor. . . . . . 133

AT
7.2. Ruta de la Economía, Calidad, Durabilidad y Sostenibilidad Ambiental de las
Estructuras de Concreto Armado. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . 135
om O
l.c TR
7.3. Patron de diámetros mínimo de doblado para estribos. Fuente: Autor. . . . . . 136
ai S

7.4. Patron de diámetros mínimo de doblado en barras longitudinales. Fuente: Autor.137
tm CA

7.5. Uso de la Plantilla de Patron de Diámetros Mínimo de Doblado de Aceros.
ho R

Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
@ E
rc OB

7.6. Esfuerzos y Elongación en Barras Dobladas. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . 139
7.7. Características Geométricas y Mecánica de Una Barra Doblada. Fuente: Autor. 140
be Y
yo G.

7.8. Doblado Plástico Ideal de un Metal. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . 142
IN

8.1. Proceso de Busqueda Aleatoria de Esquemas. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . 148
8.2. Proceso Sistemático de Combinación de Números Enteros. Fuente: Autor. . . . 149
8.3. Esquema del algoritmo de Ramificación y Acotación (B&B) . . . . . . . . . . 157

9.1. Algoritmo de GySof Mediante Diagrama de Flujo. Fuente: Autor. . . . . . . . 160
9.2. Un Proyecto Según GySof. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
9.3. Interfaz de Usuario de GySof 2010. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . 162
9.4. Secuencia de Información Requerida y Devuelta por GySof. Fuente: Autor. . . 163
9.5. Arbol de Ciclo de Vida para la Aplicación. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . 179
9.6. Nivel de cumplimiento con el mínimo contenido de información - Nacional.
Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184




9.7. Nivel de cumplimiento con el mínimo contenido de información - Dpto. Ayacu-
cho. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
9.8. Nivel de especificación sobre el refuerzo de acero - Nacional. Fuente: Autor. . 185
9.9. Desperdicio Total de Aceros. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
9.10. Desperdicio de Aceros por Diámetros. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . 187
9.11. Desperdicio Total de Aceros. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
9.12. Desperdicio de Aceros por Diámetros. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . 188
9.13. Diámetros de doblado en estribos. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . 189

AU
9.14. Estado de los estribos, basado en norma. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . 190

AT
9.15. Diámetros de doblado en estribos. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . 190
om O
l.c TR

9.17. Diámetros de doblado en barras principales. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . 192
ai S
tm CA

ho R

C.1. Discrepancia de detalles típico en un mismo plano. Fuente: Plano: [002TE0906]. 240
@ E
rc OB

C.2. . Carencia de detalle de armado. Fuente: Plano [002TE0906]. . . . . . . . . . 240
C.3. . Carencia de detalles de armado. Fuente: Plano [002TE0906]. . . . . . . . . . 240
be Y
yo G.

C.4. . Detalles que generan empujes al vacio. Fuente: Plano [002TE0906]. . . . . . 241
IN

C.5. . Detalles de armado deficiente. Fuente: Plano [004TE1007]. . . . . . . . . . . 241
C.6. . Especificaciones técnicas muy generales. Fuente: Plano [005TE0706]. . . . . 241
C.7. . Proyectista, revisor y el que da el V°B° es el mismo profesional. Fuente: Plano
[005TE0706]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
C.8. . Detalle de armado deficiente en los dos tramos. Fuente: Plano [014TE0903]. 242
C.9. . El mismo recubrimiento especificado genericamente para vigas y columnas,
sin tomar en cuenta el efecto en las uniones. Fuente: Plano [014TE0903]. . . . 243

F.1. Construcción de los Pabellones de Enfermeria en la UNSCH. Fuente: Autor. . . 287
F.2. Construcción de Viviendas del Programa Techo Propio. Fuente: Autor. . . . . 287




F.3. Construcción y Equipamiento del Centro de Hemoterapia Tipo II - HRA -
Ayacucho: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
F.4. MPH - Culminación Canal de Derivación de Aguas Pluviales, Accopampa -
Ayacucho: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
F.5. Construcción de la Planta de Tratamiento de Agua Potable de la Comunidad
de Huascahura - Ayacucho. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
F.6. Proceso de Doblado Tradicional de Aceros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
F.7. Desviaciones Angulares en Piezas Fabricadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

AU
F.8. Medición del Diámetro de Doblado del Estribo Fabricado. . . . . . . . . . . . 290

AT
F.9. Medición del Diámetro de Doblado de una Barra Principal. . . . . . . . . . . . 290
om O
F.10. Verificación de Armados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
l.c TR

F.11. Ausencia de Confinamiento en Uniones de Elementos. . . . . . . . . . . . . . 291
ai S
tm CA

F.12. Verificación del Armado en las Uniones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
ho R
@ E
rc OB
be Y
yo G.
IN



Índice de cuadros

2.1. Tabla General de Patrones o Esquemas de Corte. Fuente: Autor. . . . . . . . . 32

AU
AT
3.1. Presentación, Dimensiones y Pesos Nominales de Aceros ASTM A615. Fuente:
om O
[AcerosArequipa, 2009] y [Siderperú, 2009]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
l.c TR

3.2. Propiedades Mecánicas de Aceros ASTM A615. Fuente: [AcerosArequipa, 2009]
ai S

y [Siderperú, 2009]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
tm CA

3.3. Presentación, Dimensiones y Pesos Nominales de Aceros ASTM A706. Fuente:
ho R

[AcerosArequipa, 2009] y [Siderperú, 2009]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
@ E
rc OB

3.4. Propiedades Mecánicas de Aceros ASTM A706. Fuente: [AcerosArequipa, 2009]
be Y

y [Siderperú, 2009]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
yo G.

3.5. Equipos, herramientas y máquinas empleadas en el método tradicional. Fuente:
IN

Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.6. Tolerancias para el corte de las barras. Fuente: [ACI 315-99] . . . . . . . . . . 68
3.7. Dngulos, Diámetros Mínimos de Doblado y Extensiones en Barras y Estribos
con ganchos. Fuente: [RNE, 2006, ACI 318S-05] . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.8. Barras con Ganchos Normales. Fuente: Elaboración basada en [RNE, 2006,
ACI 318S-05] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.9. Estribos Normales y Ganchos de Amarra. Fuente: Elaboración basad en los
reglamenots [RNE, 2006, ACI 318S-05] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.10. Simbología y Tolerancias de Fabricación. Fuente: [ACI315R-04, 2004] . . . . . 72
3.11. Rendimientos Mínimos. Fuente: RM N° 175 (09/04/68) . . . . . . . . . . . . 73



ÍNDICE DE CUADROS 7

3.12. Rendimientos Mínimos. Fuente: CAPECO 2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.13. Rendimientos Mínimos. Fuente: [Vásquez, 2007] . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.14. Empalmes por traslape de barras en tracción. Fuente: Aceros Arequipa, 2008 . 84
3.15. Empalmes por traslape de barras en compresión. Fuente: Aceros Arequipa, 2008 85

4.1. Aceros ASTM A615 y ASTM A706. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2. Espaciamiento o Separación Mínima entre Barras. Fuente: [Rondon, 2005] . . 94

5.1. Población Total (1995 – 2015). Fuente: INEI 2009 (Proyecciones Departamen-

AU
tales de la Población 1995 - 2015) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

AT
5.2. Población Urbana y Rural (1990 – 2025). Fuente: INEI 2009 (Proyección de la
om O
Población Urbana y Rural, 1990-2025) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
l.c TR

5.3. Producción actual de barras de construcción. Fuente: INEI 2009 (ACEROS
ai S

AREQUIPA/SIDER PERU) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
tm CA

5.4. Principales reacciones químicas en el afino. Fuente: [Medina, 2006] . . . . . . 114
ho R
@ E

5.5. Perfil medio ambiental del acero. Fuente: [Medina, 2006] . . . . . . . . . . . . 115
rc OB

7.1. Coeficientes Teóricos de Línea Neutra por Tipo de Refuerzo. Fuente: Autor. . . 142
be Y

7.2. Método de Medición y Esquematización de Piezas Dobladas. Fuente: Autor . . 143
yo G.
IN

7.3. Longitud Desarrollada de Barras Medida a lo Largo de su Eje Neutro. Fuente:
Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
7.4. Longitud Total del Eje Neutro, Según el Dmd y Tipo de Refuerzo . Fuente: Autor.144

9.1. Resumen Lista de Despiece de Aceros de Ø 6mm y 1/4”. Fuente: Autor. . . . . 168
9.2. Resumen Lista de Despiece de Aceros de Ø 8mm. Fuente: Autor. . . . . . . . 168
9.3. Resumen Lista de Despiece de Aceros de Ø 3/8”. Fuente: Autor. . . . . . . . . 169
9.4. Resumen Lista de Despiece de Aceros de Ø 1/2” y 5/8”. Fuente: Autor. . . . . 170
9.5. Planilla de Corte y Doblado Eficiente de Acero Ø 6mm. Fuente: Autor. . . . . 171
9.6. Planilla de Corte y Doblado Eficiente de Acero Ø 1/4”. Fuente: Autor. . . . . 172
9.7. Planilla de Corte y Doblado Eficiente de Acero Ø 8mm. Fuente: Autor. . . . . 173




9.8. (1) Planilla de Corte y Doblado Eficiente de Acero Ø 3/8”. Fuente: Autor. . . 174
9.12. Planilla de Corte y Doblado Eficiente de Acero Ø 5/8”. Fuente: Autor. . . . . 177
9.13. Resumen de Resultados Optimados. Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . 178
9.14. Comparación de Aceros por Etapas vs Optimado. Fuente: Autor. . . . . . . . . 178
9.15. Economía del Proyecto, Ejecución vs Optimado. Fuente: Autor. . . . . . . . . 178

AU
9.16. Costos por Cargas Ambientales Evitados con Optimación de Cortes. Fuente:

AT
Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
om O
9.17. Costos por Cargas Ambientales Evitados con Optimación de Cortes y Doblados.
l.c TR

Fuente: Autor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
ai S
tm CA

9.18. Coeficiente Experimental de Línea Neutra para φ5/8”. Fuente: Autor. . . . . . 193
ho R
@ E

rc OB

9.21. Incremento y Decremento Teórico por Elongación. Fuente: Autor. . . . . . . . 194
be Y

9.22. Valores de Incremento y Decremento Para Refuerzo Doblados. Fuente: Autor. . 195
yo G.
IN

C.1. Medición de diámetros de doblado en estribos. Fuente: Autor. . . . . . . . . . 257
C.2. Medición de diámetros de doblado en estribos. Fuente: Autor. . . . . . . . . . 258
C.3. Medición de diámetros de doblado en barras principales. Fuente: Autor. . . . . 259



Nomenclatura

fc’ Resistencia especiﬁcada del concreto a la compresión (kg/cm2).

AU
li Longitudes demandadas de piezas u objetos pequeños.

AT
om O
A Matriz de patrones o esquemas de corte.
l.c TR

Ab Área de una barra individual de refuerzo.
ai S
tm CA

aij Número de piezas de longitud i dentro de una barra según el patrón de corte j.
ho R
@ E

c Costo unitario del objeto o del material lineal.
rc OB

db Diámetro de la barra.
be Y
yo G.

Dd Diámetro de doblado de barra y es una medida interior.
IN

dn Diámetro de la barra de sección circular lisa de igual masa nominal que una corrugada.

di Número de piezas de longitud i demandadas.

fy Límite a la tensión de ﬂuencia.

i Indica las piezas longitudinales demandadas.

j Indica el esquema o patrón de corte.

L Es la longitud comercial u objeto lineal en stock.

ldb Longitud de desarrollo básica (cm).




ld La longitud de desarrollo.

Pn Perímetro nominal.

R Resistencia a la Tracción.

Sn Sección nominal.

x Variable de decisión.

xj Frecuencia o número de objetos cortados según el patrón j.

AU
AT
Z Números enteros.
om O
l.c TR
ai S
tm CA
ho R
@ E
rc OB
be Y
yo G.
IN



AU
Parte I
AT
om O
l.c TR
ai S
tm CA

Introducción
ho R
@ E
rc OB
be Y
yo G.
IN



Capítulo 1

Introducción

AU
AT
A continuación se describe en términos generales el sustento de la tesis “Sistematización1
om O
l.c TR
de Detalles, Habilitación y Armado de Aceros ASTM A615 para Construcciones de Concreto
ai S

Armado: Impacto Técnico, Económico y Ambiental”, y los objetivos que se pretende alcanzar.
tm CA

Del mismo modo una descripción de la estructura general.
ho R

1.1. Antecedentes del Problema
@ E
rc OB

En el contexto nacional y regional, el principal indicador de crecimiento económico del
be Y

País lo proporciona la industria de la construcción[INEI, 2010] y la actualidad de este sector
yo G.
IN

es prometedora, hecho que es confirmado por los índices crecientes de consumo de barras de
acero, cemento, agregados, y otros materiales de construcción [INEI, 2009].
La IC2 , se ve favorecido por los gastos públicos, a través de mayor inversión en infraestruc-
turas de viviendas, centros educativos, centros de salud, carreteras, puentes, servicios de
saneamiento, programas gubernamentales de viviendas, etc. El sector privado interviene con
más facilidades de financiamiento para la construcción de viviendas e inversión en complejos y
edificios habitacionales, centros comerciales, etc. Todo esto se equipara a las mayores necesi-
dades del crecimiento poblaciónal (véase Anexo A). Dada esta gran expectativa del futuro de
la construcción es posible que algunos de los actores sociales que intervienen en estos procesos
dinámicos, desconozcan parcialmente o en su totalidad, el impacto que causa el boom de esta
1
Establecer un conjunto de reglas o principios sobre la materia racionalmente enlazados entre sí.
2
IC: Industria de la Construcción.



CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 13

actividad en el medio ambiente.
Desde una óptica medio ambiental, el crecimiento del sector construcción es de vital impor-
tancia por la responsabilidad del 50 % de consumo de recursos naturales, que demanda el 40 %
de energía consumida y genera el 50 % del total de residuos [Arenas, 2008]. Los materiales de
construcción empleados son de alto impacto ambiental, el consumo energético y la generación
de residuos repercuten sobre el medio natural a través de desechos, desmontes, generación de
gases de invernadero, etc., con consecuencias irreversibles,[SINIA, 2010].
La tecnología más difundida en la construcción es la del concreto armado y la actividad in-

AU
equívoca es la manipulación de aceros de construcción, éste último es cuestionado y representa

AT
el principal problema que se plantea solucionar, desde la concepción de los planos estructurales,
om O
en la etapa de proyecto y en la etapa de construcción, por el empleo de herramientas, mano
l.c TR

de obra, cortes de piezas sin control que repercuten en el 7 % al 25 % de mermas inevitables,
ai S
tm CA

equivocados criterios de armado, que finalmente atribuyen calidad cuestionada a las estructuras
que reducen su durabilidad3 .
ho R
@ E

Otro hecho es la falta de conceptos de sostenibilidad, sistematización y optimización de
rc OB

recursos materiales empleados en la construcción específicamente del acero corrugado ASTM
be Y

A615. Existe también la carencia de un procedimiento eficiente de manipulación de aceros de
yo G.

construcción, desde la elaboración de los detalles de ingeniería (diseño de refuerzos), habil-
IN

itación (corte y doblado) y el armado, que repercuten directamente en discutidos impactos
ambientales sin principios de sostenibilidad, por el uso ineficiente del recurso acero que gen-
eran sobre costos y gastos por excesos de desperdicios. Finalmente la IC presenta una fuerte
inercia frente a los cambios tecnológicos, lo que también se manifiesta en una escasa o tardía
preocupación medioambiental en comparación con otros sectores económicos. Esto se agrava
por el fuerte impacto negativo que resulta de su elevado consumo de materias primas y en-
ergía, así como la generación de grandes volúmenes de residuos provenientes de la demolición
de construcciones que han concluido su ciclo de vida [Martinez, 2003]. Actualmente desde
el punto de vista medio ambiental se requiere sistematizar el proceso de manipulación del
3
La experiencia ha mostrado que el costo por no considerar la durabilidad es mayor al que se invierte si se
le considera.




acero, mediante un conjunto de reglas ordenadas y relacionadas entre sí que contribuyan al
uso eficiente del recurso acero como refuerzo del concreto armado.

1.2. Justificación

1.2.1. Técnica

Destaca los conceptos de planos de detalles y detalles de ingeniería aplicados a proyectos
estructurales de concreto armado.

AU
AT
Incorpora información que respalde los criterios de trazado, armado y despiece de aceros,
que permitan no caer en inconsistencias.
om O
l.c TR

Permite realizar estudios de campo, e inspección de obras de concreto armado, que
ai S
tm CA

repercuten en medidas preventivas de patologías constructivas.
ho R

Vierte metodologías de optimación de procesos de habilitación (corte y doblado), me-
@ E
rc OB

diante el empleo de Planillas de Corte y Doblado Eficiente de Aceros (piezas: forma,
cantidad, posición, peso, etc).
be Y
yo G.

Se emplean modelos matemáticos, conocimientos técnicos y científicos, para desarrollar
IN

la herramienta informática “GySof 2010”, que optima los cortes y doblados de aceros,
como primera medida para el control de desperdicios en obra.

Mejora los procesos de manipulación del acero, desde la ingeniería de detalles, habil-
itación, hasta el armado efectivo, que son procesos tan importantes antes del vaciado
del concreto, que permite incrementar la calidad y durabilidad de las infraestructuras
acabadas.




1.2.2. Económica

Permite reducir los costos de construcción superando las deficiencias de los documentos
técnicos (planos de estructuras), minimizando las pérdidas económicas tradicionales,
generadas en la etapa de corte y doblado, fabricación y colocación de elementos de
acero corrugado en términos estrictos de cumplimiento de calidad y mediante el control
de desperdicios de los mismos.

AU
Nos permite evitar sobre costos en transporte, mano de obra, materiales, consumo de

AT
recursos naturales en exeso, etc.
om O
Permite optimar la economía de gastos de ejecución, de mantenimiento y durabilidad
l.c TR

antes de la demolición de las estructuras.
ai S
tm CA
ho R
@ E

1.2.3. Ambiental
rc OB
be Y
yo G.

Se justifica porque la ingeniería civil, es un campo del conocimiento y desde el cual
IN

debe desarrollarse estrategias tendientes a eliminar o reducir los impactos originados
por las acciones relativas a la construcción, específicamente debido al uso de aceros de
construcción.

Permite reducir el impacto ambiental, bajo criterios de sostenibilidad, consumo racional
de energía, durabilidad, y valorizando los desperdicios.

Emplea la metodología irrefutable del Análisis del Ciclo de Vida, para evaluar las cargas
ambientales asociadas a la actividad del uso de aceros corrugados en la construcción con
concreto armado.

El hecho de desarrollar GySof 2010, permite gestionar los desperdicios, controlando los
cortes de aceros, reduciendo los impactos negativos hacia el medio ambiente, por el




sobre consumo del recurso acero.

Maximiza la utilización longitudinal de aceros comerciales, para reducir los impactos al
medio natural, calidad de aire, calentamiento global, etc.

Pone en valor los sobre costos ambientales intrínsecos en las actividades de manipulación
de aceros corrugados.

El incrementar la vida de servicio de las estructuras desde el buen uso de los aceros de
construcción es una solución sencilla y a largo plazo para preservar los recursos naturales

AU
de la tierra.

AT
om O
l.c TR
ai S

1.3. Hipótesis
tm CA

En muchos proyectos estructurales, los detalles de armado de los aceros ASTM A615, no
ho R
@ E

se ajustan a las normas vigentes ni a los criterios constructivos desarrollados, trayendo como
rc OB

consecuencia cuestionamientos técnicos, desmedros ambientales y económicos. En obras de
be Y

concreto armado con aceros ASTM A615, se generan entre el 7 % al 27 % de desperdicios de
yo G.

aceros [Soibelman, 2000]. Estos desperdicios repercuten en sobre explotación y consumo de
IN

recursos naturales, satisfaciendo las necesidades de la generación presente comprometiendo
la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades [Gil, 2008].
En muchas obras de concreto armado con aceros ASTM A615, se cometen errores de con-
strucción, que sobre pasan las consideraciones técnicas, sean a nivel de doblados, formas, etc.
Repercutiendo negativamente en la calidad y vida útil de la construcción, y deterioros ambien-
tales, por generación temprana de desechos contaminantes. En la mayoría de los proyectos, la
representación de los aceros en los planos (generales y de detalles), habilitación (corte y dobla-
do) y el armado se realizan sin controles de calidad, que ocasionan ﬁnalmente construcciones
de calidad dudosa.




1.4. Objetivos

1.4.1. Objetivos Generales

Cuestionar la calidad técnica, económica y ambiental de la manipulación de aceros de
construcción, demostrando las enormes pérdidas de materiales en la etapa de habilitación
de aceros ASTM A615.

AU
Proponer conocimientos y metodologías eficientes para la sistematización de detalles,
habilitación y armado de aceros, que incrementen la productividad, disminuyan los costos

AT
de construcción a traves del control de desperdicios y residuos, que reduzcan los efectos
om O
l.c TR
ambientales y nos permita conducirnos al desarrollo sustentable.
ai S
tm CA
ho R

1.4.2. Objetivos Específicos
@ E
rc OB
be Y

Valorar cualitativamente y cuantitativamente la recopilación de planos estructurales en
yo G.

concreto armado, planos de detalles y especificaciones técnicas, contrastando con lo
IN

estipulado en las normas al respecto.

Desarrollar estudios de campo que nos permitan conocer la realidad de las operaciones
con aceros de construcción, sea desde el transporte, corte y doblado, hasta el armado
de elementos estructurales.

Emplear algoritmos de investigación operativa, para minimizar el desperdicio de aceros,
producto de los cortes y doblados, mediante patrones de corte eficiente que cubran la
demanda de elementos y piezas de acero en obra.

Desarrollar el Programa Informático GySof 2010, mediante el lenguaje de programación
MatLab, que genere la Planilla de Cortes y Doblados Eficientes de Aceros.




Valorar cualitativamente los criterios empleados en la conformación de las estructuras
de acero, amarres, dobleces, ganchos, sobre posición de aceros, continuidades, detalles
de armado, etc.

Valorar cuantitativamente el impacto técnico, económico y ambiental, para un caso de
aplicación.

Desarrollar una metodología eficiente de la ingenieria de detalles, habilitación y armado
de aceros, que otorguen calidad a los trabajos con aceros, minimicen los desperdicios,

AU
reduzcan los costos de producción, prolonguen la vida útil de las estructuras y minimicen

AT
el impacto ambiental por consumo de materiales de acero en la construcción.
om O
l.c TR
ai S
tm CA

1.5. Alcances y Limitaciones
ho R
@ E
rc OB

1. El trabajo propuesto solo estudia el empleo de los aceros corrugados no soldables o
be Y

aceros ASTM A615 / ASTM A615M4 .
yo G.

2. El trabajo pretende ser de utilidad en toda obra o proyecto ejecutado que contemple la
IN

especialidad de concreto armado y que emplee como refuerzo a las barras de construcción
ASTM A615.

3. La optimización de cortes y doblados de aceros con GySof, está limitada al uso de una
sola longitud comercial y pedidos en no mayor a 15 piezas.

4. Los fines del trabajo solo abarcan las actividades posteriores a la concepción de los
proyectos estructurales de concreto armado.

5. Los alcances más importantes se dan a nivel técnico, económico y ambiental. Este último
se cuantifica valorizando los costos ambientales intrínsecos a la actividad de manipulación
4
Se aplican del siguiente modo: para los pedidos en unidades pulgada-libra (corresponde a la especificación
A615) y en unidades del SI (corresponde a la especificación A615M).




de los aceros, que dan una idea general del costo real para una obra determinada.

1.6. Metodologías Empleadas
Consiste en los procedimientos de recopilación de información existente, inspección de
obras, investigación y mediciones de campo y trabajos de gabinete.

1.6.1. M. Estadísticas de Evaluación Cualitativa y Cuantitativa

AU
Aplicado a la evaluación de:

AT
om O
1. Detalles de ingeniería (Planos de Estructuras: Planos Generales y de Detalles), que
l.c TR

consiste en la evaluación de los planos estructurales.
ai S
tm CA

2. Procesos de habilitación5 de aceros, en la etapa de construcción.
ho R

3. Procesos de armado (instalación de piezas), en la etapa de construcción.
@ E
rc OB
be Y
yo G.

1.6.2. M. de Investigación Operativa6
IN

Método científico y Metodología de la Investigación Operativa aplicado a:

1. Habilitación de aceros (optimización de cortes y doblados), esta metodología cuenta con
las siguientes etapas:

a) Observar el sistema considerando el objetivo que se persigue con el estudio.

b) Identificar las variables y restricciones que influyen positiva y negativamente en el
comportamiento del sistema y en el objetivo propuesto y determinar o calcular los
parámetros de interrelación entre ellas.
5
La habilitación, consiste en el corte y el doblado de las barras de acero.
6
IO: Denominada también Investigación de Operaciones.




c) Plantear el modelo matemático que representa el comportamiento del sistema a la
luz del OBJETIVO DE OPTIMIZACIÓN perseguido.

d) Encontrar una SOLUCIÓN TEÓRICA ÓPTIMA a través de algoritmos matemáticos
y luego implementarla.

e) Observar los resultados reales y retroalimentar hacia a) si la solución teórica difiere
de la real.

AU
M. del Análisis del Ciclo de Vida7

AT
1.6.3.
Es una metodología objetiva para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto
om O
l.c TR
o diversos productos, para propósitos de la tesis se aplicará al uso del Acero ASTM8 A615,
ai S

específicamente al proceso de habilitación, cuantificando el uso de materia, energía y los
tm CA

vertidos al entorno; para determinar su impacto en el medioambiente y poner en práctica
ho R

estrategias de mejora medioambiental. Tal y como se define en la norma ISO9 14040, la
@ E
rc OB

metodología del ACV consta de 4 fases:
be Y
yo G.

1. Definición de objetivos y de ámbitos de aplicación.
IN

2. Análisis de inventario.

3. Evaluación de los impactos.

4. Interpretación.

7
ACV: Análisis del Ciclo de Vida.
8
ASTM: Siglas en inglés para la American Society of Testing Materials, que significa, Asociación Americana
de Ensayo de Materiales. Esta asociación radicada en Estados Unidos se encarga de probar la resistencia de
los materiales para la construcción de bienes.
9
ISO: Es la Organización Internacional para la Estandarización, cuyo nombre en inglés es International
Organization for Standardization, promueve el desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio
y comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica.




1.7. Medios Empleados

1. Recopilación de datos de corte y doblado de aceros:

Plantillas de diámetros mínimos, para barras longitudinales y estribos.

Cámara fotográﬁca.

AU
AT
2. Análisis de datos:
om O
l.c TR
ai S

Microsoft Oﬃce Excel 2007
tm CA

SPSS 2009
ho R
@ E
rc OB

3. Programas de Dibujo:
be Y
yo G.
IN

AutoCad 2007

SmartDraw 6.0

4. Modelamiento e Implementación Informática:

MatLab R2010a.

Help & Manual v5.1.0.




5. Edición de Textos

MiKTEX 2.7

LYX 1.6.5

6. Equipo:

AU
AT
Ordenador portátil con sistema operativo Windows XP.
om O
l.c TR
ai S
tm CA

1.8. Estructura
ho R

El presente trabajo está estructurado a través de cuatro capítulos:
@ E

Parte I: Introducción
rc OB

Capítulo 1: Introducción
be Y

Parte II: Estado del Arte
yo G.
IN

Capítulo 2: Problema de Corte Unidimensional
Capítulo 3: Detalles de Reforzamiento con Aceros ASTM A615
Capítulo 4: Conceptos de Detalles y Armados con Aceros
Capítulo 5: Los Aceros de Construcción y el Medio Ambiente
Parte III: Materiales y Métodos
Capítulo 6: Caracterización de la Tésis
Capítulo 7: Sistematización del Uso de Aceros ASTM A615
Capítulo 8: Optimización del Corte y Doblado de Barras de Acero
Capítulo 9: Implementación Informática de GySof 2010
Parte IV: Resultados y Discusión
Parte V: Conclusiones y Recomendaciones


Optimización de Aceros para Construcciones de Concreto Armado

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