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4/16/2013

1

nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

UB

A–

Dep

to. C

on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1F

I

MATERIALES:EL HORMIGÓN y EL ACERO

HORMIGÓN I (74.01 y 94.01)

nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

El objetivo de esta clase es repasar el

comportamiento de los materiales que componen el

h i ó d (HORMIGÓN + ACERO)

UB

A–

Dep

to. C

on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1 hormigón armado (HORMIGÓN + ACERO),

enfocando el tema desde el punto de vista

estructural, es decir, pensando en cómo incide ese

comportamiento en una estructura y presentando

algunas hipótesis generalmente aceptadasFI

MATERIALES: EL HORMIGÓN y EL ACERO Lámina 2

algunas hipótesis generalmente aceptadas.

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ctu

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-H

OR

MIG

ON

I

UB

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n74

.01

y

94.0

1

EL HORMIGÓN

FI


nes

y E

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ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN UNIAXIAL

s3

20

25

30

Ens

ayos

UB

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Dep

to. C

on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

s3

DISPERSIÓN DE RESULTADOS

0

5

10

15

0

15.5

17.2

19.0

20.7

22.1

23.4

24.8

26.2

27.6

29.0

30.3

31.7

33.1

34.5

35.9

37.2

38.6

40.0

41.4

fci [MPa]

N°E

FI


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OR

MIG

ON

I


s3ZONA DE

ENDURECIMIENTO(HARDENING)

UB

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

s3

ZONA DEABLANDAMIENTO

(SOFTENING)

FI


nes

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OR

MIG

ON

I


[Sfer et al., 2002]

HORMIGÓN:MATERIAL COMPUESTO

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.01

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94.0

1F

I


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OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN

QUÉ SUCEDE SI ENSAYAMOS A 28 DÍAS O A 90 DÍAS?

QUÉ SUCEDE SI UTILIZAMOS OTRAS FORMAS O TAMAÑOS DE PROBETAS?

UB

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Dep

to. C

on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

QUÉ SUCEDE SI CAMBIAMOS EL DISPOSITIVO DE ENSAYO?

O SI CAMBIAMOS LA TEMPERATURA DE ENSAYO…

O SI MANTENEMOS LA CARGA APLICADAFI


O SI MANTENEMOS LA CARGA APLICADA….

CAMBIA LA CURVA OBTENIDA !!

nes

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ras

-H

OR

MIG

ON

I

en una estructura:

UB

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n74

.01

y

94.0

1F

I


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OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A TRACCIÓN

s3

UB

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to. C

on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

s3

tf

FI


HORMIGÓN: CURVA DE ENSAYO A TRACCIÓN UNIAXIAL

[ANSARI-LI-2000]

nes

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ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I


H-41MPa

f’c= 41.00 MPa (6000psi)f’t= 3.04 MPa ( 441psi)

s3

UB

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Dep

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

s3

s3

GfI

FI


HORMIGÓN: CURVA DE ENSAYO A TRACCIÓN UNIAXIAL

[NAVALURKAR – Phd thesis-1996]

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OR

MIG

ON

I


TRACCIÓN POR COMPRESIÓN DIAMETRAL(SPLITTING TEST)

ENSAYOS ALTERNATIVOS PARA EVALUAR LA TRACCIÓN DE MANERA “INDIRECTA”:

2.ct

Pf

l D

UB

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

ENSAYO DE CUÑA

. .l D

FI


[Figuras: Østergaard, 2003]

ENSAYO DE CUÑA(WEDGE TEST)

[NORMA ASTM C 496 – 2004]

nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A FLEXOTRACCIÓN

2

6.

.r t

Mf f

b h

ENSAYOS ALTERNATIVOS PARA EVALUAR LA TRACCIÓN DE MANERA “INDIRECTA”:

h

h

UB

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stru

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n74

.01

y

94.0

1

ASTM C78

h

FI


h

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OR

MIG

ON

I

s3

EL HORMIGÓN - RESISTENCIA A COMPRESIÓN versus RESISTENCIA A TRACCIÓN

7% al 15% de t cf fU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

74.0

1 y

94

.01

s3

COMPRESIÓN

FI


s1

s1

TRACCIÓN

nes

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stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA FRENTE A ESTADOS BIAXIALES

TRACCIÓN-TRACCIÓN

COMPRESIÓN-TRACCIÓN

s1

s1

s2s2

s1

s1

s2s2

UB

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n74

.01

y

94.0

1

COMPRESIÓN-TRACCIÓN

s1

s2s2

s1

s2s2FI


COMPRESIÓN-COMPRESIÓN

s1

s1

s2s2

'cf

MPa

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OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA FRENTE A ESTADOS TRIAXIALES

s3

s

UB

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n74

.01

y

94.0

1

s3

s1,2

FI


HORMIGON: CURVAS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN TRIAXIAL

nes

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-H

OR

MIG

ON

I

CUASIFRÁGIL

PRESENTA DISTINTAS FORMAS DE FALLA

CUASIDÚCTIL FRÁGIL

EL COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN VARÍA CON EL ESTADO DE TENSIONES

UB

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ccio

n74

.01

y

94.0

1

COMPRESIÓN UNIAXIAL

TRACCIÓN UNIAXIALCOMPRESIÓN TRIAXIAL

[LMNI , FIUBA, 2007] [Sfer et al., 2002] [Reinhardt et al., 1998]

FI


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-H

OR

MIG

ON

I

LAS DEFORMACIONES DEL HORMIGÓN

POR EFECTO DEL MEDIO AMBIENTE,

EL HORMIGÓN EXPERIMENTA

VARIACIONES VOLUMÉTRICAS EN EL TIEMPO.

- DEFORMACIONES INDEPENDIENTES DE LAS CARGAS

- RETRACCIÓN POR SECADO

- CAMBIOS VOLUMÉTRICOS DEBIDOS A VARIACIÓN DE

TEMPERATURA

UB

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1 VARIACIONES VOLUMÉTRICAS EN EL TIEMPO.- DEFORMACIONES DEPENDIENTES DE LAS CARGAS

- DEFORMACIONES ELÁSTICAS

- DEFORMACIONES PLÁSTICAS

- FLUENCIA LENTA

FI


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OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN - RESISTENCIA A COMPRESIÓN CARGAS DE LARGA DURACIÓN

UB

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.01

y

94.0

1

s3

s3

COMPRESIÓN

CARGA SOSTENIDA

FI


s3

PARA CARGAS DE LARGA DURACION LA RESISTENCIA SE REDUCE APROX. 15% RESPECTO AL VALOR OBTENIDO EN UN ENSAYO

NORMAL A COMPRESION.

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OR

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I

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.01

y

94.0

1

LOS ACEROS

PARA HORMIGÓN

FI


nes

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ras

-H

OR

MIG

ON

I

CURVAS REALES (TRACCION Y COMPRESION)

LOS ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO

UB

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n74

.01

y

94.0

1

ADN 420FI


ADN-420:

Tensión de fluencia característica= 420 MPa

Resistencia de tracción característica= 500 MPa

Alargamiento porcentual de rotura característico= 12%

Diámetros nominales [mm]: 6 – 8 – 10 – 12 – 16 – 20 – 25 – 32 - 40

BARRAS ADN-420 (ACINDAR) BARRAS ADM-420 (SIPAR GERDAU)

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ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

CURVAS REALES

LOS ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO

PARA HORMIGÓN ARMADOSÓLO NOS INTERESA UNA PEQUEÑA ZONA DE LOS DIAGRAMAS DE LOS ACEROS

UB

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

LOS ACEROS LOS VAMOS A CARACTERIZAR POR:

- CALIDAD (LÍMITE DE FLUENCIA, RESISTENCIA A LA TRACCIÓN, ALARGAMIENTO DE ROTURA)

- SUPERFICIE: BARRAS LISAS O NERVURADASF

I


Aceros con tratamiento mecánico: se adopta un límite de fluencia convencional correspondiente al 0.2% de deformación permanente

NERVURADAS- SISTEMA DE FABRICACIÓN (ADN:

dureza natural O ADM: dureza mecánica)

nes

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ras

-H

OR

MIG

ON

I

UB

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n74

.01

y

94.0

1

LAS RELACIONES CONSTITUTIVAS SIMPLIFICADAS

FI


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-H

OR

MIG

ON

I

HEMOS VISTO QUE EL HORMIGÓN ES UN MATERIAL COMPLEJO

MODELOS SIMPLIFICADOS

MODELOSCOMPLEJOS

UB

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Dep

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

AÚN HOY ES UN MATERIALQUE SE INVESTIGA

DE MANERA DE PODER PREDECIR CON MÁSEXACTITUD SU COMPORTAMIENTO

FI


nes

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stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

VAMOS A UTILIZAR LA RESISTENCIA A

EN ESTE CURSO NOS VAMOS A LIMITAR AHORMIGONES DE RESISTENCIA NORMAL

f ’c ≤ 60 MPa

UB

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Dep

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

s3

VAMOS A UTILIZAR LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN UNIAXIAL COMO PARÁMETRO

FUNDAMENTAL

FI


s3

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ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE LA DISPERSIÓN?

1%

2%

3%

4%

5%

6%

7%

8%

5

10

15

20

25

30

N°E

nsay

os

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

f 'c2 > f 'c12

1

% d

e E

nsay

os

UB

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n74

.01

y

94.0

1

'cif

n

: Resistencia de un ensayo [MPa];

: Cantidad de ensayos [---]

'

' 1

n

ci

cm

ff

n

: Resistencia media [MPa]'

cmf

DEFINIMOS LA “RESISTENCIA ESPECIFICADA O RESISTENCIA CARACTERÍSTICA de ROTURA A

COMPRESIÓN”

' 'f f

0%0

15.5

17.2

19.0

20.7

22.1

23.4

24.8

26.2

27.6

29.0

30.3

31.7

33.1

34.5

35.9

37.2

38.6

40.0

41.4

fci [MPa]

0.00

12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

fci [MPa]

FI


: Desviación estándar [MPa]ns 2' '

1

1

n

ci cm

n

f fs

n

: Coeficiente de variación [---] 'n

cm

s

f

Es la resistencia cuyo valor tiene la probabilidad de ser superado

por un determinado % de resultados de ensayo. CIRSOC

actual: 90%

' ' 1.28 c cm nf f s

nes

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stru

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ras

-H

OR

MIG

ON

I

- PARA EL DISEÑO, SE DEBE SELECCIONAR UNA CALIDAD DE HORMIGÓN.- PARA EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS EXISTENTES SE DEBE DETERMINAR

LA CALIDAD DEL HORMIGÓN.

TIPOS DE RESISTENCIA

H-13

H-17

UB

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n74

.01

y

94.0

1

s3

s3

H 17

H-21

H-30

H-38

H-47

Ej. H-25 Ej. H-21

FI


f’c=25MPas’bk=21MPa

CIRSOC 1982

CIRSOC 2005 (ACI)EN VIGENCIA

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-H

OR

MIG

ON

I

UB

A–

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n74

.01

y

94.0

1F

I


nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

PARA CARGAS DE LARGADURACION LA RESISTENCIA

SE REDUCE APROX 15%

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA PARA CARGAS DE LARGA DURACIÓN?

REDUCIMOS LA “RESISTENCIA CARACTERÍSTICA” ENTRE UN 15% A UN 20%

UB

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Dep

to. C

on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1 SE REDUCE APROX. 15% RESPECTO AL VALOR

OBTENIDO EN UN ENSAYONORMAL A COMPRESION.

SE DEFINE

f’’c = k3 . f ’c < f’c

FI


3 0.85k

'r bk CIRSOC 1982 (DIN)

s/calidad del hormigón

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-H

OR

MIG

ON

I

0.8

1.0

s/

f "c

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE DESCONOCER LA CURVA EXACTA?

TRABAJAMOS CON CURVAS SIMPLIFICADASU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

74.0

1 y

94

.01

0.2

0.4

0.6

FI


0.00.00% 0.10% 0.20% 0.30% 0.40%

e [%]

HORMIGON: CURVAS NORMALIZADAS DE ENSAYO A COMPRESIONUNIAXIAL A VELOCIDAD DE DEFORMACION CONSTANTE(HORMIGONES DE RESISTENCIA NORMAL f ’c ≤ 60 MPa)

nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

H°- LEYES CONSTITUTIVAS CONVENCIONALES: CIRSOC 201-2005

2

( ) ( )'3 ( )

( )

( )'3 ( )

2 para:

1 para:

c y c yc c y o

o o

c y

c y oc o c y o

o

k f

f

k f k

UB

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Dep

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

(deformaciones en valor absoluto)

3 0.85

0.15o

k

k

FI


o

o

12% : . . 4 .

42% :

c c r c c

c c r

ATENCION!!Flexión eúlt=3.5o/ooCompresión eúlt=2.0o/oo

Parábola RectánguloCIRSOC 1982 10.2.6. La relación entre la tensión de compresión en el

hormigón y la deformación específica del hormigón, se debe suponer rectangular, trapezoidal, parabólica, o de cualquier otra forma que dé origen a una predicción de la resistencia

que coincida en forma sustancial con los resultados de ensayos.

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y E

stru

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ras

-H

OR

MIG

ON

I

H°- LEYES CONSTITUTIVAS CONVENCIONALES: CIRSOC 201-2005U

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

74.0

1 y

94

.01

a1.

f’c

a

BLOQUE RECTANGULAR

FI


EQUIVALENTEPARA LAS TENSIONES DE COMPRESIÓN EN EL HORMIGÓN

nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

H°- LEYES CONSTITUTIVAS CONVENCIONALES: CIRSOC 201-2005

f’c

Bloque Rectangular Equivalente Simplificado

UB

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ccio

n74

.01

y

94.0

1

BLOQUE RECTANGULAR

a1.

f’c=

0.85

.f

a=b1.c

3 /ocu oo

1 0.85

c: profundidad del eje neutro

Atención:a1 no es k3

FI


EQUIVALENTE SIMPLIFICADOPARA LAS TENSIONES DE COMPRESIÓN EN EL HORMIGÓN '

1

'

'

'

0.85 30

300.85 0.05 30 58

7

0.65 58

c

c

c

c

para f MPa

fpara MPa f MPa

para f MPa

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ras

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OR

MIG

ON

I

CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE DESCONOCER LA CURVA EXACTA?

TRABAJAMOS CON CURVAS SIMPLIFICADASU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

74.0

1 y

94

.01

FI


200000sE MPa

2.1%y 0

Módulo de elasticidad para todos los aceros

Deformación de fluencia para un acero ADN 420

nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

EL HORMIGÓN ARMADO

EL FUNCIONAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO SE BASA EN:

QUE EXISTE ADHERENCIA

ENTRE EL HORMIGÓN Y EL ACERO

UB

A–

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1 ENTRE EL HORMIGÓN Y EL ACERO

(SE IGUALAN SUS DEFORMACIONES)

QUE EL HORMIGÓN Y EL ACERO TIENEN

COEFICIENTES DE DILATACIÓN TÉRMICA

SIMILARES

EL HORMIGÓN BRINDAFI


EL HORMIGÓN BRINDA

PROTECCIÓN A LA ARMADURA

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stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

LA ADHERENCIA:

ES LA UNIÓN RESISTENTE AL RESBALAMIENTO ENTRE EL ACERO Y EL

HORMIGÓN

UB

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on

stru

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n74

.01

y

94.0

1 HORMIGÓN

ASEGURA QUE LAS BARRAS DE ACERO EXPERIMENTEN LAS MISMAS

DEFORMACIONES ESPECÍFICAS e QUE

FI


DEFORMACIONES ESPECÍFICAS e QUE LAS FIBRAS VECINAS DE HORMIGÓN

nes

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-H

OR

MIG

ON

I

UB

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stru

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.01

y

94.0

1

LONGITUD DE TRANFERENCIAZONA CON

εs= εc(Tensión dedh i )

FI


LAS TENSIONES DE ADHERENCIA ESTAN

ASOCIADAS A UN CAMBIO EN LA

TENSION DEL ACERO

( )

: Área de aceroPerímetro de la barra

. . .s s s x

sAu

dT d A u dx

adherencia)

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19

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ras

-H

OR

MIG

ON

I

10.db

5.d b

5cm

db

Valor medio

EL ENSAYO DE ARRANCAMIENTO:

UB

A–

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stru

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n74

.01

y

94.0

1

2.db5.d b

Distribución de las tensiones de adherencia

distribución real

FI


T

Layout de ensayo de arrancamiento (pull-out) según

recomendación Rilem

nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

TIPOS DE ADHERENCIA:

Figura 4 10

UB

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stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

- POR CONTACTO: ACERO/MORTERO (Rugosidad, limpieza de las barras)

- POR ROZAMIENTO: un desplazamiento relativo entre el acero y el hormigón, da origen a una resistencia por rozamiento, siempre que existan presiones normales a la armadura. (H=mfricc.N)

- POR CORTE: Endentado que actúa como ménsulas

H=mfricc.N

mfricc=0.30 a 0.60

N

Figura 4.10 LEONHARDT, Tomo I(nomenclatura eurocódigos)

FI


Figura 4.7 LEONHARDT, Tomo I

Trayectorias de tracciónTrayectorias de compresión

(a) gran separación de nervaduras (b) pequeña separación de nervaduras

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20

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stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

FACTORES QUE INCIDEN SOBRE LA ADHERENCIA:

- CALIDAD DEL HORMIGÓN

- PERFILADO DE LA SUPERFICIE DE LAS BARRAS

UB

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on

stru

ccio

n74

.01

y

94.0

1

- LA POSICIÓN DE LA BARRA AL HORMIGONAR

- UBICACIÓN DE LA BARRA AL HORMIGONAR

FI


nes

y E

stru

ctu

ras

-H

OR

MIG

ON

I

UB

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on

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ccio

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.01

y

94.0

1

FIN –MATERIALES:EL HORMIGÓN y EL ACEROF

I

GRACIAS POR SU ATENCION !!!

EL HORMIGÓN y EL ACERO

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