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23/Mar/09
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EL HORMIGÓN Y EL ACERO
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onstruccionesy Estructuras
74.01 HORMIGONI
Lámina 1
EL HORMIGÓN Y EL ACERO
74.01 HORMIGON I
23/03/2009
EL HORMIGÓN Y EL ACERO
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74.01 HORMIGONI
Lámina 2
El objetivo de esta clase es repasar el
comportamiento de los materiales que componen el
hormigón armado (HORMIGÓN + ACERO),
enfocando el tema desde el punto de vista
estructural, es decir, pensando en cómo incide ese
comportamiento en una estructura e introducir
algunas hipótesis que se aceptan.
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Lámina 3
EL HORMIGÓN
EL HORMIGÓN Y EL ACERO
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Lámina 4
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN UNIAXIAL
s3
s3
DISPERSIÓN DE RESULTADOS
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Lámina 5
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN UNIAXIAL
s3
s3ZONA DE
ENDURECIMIENTO(HARDENING)
ZONA DEABLANDAMIENTO
(SOFTENING)
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Lámina 6
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN UNIAXIAL
[Sfer et al., 2002]
HORMIGÓN:MATERIAL COMPUESTO
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Lámina 7
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?
QUÉ SUCEDE SI CAMBIAMOS EL DISPOSITIVO DE ENSAYO?
O SI CAMBIAMOS LA TEMPERATURA DE ENSAYO…
O SI MANTENEMOS LA CARGA APLICADA….
CAMBIA LA CURVA OBTENIDA !!
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Lámina 8
en una estructura:
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Lámina 9
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A TRACCIÓN
HORMIGÓN: CURVA DE ENSAYO A TRACCIÓN UNIAXIAL
[ANSARI-LI-2000]
s3
s3
tf
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Lámina 10
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A TRACCIÓN
H-41MPa
f’c= 41.00 MPa (6000psi)f’t= 3.04 MPa ( 441psi)
HORMIGÓN: CURVA DE ENSAYO A TRACCIÓN UNIAXIAL
[NAVALURKAR – Phd thesis-1996]
s3
s3
GfI
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Lámina 11
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A TRACCIÓN
[Figuras: Østergaard, 2003]
TRACCIÓN POR COMPRESIÓN DIAMETRAL
(SPLITTING TEST)
ENSAYO DE CUÑA(WEDGE TEST)
ENSAYOS ALTERNATIVOS PARA EVALUAR LA TRACCIÓN:
2.
. .ct
Pf
l dπ=
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EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA A FLEXOTRACCIÓN
2
6.
.r t
Mf f
b d= >
ASTM C78
ENSAYOS ALTERNATIVOS PARA EVALUAR LA TRACCIÓN:
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Lámina 13
s3
s3
EL HORMIGÓN - RESISTENCIA A COMPRESIÓN versus RESISTENCIA A TRACCIÓN
s3
s3
TRACCIÓN
COMPRESIÓN
7% al 15% de t cf f≅
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Lámina 14
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA FRENTE A ESTADOS BIAXIALES
TRACCIÓN-TRACCIÓN
COMPRESIÓN-COMPRESIÓN
COMPRESIÓN-TRACCIÓN
COMPRESIÓN-TRACCIÓN
s1
s1
s2s2
s1
s1
s2s2
s1
s1
s2s2
s1
s1
s2s2
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Lámina 15
EL HORMIGÓN Y LA RESISTENCIA FRENTE A ESTADOS TRIAXIALES
s3
s3
s1,2
HORMIGON: CURVAS DE ENSAYOS A COMPRESIÓN TRIAXIAL
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CUASIFRÁGIL
PRESENTA DISTINTAS FORMAS DE FALLA
COMPRESIÓNUNIAXIAL
TRACCIÓN UNIAXIALCOMPRESIÓN TRIAXIAL
CUASIDÚCTIL FRÁGIL
[LMNI , FIUBA, 2007] [Sfer et al., 2002] [Reinhardt et al., 1998]
EL COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN VARÍA CON EL ESTADO DE TENSIONES
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Lámina 17
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
- DEFORMACIONES DEPENDIENTES DE LAS CARGAS
- DEFORMACIONES ELÁSTICAS
- DEFORMACIONES PLÁSTICAS
- FLUENCIA LENTA
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Lámina 18
s3
s3
EL HORMIGÓN - RESISTENCIA A COMPRESIÓN CARGAS DE LARGA DURACIÓN
COMPRESIÓN
CARGA SOSTENIDA
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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LOS ACEROS
PARA HORMIGÓN
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Lámina 20
AL-220: def rot ≥ 18%; bz ≥ 340 MPa; bsr ≥ 220 MPa
ADN-420: def rot ≥ 10%; bz ≥ 550 MPa; bsr ≥ 420 MPa
ADM-420: def rot ≥ 10%; bz ≥ 550 MPa; bsr ≥ 420 MPa
AM-500: def rot ≥ 8%; bz ≥ 550 MPa; bsr ≥ 500 MPa
CURVAS REALES (TRACCION Y COMPRESION)
BARRAS ADN-420 (ACINDAR) BARRAS ADM-420 (SIPAR GERDAU)
LOS ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO
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Lámina 21
CURVAS REALES
Aceros con tratamiento mecánico: se adopta un límite de fluencia convencional correspondiente al 0.2% de deformación permanente
LOS ACEROS PARA HORMIGÓN ARMADO
PARA HORMIGÓN ARMADOSÓLO NOS INTERESA UNA PEQUEÑA ZONA DE LOS DIAGRAMAS DE LOS ACEROS
LOS ACEROS LOS VAMOS A CARACTERIZAR POR:
- CALIDAD (LÍMITE DE FLUENCIA, RESISTENCIA A LA TRACCI[ON, ALARGAMIENTO DE ROTURA)
- SUPERFICIE: BARRAS LISAS O NERVURADAS
- SISTEMA DE FABRICACIÓN (ADN: dureza natural O ADM: dureza mecánica)
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Lámina 22
LAS RELACIONES CONSTITUTIVAS SIMPLIFICADAS
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Lámina 23
HEMOS VISTO QUE EL HORMIGÓN ES UN MATERIAL COMPLEJO
MODELOS SIMPLIFICADOS
AÚN HOY ES UN MATERIALQUE SE INVESTIGA
DE MANERA DE PODER PREDECIR CON MÁSEXACTITUD SU COMPORTAMIENTO
MODELOS SOFISTICADOS
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Lámina 24
s3
s3
VAMOS A UTILIZAR LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN UNIAXIAL COMO PARÁMETRO
FUNDAMENTAL
EN ESTE CURSO NOS VAMOS A LIMITAR AHORMIGONES DE RESISTENCIA NORMAL
f ’c ≤ 55 MPa
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Lámina 25
RESISTENCIA CARACTERÍSTICA s’bk (o RESISTENCIA ESPECIFICADA f ’c) DE UN H°, ES LA RESISTENCIA CUYO VALOR TIENE LA PROBABILIDAD DE SER
SUPERADO POR UN DETERMINADO % DE RESULTADOS DE ENSAYO. CIRSOC ACTUAL: 95%
CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE LA DISPERSIÓN?
DEFINIMOS LA “RESISTENCIA
CARACTERÍSTICA”
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Lámina 26
- PARA EL DISEÑO, SE DEBE SELECCIONAR UNA CALIDAD DE HORMIGÓN.- PARA EL ANÁLISIS DE ESTRUCTURAS EXISTENTES SE DEBE DETERMINAR
LA CALIDAD DEL HORMIGÓN.
s3
s3
TIPOS DE RESISTENCIA
H-13
H-17
H-21
H-30
H-38
H-47
Ej. H-20 ����
f’c=20MPa
Ej. H-21 ����
ssss’bk=21MPa
CIRSOC 1982 EN VIGENCIA
CIRSOC 2002 (ACI)
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Lámina 27
PARA CARGAS DE LARGADURACION LA RESISTENCIA
SE REDUCE APROX. 15% RESPECTO AL VALOR
OBTENIDO EN UN ENSAYONORMAL A COMPRESION.
SE DEFINE
br < s’bk
f ’’c < f’c
CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA PARA CARGAS DE LARGA DURACIÓN?
REDUCIMOS LA “RESISTENCIA CARACTERÍSTICA” ENTRE UN 15% A UN 20%
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Lámina 28
HORMIGON: CURVAS NORMALIZADAS DE ENSAYO A COMPRESION UNIAXIAL A VELOCIDAD DE DEFORMACION CONSTANTE(HORMIGONES DE RESISTENCIA NORMAL f ’c ≤ 55 MPa)
C Ó M O TR ATAM O S EL P R O BLEM A D E D ESC O N O C ER LA C U R VA EXAC TA?
TRABAJAMOS CON CURVAS SIMPLIFICADAS
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Lámina 29
H°- LEYES CONSTITUTIVAS CONVENCIONALES: CIRSOC EN VIGENCIA (DIN)
( )o
o
12% : . . 4 .
4
2% :
c c r c c
c c r
ε σ β ε ε
ε σ β
≤ = −
> =
PARABOLA-RECTÁNGULO
ATENCION!!Flexión eúlt=3.5o/oo
Compresión eúlt=2.0o/oo
0.95.br
a=0.80.x
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Lámina 30
CURVAS REALES
Aceros con tratamiento mecánico: se adopta un límite de fluencia convencional correspondiente al 0.2% de deformación permanente
CURVAS SIMPLIFICADAS: SE ADOPTA UN
PLAFON DE FLUENCIA CONSTANTE
CÓMO TRATAMOS EL PROBLEMA DE DESCONOCER LA CURVA EXACTA?
TRABAJAMOS CON CURVAS SIMPLIFICADAS
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Lámina 31
EL HORMIGÓN ARMADO
EL FUNCIONAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO SE BASA EN:
QUE EXISTE ADHERENCIA
ENTRE EL HORMIGÓN Y EL ACERO
(SE IGUALAN SUS DEFORMACIONES)
QUE EL HORMIGÓN Y EL ACERO TIENEN
COEFICIENTES DE DILATACIÓN TÉRMICA
SIMILARES
EL HORMIGÓN BRINDA
PROTECCIÓN A LA ARMADURA
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LA ADHERENCIA:
ES LA UNIÓN RESISTENTE AL RESBALAMIENTO ENTRE EL ACERO Y EL
HORMIGÓN
ASEGURA QUE LAS BARRAS DE ACERO EXPERIMENTEN LAS MISMAS
DEFORMACIONES ESPECÍFICAS e QUE LAS FIBRAS VECINAS DE HORMIGÓN
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Lámina 33
LONGITUD DE TRANFERENCIAZONA CON
εs= εc
LAS TENSIONES DE ADHERENCIA ESTAN
ASOCIADAS A UN CAMBIO EN LA
TENSION DEL ACERO
( )
: Area de aceroPerímetro de la ba a
. . .
rr
s s s a x
sAu
dZ d A u dxσ τ=
=
=
(Tensión de adherencia)
aτ
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Lámina 34
EL ENSAYO DE ARRANCAMIENTO:
Figura 4.11: LEONHARDT, Tomo I
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Lámina 35
TIPOS DE ADHERENCIA:
- 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=m.N)
- POR CORTE: Endentado que actúa como ménsulas
H=m.Nm=0.30 a 0.60
N
Figura 4.10: LEONHARDT, Tomo I
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Lámina 36
FACTORES QUE INCIDEN SOBRE LA ADHERENCIA:
- CALIDAD DEL HORMIGÓN
- PERFILADO DE LA SUPERFICIE DE LAS BARRAS
- LA POSICIÓN DE LA BARRA AL HORMIGONAR
- UBICACIÓN DE LA BARRA AL HORMIGONAR
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Lámina 37
GRACIAS POR SU ATENCION !!!
FIN –EL HORMIGÓN Y EL ACERO