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7/30/2019 calculoydimensinamientosdeestructuras-100424224016-phpapp01

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Calculo y dimensinamientos de estructuras

Uno de los tipos de aplicaciones que siempre nos acompaan en los diseos, son con las cualesrealizamos clculos y dimensionamientos de estructuras y no es para menos ya que los clculos y

dimensionamientos estructurales representan una de las partes ms importantes de la construccin

de obras de concreto y metlicas.

En el mercado existen numerosas aplicaciones que nos permiten realizar estas tareas, cada una con

caractersticas complementarias o diferentes, pero todas con un solo fin, la de proporcionar las

herramientas necesarias que nos permitan obtener soluciones de diseo estructural adecuado para

nuestra obra.

En esta oportunidad mostraremos informacin acerca de CypeCAD, esta aplicacin permite realizar

clculos y dimensionamientos de estructuras de concreto armado y metlicas en viviendas, edificiosy proyectos de obra civil.

Cypecad dispone de numerosos mdulos que permiten definir la mayora de las aplicaciones de

diseo en el clculo y dimensionamiento de las diferentes partidas de obra, como Pilares de

concreto, Vigas de concreto, Pilares metlicos, Vigas metlicas, viguetas de concreto genricas,

Forjados de viguetas in situ, prefabricadas y metlicas, Losas macizas, Losas mixtas, ncleos de

escaleras y estructuras 3D integradas de madera y metlicas, entre otras.

Adems dispone de un mdulo llamado "Introduccin automtica de obras: DXF, DWG y modelos

CAD/BIM", que permite generar automticamente la estructura mediante las modalidades de:

Importacin de archivos en formato IFC generados por programas CAD/BIM como ArchiCAD o

Architectural Desktop y Interpretacin la informacin de archivos DXF o DWG. En ambos casos la

estructura se genera automticamente despus de la intervencin de un asistente que solicita alusuario la confirmacin o cumplimentacin de los datos contenidos en estos tipos de archivos.

Los planos del proyecto se pueden configurar en diferentes formatos y tamaos de papel, ya sean

estndar o definidos por el usuario. Adems, se pueden exportar a formato DXF y DWG. En los

planos de planta es posible incluir los DXF o DWG que se han utilizado para definir la obra.

En las plantas de la propia obra dispone de un editor de dibujo, que permite utilizar mltiples

recursos: aadir cotas, textos, secciones del edificio, detalles constructivos en formato DXF,

secciones de forjado, modificar la situacin de textos, etc. Estas modificaciones se graban con el

proyecto.

CYPECAD posee una extensa biblioteca de detalles constructivos metlicos, de hormign, mixtos y

de forjados inclinados disponibles para incorporar a cualquiera de los planos generados por el

programa.
http://www.soloarquitectura.com/favoritos/calculoestructurassoftware.htmlhttp://www.soloarquitectura.com/favoritos/calculoestructurassoftware.html


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Estos ltimos puntos relacionados a la exportacin e importacin en formatos compatibles con otros

programas de CAD, permiten una interaccin con los proyectos hechos en estas aplicaciones ms

utilizadas, lo que conlleva a un ahorro de tiempo considerable al reutilizar la informacin existente.

Leer ms: http://www.construcgeek.com/blog/calculo-y-dimensionamiento-de-estructuras-con-cypecad#ixzz0m4q0ZeUW

Uno de los tipos de aplicaciones que siempre nos acompaan en los diseos, son con las cuales

realizamos clculos y dimensionamientos de estructuras y no es para menos ya que los clculos y

dimensionamientos estructurales representan una de las partes ms importantes de la construccin

de obras de concreto y metlicas.

En el mercado existen numerosas aplicaciones que nos permiten realizar estas tareas, cada una con

caractersticas complementarias o diferentes, pero todas con un solo fin, la de proporcionar las

herramientas necesarias que nos permitan obtener soluciones de diseo estructural adecuado para

nuestra obra.

En esta oportunidad mostraremos informacin acerca de CypeCAD, esta aplicacin permite realizar

clculos y dimensionamientos de estructuras de concreto armado y metlicas en viviendas, edificiosy proyectos de obra civil.

Cypecad dispone de numerosos mdulos que permiten definir la mayora de las aplicaciones de

diseo en el clculo y dimensionamiento de las diferentes partidas de obra, como Pilares de

concreto, Vigas de concreto, Pilares metlicos, Vigas metlicas, viguetas de concreto genricas,

Forjados de viguetas in situ, prefabricadas y metlicas, Losas macizas, Losas mixtas, ncleos de

escaleras y estructuras 3D integradas de madera y metlicas, entre otras.

Adems dispone de un mdulo llamado "Introduccin automtica de obras: DXF, DWG y modelos

CAD/BIM", que permite generar automticamente la estructura mediante las modalidades de:

Importacin de archivos en formato IFC generados por programas CAD/BIM como ArchiCAD o

Architectural Desktop y Interpretacin la informacin de archivos DXF o DWG. En ambos casos la

estructura se genera automticamente despus de la intervencin de un asistente que solicita alusuario la confirmacin o cumplimentacin de los datos contenidos en estos tipos de archivos.

Los planos del proyecto se pueden configurar en diferentes formatos y tamaos de papel, ya sean

estndar o definidos por el usuario. Adems, se pueden exportar a formato DXF y DWG. En los

planos de planta es posible incluir los DXF o DWG que se han utilizado para definir la obra.

En las plantas de la propia obra dispone de un editor de dibujo, que permite utilizar mltiples

recursos: aadir cotas, textos, secciones del edificio, detalles constructivos en formato DXF,

secciones de forjado, modificar la situacin de textos, etc. Estas modificaciones se graban con el

proyecto.

CYPECAD posee una extensa biblioteca de detalles constructivos metlicos, de hormign, mixtos y

de forjados inclinados disponibles para incorporar a cualquiera de los planos generados por elprograma.

Estos ltimos puntos relacionados a la exportacin e importacin en formatos compatibles con otros

programas de CAD, permiten una interaccin con los proyectos hechos en estas aplicaciones ms

utilizadas, lo que conlleva a un ahorro de tiempo considerable al reutilizar la informacin existente.

Leer ms: http://www.construcgeek.com/blog/calculo-y-dimensionamiento-de-estructuras-con-

cypecad#ixzz0m4q0ZeUW
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Monitoreo y control de la corrosin en estructuras de concreto

F. Almeraya Caldern, Tiburcio C. Gaona y A. Martnez Villafae

PRESENTACIN: La corrosin del acero de refuerzo en las estructuras de concreto es unproblema que preocupa seriamente al sector de la construccin en todo el mundo. Este trabajo,producto de la investigacin, proporciona un panorama del estado actual de las dificultades yaque, luego de exponer de una manera clara y concisa las causas y el desarrollo del fenmeno,pasa revista tanto a las tcnicas de medicin y monitoreo como a los mtodos de control quehoy da se utilizan.

En la actualidad, y desde hace tiempo, el material de construccin ms difundido es elconcreto; su consumo supera el de cualquier otro. Una parte muy importante de las estructurasde concreto est reforzada con varillas de acero, y la corrosin de estos refuerzos es la causaprincipal del deterioro de las mismas. Entre los problemas ms importantes para elmantenimiento de la integridad estructural de las obras civiles (figura 1) como son puentes,tneles, carreteras, muelles, etctera, de un pas est la corrosin de las varillas de lossistemas de concreto reforzado. El informe Hoar calcul prdidas por corrosin de 250 millonesde libras esterlinas en el sector de la construccin del Reino Unido, las que constituan 18 por

ciento del total para el ao 1971. Con este ejemplo queda claro el orden de magnitud y eltamao del problema al que nos referimos.

Las primeras observaciones de corrosin del acero embebido en el concreto fueron hechas aprincipios de este siglo, principalmente en ambientes marinos y plantas qumicas. Sin embargo,slo a mediados del mismo se inici el estudio sistemtico de este problema que ha llegado aocupar un lugar muy importante dentro de las investigaciones sobre corrosin en el nivelmundial, por los problemas y tipos de estructuras involucrados.

Corrosin del acero embebido en concreto

El concreto junto con las varillas de acero forma el sistema conocido como concreto reforzado,

que presenta excelentes propiedades mecnicas a la tensin y a la compresin gracias a suselementos constitutivos. Adems de esto, el pH del concreto (aproximadamente 12.5) ofrececondiciones ideales para la pasivacin del acero. Por lo tanto, el concreto fabricado concemento portland proporciona a los materiales embebidos en l una proteccin adecuadacontra la corrosin. Se puede atribuir esta proteccin a la elevada alcalinidad del concreto y asu resistencia elctrica especfica, la cual es relativamente alta en condiciones de exposicinatmosfrica.

Para que se forme una celda de corrosin en el concreto es necesaria la presencia de unelectrolito, que es una solucin capaz de conducir la corriente elctrica por medio de un flujo deiones. Cualquier concreto hmedo contiene suficiente electrolito para conducir una corrienteque puede causar corrosin, mientras ms seco est un concreto, menor ser suconductividad. Las reacciones involucradas en el proceso son como sigue:

La reaccin andica, en la cual el hierro se oxida a iones ferrosos: Fe Fe2+ + 2e-


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La reaccin catdica, en la cual el oxgeno se reduce a iones OH-: 1/2 H2O + 1/4 O2 + e- OH-

En una segunda etapa, el ion Fe2+ disuelto reacciona con otros aniones del agua y setransforma en xidos de hierro por un nmero de reacciones complejas, formando la capapasivante lo suficientemente compacta para evitar que contine el ataque en la superficie. Lasreacciones de hidratacin que se llevan a cabo en el cemento durante el curado son de gran

inters e importancia ya que uno de los productos de stas, se encuentra directamenterelacionado con la proteccin que el concreto proporciona a las estructuras de acero reforzado.Los silicatos del cemento producen con el agua el principal cementante e hidrxido de calcio,cuya cantidad es generalmente suficiente para mantener un pH alrededor de 13 en la solucincontenida en los poros del concreto, independientemente del contenido de humedad.

El grado de proteccin que puede dar un concreto es, con frecuencia, una funcin de la calidad,del espesor del recubrimiento y de seguir buenas prcticas constructivas. Sin embargo, a pesarde la proteccin contra la corrosin que usualmente proporciona el concreto, se tiene noticia deun nmero desconcertante de casos de corrosin de aceros ahogados en el concreto, la quesucede cuando se hallan presentes cloruros u otros iones agresivos que estimulan la corrosin(figura 2). La presencia de estos agentes agresivos puede provenir de las mismas adicioneshechas al concreto durante su preparacin por ejemplo, acelerantes del curado, durante lapreparacin con agua que contiene altas concentraciones de cloruros, o bien del medioambiente externo; ellos se difunden a travs del concreto, atacan el metal y producen xidoscon volumen mayor que el metal original, originando con esto grandes presiones internas,suficientes para fracturar el concreto.

Los procesos de corrosin de refuerzos metlicos embebidos en concreto son por lo tanto denaturaleza muy compleja, aun en los casos ms simples. Tales procesos estn influidos pornumerosos factores (cuadro 1) que dependen de la composicin qumica del concreto, lametalurgia del refuerzo, la mecnica del sistema, el ambiente, el uso de aditivos, etctera.

Factores dependientesdel concreto

Factores dependientes delrefuerzo metlico

Factores dependientes del medio deservicio

Permeabilidad, porosidad,recubrimientos, tipos decemento, agregados,aditivos y puesta en obra.

Naturaleza fsica y qumica delrefuerzo, condicin superficialdel mismo (xido superficial,recubrimientos, etc.),solicitaciones mecnicas(tensin, compresin y torsin).

Humedad relativa, temperatura,degradacin biolgica, accin dediversas sustancias (Cl-, O2, SO4, SO2y CO2), corrientes parsitas yproteccin catdica.

Cuadro 1. Factores relacionados con el proceso de corrosin

Medicin y monitoreo de la velocidad de corrosin

En la actualidad existen diversas tcnicas electroqumicas para la evaluacin de la corrosindel acero en concreto, tanto en laboratorio como en campo. La ms sencilla y utilizada encampo es la medicin del potencial de corrosin. Esta es la medicin de un parmetrotermodinmico que aunque muy til, ya que revela el estado superficial de las varillas, no da

informacin acerca de la cintica o velocidad con la que procede la corrosin. Las tcnicaselectroqumicas que suministran informacin acerca de la cintica de corrosin son las curvas


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de polarizacin, resistencia a la polarizacin e impedancia electroqumica, basadas en la teorade Stern-Gearyde cintica de corrosin. De ests tcnicas las ltimas dos son las msutilizadas en la actualidad.

Cuando se hace actuar a un metal como electrodo de trabajo en una celda electroqumica, elpotencial del mismo cambia con el tiempo, en funcin del propio sistema metal-electrolito y de

la polarizacin que se aplica mediante una fuente de potencial-corriente elctrica externa. Lasgrficas que se obtienen relacionan el cambio de potencial con la densidad de corriente y sedenominan curvas de polarizacin (figura 3). Las curvas de polarizacin son una valiosaherramienta en corrosin ya que se puede obtener informacin acerca de los procesos queocurren y se puede calcular la velocidad de corrosin.

Existen dos mtodos para obtener la velocidad de corrosin por tcnicas de corriente directa,los cuales parten de la ecuacin de Butler-Volmer de cintica electroqumica, para potencialesde corrosin suficientemente alejados de los potenciales reversibles de las reaccionesacopladas andica y catdica, se obtiene la relacin entre el potencial y la corriente:

I = Icorr(exp 2.303 (E - Ecorr) /a - exp(-2.303 (E - Ecorr) ) /b)

donde ay b son las pendientes andica y catdica de Tafel respectivamente, e Icorr es laintensidad de corrosin.

Al alejarse lo suficiente del potencial de corrosin, uno de los trminos exponenciales de laecuacin se hace despreciable. Suponer que el primer trmino de la ecuacin es el dominante,se obtiene as la ecuacin de Tafel para la parte andica:

log I = log Icorr+ 2.303 (E - Ecorr) /a

De manera anloga se realiza el anlisis para la rama catdica. La intensidad de corrosin seobtiene extrapolando las pendientes andica y catdica de la curva de polarizacin, donde secruzan stas o bien donde alguna de ellas cruza con el valor de potencial de corrosin, comose ve en la figura 6.

Contrariamente al mtodo de Tafel , el de resistencia a la polarizacin requiere polarizacionespequeas. Se deduce a partir de la misma ecuacin de Butler-Volmer, teniendo en cuenta quedicha ecuacin presenta un comportamiento lineal en la curva de polarizacin, cuando E - Ecorrtiende a cero. Por analoga con la ley de Ohm, el cociente del sobrepotencial entre la respuestade corriente (DE/DI) tiene dimensiones de corriente elctrica por lo que se conoce comoresistencia de polarizacin Rp. El clculo de la velocidad de corrosin propuesto por Stern-Geary est dado por:

Icorr= /Rp

dondees una constante definida por las pendientes andica y catdica.

La tcnica de impedancia electroqumica es una tcnica de corriente alterna que involucraelementos elctricos en funcin de la frecuencia de la seal. La impedancia Zes un vector, ypor lo tanto posee un mdulo y un ngulo de fase. Este vector se puede representar en el planocomplejo en funcin de una parte real y una imaginaria:

Z() = Z () + j Z ()


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donde es la frecuencia angular. La representacin de Z, con la como variable en el planocomplejo, se conoce como diagrama de Nyquist (figura 4). Para analizar el diagrama deimpedancia de un sistema electroqumico se hace necesario recurrir al concepto de circuitoequivalente, constituido por una hipottica combinacin de elementos elctricos pasivos que daun comportamiento similar al electrodo objeto de estudio.

El circuito equivalente de Randles explica bastante bien muchos de los procesoselectroqumicos. En dicho circuito, la interfase electrodo-medio ambiente est representada porun condensador Cdl, el cual indica la doble capa elctrica y la resistencia de transferencia decarga o impedancia electroqumica en paralelo Rct, que indica la reaccin electroqumica quetiene lugar sobre el electrodo. Finalmente Re es la resistencia del electrlito o la de posiblespelculas sobre el electrodo. El dimetro de la semicircunferencia indica el valor de Rct que esequivalente a la resistencia de polarizacin, de donde podemos obtener por la ecuacin deStern-Geary la velocidad de corrosin.

La otra tcnica basada en la medicin de potencial, con gran impulso en la actualidad, es la deruido electroqumico; ella consiste en el registro sistemtico de las oscilaciones de potencial y/ocorriente y de la aparicin de eventos de naturaleza estocstica o probabilstica a lo largo deltiempo.

Mtodos de control

a. Existen diferentes opciones para el control de la corrosin de estructuras embebidas enconcreto (figura 5), que se basan en:

b. La seleccin de materiales mejores y ms resistentes a la corrosin.c. La existencia de una barrera fsica entre el metal y el ambiente o el concreto y el

ambiente.d. La modificacin de las condiciones ambientales.e. Una combinacin de las anteriores.

Ninguna de las tres primeras ha sido efectiva en todos los casos por lo que muchas veces seha adoptado la cuarta opcin.

Diseo y construccin del concreto

La primera y ms elemental forma de evitar la corrosin est dada por el buen diseo y lasprcticas de construccin adecuadas. El concreto en s es una barrera fsica que protege alacero por su baja conductividad, por lo que el grosor de la capa de concreto puede reducir lascondiciones de agresividad; lamentablemente muchas veces esto no es ni econmica nitcnicamente factible. El uso de materiales tales como el acero pretensado en lugar de varillasconvencionales es otra opcin, pero existe preocupacin por la posibilidad de que la corrosincause una reduccin en la seccin transversal, con la consecuencia de falla del acero; adems,esto conllevara el riesgo de corrosin bajo tensin y corrosin (ver) fatiga en los casos en quelas estructuras estuvieran sujetas a grandes tensiones o esfuerzos cclicos. El uso de aditivoscomo acelerantes del curado que contengan cloruros, como el cloruro de calcio, debe evitarse.

Otro mtodo utilizado es aquel que asla las fuentes externas de cloruros del concreto comoson algunas membranas impermeables al agua y al ingreso de cloruros, prefabricadas oaplicadas en forma lquida. Las ms sencillas de aplicar son las de aplicacin lquida, aunque

su (ver) de calidad las hace menos eficientes. Una opcin es el uso de polmeros impregnadosen los poros del concreto o bien aplicados como capas sobre el concreto, los cuales son casiimpermeables, fuertes y durables. Es indispensable que el concreto est seco durante su


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aplicacin y a la vez hay que prevenir la evaporacin del monmero adems de una rpidapolimerizacin. Los resultados en campo no han sido siempre satisfactorios. Como prctica deconstruccin extra se utilizan sobrecapas de cemento portland sobre el concreto reforzadonuevo, las cuales brindan proteccin extra a la penetracin de los cloruros.

Proteccin del acero de refuerzo

Para prevenir la corrosin del acero en el concreto se utilizan materiales ms resistentes a lacorrosin o se protege el acero convencional recubrindolo para aislarlo del contacto con eloxgeno, la humedad o los cloruros, o modificando su potencial electroqumico. Los acerospatinables no son adecuados en el medio concreto, y los inoxidables se utilizan en casosespeciales, pero ambas opciones resultan caras en la mayor parte de las aplicacionescomunes.

Los recubrimientos metlicos utilizados se dividen en nobles y de sacrificio. Estos ltimosaprovechan el principio de la corrosin galvnica para proteger el acero. Los recubrimientosnobles, como son los de cobre o nquel, slo protegen al acero siempre y cuando elrecubrimiento no est daado ya que el acero es andico respecto a estos materiales. De todosestos recubrimientos el galvanizado de zinc es el comnmente ms utilizado; sin embargo, aunen este caso los resultados no han sido del todo satisfactorios ya que retrasan la corrosin delas estructuras y la consecuente fractura del concreto, pero no la previenen.

Se han evaluado diferentes recubrimientos no metlicos, pero de stos slo se utilizan losepxicos aplicados por fusin en caliente. stos se aplican a superficies perfectamente limpias,aislndolas de la humedad, el oxgeno y los cloruros. El uso de este mtodo de control se haido extendiendo: su principal problema es el dao que sufre el recubrimiento durante el manejoy transportacin del material recubierto.

Tambin se han empleado qumicos llamados inhibidores de la corrosin, mezclados en elconcreto. Los principales son compuestos a base de cromatos, fosfatos, nitritos, etctera.Algunos han dado resultados negativos ya que reducen las propiedades a la compresin del

concreto, aunque previenen la corrosin del acero. El nitrito de calcio parece el inhibidor msadecuado en la actualidad.

La proteccin catdica parece un mtodo viable para la proteccin del acero embebido enconcreto, sin embargo, a la fecha se ha utilizado en estructuras existentes y no en nuevasconstrucciones. De las dos formas de proteccin catdica la ms utilizada es la de corrienteimpresa, aunque la de nodos de sacrificio ha dado buenos resultados en reparacionesrealizadas a las estructuras de concreto. Se realizan en la actualidad estudios paraestandarizar los criterios de proteccin.

Conclusiones

Existen diversas opciones de control de la corrosin de las estructuras de concreto reforzado.En estructuras existentes donde la contaminacin por cloruros es muy alta, la mejor opcinparece ser la proteccin catdica. En casos en que estos sistemas no pueden ser aplicados,las estructuras han sido reparadas utilizando materiales polimricos o resinas acrlicas yepxicas.

En el caso de estructuras nuevas, se han seleccionado diferentes alternativas: recubrimientos,proteccin catdica, inhibidores, materiales especiales tales como pretensados, etctera. Enestructuras marinas el empleo del agua de mar para la preparacin del concreto es muycomn, por lo que la utilizacin de inhibidores parece ser una solucin viable.


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