Tecnológico Universidad de Los Lagos Clase2, Estructuras I

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EL HORMIGÓN

Es un material artificial que imita a la roca, al que se le puede dar la forma deseada mediante

moldajes.

Tiene gran resistencia a la compresión, pero baja a la tracción, en donde esta resistencia es

comúnmente despreciada.

La resistencia a la compresión se mide mediante un ensayo que puede realizarse sobre dos

tipos distintos de probetas.

Siendo Pmáx, la máxima carga a compresión que resiste la probeta ensayada.

Se definen según el ensayo:

Resistencia cilíndrica: se define por medio de la tensión fc’= Pmáx /A ,(figura a).

Resistencia Cúbica o prismática: se define por medio de la tensión fc= Pmáx /A, (figura b).

En ambos casos A es el área de la sección.

Aunque se realicen ensayos en ambas probetas con la misma sección, las resistencias

obtenidas no son iguales, ya que los comportamientos son distintos de acuerdo a la forma de la

probeta, siendo siempre mayor la resistencia cúbica, debido al confinamiento adicional que

proporciona el hormigón de las aristas y la maquina de ensayo.

Para los hormigones de uso común puede utilizarse fc’= 0.85 fc. O también la equivalencia de

la Norma Chilena Nch170.Of.85 que se presenta en la tabla 1.

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En chile, la resistencia especificada para los distintos proyectos donde se utiliza el hormigón

corresponde a fc, definiéndose los grados de resistencia como se muestra:

Clasificación de los Hormigones por la resistencia especificada

a la compresión según norma Nch170.Of.85 en kg/cm2

Grado Resistencia Especificada fc fc’ equivalente

H10

H15

H20

H25

H30

H35

H40

H45

H50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

80

120

160

200

250

300

350

400

450

La resistencia de los hormigones aumenta con el tiempo, así que fc como fc’ están referidos a

la edad de 28 días.

Los ensayos se realizan a una velocidad de deformación unitaria relativamente lenta, del

orden de 0.001/min, de tal forma que la resistencia máxima se alcance en 2 ó 3 minutos. En

ensayos muy rápidos, en que la carga máxima se alcanza solo en fracciones de segundos, se

observan incrementos en la resistencia y en el módulo de elasticidad del orden de un 15%.

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La figura muestra curvas típicas para hormigones en ensayos lentos, con control de

deformación, lo que permite obtener la curva completa después de alcanzada la resistencia

máxima.

Curvas de ensayos de compresión uniaxial en probetas cilíndricas

De esta figura se pueden extraer varios puntos:

1) El hormigón es un material frágil, de muy poca capacidad de deformación, que no

tiene punto de fluencia ni rango de deformación plástica.

2) A mayor resistencia tiene menor capacidad de deformación

3) La resistencia máxima se produce para ≤ 0.02

4) Después de alcanzada la resistencia máxima del hormigón decae debido a su deterioro,

el cual se manifiesta en grietas visibles paralelas a la dirección de la carga, las que se

traducirían en una falla explosiva al alcanzar fc’ si el aparato no redujera de inmediato

la carga aplicada.

5) El colapso global de la probeta ocurre finalmente para ≤ 0.03

6) La parte inicial de la curva es aproximadamente lineal hasta ≈ 0.5 fc’

7) La curva tiene forma parabólica.

(kg/cm2)

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El módulo de elasticidad, válido solo en el rango lineal inicial de la curva queda dado por

la ecuación:

Ec= 47000(fc’)1/2

Donde: fc’ de estar en Mpa y el resultado de Ec se expresa en kg/cm2

Ejemplo:

Para un hormigón H-20: fc’= 160 kg/cm2 = 16 Mpa

Ec= 47000(16)1/2

= 188.000 kg/cm2

Para un hormigón H-25: fc’= 200 kg/cm2 = 20 Mpa

Ec= 47000(20)1/2

= 210.190 kg/cm2

La resistencia a la tracción del hormigón es muy baja, del orden del 10 al 15% de fc’.

El ensayo de tracción directa es complejo de realizar, por esto es más común el de

flexotracción, que proporciona la resistencia de tracción en flexión o módulo de ruptura fr.

Es general mente aceptada la relación:

fr = 2(fc’)1/2

en que fr y fc’ estan expresados en kg/cm2.

Debido a la baja resistencia a la tracción del hormigón, es común ignorarla para los cálculos

en hormigón armado. Esto no significa que sea una propiedad que no importe, de hecho no

solo hay casos especiales en que el hormigón se diseña en estado elástico controlado por la

resistencia a la tracción, por ejemplo en la fundaciones sin armar, o en estanques expuestos a

fluidos altamente corrosivos o en pavimentos, sino que también la resistencia a la tracción es

una propiedad fundamental en relación con la resistencia al esfuerzo de corte del hormigón y

en fenómenos de fisuración por retracción y temperatura.