concreto. generalidades

Concreto ArmadoGeneralidades

Profesor:Ing. Miguel Sambrano.

Universidad Católica Andrés Bello.Escuela de Ingeniería Civil.Concreto Armado I.7° Semestre.

Ciudad Guayana, Octubre 2015.

UCABConcreto Armado I

Prof. Miguel Sambrano

Contenido.

1. Concreto Armado.2. Ventajas.3. Desventajas.4. Propiedades Físico-mecánicas del concreto.

4.1. Curva Esfuerzo-deformación.4.2. Resistencia a la Compresión.4.3. Resistencia a la Tracción.4.4. Módulo de Elasticidad.4.5. Fluencia Plástica.4.6. Módulo de Rotura.

5. El acero en el concreto.6. Características del acero de Refuerzo.7. Métodos de Cálculo y Análisis.8. Factores de Seguridad en Teoría de rotura.9. Factores de Reducción de Capacidad.10. Resistencia de Diseño.11. Bibliografía.

1.CONCRETO ARMADO

Agua•Solvente.

Cemento•Aglomerante.

Agregados Gruesos•Piedra.•Consistencia.

Agregados Finos•Arena.•Elimina espacios vacíos.

Aditivos•Modifica sus características.



Acero de Refuerzo•Resistencia a la tracción.



2. Ventajas

•Componentes abundantes en la naturaleza.

•Alta resistencia a la Compresión.

•Las estructuras de Concreto son más rígidas.

•Manejabilidad y adaptación a la forma del recipiente (encofrado).

•Mano de obra menos especializada.

•Requiere poco mantenimiento.

•Larga vida de servicio.

•Resistencia al Fuego.



3. Desventajas.

•Muy poca resistencia a la tracción.

•La reutilización es costosa.

•Requiere el uso de encofrado para darle forma.

•Baja resistencia por unidad de peso de concreto.

•Baja resistencia por unidad de volumen.

•Es heterogéneo.



4. Propiedades físico-mecánicas del concreto

4.1. Curva esfuerzo-deformación.

Fig. 1. Curvas típicas esfuerzo-deformación del concreto. Fuente: Fagier (2010)



La curva de esfuerzo-deformación permiteconocer:

•Que el concreto no es un material elástico.

•El esfuerzo máximo se denomina “resistenciacaracterística del concreto a la compresión alos 28 días.” f´c

•El esfuerzo máximo para los diferentesconcretos se alcanza para un valor de 0,002.

•La rotura se produce normalmente para unacarga menor que la máxima, y para ladeformación por lo general mayor de 0,003.



4.2. Resistencia a la compresión (f´c)

Es el valor obtenido a los 28 días de laspruebas de falla en cilindros.

Valor usado para el cálculo y diseño deelemento de concreto armado.

Se emplean concretos entre f´c=150Kg/cm2 a350Kgc/cm2.



Fig. 2. Cilindro Estándar para pruebas. Fuente: Fagier (2010)

Fig. 3. Ensayo de Compresión.



4.3. Resistencia a la tracción (ft)

El concreto es un material débil a latracción.

Oscila en un porcentaje entre el 10% y 20% dela resistencia a la compresión.

Se puede calcular por medio del ensayoindirecto o brasileño. (ver siguiente figura)



Fig. 4. Ensayo brasileño. Fuente: Fagier (2010)

El ensayo brasileño consiste en aplicar unacarga a compresión en un cilindro pero“acostado”, Con la carga a lo largo de sualtura. (Barboza y Delgado, 2013)

Aplicando la teoría de elasticidad, seconsidera de manera indirecta que

ft=2P/(πdl).



4.4. Módulo de Elasticidad (E)

Se mide como la pendiente de la curva deesfuerzo-deformación del concreto. Comúnmentese mide como la pendiente de una recta entreel origen y un punto con esfuerzo de 0,45f´c.

Fig. 5.Curva esfuerzo-deformación para un cilindro de concreto. Fuente: Fagier (2010)



La norma COVENIN 1753-06 Proyecto yconstrucción de obras de Concreto Armado,sección 8.5, señala que puede tomarse elMódulo de Elasticidad como sigue:

Para concretos con Wc entre 1440 y 2500Kg/m3.

Para concretos de peso normal.



4.5. Fluencia Plástica

Se define como un aumento gradual dedeformación con el tiempo bajo carga, debidoal acomodo molecular de la masa del concreto(Barboza y Delgado, 2013).

Comienza tan pronto la estructura es cargaday decrece por 4 ó 5 años.



4.6. Módulo de Rotura (fr).

Resistencia a tracción en flexión.

Se conoce mediante un ensayo a flexión de unaviga de concreto simple, sección cuadrada(15x15), sometidas a cargas concentradashasta la rotura.

Donde:Magr: Momento de agrietamiento.C: Distancia del eje neutro a la fibra más traccionada.I: Inercia de la sección con respecto al eje neutro.

Valido sólo en el rango elástico.



L/3 L/3 L/3

P P

MagrDiagrama de Momento

c

c

ftfr

h

b

Fig. 6. Obtención del Módulo de rotura.

Por lo general se cumple que:



5. El acero en el concreto. Refuerzo.

Ya se ha dicho que la resistencia a latracción del concreto es despreciable.

Para resistir los esfuerzos de tracción ellos elementos de concreto, de colocan barrasde acero, denominadas generalmente acero derefuerzo.



6. Características del acero de refuerzo.

Las barras poseen corrugaciones en susuperficie para aumentar la adherencia entreambos materiales.

Tienen diferentes diámetros, generalmenteentre ¼” a 1 3/8”.

Fig. 6. Barras de acero corrugadas.

Fig. 7. Colocación del acero de refuerzo.



Tabla 1. Características de las barras de refuerzo.

Fuente: COVENIN 1753-06 (Tabla 3.6.2)



En el país existen principalmente dos tiposde aceros:

•De alta resistencia debido al altocontenido de carbón, pero con menorductilidad, con un esfuerzo de fluencia

Fy=4200Kg/cm2

•De baja resistencia con bajo contenido decarbón. Con un esfuerzo de fluencia

Fy=2800Kg/cm2



Fig. 8. Curva esfuerzo-deformación del acero.



Fig. 9. Nomenclatura de una barra de refuerzo. Fuente: Barboza y Delgado (2013).



7. Métodos de Cálculo y Análisis.

Existen dos métodos para el cálculo enconcreto armado.

1. Método de esfuerzos de trabajo, queestudia principalmente el comportamiento delconcreto bajo cargas de servicio.

Actualmente es usada para el estudio deproblemas en el control de grietas ydeflexiones.

Los momentos flexionantes y fuerzas queactúan en la estructura se calculansuponiendo un comportamiento Elástico lineal.



2. Método de Diseño porResistencia, donde los miembros se diseñantomando en cuenta las deformacionesinelásticas para alcanzar la resistenciamáxima, aplicando una carga de serviciomodificada por su factor respectivo de carga.(Park y Paulay, 1983).

Ésta teoría es la más usada hoy en día.

Utiliza Factores de mayoración de cargas ydisminución de la resistencia de loselementos estructurales.



8. Factor de seguridad en Teoría deRotura:

Definido por la relación entre la capacidadnominal del elemento y la solicitación a lacual se ve sometido en condiciones deservicio.

Dicho factor busca dar seguridad adecuadacontra un aumento probable en la cargas deservicio excediendo las especificadas en eldiseño.



Los valores de los factores de mayoración, seproponen en función de la naturaleza de lamisma.

Se toma en cuenta la imprecisión en ladeterminación de la carga.

Se diseña bajo el efecto máscrítico, combinando los efectos (N, V, M) delas cargas según posibilidades de ocurrencia.



La norma COVENIN 1753 en la secc. 9.3. señalalas solicitaciones que deben ser estudiadassegún el Estado Límite de AgotamientoResistente.



9. Factor de reducción de Capacidad.

La intención del factor de reducción decapacidad es tomar en cuenta:

•Las imperfecciones en la calidad de losmateriales.

•La inexactitud en los cálculos.

•Problemas con la mano de obra ydimensiones.

•La importancia desde el punto de vista deltipo de falla que se esté considerando.



Tabla 3. Factores de Minoración de Resistencia Teórica, φ.

Fuente: COVENIN 1753-06 (Tabla 9.4)



10. Resistencia de Diseño.

Se debe calcular la resistencia nominal (Rn)del elemento bajo la solicitación estudiada.

Debe cumplirse que las solicitacionesmayoradas (U) deben ser menores a lasresistencias de diseño (φRn).

Éste último requisito garantiza la seguridaden el diseño.



11. Bibliografía.

Barboza y Delgado (2013). Concreto Armado, Aspectos Fundamentales. Venezuela: Ediciones Astro Data S.A.

COVENIN 1753-06 Proyecto y Construcción de Obras de Concreto Armado. Venezuela.

Fargier, L. (2010). Concreto Armado, Comportamiento y Diseño. Venezuela.

Fratelli, M. (1998). Diseño Estructural en Concreto Armado. Venezuela.

McCormac, J. (2002). Diseño de Concreto Reforzado. México: Alfaomega Grupo Editor.

Nilson, A. (1999). Diseño de Estructuras de Concreto. Colombia: McGraw-Hill.

Park y Paulay, (1983). Estructuras de Concreto Reforzado. México: Limusa.

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