concreto armado
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Unefm Ingenieria Civil Concreto ArmadoTRANSCRIPT
M.Sc. Ing. Luis F. Mena M. 1
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTALFRANCISCO DE MIRANDAAREA DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ESTRUCTURASCATEDRA: PROYECTOS ESTRUCTURALES EN CONCRETO ARMADO
EL OBJETO DEL CALCULO ESTRUCTURAL (ANALISIS Y DISEÑO) ES LA DESCRIPCION Y/O PREDICCION DEL COMPORTAMIENTO (RESPUESTA) DE UN MATERIAL, O DE UN ELEMENTO, DE UN MIEMBRO, ANTE LA ACCION DE UN SISTEMA CUALQUIERA DE CARGAS Y DEFORMACIONES EXTERNAS.
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UNIDAD I. GENERALIDADES SOBRE CONCRETO Y ACERO
EL CONCRETO ES UN MATERIAL PÉTREO “ARTIFICIAL”, QUE SE
OBTIENE AL MEZCLAR EN DETERMINADAS PROPORCIONES
CEMENTO, AGREGADOS GRUESOS Y FINOS, CON AGUA.
ES UNA MEZCLA EN DETERMINADAS PROPORCIONES DE AGUA,
CEMENTO, AGREGADOS GRUESOS Y FINOS Y EVENTUALMENTE
UN ADITIVO, LA CUAL AL COMIENZO POSEE CONSISTENCIA
PLÁSTICA Y AL ENDURECER ADQUIERE CONSISTENCIA
PÉTREA, ADOPTANDO LA FORMA DEL ENCOFRADO QUE LO
CONTIENE.
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TIPOS:CONCRETO ARMADO NORMAL: USADO COMÚNMENTE Y EN EL
CUAL LOS ELEMENTOS FORMADOS SON RELATIVAMENTE ESBELTOS. EL TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO NO DEBE SER MAYOR DE 2/3 DE LA SEPARACIÓN ENTRE ARMADURAS Y EL ENCOFRADO. LA RESISTENCIA DE ESTOS CONCRETOS ESTA ENTRE 180 KG/CM2 Y 350 KG/CM2.
CONCRETO EN MASA: SON LOS CONCRETOS EMPLEADOS EN REPRESAS HIDRÁULICAS, ASÍ COMO EN PIEZAS DE GRANDES PROPORCIONES VOLUMÉTRICAS, TALES COMO: ESTRIBOS DE PUENTES, FUNDACIONES DE GRAN TAMAÑO. LA PROPORCIÓN DE SU SUPERFICIE EXPUESTA Y SU VOLUMEN ES MUY BAJA. DEBE COLOCARSE CON UNA CONSISTENCIA RELATIVAMENTE SECA (1”).
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PARA EVITAR LAS GRANDES TEMPERATURAS SE UTILIZAN LOS
SIGUIENTES RECURSOS:
CEMENTOS CON BAJO CALOR DE HIDRATACIÓN.
BAJA DOSIS DE CEMENTO.
INCORPORACIÓN DEL AGUA DE MEZCLADO EN FORMA DE
HIELO PULVERIZADO.
INCORPORACIÓN DEL AGREGADO GRUESO PREVIAMENTE
REFRIGERADO POR CORRIENTES DE AIRE FRIÓ.
INCLUSIÓN DENTRO DE LA MASA DE CONCRETO DE UN
SISTEMA DE TUBERÍAS, POR LAS CUALES SE CIRCULA AGUA
FRESCA.
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CONCRETO ALTA RESISTENCIA: EL COMITÉ ACI 363 DENOMINA CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA AQUELLOS CUYA RESISTENCIA ESPECIFICADA SUPERE LOS 420 KG/CM2. PERO DEPENDERÁ DE LA ZONA GEOGRÁFICA.
PARA EL LOGRO DE ESTAS ALTAS RESISTENCIAS EXISTEN LOS SIGUIENTES RECURSOS:
EMPLEO DE ELEVADAS DOSIS DE CEMENTO (LIMITADAS).
LOS AGREGADOS DEBEN CUMPLIR LOS REQUISITOS DE TAMAÑOS MÁXIMOS, MANTENIÉNDOSE ENTRE ½” Y ¼”
EMPLEO INDISPENSABLE DE ADITIVOS, PARTICULARMENTE LOS SUPERPLASTIFICANTES O PLASTIFICANTES–RETARDADORES DE ALTO RENDIMIENTO.
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BAJA RELACIÓN AGUA/CEMENTO (0,30 O MENOR).
EXCELENTES CALIDAD DE AGREGADOS.
COMPACTACIÓN CON PRECISIÓN.
CURADO EFICIENTE.
CONCRETO PROYECTADO: SE DENOMINA CONCRETO PROYECTADO,
LANZADO, SHOTCRETE O GUNITA, A AQUEL APLICADO A PRESIÓN
DE AIRE, QUE AL CHOCAR CON UNA SUPERFICIE, LA CUBRE Y SE
ADHIERE A ELLA.
SU APLICACIÓN PUEDE SER EN:
PROTECCIÓN DE TALUDES.PAREDES DE TÚNELES.FABRICACIÓN DE TUBOS, TANQUES Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE FORMA COMPLEJA.
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PRESENTA LAS SIGUIENTES PROPIEDADES:
ELEVADAS RESISTENCIAS MECÁNICAS.
BAJA ABSORCIÓN.
BUENA RESISTENCIA AL AMBIENTE Y A AGENTES QUÍMICO.
EXCELENTE DEFENSA CONTRA EL FUEGO.
CARACTERÍSTICAS:
TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO LIMITADO A ¾”
EMPLEO DE ADITIVOS QUÍMICOS PARA PRODUCIR ATIESAMIENTO CASI INSTANTÁNEO.
OPERACIÓN DE COLOCACIÓN “DIFÍCIL”.
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COLOCACIÓN DE CONCRETO PROYECTADO
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CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL: ES EL CONCRETO
PREPARADO CON AGREGADOS LIVIANOS, PUEDEN SER DE
ORIGEN NATURAL, PERO, CON MÁS FRECUENCIA DE
ORIGEN ARTIFICIAL. TIENEN UN PESO UNITARIO ENTRE
1.500 Y 1.850 Kgf/cm2.
PARA EL DISEÑO DE LA MEZCLA SE UTILIZAN LAS
“RECETAS” QUE PROPORCIONAN LOS PRODUCTORES DE
AGREGADOS LIVIANOS, YA QUE SEGÚN SU PROCEDENCIA,
PUEDEN Y SUELEN TENER CARACTERÍSTICAS DIFERENTES.
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CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES:
ROTURA DE TIPO FRAGIL, SU RESISTENCIA SE LIMITA A 300
KG/CM2, CUANDO ES UTILIZADO EN ESTRUCTURAS QUE
DEBEN SATISFACER REQUERIMIENTOS
SISMORRESISTENTES.
MAS SENSIBLES A LOS ATAQUES DE AGENTES QUÍMICOS,
DEBIDO A SU ALTA POROSIDAD Y CAPACIDAD DE
ABSORCIÓN.
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CONCRETO CELULAR: NO ES PROPIAMENTE UN CONCRETO
PORQUE NO CUENTA CON AGREGADO GRUESO, Y A VECES
TAMPOCO CON FINOS. ES UNA PASTA DE CEMENTO Y AGUA,
EN OCASIONES CON POCA ARENA. A ESA MEZCLA SE LE
AÑADE UNA ESPUMA ESPECIAL, ESTABLE Y PERSISTENTE.
LA MEZCLA SE LLEVA A CABO EN UNA MEZCLADORA DE
ACCIÓN SUAVE, QUE NO LLEGA A ROMPER LA ESTRUCTURA
DE LA MASA ESPUMOSA.
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EL CONCRETO CELULAR TIENE UN PESO UNITARIO QUE OSCILA
ENTRE 800 Y 1500 Kg/cm2, CON RESISTENCIAS QUE VARÍAN
ENTRE 30 Y 60 Kg/cm2.
EL USO MAS CONOCIDO ES EL DE CERRAMIENTO EN FORMA DE
BLOQUES O DE PANELES.
SU ESTRUCTURA INTERNA POROSA LO HACE EXCELENTE
AISLANTE TÉRMICO Y ACÚSTICO.
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PROPIEDADES DEL CONCRETO1.- RESISTENCIA A LA COMPRESION. (f´c)
LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO ESTRUCTURAL SE BASA EN EL CONOCIMIENTO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO DE LOS RESULTADOS VALIDOS, SOBRE UN CONJUNTO DE PROBETAS (CILINDROS) NORMALIZADAS, EN UNA FECHA DETERMINADA Y SIGUIENDO UN PROCEDIMIENTO ESTABLECIDO. (COVENIN 338).
EN UN CONCRETO SOMETIDO A CARGA AXIAL EN COMPRESIÓN, UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA, RESULTA DE MUCHO INTERÉS SU CURVA ESFUERZO-DEFORMACIÓN UNITARIA A LA COMPRESIÓN, OBTENIDA MEDIANTE MEDICIONES APROPIADAS EN ENSAYOS DE CILINDROS.
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EN LA PRIMERA PARTE DE LA CURVA, HASTA CERCA DE 40% DE
LA RESISTENCIA ÚLTIMA f’c PUEDE EN ESENCIA
CONSIDERARSE LINEAL PARA TODOS LOS CASOS PRÁCTICOS,
DESPUÉS DE APROXIMADAMENTE EL 70% DEL ESFUERZO DE
FALLA, EL MATERIAL PIERDE UNA PARTE IMPORTANTE DE
RIGIDEZ.
LA CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACIÓN NOS PERMITE CONOCER:
QUE EL CONCRETO NO ES MATERIAL ELÁSTICO, SIN EMBARGO
PODEMOS CONSIDERAR QUE HASTA UN 50% DEL ESFUERZO
MÁXIMO, LA CURVA PODEMOS ASEMEJARLA A UNA RECTA.
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EL ESFUERZO MÁXIMO LO DENOMINAREMOS “RESISTENCIA
CARACTERÍSTICA DEL CONCRETO A LA COMPRESIÓN A LOS 28
DÍAS, (f´c) VALOR MAS IMPORTANTE OBTENIDO, PUES SE
CONSIDERARA EN NUESTROS CÁLCULOS COMO LA
RESISTENCIA DEL CONCRETO.
EL ESFUERZO MÁXIMO PARA LOS DIFERENTES CONCRETOS SE
ALCANZA PARA UN VALOR ENTRE 0,002 Y 0,003, EN
CONCRETOS DE DENSIDAD NORMAL Y ENTRE 0,003 Y 0,0035
PARA CONCRETOS LIVIANOS.
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LA ROTURA SE PRODUCE NORMALMENTE PARA UNA CARGA
MENOR QUE LA MÁXIMA, Y PARA LA DEFORMACIÓN POR LO
GENERAL MAYOR DE 0,003.E
sfu
erz
o d
el C
on
cre
to
f´c (Kg/cm2)
200
100
300
400
0,001 0,002 0,003 0,004 εc
CURVA ESFUERZO DEFORMACION
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EFECTO DE LA EDAD EN EL CONCRETO
•AUMENTA SU RESISTENCIA CON LA EDAD.
•EL AUMENTO DE F´C NO ES LINEALMENTE
PROPORCIONAL A LA EDAD, CUANDO AUMENTA EL
TIEMPO, EL INCREMENTO ES MENOR.
•LUEGO DE LOS PRIMEROS 90 DÍAS, EL AUMENTO DE
RESISTENCIA ES DESPRECIABLE.
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.
Esf
ue
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de
l Co
nc
reto
f´c (Kg/cm2)
200
100
300
400
0,001 0,002 0,003 0,004εc
EFECTOS DE LA EDAD
0,005 0,006
3 días15 días30 días
42 días
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EFECTO DE LA RELACION AGUA/CEMENTO
UN CONCRETO AL TENER MAYOR RELACIÓN A/C, POSEERÁ
MENOR RESISTENCIA Y A MENOR RELACIÓN A/C, MAYOR
RESISTENCIAE
sfu
erz
o d
el C
on
cre
tof´c (Kg/cm2)
200
100
300
400
0,001 0,002 0,003 0,004εc
1
0,67
0,50
0,40
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2- RESISTENCIA A LA TRACCION (FT)
AUN CUANDO SE DICE QUE EL CONCRETO TIENE COMO
FUNCIÓN PRINCIPAL EL TRABAJO EN COMPRESIÓN, EL
CONOCER SU RESISTENCIA A LA TRACCION (TENSIÓN) ES DE
MUCHA IMPORTANCIA, ANTE DETERMINADAS SITUACIONES DE
TRABAJO DEL CONCRETO.
LA APARICIÓN Y PROPAGACIÓN DE GRIETAS EN EL LADO DE
TENSIÓN DE ELEMENTOS DE CONCRETO ESTRUCTURAL
SOMETIDOS A FLEXIÓN, DEPENDEN DE SU RESISTENCIA A LA
TENSIÓN.
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DEBIDO A LA DIFICULTAD EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR
LA RESISTENCIA A LA TENSIÓN DEL CONCRETO, LAS NORMAS
COVENIN 1753, ACEPTAN QUE EL CONCRETO PUEDE
SOPORTAR UN ESFUERZO A TRACCIÓN DE APROXIMADAMENTE
UN 10% Y UN 15% DEL ESFUERZO MÁXIMO A COMPRESIÓN.
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3- RESISTENCIA AL CORTE (V)
LA RESISTENCIA AL CORTE O CIZALLAMIENTO TIENE GRAN
IMPORTANCIA EN LOS ASPECTOS ESTRUCTURALES, PERO,
DEBIDO A QUE NO SUELE ACTUAR SOLA, EN EL CALCULO SE
UTILIZAN DIVERSAS FORMULAS PARA ESTIMARLA EN FORMA
INDIRECTA, SEGÚN LAS SOLICITACIONES A QUE ESTE
SOMETIDO EL ELEMENTO.
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EN LOS MÉTODOS VIGENTES PARA LA VERIFICACIÓN DE LA
SEGURIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO, LA
RESISTENCIA DE DISEÑO ES IGUAL A LA TEÓRICA REDUCIDA
POR LOS FACTORES DENOMINADOS DE MINORACIÓN.
MIEMBROS SOMETIDOS ÚNICAMENTE A CORTE Y FLEXIÓN:
Vc = (0,53 √ f´c ) b d
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4- RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO (BN)
LA NORMA DA UN TRATAMIENTO ESPECIAL PARA ÁREAS DE
SOPORTE SOMETIDAS A LA COMPRESIÓN.
SECCIÓN 10.8 Y 19.5.5 SE ESTABLECE QUE:
LA RESISTENCIA TEÓRICA AL APLASTAMIENTO Bn DEL ÁREA
CARGADA “A1”, SE CALCULARA CON LA FORMULA:
Bn = 0,85 f’c A1
f’c = RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE EMPLEADO PARA
EL CALCULO ESTRUCTURAL.
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EN CASO DE QUE EN TODOS LOS LADOS, EL ÁREA DE APOYO
“A2” SEA MAS ANCHA QUE EL ÁREA QUE TRANSMITE LA CARGA
“A1”, EL VALOR DE BN SE MULTIPLICARA POR: √ A2 / A1 , SIN
QUE ESTE VALOR EXCEDA EL VALOR DE 2.
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MODULO DE ELASTICIDAD
SE DENOMINA MODULO DE ELASTICIDAD (Ec) A “LA RELACIÓN
ENTRE LA TENSIÓN APLICADA Y LA DEFORMACIÓN UNITARIA
PRODUCIDA”.
“ES LA PENDIENTE DE LA PARTE INICIAL RECTA DE LA CURVA
ESFUERZO-DEFORMACIÓN, ES MAYOR CUANTO MAYOR ES LA
RESISTENCIA DEL CONCRETO”.
EL CONCRETO NO ES UN MATERIAL PERFECTAMENTE
ELÁSTICO QUE SE AJUSTE A LA LEY DE HOOKE. EN
CUALQUIERA DE LOS DOS RANGOS DE CARGA PRESENTA LOS
DOS COMPORTAMIENTOS:
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ELÁSTICO Y PLÁSTICO, AL RETIRAR LA CARGA QUE SE LE
APLICO SOLO RECUPERA PARCIALMENTE LA DEFORMACIÓN
ALCANZADA.
LA NORMA 1753 (ARTICULO 8.3) AUTORIZA LAS EXPRESIONES
SIGUIENTES PARA DETERMINAR EL MODULO DE ELASTICIDAD
Ec EMPLEADO EN LOS CÁLCULOS DE DEFORMACIONES Y
PERIODOS DE VIBRACIÓN:
Ec = 0,137 (Wc)1,5 √f´c (Kg/cm2) PARA VALORES DE
PESO UNITARIO W ENTRE 1.400 Y 2.500 Kg/m3
Ec = 15.100 √f´c (Kg/cm2) PARA CONCRETO DE PESO
NORMAL.
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FLUENCIA
ES LA PROPIEDAD DE MUCHOS MATERIALES POR LA QUE
CONTINÚAN DEFORMÁNDOSE DURANTE TIEMPOS
PROLONGADOS BAJO CARGAS O TENSIONES CONSTANTES.
LA DEFORMACIÓN FINAL DE FLUJO O FLUENCIA PLÁSTICA
PUEDE SER VARIAS VECES MAYOR QUE LA DEFORMACIÓN
ELÁSTICA INICIAL.
LAS DEFORMACIONES POR FLUJO PLÁSTICO SON
PROPORCIONALES AL ESFUERZO APLICADO, SIEMPRE QUE EL
NIVEL DE ESFUERZO NO SEA ALTO, ENTRE 0,2 f´c y 0,5 f´c.
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ES IMPORTANTE SEÑALAR QUE LA FLUENCIA PLÁSTICA,
PRODUCE UNA DISMINUCIÓN DEL MODULO DE ELASTICIDAD
DEL CONCRETO BAJO CARGA.
ESTO SIGNIFICA QUE SI TRABAJAMOS CON ESFUERZOS ALTOS
DEL CONCRETO BASÁNDONOS EN SU RESISTENCIA A CORTA
DURACIÓN, EL ELEMENTO PODRÍA FALLAR A LARGO PLAZO,
DEBIDO A QUE EL NUEVO f´c PUEDE SER MENOR QUE EL f´c
ACTUANTE.
SIN EMBARGO SE PUEDE DECIR, QUE EL CONCRETO PUEDE
TOMAR INDEFINIDAMENTE SIN FALLAR, ESFUERZOS DE HASTA
EL 70% DE SU f´c A LOS 28 DÍAS.
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