estructuras y cargas

Comparacin de la resistencia a la flexin de vigas de concreto armado con vigas de concreto armado con fibras de estopa de coco en la ciudad de CAJAMARCA.

Comparison of flexural strength of reinforced concrete beams with reinforced concrete beams with coir fibers in Cajamarca .

Cotrina Mendoza 1, Alex, Mantilla Bardales Julio 2, Intor Villaty Khoraly 3.

Carrera de ingeniera civil, Universidad Privada Del Norte, Cajamarca, PERU.

RESUMEN

OBJETIVOS

GENERAL

Determinar la resistencia a la flexin de vigas de concreto armado con vigas de concreto armado con fibras de coco.

ESPECIFICOS

Analizar la frmula del teorema de castigliano para calcular la flexin de las vigas de concreto armado. Realizar en diseo de mezclas para vigas de dimensiones .10 m *.15 m*.10m.

ANTECENDENTES

Las ms bajas deformaciones se obtuvieron en mezclas con longitud de bra5 cm, siendo inferior para un volumen de adicin de 1.5%. La resistencia a la compresin ms elevada se obtuvo con los compuestos reforzados con volumen de bra 1.5%, siendo superior para la longitud 2 cm. La nica mezclaque present resistencia a la traccin indirecta mayor que el concreto fue laque contena bra de 5 cm, en un volumen de 0.5%. La adicin de bra afectpositivamente la resistencia a la exin; el mayor valor de resistencia a laexin lo present el concreto de V0.5% y L5 cm.

Los resultados obtenidos fueron concordantes con observaciones de experimentos realizados con anterioridad y bibliografa consultada, en los que se corrobora que los refuerzos de bra mejoran de varias maneras la tenacidad de la matriz, ya que una grieta que se mueva a travs de la matriz encuentra una bra; si la unin entre la matriz y la bra no es buena, la grieta se ve obligada a propagarse alrededor de la bra, a n de continuar el proceso de fractura. Adems, una mala unin ocasiona que la bra empiece a separarse de la matriz. Ambos procesos consumen energa, e incrementan, por lo tanto, la tenacidad a la fractura. Finalmente, al iniciarse la grieta en la matriz, bras an no rotas pueden formar un puente sobre la grieta, lo cual proporciona un esfuerzo compresivo que evita que la grieta se abra. (Ingeniera & desarrollo. UNIVERSIDAD DEL NORTE 20:150, 2006).

MARCO TERICO

El coco est constituido por una parte blanda interior y un lquido, a los cuales se les realizan procesos industriales para la obtencin de grasas, aceites comes- tibles, contes y copra; sin embargo, tambin est constituido por la estopa o mesocarpio, que se encuentra entre el exocarpio duro o cubierta externa, y el endocarpio o envoltura dura, que encierra la semilla; el valor de sta estriba en su contenido de bra (bra bonote), de la cual se pueden distinguir tres tipos principales: una larga y na, una tosca y una ms corta, material que se puede convertir en una alternativa de utilizacin de materia prima brosa como agregado liviano, en la industria del concreto aligerado, con un doble n: disminuir el peso de las estructuras y proporcionar un grado aceptable de resistencia.

Los parmetros que describen una bra son su longitud, su dimetro y su aspecto o esbeltez, que es la relacin existente entre la longitud y el dimetro. Segn su origen, las bras pueden ser clasicadas en sintticas y naturales. Entre las sintticas o hechas por el hombre se encuentran los polmeros natu- rales (bras de celulosa, de ster, de protenas y miscelneas) y los polmeros sintticos por su parte, las naturales son de origen vegetal (bras de madera, hojas, semillas, hierba), de origen animal (lana y pelo, seda y otros lamentos) y de origen mineral (bras de asbesto); todas ellas tienen diversas formas: redondas, rectangulares, dentadas, rizadas, con extremos en gancho, en malla o agrupadas por encolamiento (ingeniera & desarrollo . UNIVERSIDAD DEL NORTE 20:150, 2006)

La bra de estopa de coco, tambin llamada bra bonote, se puede clasicar en 3 tipos principales: una ms larga y na que se conoce con el nombre de bra de esteras o hilo; una ms tosca, que se conoce con el nombre de bra de cerda, y una bra ms corta, conocida con el nombre de bra para colchones . En comparacin con otras bras duras, la del bonote es relativamente corta, sus clulas brosas miden alrededor de 1 mm de longitud, en vez de un promedio de 2.5 mm en el caso de clulas de sisal, y 4.9 mm en las de abac; las clulas de bonote tienen un dimetro medio de 15 micras, y un haz de bras puede tener de 30 a 300 o ms clulas en su seccin transversal total. La bra cortada de bonote vara entre 15 y 35 cm, en vez de promedios de 110 cm como en el caso del henequn, 140 cm el sisal y 240 cm el abac. Su dimetro vara de 0,11,5 mm frente a 0,21 mm que tiene el abac. La bra de bonote tiene una capacidad de estiramiento de 29.04%, con un mdulo de rigidez de1.8924 dinas/cm2 (ingeniera & desarrollo. UNIVERSIDAD DEL NORTE 20:150, 2006)

Es importante la facultad que tiene el bonote de estirarse ms all de su lmite elstico sin romperse, as como su capacidad de absorber un estiramiento permanente cuando soporta esta carga; aunque la resistencia a la traccin de la bra de bonote seca es baja en comparacin con la de sisal o abac, disminuye mucho menos por inmersin en agua. Despus de 4 meses de inmersin, el bonote pierde solamente 35 45% de su resistencia. Se arma que su otabilidad extrema y su resistencia a la accin de bacterias y agua salada son nicas. Es, adems, una bra econmica. El rendimiento de bra obtenido vara segn el tamao de los cocos, la madurez, la variedad y el mtodo de preparacin, pero para clculos generales puede considerarse un promedio de 130 Kg de bra por 1.000 cscaras. En una cscara tpica hay casi unas tres veces ms de bra corta que de bra larga. (Ingeniera & desarrollo. UNIVERSIDAD DEL NORTE 20:151, 2006)La capacidad de refuerzo de una bra depende del grado en que los esfuerzos pueden serle transferidos desde la matriz, grado que a su vez est regido por las caractersticas intrnsecas de la bra, como: resistencia a la tensin ms resistente que la matriz; capacidad de resistir deformaciones muy superiores a la deformacin en que la matriz se agrieta; mdulo de elasticidad alto para aumentar el esfuerzo que soporten en un elemento bajo carga, siempre y cuando las bras y la matriz se conserven totalmente adheridas; adherencia adecuada con la pasta de cemento; relacin de Poisson menor que la de la matriz para aumentar friccin de adherencia; y relacin longitud / dimetro adecuada para que conserve su capacidad de absorcin de esfuerzos(Ingeniera & desarrollo. UNIVERSIDAD DEL NORTE 20:151, 2006)

METODOLOGIA

GUA PARA EL DISEO DE VIGAS DE HORMIGN ARMADO

A continuacin se describen una serie de pasos y consideraciones bsicas a tener en cuenta para el diseo y clculo de vigas de hormign armado siguiendo las disposiciones dadas por el reglamento CIRSOC 201-05. Cabe aclarar que algunas de las consideraciones que se hacen son en mayor medida aplicables a casos en que las vigas formen parte de estructuras de obras de arquitectura convencionales

En primer lugar deben definirse la calidad del hormign y el tipo de acero de armaduras que van a usarse.

Calidad del hormign fcTipo de Acero fy

MATERIALES EMPLEADOS

GRANULOMETRAS

Como agregado grueso natural se emple piedra partida grantica 6:20 y arenas argentina y oriental como agregados finos naturales. Las granulometras se indican en las siguientes tablas.

TamizAberturaMaterial

[Pulgada N][Micrones]ArenaArgentina

3/89525100

44760100

82360100

16118099

3060094

5030066

1001508

Tabla N 31: Granulometra de la arena

TamizAberturaMaterial

[Pulgada N][Micrones]ArenaOriental

3/89525100

4476098

8236094

16118069

3060023

5030011

1001502

Tabla N 4: Granulometra de la arena oriental

3. EL ENSAYO A FLEXIN

El mtodo utilizado para realizar el ensayo de traccin por flexin es aquel establecido en norma IRAM 1547 Ensayo de traccin por flexin, que consiste bsicamente en la aplicacin de una carga en los tercios de la luz a una viga simplemente apoyada.Las vigas se confeccionaron en base a dosificaciones que consideran porcentajes variables del agregado fino; desde 0% que se determin como muestra patrn, hasta 75% mximo; siendo el fin principal el de lograr una primera aproximacin del comportamiento a flexin del concreto.

En el caso de la utilizacin de concreto en pavimentos, la resistencia caracterstica especificada por pliegos est dada en funcin de la resistencia a traccin debida a la flexin. En la dosificacin del hormign patrn se consider el cumplimiento con las especificaciones indicadas en la Direccin Nacional de Vialidad.( Tesis de Becarios-Tesistas de Investigacin del Ao 2010 ISBN: 978-950-42-0133-5)

Tabla N 5: Resistencia diseo de la mezcla

Para la realizaron del concreto se utilizaron las dosificaciones indicadas,25%, 50% y 75% del agregado fino .

MaterialesP (kg)P (kg)P (kg)P (kg)

Agua174174174161

Cemento386386386358

Ag. Grueso9759759751050

Ag. Fino (A)147210210247

Ag. Fino (O)63210421577

Ag. Fino ( R)6304212100

Aditivo3,43,23,23,2

a/c= 0,4575%50%25%H patrn

Se moldearon probetas prismticas de 15 cm x 15 cm x 53 cm, las cuales fueron desmoldadas a las 24 horas y colocadas en cmara hmeda.Todas las vigas fueron ensayadas a 7 das.

Foto N 4: Vigas de concreto en estado fresco

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