A nuestros padres, hermanos y Docentes de los cursos, por encaminarnos a seguir adelante hasta conseguir nuestras metas

CONTENIDOCONTENIDO2INTRODUCCIN.4OBJETIVO PRINCIPAL6OBJETIVOS ESPECIFICOS6FUNDAMENTO TEORICO7EL ACERO:7a.VARILLAS CORRUGADAS Y ALAMBRES:7b.MALLAS ELECTROSOLDADAS.10c.TIPOS ESPECIALES DE ACERO DE REFUERZO.12PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO.12RELACIN ESFUERZO DEFORMACIN DEL ACERO:12PROPIEDADES DE LAS BARRAS GRADO 60.15COEFICIENTE DE DILATACIN TRMICA18MALEABILIDAD DEL ACERO19OXIDACIN DEL ACERO20a)AMBIENTES CORROSIVOS21b)BARRAS DE REFUERZO REVESTIDAS23FATIGA DEL ACERO24CONCEPTO24INTRODUCCIN24RESISTENCIA A LA FATIGA26SOLDADURA EN ACERO27SOLDADURA.27FUNDAMENTOS.27ELEMENTOS.28FUNCIONES DE LOS RECUBRIMIENTOS.29FUNCIN ELCTRICA DEL RECUBRIMIENTO.-29TIPOS DE SOLDADURA.-29PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA.32DEFECTOS EN LAS SOLDADURAS32MALLAS ELECTROSOLDADAS DE ALAMBRON33RESISTENCIA DEL CONCRETO ARMADO35RESISTENCIA A LA COMPRESIN36A.Anlisis en rango elstico.39b) Anlisis en rango inelstico.41c) Anlisis por resistencia.42TRACCION43CONCLUSIONES:45RECOMENDACIONES:47BIBLIOGRAFA.49

INTRODUCCIN.

El concreto es un material dbil en traccin, por lo tanto se le usa junto con acero de refuerzo capaz de resistir los esfuerzos de traccin. Por ejemplo, en una viga sometida a flexin, el concreto se encarga de resistir las compresiones y las barras de acero longitudinal, colocadas cerca de la superficie en traccin, se encargan de resistir las tracciones originadas por la flexin. Adicionalmente se suele colocar refuerzo transversal, en la forma de estribos, que ayudan a resistir los esfuerzos de traccin diagonal en el concreto causados por las fuerzas cortantes.

El acero tambin se utiliza para ayudar al concreto a soportar los esfuerzos de compresin, por ejemplo en el caso de las columnas o elementos que trabajan en compresin o flexocompresin. Esto ayuda a reducir las secciones transversales de las columnas y se puede entender si se compara la resistencia en compresin de un concreto normal, digamos de 210 kg/cm2, con la resistencia del acero de refuerzo que utilizamos en nuestro medio que es de 4,200 kg/cm2, es decir cada centmetro cuadrado de acero equivale a 20 cm2 de concreto trabajando en compresin.

Para que el acero trabaje de manera efectiva es necesario que exista una fuerte adherencia entre el concreto y el acero, para asegurar que no ocurran movimientos relativos (deslizamientos) entre las barras de refuerzo y el concreto circundante. Esta unin o adherencia, proviene bsicamente de tres fuentes: de la adhesin del tipo qumico que existe en la interfase entre el acero y el concreto, de la rugosidad natural que tienen las superficies del refuerzo de acero laminado en caliente y de las corrugaciones (resaltes) con las cuales se fabrican las barras de refuerzo corrugadas. Esta ltima fuente es la ms importante para la adherencia, y solo est presente en las barras corrugadas, en las barras lisas solamente existen las dos primeras fuentes.Adicionalmente existen otras caractersticas que conducen a un comportamiento satisfactorio del conjunto acero concreto, estas son:

a) Los coeficientes de dilatacin trmica del acero y del concreto son similares. Esto permite que no se forme agrietamiento en el concreto debido a las deformaciones trmicas.

b) El concreto que rodea a las barras de refuerzo provee una buena proteccin contra la corrosin del acero.

c) La resistencia al fuego del acero desprotegido no es buena, por su alta conductividad trmica y por el hecho de que sus propiedades mecnicas se reducen notablemente cuando es expuesto a temperaturas elevadas. El concreto protege al acero de la exposicin a temperaturas elevadas, como las que se producen en un incendio, permitiendo aumentar el tiempo de exposicin a las temperaturas altas que es capaz de resistir una estructura.

OBJETIVO PRINCIPAL

Conocer las propiedades mecnicas del acero, maleabilidad, fatiga, oxidacin y su comportamiento en el diseo del concreto armado

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer las propiedades mecnicas del acero, y su influencia en el concreto armado.

Conocer las ventajas del uso del acero estructural y su empleo en el diseo de concreto armado.

Conocer las propiedades mecnicas del acero, y as llevarlas como un elemento importantsimo en la construccin.

Aumentar la resistencia del concreto a flexin, y esto se hace utilizando el acero de refuerzo lo cual dara el nombre de concreto armado.

Interpretar los diagramas de esfuerzo vs deformacin del acero, interpretando su lmite de fluencia.

Conocer los problemas que es atentado el acero como ( oxidacin, fatiga)

FUNDAMENTO TEORICO

EL ACERO:

El acero es una aleacin de diversos elementos entre ellos: carbono, manganeso, silicio, cromo, nquel y vanadio. El carbono es el ms importante y el que determina sus propiedades mecnicas. A mayor contenido de carbono, la dureza, la resistencia a la traccin y el lmite elstico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductilidad y la tenacidad. El manganeso es adicionado en forma de ferro-manganeso. Aumenta la forjabilidad del acero, su templabilidad y resistencia al impacto. As mismo, disminuye su ductilidad. El silicio se adiciona en proporciones que varan de 0.05% a 0.50%. Se le incluye en la aleacin para propsitos de desoxidacin pues se combina con el oxgeno disuelto en la mezcla. El cromo incrementa la resistencia a la abrasin y la templabilidad; el nquel, por su parte, mejora la resistencia al impacto y la calidad superficial. Finalmente, el vanadio mejora la temperabilidad.

El acero para ser utilizado en concreto armado se fabrica bajo las normas ASTM-A-6151615M- 00, y A-7061706M-00. En el Per es producido a partir de la palanquilla pero en el extranjero tambin se suele conseguir el reciclaje de rieles de tren y ejes usados. Estos ltimos son menos maleables, ms duros y quebradizos.

El refuerzo del concreto se presenta en tres formas: varillas corrugadas, alambre y mallas electrosoldadas.

a. VARILLAS CORRUGADAS Y ALAMBRES:

Las varillas corrugadas son de seccin circular y, como su nombre lo indica, presentan corrugaciones en su superficie para favorecer la adherencia con el concreto. Estas corrugaciones deben satisfacer requisitos mnimos para ser tomadas en cuenta en el diseo. Existen tres calidades distintas de acero corrugado: grado 40, grado 60 y grado 75 aunque en nuestro medio slo se usa el segundo. Las caractersticas de estos tres tipos de acero se muestran en la siguiente Tabla 01:

Tabla 01: de Caractersticas resistentes de los aceros grado 40, 60 y 75.

Donde: fy: Esfuerzo de fluencia del acero.fs: Resistencia mnima a la traccin a la rotura.

Las varillas se denominan por nmeros y sus caractersticas geomtricas se presentan en la Tabla 02.

Tabla 02: Varillas corrugadas y sus caractersticas

Dnde: db: Dimetro nominal de la varilla.P: Permetro de la varilla.As: rea de la seccin transversal de la varilla.w: Peso lineal de la varilla.e: Mximo espaciamiento entre corrugaciones de la varilla.h: Altura mnima de las corrugaciones de la varilla.c: Cuerda de las corrugaciones de la varilla.NEMP: No existe en el mercado peruano.

En la figura 01, se muestra claramente el significado de los trminos e, h y c.

Figura 01. Caractersticas de las corrugaciones de las varillas de acero

Las varillas de la #3 a la #8 corresponden a un dimetro igual a su denominacin en octavos de pulgada. Antiguamente las barras se hacan cuadradas y circulares. Las barras #9, #10, #11, #14 y #18 tienen una seccin transversal cuya rea es igual a la de barras con seccin cuadrada y lado de 1", 1 1/8", 1 1/4", 1 1/2" y 2". Sus dimetros se calcularon en funcin a esta caracterstica.

La norma ASTM-A-61 5/6 15M-00 especifica aceros grado 40 y 60 en todas las denominaciones y acero grado 75 en varillas #11, #14 y #18. La norma ASTM-A-7061706M-00 especfica aceros de baja aleacin soldables, grado 60. La norma ASTM-A-9961996M-00 permite el uso de acero proveniente de rieles y ejes.

En el Per, las varillas #2 se comercializan en rollos y no presentan corrugaciones. Las varillas entre la #3 y #11 se expiden en largos de 30' o 9 m. pudiendo conseguirse en 6 m o 12 m bajo pedido

El alambre de refuerzo puede ser liso o corrugado y es fabricado bajo las normas ASTM-A-82-97a y A-496-97a, respectivamente. Se usa, principalmente, como refuerzo transversal en columnas.

El cdigo del ACI establece que para aceros con esfuerzo de fluencia mayor que 4200 kg/cm2., se considerar como esfuerzo de fluencia, el esfuerzo correspondiente a una deformacin de 0.35%. Este esfuerzo no deber ser superior a los 5600 kg/cm2 (ACI-3.5.3.2, 9.4).

Actualmente, se estn desarrollando nuevos tipos de corrugaciones que aumentan la adherencia entre acero y concreto

b. MALLAS ELECTROSOLDADAS.

Las mallas electrosoldadas se usan en elementos como losas, pavimentos, Estructuras laminares y muros en los cuales se tiene un patrn regular de distribucin del refuerzo. Estn constituidas por alambres lisos o corrugados dispuestos en mallas cuadradas o rectangulares y soldados en los puntos de unin del refuerzo. Sus caractersticas estn especificadas en las normas, ASTM-A-496-97a y ASTM-497-99 para alambre liso y corrugado respectivamente. En el primer caso, se requiere un esfuerzo de fluencia mnimo de 4550 kg/cm2 y un esfuerzo ltimo de 5250 kg/cm2 y en el segundo, 4900 y 5600 kg/cm2, respectivamente. La norma especfica que el esfuerzo de fluencia se mide a una deformacin de 0.5%. Sin embargo, el cdigo del ACI seala que siempre que ste exceda 4200 kg/cm2, se considerar, para efectos de diseo, que es igual al esfuerzo correspondiente a una deformacin de 0.35% (ACI-3.5.3.5, ACI-3.5.3-6); esta salvedad se debe a que los aceros con esfuerzo de fluencia mayor que 4200 kg/cm2 dan resultados poco conservadores cuando se asume un comportamiento elastoplstico del material, tal como lo asume el cdigo.

Por otro lado, el cdigo del ACI, en los mismos artculos, seala que en mallas de alambres lisos, el espaciamiento entre hilos, no ser mayor a 30 cm salvo que se utilicen como estribos y en mallas de alambre corrugado, esta separacin no ser superior a 40 cm. (ACI-3.5.3.5, 3.5.3.6).

El acero de las mallas suele tener menor ductilidad que el convencional pues el procedimiento de fabricacin elimina el escaln de fluencia. La deformacin de rotura oscila entre 1 y 3% la cual est muy por debajo de la correspondiente a los aceros normales.

La ventaja que tienen es la de ahorrar mano de obra ya que de utilizar refuerzo convencional, las armaduras deben tejerse manualmente.

El uso de las mallas electro soldadas debe evaluarse cuidadosamente en aquellas estructuras que requieran ductilidad, como lo son las estructuras que deban soportar sismos y en las cuales las fuerzas de diseo se han obtenido reduciendo el espectro elstico de respuesta. Esto se debe a que el alambre con el cual se fabrican las mallas suele ser frgil con una elongacin a la rotura entre el 1% y el 3%, valores bastante menores a los exigidos para el acero corrugado de refuerzo (tabla 03). La reduccin en la ductilidad se origina por el proceso de estiramiento en fro (trefilado) al cual son sometidos los alambres. Este proceso conlleva a un endurecimiento por deformacin del acero y elimina el escaln de fluencia.

c. TIPOS ESPECIALES DE ACERO DE REFUERZO.

Existen aceros de refuerzo que presentan proteccin contra la corrosin, se trata de los aceros con recubrimiento epxico y aceros con cubierta de zinc o galvanizados, los cuales estn sujetos a las normas ASTM-A-7751775M-00 y ASTM-A-7671767-00b. Este tipo de refuerzo an no se utiliza en el Per; Se emplea en puentes, estacionamientos, plantas de tratamiento de aguas servidas, pistas y estructuras expuestas al agua, agua de mar, intemperie, ambientes corrosivos o sales para deshielo. El refuerzo con recubrimiento epxico debe manipularse con cuidado para no estropear la cobertura y, en el diseo, debe tenerse en cuenta que no tiene buena adherencia con el concreto por lo que se deben tomar las previsiones del caso.

PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERO.

RELACIN ESFUERZO DEFORMACIN DEL ACERO:

En la figura 02, se puede apreciar una porcin de la curva esfuerzo-deformacin para aceros de diversos grados. Como se observa, en la fase elstica, los aceros de distintas calidades tienen un comportamiento idntico y las curvas se confunden. Tambin se muestra en lnea punteada la curva tpica para los alambres con los cuales se fabrican las mallas electro soldadas (Welded wire fabric). El mdulo de elasticidad es definido como la tangente del ngulo , por lo tanto, este parmetro es independiente del grado del acero y se considera igual a:

Es = 2039,000 Kg/cm2

Figura 02: Curva esfuerzo-deformacin y mdulo de elasticidad del acero.

A diferencia del comportamiento inicial, la amplitud del escaln de fluencia vara con la calidad del acero. El acero grado 40 presenta una fluencia ms pronunciada que los aceros grado 60 y 75. Para los aceros Grado 40 y 60 se observan claramente las plataformas de fluencia, mientras que los aceros de mayor resistencia, como el Grado 75 y los alambres para mallas electro soldadas, ya no exhiben tal plataforma.

La Norma ASTM especifica el alargamiento o elongacin de rotura mnima (medido en los ensayos en una longitud de 8) que deben tener los aceros de refuerzo. Para el acero Grado 60 el alargamiento mnimo debe estar entre el 7 y 9% dependiendo del dimetro. La tabla 03 resume los requerimientos para el acero Grado 60.

El alargamiento o elongacin es una medida de la ductilidad del acero. Obsrvese en la tabla 03, que la Norma ASTM exige para el acero A706 una elongacin mnima alrededor del 50% mayor que la correspondiente al acero fabricado bajo la A615, en consecuencia el A706 es bastante ms dctil y su empleo es recomendable en zonas de alta sismicidad.

Tabla 03: Elongaciones mnimas de rotura

En nuestro medio no es raro encontrar aceros trefilados o trabajados en fro. Estos se fabrican a partir del fierro de 1/4 estirndolo en fro, para producir dimetros de 4, 4.5, 5, 5.5 mm. Las propiedades mecnicas de estos aceros son distintas a la del acero a partir del cual se fabricaron ya que el estiramiento en fro elimina el escaln de fluencia, dando lugar a aceros frgiles con poca elongacin de rotura.

PROPIEDADES DE LAS BARRAS GRADO 60.

Caractersticas Mecnicas ASTM A615:

fy min = 4,200 kg/cm2 (fluencia nominal, valor mnimo). fu min = 6,300 kg/cm2 (esfuerzo mximo o ltimo o resistencia a la traccin). Es 2000,000 kg/cm2 (mdulo de elasticidad). Deformacin en el inicio de la fluencia y = (fy / Es) 0.0021. Longitud de la plataforma de fluencia = variable. Deformacin de rotura >> Deformacin de fluencia (30 a 40 veces). Elongacin a la rotura entre el 7% y 9% (Tabla 03). Coeficiente de dilatacin 11x10-6 1/C. Valor muy parecido al del concreto el cual es 10x10-6 1/C. Ambos coeficientes de dilatacin dependen de la temperatura.

Soldabilidad:

El acero ASTM A615, por su composicin qumica (carbono equivalente mayor a 0.5%) no es soldable en esencia. El alto contenido de carbono equivalente lo hace un acero difcil de soldar, con una alta posibilidad que se originen uniones frgiles y de baja resistencia. Es necesario utilizar procedimientos muy cuidadosos para lograr una soldadura decente como por ejemplo precalentar las barras y luego de soldar controlar el enfriamiento y usar electrodos de bajo contenido de hidrgeno E-7018 E-8018. En general no es recomendable soldar este acero, salvo bajo procedimientos supervisados y con mano de obra especializada.

El acero fabricado bajo la Norma ASTM A706 s es soldable. Su uso es recomendable en zonas de alto riesgo ssmico ya que facilita las reparaciones y/o refuerzo de estructuras daadas luego de sismos intensos, o cuando se requiere reforzar o ampliar una estructura. Tambin su uso facilita los empalmes de barras por soldadura, si fuesen necesarios.

Dimetros Mnimos de Doblado del Acero de Refuerzo:

La Norma Peruana en los artculos 7.2 y 7.3 establece los dimetros mnimos de doblado para las barras de refuerzo. Estos dimetros mnimos de doblado, no deben confundirse con el dimetro de la prueba de doblado especificada por las Normas ASTM.

Efecto de la Temperatura:

El acero expuesto a altas temperaturas pierde (reduce) sus propiedades mecnicas (fy, fu, Es). A partir de los 450 C aproximadamente, la reduccin en fy y fu crece rpidamente. El recubrimiento de concreto protege, dentro de ciertos lmites al acero de refuerzo, del fuego, prolongando el tiempo necesario para que sus propiedades mecnicas se vean afectadas por el efecto de las altas temperaturas.

La figura 04, muestra el efecto de las altas temperaturas en la resistencia del acero, para las barras trabajadas (estiradas) en fro, para las barras laminadas en caliente y para las barras de alta resistencia.

Fig. 04: Efecto de las altas temperaturas en la resistencia del acero.

La figura 05, muestra la influencia de la temperatura en la resistencia a la compresin del concreto simple. Se muestran las curvas correspondientes a tres tipos de agregados distintos. En general tanto la resistencia a la compresin como el mdulo de elasticidad del concreto disminuyen con las temperaturas altas, mientras que el coeficiente de dilatacin aumenta. Los concretos fabricados con agregados con carbonatos (calizas, dolomitas) son menos sensibles a las altas temperaturas que los fabricados con agregados silicios (granito, areniscas, cuarcitas). Estos ltimos son los ms utilizados en nuestro medio.

El color del concreto luego de un incendio, es un indicador aproximado de las temperaturas que se han alcanzado. En la parte inferior de la figura 05 se indican algunos rangos de temperatura asociados con el color del concreto. En general cuando el color ha pasado del rosado al gris, es probable que el concreto haya sido daado de manera importante por las temperaturas.

Fig. 05 Efecto de las altas temperaturas en la resistencia del concreto.

COEFICIENTE DE DILATACIN TRMICA

Su valor es muy similar al del concreto: 11x-6 /C. Esto es una gran ventaja pues no se presentan tensiones internas entre refuerzo y concreto por los cambios de temperatura del medio. Ambos tienden a dilatarse y contraerse de modo similar.

MALEABILIDAD DEL ACERO

Esta propiedad se garantiza a travs de una prueba que consiste en doblar en fro una varilla de acero alrededor de un pin sin que sta se astille en su parte exterior. El doblez debe ser de 180 para las varillas de todas las denominaciones excepto para las #14 y #18 cuyo doblez es de 90 para A-615, A-616, A-617 y 180 para A-706. El dimetro del pin vara de acuerdo a la varilla a ser ensayada y se indica en la siguiente tabla.

Las varillas se denominan por nmeros y sus caractersticas geomtricas se presentan en la siguiente tabla.

OXIDACIN DEL ACERO

El acero debe estar libre de xido durante su colocacin pues ste perjudica la adherencia con el concreto. Si las varillas lo presentan, deben limpiarse con escobilla de acero o con chorro de arena. El xido reduce la seccin transversal de las varillas afectando directamente su capacidad resistente. Durante el proceso constructivo debe verificarse que esta disminucin no sea crtica.El volumen del xido es igual a siete veces el volumen del acero. Si el refuerzo se oxida dentro del concreto, aumentar de volumen y el recubrimiento se desprender. Con el ingreso del oxgeno la reaccin se llevar a cabo ms rpidamente y la armadura terminar por corroerse totalmente.

Varillas en refuerzo en mal estado.

a) AMBIENTES CORROSIVOS

Cuando el concreto reforzado se ve sometido a sales descongelantes, agua marina o roco de esas fuentes, es necesario proporcionar una proteccin especial contra la corrosin al acero de refuerzo. Las estructuras usualmente afectadas son los tableros de puentes, los garajes, las plantas de tratamiento de aguas negras y diversas estructuras costeras. Deben considerarse tambin las estructuras a derrames ocasionales de productos qumicos que contienen cloro. El refuerzo se oxidar si no est bien protegido; al oxidarse, los xidos resultantes ocupan un volumen mucho mayor que el del metal original. Como resultado, se dan grandes presiones hacia el exterior que ocasionan un severo agrietamiento y astillamiento del concreto. Esto reduce el recubrimiento protector de concreto para el acero y la corrosin se acelera. Adems, la adhesin entre el concreto y el acero se reduce. El resultado de todos esos factores es una reduccin de la vida til de la estructura.

Se requiere que en ambientes corrosivos se proporcione ms recubrimiento de concreto al acero; tambien requiere que se usen proporciones especiales en dosificacin del concreto.

La vida til de tales estructuras puede incrementarse con el uso de barras de refuerzo recubiertas con epxico. Esas barras deben manejarse cuidadosamente para no quebrar sus capas protectoras. Sin embargo, la adhesin al concreto de tales barras no es muy buena y sus longitudes deben aumentarse.

Se observa que el refuerzo del voladizo esta corrodo.b) BARRAS DE REFUERZO REVESTIDAS

A menudo se especifican barras de refuerzo galvanizadas o revestidas con sustancias epxicas con el fin de minimizar la corrosin del refuerzo y el consecuente descascaramiento del concreto bajo condiciones ambientales severas, tales como tableros de puentes o estacionamientos sometidos a la accin de productos qumicos para descongelamiento, puertos y estructuras martimas y plantas de tratamiento de aguas residuales.

La norma ASTM A767, "Standard Specification for Zinc-Coated (Galvanized) Steel Bars for Concrete Reinforcement", incluye requisitos para los materiales de revestimiento en zinc, el proceso de galvanizacin, la clase o peso del revestimiento, el terminado y la adherencia del revestimiento y el mtodo de fabricacin. Las barras se galvanizan usualmente despus del proceso de corte y doblamiento. Se establecen requisitos complementarios con referencia al revestimiento de bordes recortados y a la reparacin de revestimientos daados cuando las barras se fabrican despus del proceso de galvanizacin.

Las barras revestidas con sustancias epxicas, ms utilizadas en la actualidad que las barras galvanizadas, estn reguladas por la norma ASTM A775, "Standard Specification for Epoxy-Coated Reinforcing Steel Bars", la cual incluye requisitos para el material de revestimiento, la preparacin de la superficie antes del revestimiento, el mtodo de aplicacin y los lmites de espesor del revestimiento, y por la norma ASTM A 934, "Standard Specification for Epoxy-Coated Prefabricated Steel Reinforcing Bars". Tpicamente, el revestimiento se aplica a las barras rectas en una operacin en la lnea de produccin, y las barras se cortan y doblan despus del revestimiento. Los bordes recortados y pequeos puntos con revestimiento defectuoso pueden repararse satisfactoriamente despus de la fabricacin. En la obra debe tenerse especial cuidado para evitar daos sobre el revestimiento, ya sea durante el envo o durante la colocacin, y para realizar efectivamente las reparaciones que se requieran.

Las barras de refuerzo recubiertas con epxico (A 775M) fueron agregadas al ACI 318 en 1983, y las barras de refuerzo prefabricadas recubiertas con epxico (A 934) fueron agregadas en 1995, reconociendo su uso especialmente para condiciones en que la resistencia a la corrosin del refuerzo es de particular importancia. Comnmente se les ha utilizado en losas de estacionamientos y puentes y en ambientes altamente corrosivos.

FATIGA DEL ACERO

CONCEPTO

Fractura o falla del elemento debido a un nmero elevado de ciclos de carga y descarga. Ocurre bajo cargas de servicio. INTRODUCCIN

La fatiga es un importante modo de fallo a considerar en el dimensionamiento de estructuras, presentando a menudo, un carcter catastrfico sin previo aviso, causando gran cantidad de prdidas humanas y materiales. El fallo de los materiales metlicos por fatiga tiene lugar con cargas que son considerablemente menores que la carga de rotura esttica.

El procedimiento a seguir en el proyecto de estructuras sometidos a fatiga est razonablemente bien documentada en la bibliografa existente y en la normativa correspondiente. Sin embargo, no se han desarrollado metodologas para el estudio del dao acumulado a fatiga de estructuras en servicio, que puede presentarse en:

Estructuras que, tras una prolongada vida de servicio, pueden haber llegado al final de su vida de proyecto por lo que la eventual prolongacin de su vida til pasa por una comprobacin de seguridad por fatiga.

Estructuras en las que se ha detectado dao a fatiga y se requiere saber si pueden repararse y, por tanto, seguir en servicio o, si por lo contrario, deben derruirse. Estructuras en las que se van a modificar las condiciones de carga y es preciso predecir la vida a fatiga bajo la nueva solicitacin.

En este trabajo se presentan los resultados de los ensayos de crecimiento de grieta por fatiga realizados sobre probetas a flexin de material S355 J0. Este trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigacin MEC-BIA2005-07802-C02 Anlisis de sensibilidad y evaluacin de dao a fatiga en proyectos de ingeniera civil que tiene como objetivo mejorar la fiabilidad en la prediccin de vida a fatiga utilizando anlisis modal para estimar las historias de tensiones presentes en cada punto de la estructura y, a continuacin, estimar el dao acumulado a fatiga.

Solicitaciones repetidas. En la Ingeniera Civil, la fatiga afecta a estructuras sometidas a elevados ciclos de carga y descarga, especialmente a estructuras de transportes de masas y a aquellas sometidas a la accin del oleaje y el viento.La respuesta de los materiales a fatiga se caracteriza experimentalmente por el nmero de ciclos que resisten a la rotura (N) ante una accin cclica de amplitud constante (S). Ensayando para diversos valores de la accin se traza la llamada curva S-N, que representa el comportamiento del material. La respuesta a fatiga del hormign armado depende tanto de la respuesta del hormign como del acero. De cara a asegurar la durabilidad del mismo a fatiga, es importante cuidar los detalles constructivos, pues el efecto de la fatiga aumenta ante la presencia de otros fenmenos de degradacin, como fisuracin y oxidacin de armaduras.Dentro de la parte experimental de la tesina, repasamos en primer lugar las exigencias de las normas de diversos paises. En la norma espaola, se exige que el material soporte un mnimo de 2106 ciclos frente a un incremento de tensin de 150 MPa. La preparacin de las probetas resulta clave para obtener resultados fiables en los ensayos, ya que en caso contrario

RESISTENCIA A LA FATIGA

En puentes vehiculares y en otras situaciones, tanto el acero como el concreto estn sometidos a un gran nmero de ciclos de esfuerzos. Bajo estas condiciones el acero, al igual que el concreto. En la fatiga de metales, una o ms fisuras microscpicas se forman despus de que un ciclo de esfuerzos se ha repetido un nmero suficiente de veces. Estas fisuras de fatiga ocurren en puntos de concentracin de esfuerzos u otras discontinuidades y aumentan gradualmente con el incremento en el nmero de ciclos de esfuerzos. Esto reduce el rea no fisurada de la seccin transversal de la barra hasta que sta resulta demasiado pequea para resistir la fuerza aplicada. En este punto, la barra falla de una manera sbita y frgil.

Cuando las barras estn expuestas a regmenes de fatiga, deben evitarse las concentraciones de esfuerzos como las producidas por soldaduras o doblamientos bruscos, ya que stos pueden afectar la resistencia a la fatiga.Los aceros tienen una serie de caractersticas comunes:

- mdulo de Elasticidad (E) 210.000 N/mm2- mdulo de Rigidez (G) 81.000 N/mm2- coeficiente de Poisson () 0.3- coeficiente de dilatacin trmica () 1,2 x 10-5 (C)-1- densidad () 7.850 Kg/m3

SOLDADURA EN ACERO

SOLDADURA.

La idea de la soldadura por arco elctrico fue propuesta a principios del siglo XIX por el cientfico ingls Humphrey Davy pero ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono.

Cuatro aos ms tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metlica. Sin embargo, este procedimiento no tom importancia en el mbito industrial hasta que el sueco Oscar Kjellberg descubri, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenz alrededor de los aos 1950.

FUNDAMENTOS.

El sistema de soldadura elctrica con electrodo recubierto se caracteriza, por la creacin y mantenimiento de un arco elctrico entre una varilla metlica llamada electrodo, y la pieza a soldar. El electrodo recubierto est constituido por una varilla metlica a la que se le da el nombre de alma o ncleo, generalmente de forma cilndrica, recubierta de un revestimiento de sustancias no metlicas, cuya composicin qumica puede ser muy variada, segn las caractersticas que se requieran en el uso. La soldadura por arco elctrico es utilizada comnmente debido a la facilidad de transporte y a la economa de dicho proceso.

ELEMENTOS.

Plasma: Est compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al positivo, de iones metlicos que van del polo positivo al negativo, de tomos gaseosos que se van ionizando y estabilizndose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusin tales como vapores que ayudarn a la formacin de una atmsfera protectora. Esta zona alcanza la mayor temperatura del proceso.Llama: Es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que ste, formada por tomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor por la combustin del revestimiento del electrodo. Otorga al arco elctrico su forma cnica.Bao de fusin: La accin calorfica del arco provoca la fusin del material, donde parte de ste se mezcla con el material de aportacin del electrodo, provocando la soldadura de las piezas una vez solidificado.Crter: Surco producido por el calentamiento del metal. Su forma y profundidad vendrn dadas por el poder de penetracin del electrodo.Cordn de soldadura: Est constituido por el metal base y el material de aportacin del electrodo y se pueden diferenciar dos partes: la escoria, compuesta por impurezas que son segregadas durante la solidificacin y que posteriormente son eliminadas, y el sobre espesor, formado por la parte til del material de aportacin y parte del metal base, que es lo que compone la soldadura en s.Electrodo: Son varillas metlicas preparadas para servir como polo del circuito; en su extremo se genera el arco elctrico. En algunos casos, sirven tambin como material fundente. La varilla metlica a menudo va recubierta por una combinacin de materiales que varan de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversa funciones, stas pueden resumirse en las siguientes:

Funcin elctrica del recubrimientoFuncin fsica de la escoriaFuncin metalrgica del recubrimiento

FUNCIONES DE LOS RECUBRIMIENTOS.

FUNCIN ELCTRICA DEL RECUBRIMIENTO.-

La estabilidad del arco para la soldadura depende de una amplia serie de factores como es la ionizacin del aire para que fluya adecuadamente la electricidad. Para lograr una buena ionizacin se aaden al revestimiento del electrodo productos qumicos denominados sales de sodio, potasio y bario los cuales tienen una tensin de ionizacin baja y un poder termoinico elevado. El recubrimiento, tambin contiene en su composicin productos como los silicatos, los carbonatos, los xidos de hierro y xidos de titanio que favorecen la funcin fsica de los electrodos, que facilitan la soldadura en las diversas posiciones de ejecucin del soldeo.

TIPOS DE SOLDADURA.-

Se distinguen los siguientes procesos de soldadura basados en el principio del arco elctrico:

SOLDADURA POR ARCO MANUAL CON ELECTRODOS REVESTIDOS.

La caracterstica ms importante de la soldadura con electrodos revestidos, en es que el arco elctrico se produce entre la pieza y un electrodo metlico recubierto. El recubrimiento protege el interior del electrodo hasta el momento de la fusin. Con el calor del arco, el extremo del electrodo funde y se quema el recubrimiento, de modo que se obtiene la atmsfera adecuada para que se produzca la transferencia de metal fundido desde el ncleo del electrodo hasta el bao de fusin en el material base.

Estas gotas de metal fundido caen recubiertas de escoria fundida procedente de la fusin del recubrimiento del arco. La escoria flota en la superficie y forma, por encima del cordn de soldadura, una capa protectora del metal fundido.

Como son los propios electrodos los que aportan el flujo de metal fundido, ser necesario reponerlos cuando se desgasten. Los electrodos estn compuestos de dos piezas: el alma y el revestimiento.

SOLDADURA POR ELECTRODO NO CONSUMIBLE PROTEGIDO.-

El objetivo fundamental en cualquier operacin de soldadura es el de conseguir una junta con la misma caracterstica del metal base. Este resultado slo puede obtenerse si el bao de fusin est completamente aislado de la atmsfera durante toda la operacin de soldeo. De no ser as, tanto el oxgeno como el nitrgeno del aire sern absorbidos por el metal en estado de fusin y la soldadura quedar porosa y frgil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de proteccin un chorro de gas que impide la contaminacin de la junta. Tanto este como el siguiente proceso de soldeo tienen en comn la proteccin del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por electrodo no consumible, tambin llamada Soldadura TIG (siglas de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente que normalmente, como indica el nombre, es de tungsteno. Este mtodo de soldadura se patent en 1920 pero no se empez a utilizar de manera generalizada hasta 1940, dado su coste y complejidad tcnica.

A diferencia que en las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el metal que formar el cordn de soldadura debe ser aadido externamente, a no ser que las piezas a soldar sean especficamente delgadas y no sea necesario. El metal de aportacin debe ser de la misma composicin o similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse satisfactoriamente como material de aportacin una tira obtenida de las propias chapas a soldar.

SOLDADURA DEL ACERO CORRUGADO

La aptitud a la soldadura de las barras de acero depende, fundamentalmente, de su composicin qumica. La Norma UNE 36.068:94 establece los contenidos mximos de ciertos elementos qumicos (azufre, fsforo, carbono y nitrgeno) para que las barras corrugadas de aceros puedan ser soldables. Por su parte, la UNE 36.832:96 regula la disposicin, ejecucin y control de las uniones soldadas de barras para hormign.

Los mtodos de soldeo normalmente empleados son: soldadura a tope, soldadura por solapo y soldadura en cruz. Antes de efectuar cualquiera de estas soldaduras conviene consultar al fabricante del acero sobre su aptitud para el mtodo de soldeo elegido. La ejecucin debe confiarse nicamente a operarios cualificados.

PROCEDIMIENTOS DE SOLDADURA.

De acuerdo con las especificaciones de los cdigos ANSI/AWS D1.4-98 y AWS D1.1-04, y de las recomendaciones del fabricante del material de 144 aporte E8018-C3, se han elaborados los procedimientos de soldadura para junta directa a tope en posiciones 1G y 3G. Estas posiciones se han escogido en base a recomendaciones de ingenieros civiles del Laboratorio de Estructuras - PUCP. Transformador: Su funcin es producir una descarga elctrica controlada, tanto en potencia como en duracin, al poner en contacto el electrodo con las piezas a soldar haciendo pasar la corriente a travs de la masa. Y Pinza: Su objetivo es sujetar el electrodo y permite conducir el material de aporte necesario para la soldadura. Su disposicin en empuadura hace posible cortar el paso de la corriente sin ms que separarlo del material a soldar. Y Masa: en forma de pinza o gato de presin sirve para cerrar el circuito elctrico.

Electrodo: varilla metlica, generalmente de acero dulce, revestido de un material que conforma luego la escoria, protegiendo a la soldadura de la corrosin. Esta es la soldadura ms utilizada, no obstante tambin se pueden realizar soldaduras de hilo continuo, en las que el electrodo es un hilo metlico continuo sin recubrimiento.

DEFECTOS EN LAS SOLDADURAS

Influyen especialmente en la aparicin de defectos:- la capacitacin profesional del soldador- la eleccin adecuada de los electrodos, y- una cuidada ejecucin

Los principales defectos que se pueden producir son:

DEFECTOS INTERNOS O FALTA DE PENETRACIN, Cuando el chafln de la soldadura no est totalmente lleno o cuando la unin entre el metal base y el metal de aportacin no es perfecta en algn punto o grietas o inclusiones, escoria u otros cuerpos englobados en la soldadura o poros u oclusiones gaseosas

DEFECTOS SUPERFICIALES o mordeduras en los bordes o desbordamientos o picaduras o poros, etc.

MALLAS ELECTROSOLDADAS DE ALAMBRON

Adems de las barras de refuerzo simples se utilizan las mallas electro soldadas de alambrn para reforzar losas y otras superficies, tales como cascarones, y para reforzar a cortante el alma de vigas delgadas, particularmente en vigas pre esforzadas. El refuerzo con alambrones soldados consta de un conjunto de alambrones de acero extruidos en fro, longitudinales y transversales a ngulos rectos el uno del otro, y soldados entre s en todos los puntos de interseccin. El tamao y espaciamiento de los alambrones puede ser el mismo en las dos direcciones o puede ser diferente dependiendo de los requisitos del diseo.

La nomenclatura convencional utilizada para describir el tipo y el tamao de las mallas electro soldadas de alambrn utiliza una combinacin de letras y nmeros. La ASTM utiliza la letra " W para indicar alambrn liso y la letra para describir alambrn corrugado. El nmero que sigue a la letra indica el rea de la seccin transversal del alambrn en centsimas de pulgada cuadrada. Por ejemplo, un alambrn W5.0 es un alambre liso con un rea de la seccin transversal igual a 0.05 pulg2. Un alambrn W5.5 tiene un rea de 0.055 pulg2. D6.0 indica un alambrn corrugado con un rea de Mallas Electro Soldadas.

Las mallas electro soldadas se utilizan como refuerzo prefabricado para el concreto. Consisten en alambres lisos o corrugados colocados horizontal y verticalmente, los alambres se sueldan elctricamente en las intersecciones conformando mallas con aberturas cuadradas o rectangulares.Se las usa como refuerzo en pavimentos, losas, muros y en general en estructuras con refuerzo longitudinal y transversal dispuesto en un patrn regular. La ventaja que tienen es la de ahorrar mano de obra ya que de utilizar refuerzo convencional, las armaduras deben tejerse manualmente.

Las Normas ASTM establecen las caractersticas que deben tener tanto las mallas como los alambres que la componen, por ejemplo la ASTM A496 especifica las caractersticas del alambre corrugado utilizado para la fabricacin de mallas corrugadas

El uso de las mallas electro soldadas debe evaluarse cuidadosamente en aquellas estructuras que requieran ductilidad, como lo son las estructuras que deban soportar sismos y en las cuales las fuerzas de diseo se han obtenido reduciendo el espectro elstico de respuesta estiramiento en fro (trefilado) al cual son sometidos los alambres. Este proceso conlleva a un endurecimiento por deformacin del acero y elimina el escaln de fluencia.

RESISTENCIA DEL CONCRETO ARMADO

El concreto es un material dbil en traccin, por lo tanto se le usa junto con acero de refuerzo capaz de resistir los esfuerzos de traccin. Por ejemplo, en una viga sometida a flexin, el concreto se encarga de resistir las compresiones y las barras de acero longitudinal, colocadas cerca de la superficie en traccin, se encargan de resistir las tracciones originadas por la flexin. Adicionalmente se suele colocar refuerzo transversal, en la forma de estribos, que ayudan a resistir los esfuerzos de traccin diagonal en el concreto causados por las fuerzas cortantes.

El acero tambin se utiliza para ayudar al concreto a soportar los esfuerzos de compresin, por ejemplo en el caso de las columnas o elementos que trabajan en compresin o flexo compresin. Esto ayuda a reducir las secciones transversales de las columnas y se puede entender si se compara la resistencia en compresin de un concreto normal, digamos de 210 kg/cm2, con la resistencia del acero de refuerzo que utilizamos en nuestro medio que es de 4,200 kg/cm2, es decir cada centmetro cuadrado de acero equivale a 20 cm2 de concreto trabajando en compresin.

Para que el acero trabaje de manera efectiva es necesario que exista una fuerte adherencia entre el concreto y el acero, para asegurar que no ocurran movimientos relativos (deslizamientos) entre las barras de refuerzo y el concreto circundante. Esta unin o adherencia, proviene bsicamente de tres fuentes: de la adhesin del tipo qumico que existe en la interfase entre el acero y el concreto, de la rugosidad natural que tienen las superficies del refuerzo de acero laminado en caliente y de las corrugaciones (resaltes) con las cuales se fabrican las barras de refuerzo corrugadas.Esta ltima fuente es la ms importante para la adherencia, y solo est presente en las barras corrugadas, en las barras lisas solamente existen las dos primeras fuentes.

Adicionalmente existen otras caractersticas que conducen a un comportamiento satisfactorio del conjunto acero concreto, estas son:

a) Los coeficientes de dilatacin trmica del acero y del concreto son similares. Esto permite que no se forme agrietamiento en el concreto debido a las deformaciones trmicas.b) El concreto que rodea a las barras de refuerzo provee una buena proteccin contra la corrosin del acero.c) La resistencia al fuego del acero desprotegido no es buena, por su alta conductividad trmica y por el hecho de que sus propiedades mecnicas se reducen notablemente cuando es expuesto a temperaturas elevadas. El concreto protege al acero de la exposicin a temperaturas elevadas, como las que se producen en un incendio, permitiendo aumentar el tiempo de exposicin a las temperaturas altas que es capaz de resistir una estructura.

RESISTENCIA A LA COMPRESIN

Los elementos estructurales sometidos fundamentalmente a carga axial son las columnas y muros de los edificios. En estos es econmico hacer que el hormign soporte la mayor proporcin de la carga axial mientras que el acero permite absorber tanto las excentricidades accidentales de la carga axial como los momentos flectores originados por las cargas. Adicionalmente el refuerzo permite disminuir considerablemente las dimensiones de las secciones de hormign debido a su mayor capacidad en resistencia mecnica.En la figura se muestran los dos tipos bsicos de columnas de hormign armado utilizadas preferiblemente en edificaciones: la columna rectangular y la columna circular. La columna rectangular presenta siempre al menos cuatro (4) barras de refuerzo perimetrales las cuales se mantienen en posicin por la accin de amarres rectangulares de dimetro 9.50 o 12.70 mm. La funcin del amarre transversal es fundamental porque facilita el armado durante la construccin de la estructura y evitan el pandeo de las barras longitudinales cuando se someten a carga. En la columna circular el refuerzo perimetral est conformado por al menos seis (6) barras las cuales se mantienen en su posicin por el uso de amarres en espiral que las envuelve cumpliendo la misma funcin que los amarres en la columna rectangular.

Experimentalmente se ha podido comparar el comportamiento estructural de ambas columnas llegando a la conclusin de que la columna circular es de mayor resistencia y deformacin que la rectangular. La razn de esto es que el amarre en espiral produce un excelente confinamiento al hormign aumentando no solo su capacidad resistente sino sus deformaciones ltimas. La figura siguiente muestra comparativamente el comportamiento bajo carga axial mediante las curvas carga deformacin para los dos tipos de columnas indicadas y una columna de hormign sin refuerzo. La curva A representa una columna de hormign sin refuerzo, en ella se aprecia cmo tanto su capacidad mecnica como su deformacin ultima son relativamente bajas respecto a las otras dos columnas; la curva B es la columna rectangular esta presenta una alta capacidad mecnica pero un bajo incremento en la deformacin y la curva C para columna circular muestra tres tendencias similares indicando una mayor deformacin ultima sin prdida de capacidad de carga.

A. Anlisis en rango elstico.

Cuando las tensiones producidas por las cargas externas no superan el 50% del valor fc se puede asumir que tanto el hormign como el acero tienen un comportamiento acertadamente lineal como lo ilustra la figura 3.4. Lo anterior se traduce en una proporcionalidad entre tensiones de compresin (fc) y deformaciones () en esta fase. En el hormign el rango aproximadamente elstico se prolonga hasta unas deformaciones de 0.0005 y en el acero hasta lograr la tensin de fluencia (fy) a una deformacin de 0.002.

Si la deformacin a compresin en el hormign (c) es la misma que la del acero (s), para una determinada carga, se tiene por el principio de Hooke:

Y En donde:fc y fs : Tensiones en el hormign y el aceroEc y Es: Mdulos elsticos del hormign y del aceroc y s: deformaciones en el hormign y en el aceroSi se aplica el principio de igual deformacin en ambos materiales cuando la estructura est sometida a cargas se tiene:

De donde se obtiene la conocida relacin entre fs y fc:

n: Relacin modular en el hormign armado = Es/Ec.Si se considera que Ac es el rea neta de la seccin de hormign (es decir el rea bruta Ag menos el rea ocupada por el refuerzo As) y P la carga axial aplicada:P = Pc + Ps = fc Ac + f sAs = f cAc + nfc As = fc (Ac + nA s) (3.2)En donde Pc: carga que resiste el hormign y Ps: Carga que resiste el aceroEl termino (Ac + nAs) es conocido como rea transformada y puede interpretarse como un rea ficticia de solo hormign que resiste la carga axial P en forma similar a la seccin compuesta de hormign y acero. Esta seccin transformada est compuesta de la seccin real de hormign ms n veces el rea de acero. En la figura 3.5 se representa grficamente el concepto anterior en una seccin de hormign armado compuesto de seis barras de refuerzo colocadas en dos capas. Si el refuerzo se elimina y este se reemplaza por una seccin imaginaria de hormign el rea adicional ser nAs, como lo muestra la figura 3.5.b. Alternativamente si el rea que ocupan las barras se sustituye por hormign hay que agregar al rea total el valor de (n-1)As para obtener la misma seccin transformada.

P = fc (Ac + nAs) = fc( Ag- As + nAs) = f[ Ag+ (n -1)As] (3.3)

Si se conocen las dimensiones de la seccin transversal de la estructura y el nivel de carga aplicado, se pueden encontrar las tensiones tanto en el hormign como en el acero utilizando las ecuaciones 3.1, 3.2 y 3.3.

Las anteriores relaciones son vlidas siempre y cuando los materiales estn en el Dominio del rango elstico. Por razones de seguridad y servicio las tensiones en las estructuras reales bajo condiciones de carga tpicas se mantienen en este campo. Por lo que las anteriores ecuaciones son utilizadas para estudiar el comportamiento del material bajo condiciones normales de servicio.

b) Anlisis en rango inelstico.

Cuando las cargas externas producen tensiones en el hormign que se traducen en deformaciones mayores que 0.0005 se concluye que el material esta en zona inelstica y las relaciones obtenidas en el numeral anterior no son adecuadas para analizar su comportamiento estructural. En estos casos se debe utilizar la informacin experimental de la curva tensin deformacin de cada material en forma similar a la ilustrada en la figura.c) Anlisis por resistencia.

Realmente desde el punto de vista de la seguridad estructural esta es la etapa decisiva del diseo. En esta se obtiene la carga mxima que la estructura o elemento puede soportar antes de la falla. Para determinar esta capacidad de carga se requiere el conocimiento previo de las relaciones entre tensiones y deformaciones deducidas experimentalmente para ambos materiales.

En las edificaciones muchos tipos de carga se mantienen durante un periodo prolongado y otras se aplican lentamente como en el caso del peso propio, las instalaciones, los acabados, las cargas por uso y ocupacin. Por esta razn se debe utilizar la curva c de la figura 3.4 en la determinacin de la resistencia del hormign.

El acero por el contrario alcanza su resistencia ltima a una deformacin relativamente alta respecto al hormign, es = 0.08 (es decir 40 veces la deformacin para resistencia mxima del hormign, c = 0.002).

TRACCION

Ya que la resistencia a traccin del hormign es solo una pequea fraccin de la compresin se concluye que el hormign armado no es un material adecuado para usar en estos casos ya que el hormign contribuir muy poco a la resistencia estructural de la seccin o elemento. Sin embargo en la prctica se presentan algunos casos en donde el hormign queda sometido a traccin como por ejemplo en vigas de amarre de estructuras en arco en donde el acero de refuerzo perimetralmente dispuesto est rodeado por hormign en forma similar a las columnas de edificios. Cuando la fuerza de traccin es pequea de tal forma que las tensiones resultantes no superan la resistencia a traccin del hormign (ft, fct, fr) tanto el acero como el hormign se comportan elsticamente. En este caso las ecuaciones utilizadas para determinar la carga axial de compresin, P, se aplican en forma similar a la traccin axial en especial la ecuacin 3.2.

P f ct (Ac nAs) (3.6)

En donde fct es la resistencia a la traccin del hormign determinada por el ensayo de traccin por compresin NTC-722.

Cuando se incrementa la carga el hormign llega rpidamente a su resistencia a traccin, la cual se logra para unas deformaciones del orden de una dcima parte de las de compresin. En este estado el hormign esta fisurado y deja de resistir cargas, por lo que el acero debe resistir toda la carga axial. En este caso la ecuacin 3.7 da la capacidad de traccin axial del hormign armado.

P = As . fs (3.7)

Para cargas cercanas a la que produce la fluencia del acero de refuerzo la estructura sufre grandes deformaciones manteniendo la misma capacidad de carga, pero estas altas deformaciones lo hacen inutilizable desde el punto de vista estructural. En este caso la resistencia mxima a traccin est dada por la ecuacin 3.8.

Pn = A s. f y (3.8)

Para garantizar una seguridad apropiada en el diseo estructural, la mxima carga axial permitida en un elemento de hormign armado sometido a traccin debe ser el 50% de la determinada con la ecuacin 3.8. Ya que el hormign se fisura para cargas axiales considerablemente menores que este valor, en la etapa de servicio este no contribuir a la capacidad de carga axial. Sin embargo su presencia permite proteger el acero de la corrosin debido al ataque de sales y cidos, el fuego y los agentes atmosfricos.

Cuando se utiliza el hormign armado en la construccin de tanques circulares de almacenamiento de agua, es importante garantizar que la estructura no presente fisuras a traccin. Para ello se recomienda utilizar la ecuacin 3.6 determinando experimentalmente el valor de fct o asumiendo un valor estadsticamente adecuado para el diseo.

CONCLUSIONES:

El acero es una aleacin de diversos elementos entre ellos: carbono, manganeso, silicio, cromo, nquel y vanadio. El carbono es el ms importante y el que determina sus propiedades mecnicas. A mayor contenido de carbono, la dureza, la resistencia a la traccin y el lmite elstico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductilidad y la tenacidad. Existen tres calidades distintas de acero corrugado: grado 40, grado 60 y grado 75, pero el ms usado en nuestro medio es el de grado 60. El concreto es un material dbil en traccin, por lo tanto se le usa junto con acero de refuerzo capaz de resistir los esfuerzos de traccin. Para que el acero trabaje de manera efectiva es necesario que exista una fuerte adherencia entre el concreto y el acero. Las sales descongelantes, agua marina o roco de esas fuentes, es denominado un ambiente corrosivo para el concreto para la cual es necesario proporcionar una proteccin especial contra la corrosin al acero de refuerzo. El refuerzo se oxidar si no est bien protegido; al oxidarse, los xidos resultantes ocupan un volumen mucho mayor que el del metal original, como resultado, se dan grandes presiones hacia el exterior que ocasionan un severo agrietamiento y astillamiento del concreto. La corrosin del acero perjudica la adhesin del mismo al concreto. La vida til de las estructuras puede incrementarse con el uso de barras de refuerzo recubiertas con epxico. Sin embargo, la adhesin al concreto de tales barras no es muy buena y sus longitudes de recubrimiento deben aumentarse. Es totalmente factible la soldabilidad de elementos corrugados siempre y cuando sean del tipo ASTM A706. Debido a su comportamiento estructural, las uniones soldadas no deben ser sobre exigidas en el elemento estructural a ser usadas. Vale decir que para momentos flectores positivos y negativos mximos lo recomendable es usar elementos enteros. Las uniones soldadas debern usarse donde el elemento no desarrolle el total de los esfuerzos para que esta diseado

RECOMENDACIONES:

No usar los aceros lisos en el diseo y construccin de elementos estructurales, porque de lo contrario ocurrirn movimientos relativos que afectaran la adherencia del concreto con acero de refuerzo. Tener en cuenta que, cuando el acero posee mayor cantidad de carbono en su composicin qumica, no es soldable, y con una alta posibilidad que se originen uniones frgiles y de baja resistencia. Los fierros que pesan menos del 6% del peso nominal, no deber colocarse en las armaduras. Porque esta disminucin es consecuencia del oxido. Los aceros en la intemperie se oxidan, y estos debern de limpiarse con escobilla de acero, tal que se elimine el total de xidos, a fin de lograr la adherencia entre el concreto y el acero. Cuando se va a colocar el concreto en las armaduras, estas deber de revisarse a fin de que no tengan adheridos elementos que impidan la adherencia del concreto y el acero. Durante su almacenaje del acero de refuerzo, se recomienda cubrir las barras con lminas y plstico o planchas de triplay para prevenir la oxidacin. Estas se almacenan en un lugar seco, aislado del suelo y protegido de la humedad, tierra, sales, aceite y grasas. La proteccin contra la corrosin (recomienda la ACI318-05) un recubrimiento mnimo del refuerzo de 50 mm para muros y losas y de 60 mm para otros elementos. En ambientes corrosivos u otras condiciones severas de exposicin, debe aumentarse adecuadamente el espesor del recubrimiento de concreto y debe tomarse en consideracin su densidad y porosidad o debe disponerse de otro tipo de proteccin. Disminuir la longitud de arco al mnimo posible con la finalidad de reducir la presencia de discontinuidades. El importante tener en cuenta que la soldadura se ve directamente afectada por la pericia del soldador. Se recomienda que ste procedimiento sea realizado nicamente por personal altamente capacitado.

BIBLIOGRAFA.

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