unidad 2 - materiales

Hormigón ArmadoUNIDAD Nº 2: MATERIALESALVAREZ PADILLA JUAN CRUZ

Hormigón Componentes del Hormigón

Cemento: es el material conglomerante que reacciona con el agua, fragua y endurece expuesto al aire y bajo el agua. Los tipos de cemento las usuales son:

1. Cemento portland normal (CPN)2. Cemento portland con filler calcáreo (CPF)3. Cemento de alta resistencia inicial (ARI)4. Cemento portland puzolanico (CPP)5. Cemento portland con escoria (CPE)6. Cemento portland compuesto (CPC)7. Cemento blanco (B)8. Cemento de alto horno (CAH)

Hay cemento que cumplen requisitos especiales como los cementos moderadamente resistentes a los sulfatos (MRS), altamente resistente a los sulfatos (ARS), de bajo calor de hidratación (BCH), resistente a la reacción álcali-agregado, de alta resistencia inicial (ARI) y cemento blanco (B).En el reglamento CIRSOC 201, punto 3.1 se señalan las normas IRAM a cumplir en cada caso.

Áridos: se utilizan agregados inertes procedentes de la desintegración natural o de la trituración de rocas. También hay agregados artificiales obtenidos como subproductos industriales o por fabricación.El agregado fino de hasta 4,75mm, y el agregado grueso desde 4,75mm, deben cumplir con requisitos granulométricos, TM, MF y cantidades máximas de sustancias que pueden ser perjudiciales o nocivas para el hormigón y las armaduras.

Agua de Amasado: casi la totalidad de las aguas naturales son aptas para ser utilizadas como aguas de amasado, incluida el agua potable. Se recomienda tener cuidado con las aguas de pantanos y afluentes industriales. El agua de mar no es apta por el peligro de corrosión a causa de su contenido de sales.

Aditivos para Hormigón: para poder influir favorablemente en determinadas propiedades del hormigón, se emplean aditivos químicos o adiciones minerales pulverulentas como colorantes minerales, polvo de piedra caliza (filler), cenizas volantes o adiciones minerales con hidraulicidad.Se emplean aceleradores de endurecimientos, aceleradores de fraguado, retardadores de fraguado, impermeabilizantes, anticongelantes, plastificantes, incorporadores de aire para mejorar la resistencia a las heladas y otros.

Dosificación de HormigonesDosificar es la determinación de las proporciones de los diferentes materiales que componen al hormigón, de tal forma que cumpla con las especificaciones y exigencias de obra. El hormigón está compuesto por:

CEMENTO + PIEDRA + ARENA + AGUA (+ AIRE + ADITIVOS)

Estados del Hormigón Estado Fresco: se define como el tiempo que transcurre entre el momento que se

pone en contacto el cemento con el agua, hasta cuando comienza a rigidizarse (fraguado). En este estado, el hormigón debe cumplir con los siguientes aspectos:

1. Uniformidad : esta puede alterarse por fenómenos de segregación y exudación.A. Segregación: separación de los constituyentes de la mezcla.B. Exudación: ascenso del agua de amasado y su salida de la masa del

hormigón.

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2. Trabajabilidad : es la capacidad que tiene el hormigón de ser transportado, colocado y compactado sin sufrir la segregación de los materiales. la trabajabilidad no se puede medir, pero se la puede estimar de acuerdo a la consistencia, mediante el Ensayo de Asentamiento del Cono de Abrams.

Escala de Consistencias Medidas por el AsentamientoConsistenci

aAsentamiento

(cm)Observaciones

Seca 0 a 1 Para usarse con fuerte compactación o vibrado

Semi – Seca 1 a 5Puede moldearse satisfactoriamente por compactación o

vibrado

Media 5 a 10Hormigón plástico, fácilmente moldeable, aunque

requiera alguna compactación para colocarlo en las estructuras

Húmeda 10 a 15 Hormigón fácilmente colocableFluida 15 a 20 Hormigón que puede ser vertido en el lugar

3. Duración (Periodo de Fraguado): define los tiempos disponibles para el transporte, colocación y compactación del hormigón.

4. Curado : define los cuidados mínimos para evitar alteraciones en el tiempo. Estado Endurecido: las dos condiciones que debe reunir un hormigón en estado

endurecido son:1. Resistencia : como función de las tensiones admisibles que se adapten, tanto

sea a la compresión como a la flexión, según los requisitos del cálculo.2. Durabilidad : capacidad de resistir la acción de agentes exteriores.

Criterios de DosificaciónA. Criterios Empíricos: no tienen en cuenta ninguna característica de los componentes

de la mezcla. Se fijan las proporciones en base a la experiencia. Se podrá adoptar una dosificación empírica solo para hormigones de baja resistencia (H15).Ejemplo: 1:3:3 (1 cemento, 3 arena, 3 pierda). Se agrega agua de acuerdo al aspecto de la mezcla.

B. Criterios Semi - Empíricos: tienen en cuenta algunas características de los agregados (peso y granulometría). Se fijan relaciones (a/c) hasta obtener el asentamiento deseado, incorporando gradualmente los agregados. (No se tiene en cuenta la Ley de Abrams)

C. Criterio Racional: corresponde al Método del Ing. García Balado, en el cual se considera todas las propiedades de los diferentes materiales que componen el hormigón. Este método está basado en la Ley de Abrams.

Ley de AbramsEstablece que en condiciones de obra, para mezclas plásticas con agregados limpios y de buena calidad, la resistencia a compresión del hormigón, es una función de la relación a/c.

Rc=A

Ba /c

Dónde:A y B = Constantes que dependen de la granulometría del agregado, edad del ensayo y tipo de cemento.a/c = Relación agua – cemento. Se define como la relación entre la cantidad de agua y

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cemento de la mezcla, expresada en peso.

A medida que aumento la relación a/c, disminuye la Rc.

Valores de las Constantes de la Formula de AbramsEdad del Hormigón

(días)A B

1 220 38,703 668 30,807 998 24,70

14 1137 19,6028 1181 14,5890 1214 10,67

365 1250 9,42

Método del Ing. García BaladoLos materiales componentes que intervienen en el cálculo de la dosificación son:

Cemento (Pe = 3150kg/m3) Agregado Fino: se debe conocer la absorción, peso específico del agregado saturado

a superficie seca (Pesss), granulometría, módulo de fineza (Mf). Agregado Grueso: se debe conocer la absorción, peso específico del agregado

saturado a superficie seca (Pesss), granulometría, módulo de fineza (Mf) y TMAG.El método se basa en el concepto de que, para cada combinación de granulometría de arena y TMAG, existe un valor máximo de volumen compactado de agregado grueso que puede emplearse en 1m3 de hormigón compactado.

Desarrollo del MétodoPara la dosificación del hormigón se necesita conocer las siguientes condiciones:

Resistencia cilíndrica a compresión (σ ' bm−28d ) Contenido mínimo de cemento (Cmin) Máxima relación a/c Asentamiento en Cono de Abrams (2,5 y 4cm)

A) Determinación del Contenido de Agregado Grueso (b)

A = 1m3 de hormigón compactado.

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B = Volumen ocupado por el agregado compactado contenido en 1m3 de hormigón compactado.C = Volumen correspondiente a 1m3 de agregado contenido compactado (PUAGC).D = Volumen absoluto de agregado grueso contenido en 1m3 de agregado grueso compactado (b0).E = Volumen absoluto de agregado grueso contenido en 1m3 de hormigón compactado (b).

Si se realiza un corte transversal en una masa de hormigón de 1m3, correctamente dosificado y densificado, comprobamos que el agregado grueso está totalmente rodeado por el mortero (figura A).Si eliminamos el mortero y al agregado grueso lo compactamos, obtenemos un volumen que es una fracción del m3 de hormigón y que representa el volumen compactado de agregado grueso contenido en 1m3 de hormigón compactado (figura B).Si a este volumen (figura B) lo deformamos comprimiéndolo hasta eliminar el aire, obtendremos el volumen de agregado grueso contenido en 1m3 de hormigón compactado (b) (figura E).El esquema de la figura C representa 1m3 de agregado grueso compactado. Si eliminamos el aire entre partículas, obtenemos el volumen de agregado grueso contenido en 1m3 de agregado grueso compactado (b0) (figura D).

b0=PUAGCPEAG

Dónde:

PUAGC=¿ Peso Unitario del Agregado Grueso Compactado [kg/m3AGC]

PEAG=¿ Peso Específico de Agregado Grueso [kg/m3]

b=( bb0 )×b0

Dónde:

b /b0=¿ Factor de Trabajabilidad. Depende del Módulo de Fineza de la Arena y del TMAG.

[m3AGC/m3H°]

b0=¿ Volumen de Agregado Grueso en 1m3 de Agregado Grueso Compactado [m3/m3AGC].

b=¿ Volumen de Agregado Grueso contenido en 1m3 de Hormigón Compactado [m3/m3H°].

2,00 2,20 2,40 2,60 2,75 2,90 3,10 3,30

9,5 (3/8") 0,54 0,52 0,50 0,47 0,45 0,42 0,39 0,3512,7 (1/2") 0,61 0,59 0,57 0,55 0,53 0,51 0,48 0,4519 (3/8") 0,68 0,67 0,65 0,63 0,62 0,60 0,58 0,55

25 (1") 0,72 0,70 0,69 0,67 0,66 0,65 0,63 0,60

38 (1 1/2") 0,76 0,75 0,73 0,72 0,71 0,70 0,68 0,6651 (2") 0,79 0,78 0,76 0,75 0,74 0,73 0,71 0,7076 (3") 0,82 0,81 0,80 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75

152 (6") 0,87 0,87 0,86 0,85 0,84 0,83 0,82 0,81

Modulo de FinezaVolumenes Compactados de Agregado Grueso por Unidad de Volumen de Hormigon (b/b0)

Valores de b/b0

TMAG (mm)

Finalmente:

B=b× PEAGDónde:

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B=¿ Contenido en Peso de Agregado Grueso por m3 de Hormigón Compactado [kg/m3H°]

B) Determinación del Contenido de Agua de la MezclaEn función del módulo de fineza del agregado fino y “b”, se fija el contenido de agua para lograr un asentamiento igual a 7,5cm (tabulado). Para lograr la consistencia exigida en obra, se corrige mediante tabla auxiliar el contenido de agua respecto a la correspondiente al asentamiento de 7,5cm.

bMódulo de Fineza de la

Arena2,40 2,60 2,80 3,00

0,300 217 212 209 2040,350 203 200 197 1920,400 189 186 184 1800,450 185 173 170 1670,500 161 158 157 1540,550 146 144 142 1400,600 131 129 128 126

Los valores de a0 obtenidos de la tabla anterior se pueden disminuir si se emplea canto rodado (2%).

a=a0[1±x (%) ]A=a×PeDónde:

a=¿ Volumen de agua contenido en 1m3 de hormigón compactado [l/m3H°]

a0=¿ Volumen de agua para lograr un asentamiento de 7,5cm [l/m3H°]

A=¿ Contenido en peso de agua en 1m3 de hormigón compactado [kg/m3H°]

x (%)=¿ Variación porcentual de contenido de agua por cambios de consistencia.

Pe=¿ Peso Específico del Agua [kg/litro]

C) Determinación del Contenido de CementoPara cumplir el requisito de resistencia mecánica, en nuestro país el Ing. García Balado ha propuesto la siguiente expresión para la relación (a/c):

σ bm=α×C28d

25a / c dondeac=0,715 log

α×C28d

σbm

< ac(exigida)

Dónde:

C28d=¿ Resistencia promedio a la rotura por compresión de probetas de mortero, usando

cemento de la misma calidad del que se usara en obra.

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α=¿ Coeficiente cuyo valor depende de las características de forma y textura superficial del

agregado grueso (3,1 para canto rodado y 3,7 para piedra granítica).

σ bm=¿ Resistencia cilíndrica promedio a la compresión (a la edad de 28 días) de probetas de

15cm de diámetro por 30cm de altura.Por condiciones de durabilidad suele fijarse una cantidad mínima de cemento (factor cemento) y también una máxima relación a/c. Esta relación agua-cemento se fija en función del clima y del tipo de estructura (tabulada).La ley de la relación a/c por parte de Abrams determino que la resistencia mecánica y otras propiedades deseables de un hormigón, en las condiciones de obra, dependen de las cantidades netas de aguas de mezclado por unidad de contenido de cemento.Por lo tanto, si elegimos una relación adecuada a/c (menor “a/c” de las condiciones de resistencia y durabilidad adoptadas), el cálculo de la cantidad de ligante es inmediato, pues el numerador de la fracción fue obtenido en el paso anterior.

Contenido de Cemento en Peso →C=A /(a/c )≥Cmin (Contenido Mínimo de

Cemento)

Volumen Solido de Cemento →c=C /PEC PEC = 3150kg/m3

Si C<Cminse debe recalcular A. entonces:

A'=Cmin (a /c )→C'=A ' /(a /c)Finalmente:

c=C ' /PEC

D) Determinación del Contenido de ArenaEl volumen solido de arena se obtiene restando de 1m3, la suma de los volúmenes solidos de los otros componentes y que se calcularon en los pasos anteriores:

d=1m3−( b+a+c )→D=d ×PEAFDónde:

d=¿ Volumen de arena en 1m3 de hormigón compactado [m3/m3H°]

D=¿ Contenido en Peso de Arena en 1m3 de hormigón compactado [kg/m3H°]

PEAF=¿ Peso específico del agregado fino [kg/m3]

Con una fracción de los contenidos en peso para cada uno de los materiales, que se calcularon, se moldean pastones de prueba. El cumplimiento del asentamiento requerido es de inmediata verificación sobre la mezcla fresca (Cono de Abrams). Con la mezcla ya ajustada por consistencia, se procede a moldear, de acuerdo a normas, probetas para someterlas a ensayos de carga hasta la rotura, a los 28 días de edad, para corroborar si la resistencia mecánica de la mezcla se ajusta a los valores previstos.

Dosificación el ObraEn el método del Ing. García Balado se considera que los materiales granulares están en condición de saturado a superficie seca (s.s.s) y, a esta condición, corresponden los valores de la composición en peso que hemos desarrollado.Esta condición no es la que se presenta en obra, por lo que los materiales, en el acopio, tendrán un % de humedad mayor o menor a la condición saturada a superficie seca (s.s.s).

Corrección de la Dosificación

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Dado el siguiente ejemplo propuesto en la tabla siguiente, se obtienen valores de humedad y absorción para cada material.

MaterialHumedad de

AcopioAbsorción Diferencia de Humedad

Agregado Fino 6% 1,2% +4,8%Agregado Grueso Grande 2,5% 1,5% +1,0%Agregado Grueso Chico 1,2% 1,6% -0,4%

El agregado fino y el agregado grueso grande están sobresaturados, y en esta condición, aportaran agua a la mezcla. El agregado grueso chico tiene humedad inferior a la de saturación por lo que quitara agua a la mezcla.

a) Corrección del Contenido de Agregado FinoSe debe determinar la cantidad de arena sobresaturada se deberá pesar para obtener los “D” en kg de este material en condición saturada a superficie seca. Llamando XD a este valor, se tiene que:

X D[kg /m3H ° ]=D(kg/m3H° )

(1−diferencia de%)El aporte de agua será:

AD[kg /m3H ° ]=D−X D

b) Corrección del Contenido de Agregado Grueso Grande

X B1[kg/m3H° ]=

B1(kg/m3H °)(1−diferenciade%)

El aporte de agua será:

AB1[kg/m3H ° ]=B1−XB 1

c) Corrección del Contenido de Agregado Grueso Chico

X B2[kg/m3H° ]=B2(kg/m3H ° )

(1−diferenciade% )

El aporte de agua será:

AB2[kg/m3H° ]=B2−X B2

d) Corrección del Contenido de Agua

Ac [kg /m3H ° ]=A−AD−AB1+AB2

Ajuste de la Dosificación por Incorporación de AireHormigones expuestos a muy bajas temperaturas (por debajo de 0°C) o en contacto con un medio agresivo (suelos sulfatados), tienen como defensa la posibilidad que brinda la incorporación intencional de aire.El hormigón incorpora, en forma natural durante el proceso de mezclado, una cierta cantidad de aire que depende del TMAG, siendo mayor cuando menor es este valor.

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TMAG (mm) Aire Incorporado11/2” a 21/2” 5±1%3/4” a 1” 6±1%

3/8” a 1/2” 7,5±1%

TMAG: Corresponde a la abertura del tamiz a través del cual para el 95% del material.

La incorporación de aire permite: Reducir el contenido de agua: para canto rodado, se recomienda una reducción del 2%

por cada unidad porcentual de aire incorporado, y un 4% para agregados triturados. Reducir el contenido de arena: dado que el aire incorporado actúa en la mezcla fresca

como un agregado fino (Mf nulo), puede reducirse el contenido porcentual de este componente en una mitad porcentual por cada % de aire incorporado.

Aumentar el contenido de agregado grueso: este aumento se produce como consecuencia de la reducción de los contenidos de arena y agua.

Notas Limites Granulométricos : el CIRSOC 201 específica los limites granulométricos tanto

para agregados gruesos como para los finos.1. Agregados Gruesos: 2 ½”, 2”, 1 ½”, 1”, 3/4", 1/2", 3/8”, N°42. Agregados Finos: N°4, N°8, N°16, N°30, N°50, N°100

Módulo de Fineza (Mf): se determina a partir de la granulometría del material. Se calcula como la sumatoria de los %retenidos de los tamices de la serie determinada, cuya elación de tamaño abertura es igual a 2, dividido entre 100.

AgregadoFino→Mf=∑%retenidos acumulados

1002,15<Mf <3,38

AgregadoGrueso→Mf=∑%retenidos acumulados+500

100Mf ≥6

El número 500 se para tener en cuenta que existen cinco tamices por debajo del N°4.

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Similitudes y Diferencias entre el Método del Ing. García Balado y el ACI 1. Similitudes: ambos métodos consideran la suma de los volúmenes absolutos

de los materiales para la determinación del volumen unitario de hormigón.2. Diferencias: el método de Ing. Garcia Balado considera materiales en condición

saturada a superficie seca (s.s.s), mientras que el ACI considera materiales secos y compactos.

Max (cm) Min (cm)

Muros armados de fundacion y cimientos 13,0 5,0 38 (1 1/2")

Fundaciones, cajones y muros de hormigon simple 10,0 2,5 51 (2")Losas, vigas y muros armados 15,0 7,5 25 (1")

Columnas de edificios 15,0 7,5 25 (1")Pavimentos 7,5 5,0 51 (2")

76 (3")152 (6")

TMAG (mm)

Consistencias y TMAG para Diversos Tipos de Construcciones

Costruccion

Estructuras de espesor grueso 7,5 2,5

Consistencia (Cono de Abrams)

Relación a/c recomendadas para hormigones sometidos a agentes climáticos(condición de durabilidad)

Condición a la que esta sometida la estructura

Clase de Estructura

Pilotes, muros delgados, elementos livianos resistentes, vigas y columnas de edificios al exterior

Recipientes, tanques de agua, cañerías a presión, conductos,

cloacas, revestimientos de canales, diques de secciones delgadas

Muros grueso, estribos, fundaciones, diques de secciones

gruesas

Extrema:1)- En climas severos expuesta a la alteración de humedecimiento y secado, congelación y deshielo, como a nivel de agua en las estructuras hidráulicas.2)- Expuestas a aguas de mar o aguas fuertemente sulfatadas, tanto en climas severos como moderados.

0,49 0,49 0,53

Severa:3)- En climas severos expuesta a la lluvia y nieve, congelación y deshielo, pero sin estar en contacto continuo con el agua.4)- En climas moderados, expuesta a la alteración de humedecimientos y secado, como a nivel de aguas en las estructuras hidráulicas.

0,53 0,53 0,60

Moderadas:5)- En climas moderados, expuestas a la intemperie, pero sin estar en contacto continúo con el agua.6)- Hormigón completamente sumergido pero protegido de la congelación.

0,60 0,530,66

Protegida:7)- Están incluidos los elementos de las estructuras comunes, hormigón debajo del terreno sin estar sujetos a la acción corrosiva

0,66 0,53 0,73

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de aguas subterráneas o de congelación o deshielo.

Una vez colocado, el hormigón debe ser protegido contra las acciones que puedan agredirlo, como secado prematuro, contacto directo con lluvia o nieve, agua en movimiento, acciones mecánicas, temperatura extremas, etc.Finalmente se debe efectuar el proceso de curado, es decir mantener al hormigón endurecido en sus primeros días con un grado satisfactorio de humedad y temperatura a fin de que pueda desarrollar sus propiedades deseables.

Propiedades del HormigónHormigón Fresco

Consistencia: es la menor o mayor facilidad que tiene el hormigón fresco para deformarse. Depende de la cantidad de agua de amasado, tamaño máximo, granulometría y forma de los áridos, y además de los aditivos incorporados.Los rangos de consistencia se definen como:

Muy seca Seca Plástica Muy plástica Fluida Muy fluida

Se miden con el tiempo de remoldeo para consistencia muy seca, asentamiento del cono de Abrams para consistencias seca a fluida, y con el extendido en mesa para consistencia para muy plásticas a muy fluida.El hormigón se proyectara con una consistencia de acuerdo con las características de los elementos estructurales a hormigonar, y con los medios disponibles para su transporte, colocación y correcta compactación, sin que se produzca segregación ni exudación perjudicial.

Trabajabilidad: es la aptitud del hormigón para ser puesto en obra con los medios de compactación de que se dispone. Está directamente relacionada con la consistencia, con la homogeneidad, con la trabazón de sus distintos componentes, y con la mayor o menor facilidad que la masa presenta para eliminar los huecos de la misma, alcanzando una compacidad máxima.

Homogeneidad: es distribución uniforme de todos los componentes. Se consigue con bien amasado y se mantiene con un transporte cuidadoso y colocación adecuada. Sino, pueden aparecer los fenómenos de segregación o decantación.

Hormigón Endurecido Peso Específico: depende de la naturaleza de los áridos, de su granulometría y del

método de compactación empleado.

Hormigón Normal →γ=23a25kN /m3

Hormigón Pesado →γ=30a35kN /m3

Hormigón Liviano →γ=13kN /m3 o menos

El CIRSOC 201 se aplica a hormigones normales únicamente. Compacidad: está directamente relacionada con el peso específico. Una buena

compacidad proporciona mayor resistencia mecánica, física y química. Permeabilidad: cuando el hormigón ha sido correctamente dosificado, preparado y

colocado, resulta en general impermeable en si mismo, es decir cuando mayor sea su

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compacidad. Con menor relación agua cemento, menor es la permeabilidad. El agregado de aditivos puede mejorar esta propiedad al cerrar poros y capilares.

Resistencia al Desgaste: interesa en pavimentos de carreteras o de interiores de edificios industriales.

RetracciónDurante el proceso de fraguado y endurecimiento en el aire, se produce la evaporación de parte del agua capilar y la consiguiente retracción.La retracción es una deformación impuesta que provoca tensiones de tracción y por consiguiente fisuras, cuando se encuentra impedido el libre acortamiento del hormigón. Para disminuir los efectos de la retracción se deberá:

Disponer de juntas (caso de muros y pavimentos). Proteger y curar las superficies, especialmente en tiempo seco. Colocar armaduras repartidas de pequeño diámetro en forma de malla superficial con

cuantías mínimas, para distribuir las fisuras y disminuir su ancho.

Efectos Térmicos Bajas Temperaturas (heladas): el agua en los capilares, cuando se congela, se

expande y ejerce un efecto de cuña que fisura el hormigón. Se mejora la situación con un hormigón compacto y con el empleo de airantes, ya que las pequeñas burbujas de aire incluido actúan como cámaras de expansión y disminuyen la presión interna ejercida por el hielo.

Altas Temperaturas: desde 100ºC hacia arriba se va perdiendo el agua, entre 300 y 500ºC la resistencia a compresión disminuye un 20%, y llegando a 900-1000ºC la deshidratación es total y provoca la destrucción del hormigón.

Variaciones Térmicas Diarias y Estacionales: a partir del coeficiente de dilatación

térmica α=10−5 para el hormigón y el acero, se puede evaluar la deformación

impuesta al elemento ε=α ∆ t. Los esfuerzos introducidos en la estructura dependerá

de la restricción a esa deformación. Se aconseja colocar juntas en la estructura aproximadamente cada 30m.

Características Mecánicas del HormigónResistencia del HormigónLa resistencia del hormigón se determina en probetas moldeadas conjuntamente con los elementos estructurales. No solo depende del tipo de solicitación, sino también de la forma de las probetas y el método de ensayo, los que deben estar normalizados a efectos comparativos.Hay que tener en cuenta que las propiedades de los materiales están sujetos a dispersiones por las variaciones fortuitas de la composición, de las condiciones de elaboración y del tratamiento posterior, además de la influencia del origen de los materiales y la variabilidad del trabajo humano.Por lo tanto, para caracterizar la resistencia del hormigón hay que seleccionar unos pocos tipos de ensayos, sobre probetas normalizadas, y con procedimientos estandarizados.Para cada tipo de ensayo, los resultados se consideran como muestra de una variable aleatoria, la cual queda representada por su función de densidad de probabilidades

caracterizada por dos parámetros: valor medio ( x ) y desvió estándar (σ x ).

x=1n∑i=1

n

x i

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σ x=( 1n−1∑i=1

n

( xi−x )2)1 /2

(2.1)

Figura 2.1: Función de densidad de probabilidades.La función de densidad de probabilidad que mejor se ajusta a los resultados de ensayos es la distribución lognormal, aunque que con bastante aproximación se puede utilizar la distribución normal (Gauss).El desvió estándar es una medida de la dispersión e indica el cuidado con que se ha elaborado

y colocado el hormigón. Es conveniente referirse al coeficiente de variación δ=σ x / x y los

valores usuales para un control razonable es δ=0,15.

Se define como valor característico (xk ) al que tiene una probabilidad del 90% de ser superado,

o dicho de otra manera, que se espera que el 10% de los resultados de ensayos estén por

debajo de xk. Este valor característico es el valor normal o especificado por el reglamento para

realizar los cálculos de resistencia.

Resistencia a CompresiónSe evalúa sobre resultados de ensayos de resistencia de rotura a la compresión utilizando probetas cilíndricas normales de 15cm de diámetro y 30cm de altura, las que deben ser moldeadas y curadas según normas IRAM 1534-85 o 1524-82, y ensayadas según normas IRAM 1546-92.Se reconoce dos modos de producción, puesta en obra y control de producción del hormigón:

1. Modo 1: el hormigón es producido en una planta hormigonera que opera con un sistema de calidad.

2. Modo 2: el hormigón es producido en condiciones que no satisfacen los requisitos establecidos para el modo 1.

La resistencia característica a compresión del hormigón ( f c' ) es el valor utilizado como base

para los cálculos y se lo denomina valor nominal o especificado. El CIRSOC 201 clasifica los hormigones de la siguiente manera:

Clase de Hormigon fc' (Mpa) A utilizar en HormigonesH-15 15 SimplesH-20 20 Simples y Armados

H-25 25H-30 30H-35 35H-40 40H-45 45

H-50 50H-60 60

Simples, Armados y Pretensados

Para un mismo hormigón, la resistencia especificada según el nuevo CIRSOC 201-2005 (cuantil 10%) es entre 3 y 5Mpa mayor que el valor de resistencia característica definida en el

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CIRSOC 201-1982 (cuantil 5%). Por ejemplo un H-17 del CIRSOC 201-1982 equivale a un hormigón H-20 o mayor del actual CIRSOC 201.En la siguiente grafica se muestran curvas tipos tensión-deformación para probetas de hormigón ensayadas a compresión.

Figura 2.2: Curvas tensión – deformación para probetas de hormigón en compresión.

Resistencia a TracciónEn general no se considera la colaboración del hormigón a tracción para resistir flexión, pero es necesario conocer sus valores porque está relacionada con la capacidad resistente a esfuerzos de corte, con la adherencia y deslizamiento de las armaduras, y con el fenómeno de fisuración.Existen tres formas de obtener la resistencia a tracción: por flexo-tracción, por ensayo de directo a tracción pura y por tracción indirecta (hendimiento).

Figura 2.3: Resistencias del hormigón a tracción.

Se admite que la resistencia a tracción está relacionada con la resistencia a compresión aproximadamente con las siguientes expresiones:

Resistencia a flexo-tracción (módulo de rotura) →f r=0,66a1,00√ f c' en Mpa

Resistencia directa a tracción →f t'=0,25a0,42√ f c

' (2.2)

Resistencia indirecta a tracción →f ct' =0,50a0,66√ f c

'

El CIRSOC 201 establece la siguiente relación:

Resistencia a la Flexo−Traccion→f r=0,625√ f c' (2.3)

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Resistencia al Corte, Punzonado y TorsiónPara los esfuerzos de corte, torsión o Punzonado, se origina un sistema de tensiones de compresión y tracción inclinadas, es decir las tensiones principales. La falla ocurre cuando se alcanza la resistencia a tracción en la dirección principal de tracción. Esto muestra que la capacidad de resistir estos esfuerzos de corte, punzonado y torsión está vinculada a la resistencia a tracción.

Resistencia a la FatigaPara cargas de compresión repetidas se produce una disminución de resistencia, como muestra el diagrama de Smith reproducido en la figura, el que fue obtenido de ensayos de

probetas prismáticas de hormigón a dos millones de ciclos con carga variable entre σ max y σ min.

La resistencia disminuye en forma aproximadamente lineal al crecer la amplitud dinámica

(σ max−σmin )/2, llegándose a una resistencia de pulsación σ u=0,6 f cp' , donde f cp

' es la

resistencia en provea prismática en una ensayo de compresión de corta duración ( f cp' ≅ f c

' ).

Figura 2.4: Resistencia del hormigón a la fatiga.

En general las cargas variables son de muy poca significación, por lo que la perdida de resistencia por fatiga es despreciable. Sin embargo, es estructuras de puentes, con cargas del tráfico, puede ser necesario tener en cuenta estos efectos.

Deformación del HormigónEn forma general se distinguen las siguientes deformaciones:

Deformaciones Independientes de las Cargas 1. Retracción e hinchamiento2. Efectos de la temperatura

Deformaciones Dependientes de las Cargas

1. Deformación elástica instantánea ( εe)2. Deformación inelástica o fluencia plástica independiente del tiempo ( ε p )3. Fluencia lenta o creep ( εv ). Estas son las deformaciones dependientes del

tiempo e involucran componentes viscoelasticas ( εve ) y viscoplasticas ( εvp ).

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Si las deformaciones están impedidas, se producen tensiones que, con el tiempo, resultan parcialmente compensadas por la fluencia. La evolución de las deformaciones dependientes de las cargas se muestra en la siguiente figura.

Figura 2.5: Evolución de las deformaciones con el tiempo.

El hormigón tiene un comportamiento elástico f c=Ec ε (Ley de Hooke →σ=Eε ) solo para

tensiones reducidas. La determinación del módulo de elasticidad Ec del hormigón se efectúa de

acuerdo con la siguiente figura, con 10 repeticiones de carga ∆ f ≅ 1/3 f c 'con velocidad de

0,5Mpa /seg, eliminando así las componentes plásticas iniciales.

Figura 2.6: Determinación del modulo Ec del hormigón.

El CIRSOC 201 establece la siguiente expresión para el módulo de elasticidad:

Ec=4700√ f c' (2.4)

La relación entre la deformación específica transversal y la longitudinal, es decir el Coeficiente de Poisson, se toma como valor promedio:

μ=0,20(2.5)

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La deformación inelástica, o de cadencia plástica del material, independiente del tiempo, se pone en manifiesto en la descarga con la deformación remanente.

Figura 2.7: Deformación plástica.

La magnitud de esta deformación inelástica depende de la composición y elaboración del

hormigón, es decir de la calidad medida con f c' , y principalmente del nivel de tensión

alcanzada.Los modelos de elasticidad y plasticidad no concuerdan con la realidad, ya que en los ensayos se observan que los resultados dependen de la velocidad de carga. Los materiales en general, y el hormigón en particular, tiene un comportamiento viscoso, es decir, con deformaciones que Evolucionan con el tiempo bajo carga constante. Cuando se produce la descarga, la

deformación elástica ( εe) se recupera instantáneamente; la deformación viscoelastica ( εve ) se

recupera con el tiempo; queda como remanente la deformación plástica ( ε p ) y la componente

viscoplastica ( εvp ) que es la deformación plástica irreversible que se produce con el tiempo.

Aceros para HormigónTipos de AceroLos tipos de acero según el CIRSOC 201 y sus características principales son las siguientes:

Acero Liso AL220: solo se pueden utilizar para la ejecución de espirales, estribos y zunchos.

Acero de Dureza Natural ADN420: con conformación superficial nervurada. Son barras de diámetros comprendidos entre 6 a 40mm para armaduras en general.

Acero de Dureza Natural Soldable ADN420S: estos también tiene conformación nervurada. Es más apropiado cuando se requieren uniones soldadas; tiene igual utilización que el anterior.

Acero para Alambres y Mallas Soldadas ATR500N y AM500N de 5 a 12mm de diámetro.

Las tablas 3.8 y 3.9 del CIRSOC 201 indican las principales características físicas y mecánicas de los diferentes tipos de acero. En cada caso la tensión de fluencia especificada, o tensión convencional de fluencia especificada, a utilizar en los cálculos, es el valor correspondiente a la tensión de fluencia característica indicada en las tablas.

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Figura 2.8: Ejemplos de barras nervuradas.

Resistencia y Deformación de los AcerosLas curvas tensión-deformación de los aceros para hormigón armado presentan un comportamiento elástico lineal en la primera etapa de carga, caracterizado por su módulo de

elasticidad E s=200000Mpa.

Se llega al límite de proporcionalidad, tensión que produce el primer alargamiento permanente de 0,01%. El límite elástico es el punto anterior a la aparición del escalón de fluencia. En los casos de aceros estirados en frio, sin escalón de fluencia, este punto es convencional y corresponde a una deformación permanente de 0,2% después de la descarga.Luego del escalón de fluencia, que en aceros de dureza natural termina en deformaciones entre 1,5 y 2%, comienza un re-endurecimiento con deformaciones crecientes hasta alcanzar la tensión de rotura con deformaciones del orden del 12 a 18% dependiendo del tipo de acero.

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Figura 2.9: Relación tensión – deformación de los aceros para hormigón.Otras Características

Resistencia y Aptitud de Doblado: deben poder doblarse en un ángulo hasta 180º con un diámetro del mandril según el tipo de acero, sin que se produzcan fisuras o rotura de la barra.

Resistencia a la Fatiga: por efecto de solicitaciones frecuentemente repetidas, la resistencia del acero disminuye y puede producirse una rotura en la zona elástica.

Resistencia al Fuego: el acero sufre cambios en sus propiedades mecánicas con la temperatura. Para temperaturas muy bajas se vuelve frágil. La resistencia aumenta con la temperatura hasta 250ºC, y el límite de fluencia lo hace hasta 100ºC. Cuando la temperatura supera los 350ºC, la resistencia disminuye muy rápidamente, hecho que debe ser tenido en cuenta en el proyecto de estructuras que deben resistir el fuego.

Material Combinado – Hormigón ArmadoComportamiento Conjunto del Acero con el HormigónEl trabajo conjunto de ambos materiales se basa en la adherencia. Las deformaciones que experimenta el acero son aproximadamente las mismas que las fibras vecinas del hormigón.La resistencia a tracción del hormigón es reducida. Para solicitaciones elevadas se fisura y entonces la armadura debe absorber todos los esfuerzos de tracción. La adherencia permite que el ancho de fisuras permanezca pequeño.Se distinguen dos estados en el hormigón armado:

1. Estado 1: la zona de tracción del hormigón no se encuentra fisurada, es decir el hormigón también absorbe tracción.

2. Estado 2: la zona de tracción del hormigón presenta numerosas fisuras, y los esfuerzos de tracción deben ser absorbidos en su totalidad por la armadura.

Adherencia en una Barra Traccionada de Hormigón ArmadoSe analizan las tensiones y deformaciones en un prisma de hormigón armado mostrado en la figura. La fuerza P se aplica sobre la barra de acero que se encuentra en el eje del prisma.En las secciones de acero que están fuera del hormigón, las tensiones y deformaciones son:

f s0=PA s

ε s0=f s0

Es

(2.6)

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Figura 2.10: Distribución cualitativa de tensiones f s0 , f c , τ1 en Estado 1.

Cuando el acero se introduce en el hormigón, sus deformaciones son restringidas por este, y se produce una transferencia de carga, reduciéndose las tensiones en el acero y aumentando las del hormigón. Esto se produce debido a las tensiones tangenciales entre el acero y el hormigón

(adherencia), las cuales se anulan luego de una distancia le llamada longitud de transferencia,

cuando las deformaciones de ambos materiales se igualan.En la zona de transferencia la condición de equilibrio en una tajada dx es:

−d T s=d T c=τ1 ( x )udx (2.7)Dónde:

T s=¿ Fuerza de tracción en el acero

T c=¿ Fuerza de tracción en el hormigón

u=¿ Perimetro de la barra de acero (u=π∅ )

Entre las zonas de transferencia se cumplen las siguientes ecuaciones:

Equilibrio →P=T s+T c=f s A s+f c Acn

Deformación →εs=εc (2.8) Constitutivas →f s=E s εs f c=Ec εc

En las relaciones constitutivas se ha supuesto la validez de la Ley de Hooke, teniendo en

cuenta que el hormigón está en Estado 1. En la primera ecuación (2.8), Acn=Ac−A s es la

sección neta de hormigón. Resolviendo se obtiene:

f s1=

E s

Ec

f c1=n f c

1 f c1= P

Acn+n A s

= PA i

(2.9)

Ahora se aumenta la carga hasta que f c1 alcance la resistencia a tracción directa del hormigón

f t'. En la sección más debilitada, aleatoria, se produce la primera fisura y la fuerza que absorbía

el hormigón en esa sección se transfiere nuevamente al acero en una longitud le como índice la

figura 2.11. En la sección de la fisura la pieza trabaja en Estado 2.

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Figura 2.11: Distribución cualitativa de tensiones f s , f c , τ1 en Estado 2.

Si la carga continua aumentando, se origina nuevas fisuras, cuya separación depende del

grado de adherencia, ya que se requiere por lo menos una distancia le para que la tensión en el

hormigón alcance una tensión de tracción f c=f t'

Adherencia en Vigas a Flexión de Hormigón ArmadoCuando se carga una viga, el hormigón colabora en la zona de tracción hasta que la tensión por

flexión en el borde alcance el valor de la rotura f r.

Las tensiones por flexión en Estado 1 se calculan como en el caso de una viga de material homogéneo, pero utilizando el momento de inercia

J i de la sección ideal u homogeneizada.

Ai=Ac+ (n−1 ) A s

f cu1= M

J i

yu f s1=n

MJ i

y s(2.10)

Al aumentar el momento flector M se supera la

resistencia a tracción del hormigón y aparecen fisuras, pasando al Estado 2 en correspondencia con la fisura. La tensión en al acero se calcula como:

f s2= M

z Ai

(2.11)

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A ambos lados de la fisura actúan tensiones de adherencia τ1, sobre longitudes de

transferencia le, análogamente a lo que ocurre en la pieza traccionada.

Figura 2.12: Distribución de tensiones

f s , f c , τ1 en una viga de HºAº para Estados 1 y 2.

Hay que considerar que en el caso de piezas a flexión existen además tensiones de adherencia debido a la variación de la fuerza de tracción en la armadura originadas por la variación del momento flector, como se muestra en la figura 2.13.

Figura 2.13: Fuerzas y tensiones que actúan en una longitud diferencial de viga.

Orígenes de las Tensiones de AdherenciaLas tensiones de adherencia aparecen cuando, en un determinado entorno, varían las tensiones en el acero. Las causas pueden ser:

Las cargas: producen variaciones de tracción o compresión en el acero. Las fisuras: altos picos localizados de tensiones de adherencia. Los esfuerzos de anclaje en los extremos de las barras. Variaciones de temperatura importantes como en el caso de incendios. Contracción de fraguado del hormigón, que resulta restringida por la armadura. Fluencia lenta del hormigón en elementos comprimidos (columnas), donde el hormigón

se acorta y por adherencia transfiere carga al acero.

Formas de Actuar de la Adherenciaa) Adherencia por Contacto: entre el acero y el mortero endurecido de cemento existen

fuerzas de adhesión, las cuales dependen de la rugosidad y estado de limpieza de las armaduras. Este efecto no es suficiente para asegurar una buena adherencia y se destruye con pequeños movimientos.

b) Adherencia por Rozamiento: desaparecida la adherencia por contacto, el mínimo desplazamiento relativo entre acero y hormigón origina una resistencia por rozamiento, siempre que existan presiones normales a la armadura. Estas presiones pueden provenir de las tensiones de compresión debido a las cargas, a la contracción por fragüe o del hinchamiento del hormigón.

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El coeficiente de rozamiento (μ ) como consecuencia de la rugosidad superficial del

acero varía de 0,30 a 0,60.c) Adherencia por Corte: en barras conformadas, con nervaduras, para que pueda existir

un deslizamiento entre el acero y el hormigón, deben romperse las “ménsulas de hormigón” que se forman entre las salientes de las barras. Este tipo de resistencia por corte es el más significativo cuando se quieren aprovechar las tensiones elevadas del acero.En la figura 2.14 se muestran las superficies de rotura por corte siguiendo las direcciones principales de tracción, continuando con un desplazamiento transversal con fisuración del hormigón vecino, hasta que se establece un deslizamiento relativo entre los dientes.

Figura 2.14: Tensiones principales y superficies de rotura en las ménsulas de hormigón entre nervaduras.

Ley Tensión de Adherencia-Deslizamiento RelativoEn la teoría utilizada para el dimensionamiento del hormigón armado se admite la validez de

ε s=εc para el Estado 2, es decir que no existen deslizamientos relativos entre el acero y el

hormigón. Esto es correcto para muchos tramos entre fisuras, pero alrededor de la fisura si se

producen deslizamientos relativos ∆ porque se pierde la adherencia por contacto, y la

adherencia por rozamiento y corte de las ménsulas de hormigón se manifiestan con un deslizamiento.De todas maneras, el alargamiento total del acero y del hormigón será igual en una determinada longitud de la pieza, luego

ε s=εc se cumple en promedio, pero no

punto a punto.

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La relación típica τ1−∆ se muestra en la figura 2.15 para barras lisas y nervuradas, obtenida

de ensayos de arrancamiento de barras de acero embutidas en el hormigón.

En general se adopta el valor medio sobre una longitud lv ≅ 5∅ , siendo:

Figura 2.15: Diagramas cualitativos de la

relación τ1−∆.

τ1m=P

π∅ lv(2.12)

Resistencia Última de Adherencia y Longitud de AnclajeEn los ensayos se observan dos tipos de falla por adherencia:

1. Desprendimiento Directo de la Barra: ocurre cuando existe un buen confinamiento dado por el hormigón, caso típico con barras de pequeño diámetro, espaciadas y con buen recubrimiento.

2. Hendimiento o Fractura del Hormigón en la Barra: ocurre cuando el recubrimiento, el espaciamiento, o el confinamiento son insuficientes para resistir la tracción lateral en el hormigón producido por el efecto de cuña cuando las nervaduras de las barras presionan contra el hormigón.

La falla por fractura o hendimiento del hormigón es más común en vigas que la falla por desprendimiento directo.

Figura 2.16: Fractura del hormigón a lo largo de la armadura.

Cuando se supera la resistencia de adherencia, o cuando el hendimiento se extiende a todo lo largo hasta el extremo de la barra no anclada, se presenta una falla completa de adherencia, y el deslizamiento del acero con respecto al hormigón produce el colapso de la viga.Se define longitud de anclaje como la longitud de empotramiento necesaria para desarrollar toda la resistencia a tracción de la barra. Dicho de otro modo, en una viga no habrá falla prematura por adherencia si la longitud medida desde el punto donde es necesario la fuerza en

la barra Ab f y (Ab es la sección de la barra y f y es la tensión de fluencia) hasta su extremo

libre más cercano, es por lo menor igual a la longitud de anclaje.

A) Anclaje de Barras Conformadas, Solicitadas a Tracción

La longitud de anclaje ld según el CIRSOC 201 es:

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ld=[ 910 f y

√ f c'

ψ tψeψs λ

[ cb+K tr

db] ]db≥300mm (2.13)

Los factores que influyen son:

i. La resistencia a tracción del hormigón, reflejado en √ f c' , debido a que el tipo de

falla por adherencia más común es del tipo de hendimiento o fractura a lo largo de la barra por tracción en el hormigón.

ii. El recubrimiento, o la separación entre barras cb, medida entre ejes de barras,

o de eje de barra a la superficie del hormigón; la que sea menor.

iii. El confinamiento dado por la armadura transversal, K tr=A tr f yt /(10 sn) donde

Atr es el área de toda la armadura transversal ubicada dentro de una distancia

o separación s, f yt es la tensión de fluencia de la armadura transversal y n es

el número de barras que se anclan.

iv. Se deberá adoptar (cb+K tr ) /db≤2,5 porque sino se puede presentar una falla

por arrancamiento y es poco probable que un aumento de recubrimiento, o de la armadura transversal, incremente la capacidad de anclaje.

v. Factor de ubicación de la armadura ψ t; en las barras horizontales la resistencia

por adherencia es menor porque el hormigón fresco se asienta por debajo de las barras dejando oquedades y zonas más porosas que reducen la superficie de adherencia. Para barras horizontales, con 30mm o más de hormigón debajo

del anclaje, resulta ψ t=1,3. Otros casos, de buena adherencia se tiene

ψ t=1,0.

vi. Factor por diámetro de la armadura ψs; refleja el comportamiento más

favorable de los diámetro pequeños. Para db≤16mm, es ψs=0,8. Para

db>16mm, es ψs=1,0.

vii. Factor de revestimiento de las barras ψe; para barras revestidas con

recubrimientos menores a 3db o separación libre menor a 6db, se tiene que

ψe=1,2. Sin revestimiento ψe=1,0.

viii. Factor λ para hormigón con agregado liviano; es λ=1,3 que contempla la

menor resistencia a tracción.Si la armadura que se dispone excede el valor de la armadura requerida determinada por cálculo, se puede reducir la longitud de anclaje por el factor:

A s(requerida)

A s (disponible)

Ejemplo - Calcular la longitud de anclaje con los siguientes datos:

f y=420MPa

f c' =30MPa

db=16mm

cb=1,5 db

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K tr=0 Zona de buena adherencia, armadura no revestida y hormigón de peso normal.

Los factores resultan:

ψ t=1,0ψe=1,0 λ=1,0

ld=[ 910 f y

√ f c'

ψ tψeψs λ

[ cb+K tr

db] ]db=37 db

Si se agrega estribos transversales tal que (cb+K tr)/db=2,5, se obtiene ld=22db.

Si al caso inicial se modifica db=20mmy barra horizontal con mala adherencia, los factores

son:

ψ t=1,3ψe=1,0→ld=60db

B) Anclaje de Barras Conformadas, Solicitadas a CompresiónPuede ser necesario que la armadura desarrolle su resistencia a compresión en el anclaje, por ejemplo en columnas.La longitud de anclaje será la mayor de:

ld=[ 0,24 f y

√ f c' ]dbo (0,04 f y)dbo200mm (2.14)

Donde la constante 0,04 se expresa en 1/MPa.

Se puede reducir la armadura en exceso por el factor A s(requerida)/A s (disponible), y por un

factor 0,75 si la armadura está encerrada por un zuncho.Los ganchos no son efectivos para transmitir compresión y no deben ser considerados.

C) Anclaje de Barras Conformadas, Traccionadas, con Ganchos NormalesCuando el esfuerzo de tracción no pueda anclarse únicamente por adherencia, es necesario suministrar un anclaje en el extremo de la barra mediante ganchos con las siguientes características:

El gancho normal a 180º tiene un radio externo de doblado de 4 db para

6mm≤db≤25mm; 5db para 25mm≤db≤32mmy 6db para db>32mm;

termina con un extremo recto de longitud 4 db pero como mínimo 60mm.

El gancho normal a 90º tiene los mismos radios de doblado y termina con

extremo recto de longitud mayor o igual a 12db.

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Figura 2.17: Detalles de los ganchos para anclaje.

Los ensayos indican que la falla se produce por hendimiento del hormigón en el plano del gancho, debido a las presiones muy altas sobre el hormigón dentro del gancho.

La longitud de anclaje ldh, medida como muestra la figura es:

ldh=[0,24ψe λf y

√ f c' ]db≥ { 8db

150mm(2.15)

Donde ψe=1,2 para armadura revestida, sino ψe=1,0; λ=1,3 para hormigón con

agregado liviano, sino λ=1,0.

La longitud calculada ldh calculada se puede reducir con el factor:

A s(requerida)/A s (disponible)

Por recubrimientos laterales importante, con una factor 0,7; y por estribos cerrados de confinamiento, con una factor 0,8.

Empalme de ArmadurasLas barras de armadura están disponibles en longitudes comerciales de 12m. Este hecho, además de consideraciones prácticas de ejecución de la obra, hace que en ciertos casos sea necesario empalmar barras de la armadura.Se deben tratar de evitar los empalmes en los puntos de esfuerzos máximos, y cuando se utilicen, se deben escalonar. Los empalmes se pueden realizar por:

Yuxtaposición: el esfuerzo de tracción se transmite de una barra a la otra por diagonales ideales comprimidas, para la cual solo puede colaborar parte del perímetro

de la barra. Por esa razón no es suficiente la longitud de anclaje ld. Las barras deben

estar yuxtapuestas o poco separadas.Las diagonales comprimidas originan esfuerzos transversales de tracción que aumenta el peligro que salte el recubrimiento de hormigón, con respecto al anclaje simple de una barra.

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Figura 2.18: Transmisión de esfuerzos en el empalme por yuxtaposición.

Este tipo de empalme se puede utilizar en barras con db≤32mm, porque para

diámetros mayores no hay suficiente información experimental.En elementos solicitados a flexión, las barras que se empalman pueden estar separadas hasta 1/5 de la longitud de empalme o 150mm, debido a que queda un espacio no armado que puede fallar.

Dispositivos Mecánicos y Soldaduras: los empalmes soldados deben colocarse a tope y soldarse de manera que la conexión desarrolle 125% de la resistencia a fluencia de la barra. El mismo requisito se exige a las condiciones mecánicas. Esto asegura que una barra empalmada y sobrecargada falle por fluencia dúctil en una región alejada del empalme donde es posible una falla frágil.

A) Empalmes de Barras Conformadas, Solicitadas a TracciónLa longitud de empalme por yuxtaposición, es decir la longitud donde por adherencia se transmite la fuerza de una barra a otra, se puede expresar en función de la longitud

de anclaje ld.Los empalmes se clasifican es:

a. Clase A : cuando la armadura disponible es el doble que la requerida, y esta empalmada la mitad o menos de la armadura total dentro de la longitud de empalme.

b. Clase B : otras situaciones.La longitud de empalme deberá ser:

Empalme Clase A →le=1,0ld Empalme Clase B →le=1,3ld (2.16) Mínimo →le=300mm

La longitud le no debe incluir el factor de reducción por mayor armadura disponible que

la requerida; ese hecho ya está contemplado en la clasificación de empalmes.

B) Empalmes de Barras Conformadas, Solicitadas a CompresiónEn empalmes por yuxtaposición en barras a compresión, el comportamiento no se ve afectado por el problema de la fisuración originado por la tracción transversal que se genera, y por lo tanto no se requieren disposiciones tan estrictas.La longitud de empalme deberá ser:

Para f y≤420MPa →le=0,07 f ydb

Para f y>420MPa →le= (0,07 f y−24 )db(2.17) Mínimo →le=300mm

Si la calidad del hormigón es f c' <20MPa, las longitudes dadas se deben incrementar

en 1/3.

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En barras solicitadas exclusivamente a compresión, se permite transmitir el esfuerzo de compresión entre las barras por apoyo directo de unas sobre otras, siempre que se garantice que las superficies estarán en contacto mediante algún elemento de guía, y que las superficies de contacto son planas y forman un ángulo recto con el eje de la barra. Se deben proveer estribos cerrados o zunchos. La experiencia disponible ser refiere a barras a empalmes de barra verticales de columna.

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unidad 2 - materiales

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