Diseño de viga - falla por aplastamiento

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FALLA POR APLASTAMIENTO EN VIGUETAS

ING: EMEL MULETT RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

SINCELEJO

2012.

INTRODUCCIÓN

El concreto reforzado es un material que se presta para muchos fines, principalmente para la construcción de estructuras, por eso es de vital importancia conocer con certeza el comportamiento de este sometido a cargas.

El concreto simple es un material frágil, presenta una buena resistencia a la compresión, mientras que su resistencia a la tracción es mínima, es por esto que para condiciones de diseño se suelen despreciar.

Se diseñarán unos prototipos de vigas que al momento de someterlas a carga presenten una falla por aplastamiento, y de esta forma se logrará optimizar nuestro proceso de aprendizaje respecto a su comportamiento y así  obtener bases teóricas y prácticas, que ayudarán a afianzar el conocimiento, con el fin de tener las herramientas suficientes para hacer un diseño estructural, que brinde seguridad y un buen servicio.

OBJETIVOS

• OBJETIVO GENERAL

• Lograr la falla por aplastamiento del concreto en una viga prototipo diseñada con cuantía de acero longitudinal mayor que la balanceada.

• OBJETIVOS ESPECIFICOS

• Observar y analizar el comportamiento de la falla por aplastamiento en viguetas bajo condiciones de resistencia a cortante.

• Caracterizar la forma de la falla que se presentará a lo largo de los ensayos y la forma cómo esta se va distribuyendo durante el sometimiento continuo de carga.
• Colocar en posición correcta el acero de refuerzo dentro de la formaleta.
• Reforzar las muestras adecuadamente al cortante garantizando la falla por aplastamiento del concreto.

JUSTIFICACIÓN

Los diseños estructurales son una parte  fundamental en la vida de un profesional de la ingeniería, si no se tiene los conocimientos adecuados se pone en riesgo vidas humanas  Debido a estas consideraciones se estudiará en el laboratorio de materiales, el comportamiento de una viga prototipo cuando es diseñada con una cuantía de acero mayor que la balanceada buscando que falle por aplastamiento del concreto.

MARCO TEORICO

Fundamentos del diseño:

Falla por aplastamiento del concreto:

Esta fallase caracteriza por ser explosiva y brusca puesto que el concreto se le induce a que llegue a su potencial máximo provocando un exceso de esfuerzo en la zona a compresión,  por lo tanto logrando una deformación  la cual indica la falla del concreto .[pic 4]

Es claro que la cuantía con la que se trabaje es de vital importancia para predecir el tipo de falla que presentara la vigueta al momento de ser ensayada.

Si se utiliza una cuantía menor a la  minina, se tendrá muy poco acero y  como resultado, obtendremos una falla frágil por tracción con poca carga ya que se alcanzara la fluencia del acero () mucho antes de que el concreto alcance su máxima resistencia a la compresión  [pic 5][pic 6]

 Si se trabaja con una cuantía mayor a la mínima y menor a la balanceada, se obtendrá una falla dúctil bajo esfuerzo a flexión considerable, ya que  antes de que el concreto sometido a compresión alcance una deformación de 0.003. [pic 7]

Si se trabaja con una cuantía superior a la balanceada, la vigueta fallará por aplastamiento de concreto a compresión, puesto que habrá tanto refuerzo en la zona a tracción que el concreto a compresión alcanzará  una deformación  de 0.003 antes que el acero fluya () . pero el acero no ha alcanzado la resistencia a la fluencia  por lo que se desconoce fs. Este puede obtenerse aplicando ley de Hooke, por cuanto se encuentra en el rango elástico.[pic 8]

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 puede obtenerse por relación de triángulos  en el diagrama de geometría  de deformaciones:[pic 10]

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En la práctica este tipo de falla es indeseable debido a la forma repentina en que se revienta el elemento estructural., se recuerda:

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La resistencia a la compresión se puede definir como la máxima resistencia medida de un espécimen de concreto o de mortero a carga axial

MATERIALES Y EQUIPOS

• Cemento.
• Arena.
• Grava.
• Agua
• Acero de refuerzo.
•  Formaletas en madera de  [pic 15][pic 16]
• Lubricante tipo aceite.
• Alambre negro de uso constructivo
• Papel protector impermeable
• Maquina compresión adaptada a flexión pura.
• Palas.
• Palustre.
• Martillo.
• Llaves de expansión.
• Varilla de compactación.
• Flexómetro.
• Escuadra

PROCEDIMIENTO

• Diseño de la viga en condiciones reales:

El trabajo de oficina se calcula la cantidad de acero que vaya a poseer la viga, realizando los cálculos pertinentes al diseño.

• Se debe conocer los materiales con los cuales se estará trabajando es decir la resistencia del concreto y la fluencia del acero.

• Se especifican las dimensiones de (. [pic 17]

• Se calculan los parámetros de diseño en este caso la cuantía balanceada

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• Teniendo la cuantía requerida; se calcula el diámetro y el numero de varillas a utilizar para refuerzo en cuanto a flexión.

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• Se calcula la distancia del bloque a compresión con la siguiente información

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Con esta información verificamos si el acero fluye, como sabemos el acero por aplastamiento no debe fluir puesto esperamos que el concreto llegue al máximo de su potencial.

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• Ahora debemos calcular la car de falla de la viga:

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• Como se debe asegurar que la viga no falle por cortante se calcula los esfuerzos cortantes actuantes y resistentes para verificar si necesita estribos.

.1000;   b.d.1000[pic 23][pic 24]

Si el < V máx del diagrama de cortante actuante. Entonces necesita estribos[pic 25]

En el laboratorio.

1. Se elabora la formaleta de la viga.

1. Lubricar las paredes de las formaletas para evitar su adherencia con el concreto y el descascar amiento al momento de desencofrarlas.

1. Vaciar una pequeña capa de concreto con un espesor que garantice el recubrimiento mínimo.

1. Ubicar centradamente la armadura de acero y finalmente cubrir esta con el vaciado del concreto rápidamente para evitar segregaciones vibrando y asegurándose, que la armadura no se mueva.

1. Enrazar  y cubrir con papel aluminio para evitar la pérdida de humedad y por consiguiente porosidades en la vigueta.

1. Realizar el desencofra miento a las horas de fundido y sumergirlo en agua para el curado durante 28 días.[pic 26]

1. Realizar el ensayo a los días teniendo en cuenta que la probeta este seca y no presente deformaciones evidentes en su geometría.[pic 27]

CÁLCULOS

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Se toma una carga de 30 supuesta para obtener el momento actuante

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Dado que queremos que se presente una falla por aplastamiento del concreto

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