Departamento de Estructuras. CONCRETO ARMADO

Universidad de Los Andes

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Civil

Departamento de Estructuras

CONCRETO ARMADO

Jesús Antonio Cepeda Santana CI:

Jhon Alexander González Vivas CI: 23583909

José Daniel Terán Cuéllar CI: 25644010

Profesor:

José Vegas

Mérida, Agosto de 2019

Introducción

El funcionamiento de una obra de ingeniería civil depende del correcto diseño y cálculo de la misma y materiales que se rigen bajo ciertas normas, criterios y/o parámetros. Por ejemplo en la construcción de edificaciones de concreto armado existen un conjunto de normas establecidas que indican detalladamente el procedimiento a seguir para realizar un análisis estructural adecuado en función del propósito para el cual dicha edificación será construida y que esta funcione de manera eficiente.

El concreto armado consta de dos elementos fundamentales, como bien su nombre lo dice, está compuesto por una mezcla de concreto preparada siguiendo un diseño de mezcla previamente calculado, así como también acero de refuerzo para aumentar su resistencia. El concreto es uno de los materiales más utilizados en la construcción debido a que a este se le pueden dar diversas formas gracias a la trabajabilidad del mismo, y a su gran resistencia a la fuerza de compresión, sin embargo no presenta una buena resistencia a la fuerza de tracción, caso contrario del acero, que ofrece una mayor resistencia a la misma y además ofrece una gran ductilidad, cuya característica ofrece cierta seguridad a los usuarios de la edificación debido a que las estructuras deben ser diseñadas para presentar fallas dúctiles, es decir, que en presencia de factores como sismos o vientos son favorables debido a que se manifiestan como grandes deformaciones, y de esta manera permite visualizar y realizar correcciones a la zona de falla antes de un posible colapso de la estructura.

Propiedades del Concreto

1. Resistencia a la compresión: el esfuerzo a la compresión es el mejor soportado por el concreto. El esfuerzo máximo a compresión axial medido a los 28 días de vaciado del concreto se denota f´c y se utiliza como índice de su calidad. Comúnmente se emplean concretos de f´c entre 150 y 350 kg/cm2, pudiendo alcanzarse resistencias mayores. Para aumentar el valor de f´c influyen:

• La disminución de la relación Agua Cemento (A/C) de la mezcla de concreto. La cantidad de agua mínima requerida es de 0.20 litros por kilogramo de cemento, es decir que A/C = 0.20 al peso. En miembros estructurales comunes, como vigas, losas y columnas se emplean entre 8 y 10 sacos de cemento por m3 de concreto que se combinan con un volumen comprendido entre 140 a 220 litros de agua. En edificaciones son comunes las relaciones A/C comprendidas entre 0.40 y 0.60 al peso.

• La calidad y dosificación adecuada de arena y piedra.

• El control sobre el mezclado, transporte, vaciado, compactación o vibrado. Es indispensable mantener la humedad del concreto luego del vaciado hasta que la misma alcance el valor de resistencia del diseño, lo cual se logra mediante un curado adecuado del concreto, de igual manera es de gran influencia la edad del concreto.[pic 1]

Para control de calidad del concreto es común realizar diversos ensayos en probetas cilíndricas, en algunos países de Europa y América, se ensayan probetas cúbicas.

[pic 2]

La norma COVENIN estipula que por cada 100 m3 de concreto vaciado o por cada 460 m2 de área superficial de placas o muros deben ser ensayados dos cilindros. Para el ensayo exitoso de dichos cilindros es necesario realizar al menos tres ensayos, de los cuales el promedio de sus valores debe ser mayor o igual al f´c asumido en los cálculos, de igual manera ninguno de los valores obtenidos en los ensayos debe ser menor a 35 kg/cm2.

[pic 3]

1. Módulo de Elasticidad: es la pendiente de la curva de esfuerzo deformación del concreto tomado de los ensayos de cilindros. Se establece como la pendiente de una recta entre el origen y un punto con esfuerzo igual a 0.45f´c.

[pic 4]

1. Resistencia a la tracción: la resistencia del concreto a tracción es pequeña en relación con su resistencia a la compresión, y depende en gran parte del tipo de ensayo que se utilice para medir la misma. El método más común es el Método del Brasil, el cual consiste en comprimir el cilindro de manera transversal a lo largo de generatrices opuestas, la carga se aplica al cilindro a través de un material blando, y su resistencia a la tracción se expresa como:[pic 5]

[pic 6]

1. Tracción por flexión: dicho esfuerzo también conocido como módulo de rotura, se obtiene ensayando vigas de concreto en masa (sin acero), de sección cuadrada de 15 cm de lado, con una luz de 90 cm y cargada en los puntos tercios.

1.  Esfuerzo Cortante: la resistencia del concreto al corte puro puede alcanzar hasta el 30% del valor de f´c. En casos de corte combinados con flexión, el esfuerzo cortante unitario último del concreto se define como: [pic 7]

En vigas con bajas cuantías de acero longitudinal y sin estribos, este valor puede resultar inseguro.

1. Retracción: es el fenómeno de disminución del volumen del concreto, cuando este pierde humedad. Si el concreto seco se humedece, este aumenta su volumen. El concreto fresco contiene mucha más agua que la requerida para mezclarse con el cemento.

1. Cambio de temperatura: el concreto se dilata al aumentar la temperatura, y se contrae cuando la misma disminuye, causando efectos que pueden ser de gran magnitud cuando se trata de elementos estructurales de dimensiones considerables, debiéndose colocar en ellos juntas de dilatación a distancias adecuadas. En edificaciones es recomendable mantener las dimensiones de los elementos estructurales menores a 40 m.

1. Peso unitario: en edificaciones de concreto armado, se recomienda establecer 2500 kg/m3 como peso propio del concreto.

Acero de refuerzo: se puede presentar como cabillas, redondos o varillas, y sirve para el soporte de la resistencia a tracción. Las cabillas de refuerzo son de sección circular de hasta 2.25´´ de diámetro. Se pueden designar por su diámetro, como por ejemplo: 5/16´´, o por el número de octavos de pulgadas que contenga su diámetro, por ejemplo: #4 para barras de ½´´. #6 para barras de ¾´´, etc.

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