Diseñar adecuadamente una viga en concreto reforzado con dimensiones de 15cm de alto, 15cm de ancho y 60cm de luz, para que falle en forma frágil.

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DISEÑO DE VIGAS A FLEXIÓN

FALLA FRÁGIL

JEAN CARLOS GAIBAO

KATERINE GENEY POLO

MELISSA GONZALES REYES

MAIRELYS ANGELYS PAZ

HEIDY PEREZ SIERRA

Ing. Fernando Silva Lara

UNIVERSIDAD DE SUCRE

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

SINCELEJO – SUCRE

Noviembre, 2016

INTRODUCCIÓN

El adecuado diseño de estructuras de hormigón reforzado –así como de cualquier estructura- adquiere sino es el primer lugar, el segundo en importancia en cualquier proyecto civil; dado que el proceso y control constructivo (con quien se debate el primer lugar) sin importar cuan riguroso sea, con un mal diseño no tendrá nunca un buen resultado. Es entonces que estudiar el comportamiento de elementos frente a las solicitaciones conlleva a garantizar un gran porcentaje del éxito de cualquier proyecto que emprendamos.

A continuación, encontraran algunos fundamentos sobre el diseño de vigas a flexión y el propio diseño dirigido a provocar falla frágil en un elemento de 15x15x45cm en concreto reforzado con una cantidad de acero menor a la mínima necesaria. Se muestra el procedimiento realizado y anotaciones claves al momento de relacionarse con el tema en cuestión.

OBJETIVOS

• Objetivo General:

Diseñar adecuadamente una viga en concreto reforzado con dimensiones de 15cm de alto, 15cm de ancho y 60cm de luz, para que falle en forma frágil.

• Objetivos Específicos:

• Identificar y analizar la falla frágil en la viga.
• Comprender la importancia del diseño del elemento para “controlar” o generar comportamientos deseados frente a solicitaciones.
• Verificar la veracidad de los cálculos teóricos con la eficiencia del ensayo realizado.
• Reconocer los factores generadores de las posibles variaciones entre los resultados teóricos y los experimentales.

MATERIALES

CEMENTO PÓRTLAND TIPO I: un conglomerante hidráulico que, mezclado con agregados pétreos (árido grueso o grava, más árido fino o arena) y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia pétrea, denominado hormigón o concreto

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 AGREGADO FINO (ARENA): La aren, agregado fino o árido fino se refiere a la parte del árido o material cerámico inerte que interviene en la composición del hormigón.

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AGREGADO GRUESO (GRAVA): es uno de los principales componentes del hormigón o concreto, por este motivo su calidad es sumamente importante para garantizar buenos resultados en la preparación de estructuras de hormigón.

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AGUA DE MEZCLADO: El agua es un componente esencial en las mezclas de concreto y morteros, pues permite que el cemento desarrolle su capacidad ligante. El agua utilizada en la elaboración del concreto y mortero debe ser apta para el consumo humano, libre de sustancias como aceites, ácidos, sustancias alcalinas y materias orgánicas.

VARILLA DE ACERO DE #2: Son barras que se utilizan para reforzar el concreto simple por su alta resistencia es esfuerzos de tensión y son el resultado de la aleación de hierro y carbono.

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EQUIPOS

MAQUINA DE COMPRESIÓN SIMPLE: con sus respectivas modificaciones para realizar el ensayo de flexión.

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FORMALETA DE MADERA CON DIMENSIONES DE (15 X 15 X 50) cm: Son moldes en madera que permiten obtener la forma y dimensiones deseadas del elemento estructural de concreto, su diseño debe estar regido por las dimensiones adecuadas y un mecanismo para el fácil desencofrado.

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VARILLA DE COMPACTACIÓN (PUNTA REDONDA DE 5/8”): Es una con especificaciones especiales para su uso, el cual es permitir un mejor empaquetado de la mezcla de concreto en la formaleta de manera que se reduzcan los vacíos.

PALUSTRES: Herramienta que nos permite trasportar la mezcla de concreto y echarla en la formaleta para fundir el elemento estructural.

PALAS: Es una herramienta de mano utilizada para mover los materiales y mezclarlos adecuadamente para obtener un buen concreto.

FLEXÓMETRO: Es un instrumento de medición similar a una cinta métrica, con la particularidad de que está construido en chapa metálica flexible debido su escaso espesor con el que verifican las dimensiones de las formaletas, el recubrimiento del acero y su posición.

MARCO TEORICO

FALLA FRAGIL:

Es cuando en el concreto se presenta aviso previo antes de la falla. Se presenta colapso por falla instantánea a compresión en el concreto.

CUANTÍA MÍNIMA: Es un límite inferior para la cuantía del acero, la cual se obtiene igualando el momento de agrietamiento calculado a partir del módulo de rotura del concreto con la resistencia de la sección fisurada. La cuantía mínima está dada por:

Pmin = >14/ Fy (Kg /cm2)

Si la resistencia a la flexión de la sección fisurada es menor que el momento que produce agrietamiento de la sección no fisurada con anticipación la viga va a fallar de inmediato y sin ningún aviso de peligro una vez que se forme la primera grieta de flexión.

Esto puede suceder cuando la cuantía del acero calculado es menor que la mínima estipulada.

REFUERZO MÍNIMO A CORTANTE

Una viga sin armadura transversal es muy vulnerable a las sobrecargas accidentales, las cuales pueden generar fallas violentas e imprevistas. Por esta razón es indispensable la colocación de una armadura mínima aunque el diseño no lo requiera para controlar así la propagación de las fisuras diagonales e incrementar con ello la ductilidad de las estructuras, previéndose una falla dúctil.

Por otra parte el ACI-318 y la NSR-98 Sec. 11.5.5.1 especifican que debe colocarse un refuerzo mínimo a cortante en toda sección donde VU exceda el valor de ø Vc / 2, cuando VU se inferior a ø Vc / 2, no se requiere la colocación de estribos mínimos.

PROCEDIMIENTO

• A partir de un diseño de mezcla previamente realizado, se dosifican los componentes del concreto con el fin de que alcance una resistencia a la compresión de aproximadamente f´c = 21 Mpa.

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• Verificar las dimensiones de la formaleta, antes de la etapa constructiva de la vigueta de 15 x 15 x 50 cm.

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• Cubrir las paredes internas de la formaleta con aceite para un fácil desencofrado.

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• Realizar el armado de refuerzo tanto transversal como longitudinal con las dimensiones y resistencia especificada en los cálculos.

• Dejar un óptimo recubrimiento del acero con un espesor de 2 cm.

• Vaciar la mezcla de concreto en las formaletas y compactar con una varilla con el fin de reducir los vacíos. Se deja la formaleta en el laboratorio para que se inicie el fraguado.

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• A las 24 horas se realizara el desencofrado y se inicia el curado (inmersión) adecuado para luego ensayar las probetas.

• Se montarán las probetas en la máquina de comprensión con sus respectivos ajustes para el ensayo de flexión y se aplica la carga; hasta llegar a la falla.

• Después se analizaron los resultados arrojados por el ensayo.

DISEÑO DE VIGAS A FLEXIÓN

FALLA FRÁGIL

CALCULOS DE DISEÑO:

Se define la falla frágil de un elemento de concreto reforzado a la flexión, cuando tal elemento cuenta con una cantidad de acero menor a la mínima “necesaria” para soportar los esfuerzos generados por solicitaciones de servicio. Es entonces, que se requiere conocer la cantidad mínima de acero que se debe garantizar en el elemento.

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