Elementos de concreto simple y reforzado

43,818 views

Published on

2 Comments
11 Likes
Statistics
Notes
No Downloads
Views
Total views
43,818
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
106
Actions
Shares
0
Downloads
1,336
Comments
2
Likes
11
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Elementos de concreto simple y reforzado

  1. 1. 25 DE NOVIEMBRE DEL 2009
  2. 2. Concreto simple Es una mezcla de cemento Pórtland, agregado fino, agregado grueso y agua, el cual no contiene ningún tipo de elemento de refuerzo o posee elementos menores a los especificados para el concreto reforzado, ya sea vaciados en sitio o prefabricados, y cuyas características son una buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad.
  3. 3. Este tipo de concreto no es utilizado en elementos sometidos a tensión o un esfuerzo cortante. Su uso en edificaciones se da principalmente en elementos totalmente apoyados sobre el suelo o soportados por otros elementos estructurales capaces de proveer un apoyo vertical continuo.
  4. 4. Se proporcionarán juntas de contracción o de aislamiento para dividir los miembros estructurales de concreto simple en elementos a flexión discontinuos. El tamaño de cada elemento limitará el incremento excesivo en los esfuerzos internos generados por las restricciones al movimiento originado por la deformación diferida, la contracción por secado, y los efectos de temperatura.
  5. 5. Uso en edificaciones Su uso en edificaciones se da principalmente en estructuras especiales, tales como arcos, estructuras enterradas y muros de gravedad, etc.
  6. 6. Arco Un arco funciona como un conjunto que transmite las cargas, ya sean propias o provenientes de otros elementos, hasta los muros o pilares que lo soportan.
  7. 7. Representación esquemática de los elementos del arco y la bóveda. 1. Clave 2. Dovela 3. Trasdós o Extradós 4. Imposta 5. Intradós 6. Flecha 7. Luz, vano 8. Contrafuerte
  8. 8. Estructuras enterradas Se les llama estructuras enterradas a todas aquellas estructuras construidas mediante métodos en zanja o bajo terraplén. Involucra también a los elementos de concreto ciclópeo, resultante de la adición de piedras grandes en volúmenes determinados al concreto simple.
  9. 9. Muros de gravedad Son aquellos cuyo peso contrarresta el empuje del terreno. Dadas sus grandes dimensiones, prácticamente no sufre esfuerzos flectores, por lo que no suele armarse.
  10. 10. Concreto ciclópeo El concreto ciclópeo es una combinación de concreto de cemento a baja resistencia y piedras grandes de tamaño no mayor de 30 centímetros. La proporción de este concreto es 33% de concreto de baja resistencia y 67% de piedra bola, aproximadamente. La utilización de este tipo de concreto se da principalmente en las cimentaciones superficiales donde la zanja pueda hacerse con parámetros verticales y sin desprendimientos de tierra, además el cimiento de concreto ciclópeo es sencillo y económico.
  11. 11. ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO
  12. 12. Concreto Reforzado Este tipo de concreto contiene material que aumenta su integridad estructural y esta uniformemente distribuido, las cuales pueden ser fibras de acero, fibras de vidrio, fibras sintéticas y fibras naturales. De esta forma aumenta sus capacidades a soportar esfuerzos que el concreto simple no podría soportar de otra forma. Entre las propiedades importantes del concreto reforzado se encuentran la gran resistencia al fuego y efectos de interperismo, la estabilidad de su durabilidad, el poco costo que requiere la supervisión durante su construcción, la versatilidad para su empleo en formas arquitectónicas caprichosas, propiedades que constituyen la fuerza que genera avances en la tecnología y conocimientos sobre el concreto reforzado
  13. 13. Ferrocemento Es un tipo particular de concreto reforzado, los materiales que conforman el ferrocemento son el mortero que es de consistencia frágil y capas de malla de alambre o de un emparrillado de acero de diámetro pequeño, ligados íntimamente para crear una estructura rígida.
  14. 14. El ferrocemento se usa en estructuras de espesores delgados tales como tanques de reserva, silos, coberturas, filtros para plantas de tratamiento, etc. en donde la resistencia y rigidez se desarrollan mediante la forma del elemento. Dentro de sus grandes ventajas está su bajo costo, sus características de incombustibilidad y su alta resistencia a la corrosión.
  15. 15. Procedimientos de construcción Los cuatro pasos principales en la construcción de ferrocemento son: • Colocación de la malla de alambre en la posición adecuada • Mezcla del mortero. • Aplicación del mortero. • El curado.
  16. 16. Concreto reforzado con fibras de vidrio Las aplicaciones del concreto reforzado con fibra de vidrio (conocido como GRC o GFRC, por sus siglas en inglés) son fundamentales dentro de la prefabricación, usada profusamente en sectores como la restauración, a dado soluciones a cerramientos de fachadas y a piezas de lo que se ha llamado “piedra artificial”. Puesto que conforma elementos de espesor muy reducido (entorno a 12 mm o ½ pulgada), es obvio que definirlo con características de resistencia a compresión no es apropiado.
  17. 17. USO EN LA CONSTRUCCIÓN • El concreto se refuerza para darle fuerza extensible adicional; sin el refuerzo, muchos edificios concretos no habrían sido posibles. • El concreto reforzado puede abarcar muchos tipos de estructuras y de componentes, incluyendo losas, paredes, vigas , columnas, fundaciones, marcos y más.
  18. 18. MATERIALES.
  19. 19. CONCRETO: Dentro de las Características mecánicas que posee el concreto, la de mayor importancia es la resistencia a la compresión axial. Las resistencias a tensión, flexión, cortante, de adherencia, así como el módulo de elasticidad del concreto, presentan una fuerte relación con la resistencia a la compresión axial, por lo que se considera a esta propiedad como la representativa del concreto. Cuando al concreto se le sujeta a esfuerzos monotónicamente crecientes, la estructura del mismo va sufriendo de fractura miento en su estructura interna.
  20. 20. ACERO El acero de refuerzo empleado en estructuras de concreto reforzado se puede dividir, por su forma, en corrugado y liso. Por sus mejores características de adherencia con el concreto, generalmente se emplea el acero corrugado. Las características esfuerzo - deformación del acero estructural, en pruebas a tensión uniaxial. Hasta el punto de fluencia, la relación es aproximadamente lineal. Para el diseño de elementos estructurales comúnmente empleados en estructuras arquitectónicas, considerando los niveles de deformación a los que se verán sujetos y eliminando los elementos de claro corto, puede asumirse que las barras de acero estructural no incursionarán en el rango de endurecimiento por deformación. Por lo que generalmente se considera a las características esfuerzo - deformación en el acero estructural como perfectamente elasto – plásticas
  21. 21. CARACTERÍSTICAS DOMINANTES • Características físicas dan al concreto reforzado sus características especiales. Primero, coeficiente de extensión termal del concreto es similar a el del acero, eliminando las tensiones internas debido a las diferencias adentro, termal extensión o contracción. • En segundo lugar, cuando la goma del cemento dentro del concreto endurece esto se conforma con los detalles superficiales del acero, permitiendo que cualquier tensión sea transmitida eficientemente entre los diversos materiales. Las barras generalmente de acero se ponen ásperas o se acanalan para mejorar más lejos enlace o cohesión entre el concreto y el acero.
  22. 22. MEDIDAS ANTICORROSIÓN • En los climas mojados y fríos, el concreto reforzado para los caminos, los puentes, las estructuras que parquean y otras estructuras a los cuales puede ser expuesto el a la sal puede beneficiar de uso de la inmersión de recubrimiento epoxi, barra galvanizada o del la barra de acero inoxidable, aunque el buen diseño y una mezcla bien elegida del cemento pueden proporcionar la suficiente protección para muchos usos. • Los impermeabilizantes incluyen la pintura, las películas y papel de aluminio, fieltros o esteras de la tela selladas con alquitrán, y capas de bentonita arcilla, usada a veces para sellar capas de balasto.
  23. 23. MODOS DE FALLO COMUNES DEL CONCRETO REFORZADO ACERO • FALLA MECÁNICA: se puede considerar para fallar cuando ocurren las grietas significativas. El agrietarse de la sección concreta no se puede prevenir sin embargo el tamaño de las grietas puede ser limitado y controlado por el reforzamientos • CARBONATACIÓN El agua en los poros del cemento está normalmente alcalino. Este ambiente alcalino es uno en el cual el acero está pasivo y no corroe • CLORUROS Cloruros, incluyendo cloruro de sodio, promueva la corrosión de barras de refuerzo de acero. Por esta razón, en agua del concreto que se mezcla solamente, el cemento y los agregados con un contenido bajo del cloruro pueden ser utilizados, y el uso de la sal para deshielo los pavimentos concretos se evita en lo posible.
  24. 24. ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO • Una estructura debe ser segura contra el colapso y funcional en su uso para que cumpla con sus propósitos. El funcionamiento requiere que las deflexiones sean suficientemente pequeñas, las vibraciones se minimicen etc. La seguridad requiere que la resistencia sea adecuada para todas las cargas previsibles, si las cargas y la resistencia pudieran predecirse con
  25. 25. LOSAS Las losas son elementos estructurales horizontales cuyas dimensiones en planta son relativamente grandes en comparación con su altura donde las acciones principales (cargas) sobre ellas son perpendiculares a su plano, se emplean para entrepisos y techos. Los entrepisos, aparte de su función estructural cumplen con otras funciones tales como: control ambiental, seguridad e instalaciones, pavimentos o pisos. Por lo tanto están formadas por: la estructura, el pavimento, la capa aislante, el cielo falso o cielo raso. FUNCIÓN ESTRUCTURAL La principal es el sostén para las personas, elementos, maquinarias que puedan desarrollar de forma segura todas las actividades y a veces de contribuir a la estabilidad de los edificios.
  26. 26. TIPOS • Según la distribución del refuerzo • Según su forma estructural • Según su composición • Tipo de nervadas • Según los apoyos • Según su construcción
  27. 27. VIGAS Elementos estructurales horizontales o inclinados que pueden ser de cualquier forma pero prefieren de estructuras regulares por su facilidad de construcción y diseño, en el caso particular de concreto armado, las proporciones entre la base y la altura pueden ser de 1:2 hasta 1:4, aunque no se descartan las secciones cuadradas trapezoidales y circulares.
  28. 28. COLUMNAS Representan el elemento vertical de soporte para la mayoría de las estructuras a base de pórticos. La adecuada selección de su tamaño, forma, espaciamiento y composición influyen de manera directa en su capacidad de carga. Las características de la altura, la sección transversal y la viga intervienen en la columna a lo que se conoce como factor de esbeltez, que permite determinar la capacidad real de la columna, ya que este factor disminuye la resistencia de la columna producto de la relación entre la longitud y la sección de esta.
  29. 29. PILAS Las pilas al ser más anchas que las columnas a las cuales corresponden, transmiten sin menor problema axialmente el peso hasta el estrato rocoso-resistente. Por lo cual revisar si su sección soporta el peso al cual estará sometido es una pérdida de tiempo. Pero es necesario verificar, que sí tenga el diámetro necesario para resistir la flexocompresión y los momentos de pandeo local
  30. 30. CIMENTACIONES DE CONCRETO ARMADO Los cimientos de concreto armado se utilizan en todos los terrenos pues aunque el concreto es un material pesado, presenta la ventaja de que en su calculo se obtienen, proporcionalmente, secciones relativamente pequeñas si se les compara con las obtenidas en los cimientos de piedra
  31. 31. CIMENTACIONES CORRIDAS: Es un tipo de cimiento de hormigón o de hormigón armado que se desarrolla linealmente a una profundidad y con una anchura que depende del tipo de suelo. Se utiliza primordialmente para transmitir adecuadamente cargas proporcionadas por estructuras de muros portantes. Se usa también para cimentar muros de cerca, muros de contención por gravedad, para cerramientos de elevado peso, etc. Las cimentaciones corridas no son recomendables cuando el suelo es muy blando.
  32. 32. CONCRETO ARMADO (HORMIGON ARMADO) La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. La utilización de acero cumple la misión de transmitir los esfuerzos de tracción y cortante a los que esta sometida la estructura. El hormigón tiene gran resistencia a la compresión pero su resistencia a tracción es pequeña.
  33. 33. COMPORTAMIENTO LINEALES A FLEXIÓN (VIGAS) Y FLEXOCOMPRESIÓN (COLUMNAS).
  34. 34. COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS SUJETOS A FLEXIÓN. El comportamiento de las estructuras de concreto reforzado se basa en el comportamiento básico de los materiales que lo constituyen. Es por eso que ante la poca capacidad del concreto a resistir esfuerzos de tensión, se cuenta con el refuerzo de las barras de acero. Así, ante los efectos de flexión, los esfuerzos axiales de compresión serán soportados por el concreto, y los esfuerzos axiales de tensión serán soportados por el acero de refuerzo.
  35. 35. COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS SUJETOS A FLEXOCOMPRESIÓN En estructuras a base de marco momento resistentes, los elementos columna en la mayoría de los casos estarán sujetos a carga axial y momento flexionante (uniaxial y biaxial). En otros casos, aunque teóricamente la columna este sujeta únicamente a carga axial, por problemas de control de calidad en la etapa constructiva se generan desviaciones en el dimensionamiento y distribución de las secciones transversales, provocando excentricidad de la carga axial respecto al eje del elemento, lo que genera momento flexionante a considerar en el diseño de dicho elemento.
  36. 36. COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS LINEALES (VIGAS Y COLUMNAS) ANTE FUERZA CORTANTE La falla por cortante en elementos de concreto reforzado, a diferencia de la falla por flexión, es repentina y generalmente produce un estado de inestabilidad irreparable en el elemento en particular y la estructura en general. Por lo que los procedimientos de diseño presentados en los reglamentos tienden a tratar de eliminar este tipo de falla y lograr un factor de seguridad lo mayor posible respecto a este comportamiento indeseable en la estructura.
  37. 37. MODOS DE FALLA POR CORTANTE. VIGAS CON RELACIÓN CLARO A PERALTE GRANDE (a/d > 2.5, DONDE "A" ES LA LONGITUD DEL CLARO DE CORTE). a) Falla por flexión (Fig.l2.a). Las grietas por efectos de flexión se propagan convirtiéndose en agrietamiento por efectos nexo-cortantes, extendiéndose a través del elemento causando una falla brusca por tensión diagonal. b) Falla por tensión diagonal (Fig.l2.b). En este tipo de falla no se observa ninguna de las características antes citadas, no se presenta tampoco aplastamiento del concreto a compresión, es una falla frágil e inestable. Incrementando la cantidad de refuerzo lateral se reduce considerablemente la posibilidad ocurrencia de este tipo de falla y se logran ductilidades que varían desde 1 hasta 4.
  38. 38. VIGAS CON RELACIÓN CLARO A PERALTE PEQUEÑO, TAMBIÉN LLAMADAS VIGAS CORTAS (i < a/d < 2.5): a) Falla de tensión por cortante (Fig.l3.a). EL agrietamiento por problemas de adherencia entre el acero de refuerzo y e! concreto se propaga a lo largo del refuerzo longitudinal empezando en el extremo de ta grieta inclinada de cortante. Como mecanismos resistentes importantes ante este tipo de falla se pueden citar el efecto de dovela del refuerzo longitudinal, la adherencia acero-concreto y la resistencia a deslizamiento acero-concreto. b) Falla de compresión por cortante (Fig.l3.b). En este tipo de falla el concreto a compresión en las fibras extremas de la sección transversal, en los extremos de las grietas de cortante, sufre aplastamiento y falla. Este problema se recrudece cuando el elemento se sujeta a niveles altos de carga axial y cuando se trata de elementos cortos de gran peralte
  39. 39. VIGAS DE GRAN PERALTE (a/d < 1) • En esta clase de elementos se generan esfuerzos significativos de compresión en los estratos de concreto resultantes entre las grietas inclinadas provocadas por efecto de cortante, y grandes esfuerzos de tensión a través de dichas grietas. Este fenómeno puede provocar: • a) Fallas de anclaje del acero a tensión, combinada con desprendimiento del concreto de recubrimiento por efecto de dovela. • b) Falla por aplastamiento del concreto en los apoyos. • c) Falla de flexión debido a la rotura post-fluencia del acero de refuerzo longitudinal, o al aplastamiento del concreto en la parte superior del mecanismo de arco. • d) Falla por aplastamiento en el concreto de los estratos a compresión ubicados en la vecindad del agrietamiento diagonal por cortante.
  40. 40. PROPIEDADES DE ADHERENCIA Y ANCLAJE ACERO - CONCRETO • Para que un elemento de concreto reforzado se considere monolítico, o trabaje como tal, es necesario la existencia de adherencia entre los materiales. Cuando el esfuerzo en el acero de refuerzo embebido en el concreto cambia, esa diferencia de esfuerzos deberá transferirse al concreto por medio de adherencia y anclaje. • Las características de esta adherencia dependen de mecanismos como la adherencia química entre acero y concreto, la fricción generada entre los materiales, así como procedimientos mecánicos de transferencia de fuerza proporcionados por las corrugaciones del acero de refuerzo.
  41. 41. Los factores determinantes en la resistencia por adherencia y anclaje de un elemento de concreto reforzado son los siguientes • a) Resistencia del concreto: Debido al estado de esfuerzos a que se somete el concreto en la vecindad del acero, a mayor resistencia a tensión del concreto la resistencia por adherencia será mayor. • b) Características dimensionales del acero de refuerzo: Como se explicó antes, el uso del acero corrugado, por el mecanismo que se genera entre la corrugación y el concreto, provoca aumento en la resistencia por adherencia. • c) Posición y orientación del acero de refuerzo: La resistencia por adherencia en aceros colocados verticalmente resulta mayor que para aceros colocados horizontalmente
  42. 42. Comportamiento de elementos viga y columna.
  43. 43. Factores que determinan el mecanismo de falla Como factores importantes en la resistencia y capacidad de deformación de elementos estructurales de concreto reforzado lineales (vigas y columnas). a) Cantidad y diámetro del acero de refuerzo longitudinal. b) Cantidad y distribución del acero de refuerzo lateral. c) Efecto de elementos vecinales, como losa de piso y trabes ortogonales. d) Carga axial. e) Carga cíclica
  44. 44. a) Cantidad y diámetro del acero de refuerzo longitudinal: Al colocar la misma cantidad de acero de refuerzo, pero de menor diámetro, se incrementa la superficie de contacto acero-concreto y por lo tanto se incrementa la resistencia por adherencia y anclaje. b) Cantidad y distribución del acero de refuerzo lateral: se entiende que el papel del acero de refuerzo lateral en elementos de concreto reforzado, además de contribuir a evitar una talla frágil por cortante en el elemento, también tiene efecto sobre las siguientes características de un elemento estructural:
  45. 45. c) Efecto de elementos vecinales, como losa de piso y trabes ortogonales: De investigaciones experimentales recientes, se ha concluido que una losa estructural, reforzada y anclada adecuadamente al elemento viga correspondiente durante el proceso constructivo, participa totalmente junto con la viga en rigidez y resistencia en el trabajo del marco momento resistente. d) Carga axial: Para lograr incrementos en la capacidad de deformación en elementos sujetos a efectos principales de carga axial y flexión (columnas). e) Carga cíclica: El efecto de carga cíclica provoca efectos, a largo plazo, similares a los provocados por problemas de fatiga en los materiales. A mayor el número de ciclos, mayor será la degradación del material (el concreto en este caso), generando disminución de la capacidad de deformación y decaimiento de resistencia en el rango posterior a la fluencia.
  46. 46. Diseño de estructuras de cimentación Para diseñar la estructura de cimentación se deberá considerar todos los posibles estados de carga que pudiera sufrir la misma, como el estado de cargas verticales y horizontales generadas por de la formación de mecanismo de falla ante el sismo de diseño, así como la posible situación de una descarga del inmueble por reparación o remodelación que pudiera repercutir en asentamientos diferenciales o emersión de la subestructura.
  47. 47. GRACIASPORSUATENCION

×