Concreto Armado - Introducción

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CONCRETO ARMADO CONCRETO ARMADO INTRODUCCION

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INTRODUCCION SOBRE EL CONCRTETO ARMADO

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  • CONCRETO ARMADOINTRODUCCION

  • HISTORIA DEL CONCRETO ARMADOEl concreto fue usado por primea vez en Roma alrededor de la tercera centuria antes de Cristo.Estaba constituido por agregados unidos mediante un aglomerante conformado por una mezcla de cal y ceniza volcnica.La obra mas grande construida por los romanos fue el Panten con su bveda de 43.20m de dimetro.El primer registro del uso de concreto fue en los tiempos modernos, se remonta a 1760 cuando, en Inglaterra, John Smeaton descubri, mientras proyectaba el faro Eddystone, que una mezcla de caliza calcinada y arcilla daba lugar a un conglomerante hidrulico resistente al agua.El concreto obtenido con este aglomerante se asemejaba a las piedras propias de Prtland, al sur de Inglaterra.

  • En 1845, I. C. Johnson descubri que el mejor cemento provena de la pulverizacin del clinker. El CA se us desde la tercera dcada del siglo XIX.En 1848, Joseph Louis Lambort construy un bote de concreto reforzado el cual present en la exposicin de Pars en 1854 y patent en 1855.En el Per, los primeros barriles de cemento llegaron en 1850. En 1915, llegaron los primeros hornos para la fabricacin de cemento encargados por la empresa estadounidense Foundation Co. Un ao despus, estos fueron comprados por la por la Compaa Peruana de Cemento Prtland.En los aos 50, se estableci, en Lima, la primera empresa de concreto premezclado.

  • VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADOVENTAJAS:Es durable a lo largo del tiempo y no requiere de una gran inversin para su mantenimiento.Tiene gran resistencia a la compresin.Es resistente al efecto del agua.En fuegos de intensidad media, el CA sufre daos superficiales si se provee un adecuado recubrimiento al acero.Se le puede dar la forma que uno desee haciendo uso del encofrado adecuado.

  • Le confiere un carcter monoltico a sus estructuras lo que les permite resistir ms eficientemente las cargas laterales de viento o sismo.No requiere mano de obra muy calificada.Su gran rigidez y masa evitan problemas de vibraciones en las estructuras erigidas con l.En la mayora de lugares, es el material ms conocido.Por su gran peso propio, la fluencia de las variaciones de cargas mviles es menor.

    DESVENTAJAS:Tiene poca resistencia a la traccin, aproximadamente la dcima parte de su resistencia a la compresin.

  • Requiere de encofrado lo cual implica su habilitacin, vaciado, espera hasta que el concreto alcance la resistencia requerida y desencofrado, con el tiempo que estas operaciones implican. el costo del encofrado puede alcanzar entre un tercio y dos tercios del costo total de la obra.Su relacin resistencia a la compresin vs. peso esta muy por debajo que la correspondiente al acero, el cual es ms eficiente cuando se trata de cubrir grandes luces.Requiere de un permanente control de calidad, pues esta se ve afectada por las operaciones de mezcla, colocacin, curado, etc.Presenta deformaciones variables con el tiempo. Bajo cargas sostenidas, las deflexiones en los elementos se incrementan con el tiempo.

  • MATERIALES

  • EL CONCRETO Y SUS COMPONENTESEl concreto es una mezcla de cemento, agregado grueso, agregado fino y agua.CEMENTO:El cemento se obtiene de la pulverizacin del clinker, el cual es producido por la calcinacin hasta la fusin incipiente de materiales calcreos y arcillosos. Esta constituido por los siguientes componentes:Silicato triclcico, el cual le confiere su resistencia inicial e influye directamente en el calor de hidratacin.Silicato diclcico, el cual define la resistencia a largo plazo y no tiene tanta incidencia en el C.H.Aluminato triclcico, es un catalizador en la Reaccin de los silicatos y ocasiona un fraguado violento.

  • Aluminio-ferro tetraclcico, influye en la velocidad de hidratacin y secundariamente en el calor de hidratacin.Componentes menores: xidos de Mg. , K, Na, Mn, Ti.

    Existen diversos tipos de cemento, los cuales estn especificadas en la norma ASTM-C-150-97. Ellos son:Tipo I, que es de uso general y sin propiedades especiales.Tipo II, de moderado calor de hidratacin.Tipo III, de resistencia temprana y elevado calor de hidratacin.Tipo IV, de bajo calor de hidratacin.Tipo V, de alta resistencia al ataque de sulfatos.

  • AGREGADO FINO O ARENA:Tanto el agregado fino como el grueso, constituyen los elementos inertes del concreto, ya que no intervienen en las Rxs. Qumicas

    Tamiz estndar% en peso de material que pasa el tamiz 3/8100#495 a 100#880 a100#1650 a 85#3025 a60#5010 a 30 #1002 a 10

  • AGREGADO GRUESO O GRAVA:El agregado grueso est constituido por rocas granticas, diorticas y sienticas. Al igual que para la arena, la norma ASTM C-33-93 tambin establece una serie de condiciones para su gradacin.El tamao mximo de agrego grueso ser el mayor de los siguientes valores:1/5 de la menor dimensin entre las caras del encofrado.1/3 del peralte de la losa.3/4 del menor espacio libre entre barras o paquetes de barras.

    AGUA:El agua empleada en la mezcla debe ser limia, libre de aceites, cidos, lcalis, sales y materias orgnicas.Si el agua no es potable se fabricarn cubos de mortero elaborados con ella y se ensayarn segn la norma ASTM-C-109M-954.

  • MEZCLADO, TRANSPORTE, COLOCACIN Y CURADO DEL CONCRETOEl mezclado, transporte, colocacin y curado del concreto son operaciones que influyen directamente en la calidad del material elaborado.

  • MEZCLADO DEL CONCRETOEl proceso de mezclado del concreto consiste en recubrir el agregado con la pasta de cemento hasta conseguir una pasta uniforme.Debe efectuarse a mquina y para ello se hace uso de hasta mezcladoras.El tamao de la mezcladora se determina en funcin del volumen de concreto a batir.

  • TRANSOPORTE Y COLOCACIN DEL CONCRETOEl concreto debe transportarse de modo que se convenga la segregacin y perdida de materiales.Se emplean camiones concreteros, fajas transportadoras, canaletas metlicas, etc.La compactacin y vibrado del concreto consiste en eliminar el exceso de aire atrapado en la mezcla, logrando una masa uniforme que se distribuya adecuadamente en el encofrado y alrededor del refuerzo.

  • CURADO DEL CONCRETOEl curado es el proceso por el cual se busca mantener saturado el concreto hasta que los espacios de cemento fresco, originalmente llenos de agua sean reemplazados por los productos de la hidratacin del cemento.El curado pretende controlar el movimiento de temperatura y humedad hacia dentro y hacia afuera del concreto.

  • RESISTENCIA DEL CONCRETORESISTENCIA DEL CONCRETO ANTE SOLICITACIONES UNIAXIALESRESISTENCIA DEL CONCRETO A COMPRESIN:Este parmetro es obtenido a travs del ensayo de un cilindro estndar de 6 de dimetro y 12 de altura.La resistencia a la compresin se define como el promedio de la resistencia de, como mnimo, dos probetas tomadas de la misma muestra probadas a los 28 das.Del procedimiento se describe en detalle en las normas ASTM-C-192M-96 y C-39-96.

  • Algunos factores que afectan la resistencia a la compresin del concreto son:

    Relacin agua-cemento.- es el factor que mas influye en la resistencia del concreto y constituye la razn entre el peso del agua y el peso del cemento utilizados en la mezcla.Tipo de cemento.- de acuerdo al tipo de cemento, el desarrollo de la resistencia a la compresin vara con el tiempo.

  • Tipo de agregado.- la probeta ensayada puede romperse a travs de la piedra o en la interfase agregado-pasta. Si el agregado es resistente, el primer caso no se presenta. En cambio, la falla en la interfase piedra-mortero depende del grado de unin de ambos elementos.Duracin del curado.

  • RESISTENCIA DEL CONCRETO A LA TRACCIN:

    La resistencia del concreto a la traccin es mucho menor que su resistencia a la compresin constituyendo aprox. entre un 8% a 15% de sta. Para de determinar este parmetro se han desarrollado 2 mtodos indirectos:Prueba Brasilera o split-test.- consiste en cargar lateralmente el cilindro estndar, a lo largo de uno de sus permetros hasta que se rompa.

  • El segundo consiste en evaluar la resistencia a la traccin a travs de pruebas de flexin. Para este ensayo se usa una viga con seccin transversal cuadrada de 6 de lado y una longitud igual a 70 cm, con apoyos en los 60 cm. centrales, la cual se carga en los tercios de la luz entre apoyos.

  • RESISTENCIA DEL CONCRETO AL ESFUERZO CORTANTEEl esfuerzo cortante es una solicitacin que se presenta individualmente en casos muy excepcionales y la mayor de las veces acta en combinacin con esfuerzos normales. La resistencia al corte es difcil de evaluar pues no se puede aislar este esfuerzo de la tensin diagonal.

  • RESISTENCIA DEL CONCRETO ANTE SOLICITACIONES BIAXIALES Y TRIAXIALESKupfer, Hilsdorf y Rusck han efectuado ensayos en especimenes de concreto sometidos a esfuerzos en dos direcciones perpendiculares.La resistencia a la compresin puede ser hasta 27% mayor que la resistencia uniaxial. Adems si ambas cargas son de igual magnitud la resistencia se puede incrementar en aproximadamente 16%. La resistencia a la traccin biaxial prcticamente no difiere de la resistencia a la traccin uniaxial,. Sin embargo, cargas de traccin y compresin combinadas tienden a disminuir tanto la resistencia a la compresin como a la traccin.

  • PROPIEDADES MECANICAS DEL CONCRETORELACION ESFUERZO-DEFORMACION

  • Hognestad y Todeschini han propuesto idealizaciones de la curva esfuerzo-deformacin del concreto, las cuales se muestran:

  • La curva esfuerzo-deformacin del concreto vara de acuerdo a la velocidad de aplicacin de la carga.

  • El mdulo tangente se define como la pendiente de la recta tangente a la curva esfuerzo-deformacin y es una medida de la rigidez o resistencia a la deformacin de dicho material.

  • EL ACEROEl acero se usa en el concreto para salvar su limitada resistencia a la traccin. Como en el caso del concreto armado.El acero es una aleacin de diversos elementos entre ellos: C, Mn, Si, Cr, Ni, Vn.El carbono es el mas importante y el que determina sus propiedades mecnicas. A mayor contenido de carbono , la dureza, la resistencia a la traccin y el lmite elstico aumentan. Por el contrario, disminuye la ductilidad y la tenacidad. El Mn es adicionado en forma de ferro-Mn. Aumenta la forjabilidad del acero, su templabilidad y resistencia al impacto. As mismo disminuye su ductilidad y la tenacidad. El Si se adiciona en proporciones que varan de 0.05% a 0.50% . Se le incluye en la aleacin para propsitos de desoxidacin pues se combina con el oxigeno disuelto en la mezcla. El Cr incrementa la resistencia a la abrasin y la templabilidad; el Ni, por su parte, mejora la resistencia al impacto y la calidad superficial. Finalmente, el vanadio mejora la trabajabilidad.

  • El acero de refuerzo para ser utilizado en concreto armado se fabrica bajo ASTM-A-615-9a , A-616-96a , A-617-96a , A-706-96b.En el Per es producido a partir de la palanquilla pero en el extranjero tambin se le suele conseguir el reciclaje de rieles de tren y ejes usados. El refuerzo del concreto se presenta en tres formas: varillas corrugadas, alambre y mallas electro soldadas.

  • #db(in)db(cm)P(cm)As(cm2)WKg/me(cm)h(cm)c(cm)NEMP21/40.63520.320.250---33/80.95230.710.5600.6620.0380.36341/21.27041.290.9940.8880.0510.48555/81.58852.001.5521.1100.0710.60863/41.90562.842.2351.3350.0960.72877/82.22273.873.0421.5380.1110.850x812.54085.103.9731.7790.1270.97391 1/82.86596.455.0602.0100.1421.100x101 3.226108.196.4032.2500.1621.240x111 3/83.5801110.067.9062.5000.1801.370141 11/164.3001414.5211.3843.0200.2151.640x182 5.7331825.8120.2384.0100.2582.190x

  • VARILLAS CORRUGADASLas varillas corrugadas son de seccin circular y, como su nombre lo indica, presentan corrugaciones en su superficie para favorecer la adherencia con el concreto.

    Fy(kg/cm2)Fs(kg/cm2)Grado 4028004900Grado 6042006300Grado 75453007000

  • MALLAS ELECTROSOLDADASLas malas electrosoldadas se usan en elementos como losas, pavimentos, estructuras laminares y muros en los cuales se tiene un patrn regular de distribucin del refuerzo. Estn constituidas por alambres lisos o corrugados dispuestas en mallas cuadradas o rectangulares y soldados en los puntos de unin del refuerzo. Sus caractersticas estn especificadas en las normas ASTM-A-1854-97 , A-497-97 para alambre liso y corrugado respectivamente.

  • PROPIEDADES MECNICAS DEL ACERORELACIN ESFUERZO-DEFORMACIN DEL ACEROLos aceros de distintas calidades tienen un comportamiento idntico en la fase elstica.El mdulo de elasticidad se considera igual a:Es=2 000 000 kg/cm2

  • OXIDACIN DEL ACERO.-El acero debe estar libre de xido durante su colocacin pues este perjudica la adherencia con el concreto.El oxido reduce la seccin transversal de las varillas afectando directamente su capacidad resistente.El volumen de oxido es igual a 7 veces el volumen del acero.Si el refuerzo se oxida dentro del concreto, aumentar de volumen y el recubrimiento se desprender.Con el ingreso del oxigeno la reaccin se llevara a cabo ms rpidamente y la armadura terminar por corroerse totalmente.

  • FATIGA DEL ACERO.-La fatiga en el acero se presenta si el material es sometido a ciclos de carga y descarga siempre que por lo menos uno de los lmites de carga corresponda a una solicitacin de traccin.Existe un rango de variacin de esfuerzos bajo el cual se puede someter indefinidamente al acero sin que pierda resistencia. Este es independiente de su esfuerzo de fluencia.Para barras rectas bajo las especificaciones ASTM A.-6154, es del orden de 1680kg/cm2. Si se presentan dobleces o soldaduras en los puntos de mximo esfuerzo este valor se reduce en un 50 %.

  • SOLDADURA DEL ACERO..-En general, todos los aceros son soldables si se emplea el electrodo y las soldadura adecuadas, que no recalienten el acero y lo hagan perder sus propiedades.Los puntos de soldadura deben indicarse en los planos, con sus detalles y debe especificarse el procedimiento de soldado, el cual ser compatible con las caractersticas del acero por soldar.