Hormign armado

Armadura y estribos antes del hormigonado.La tcnica constructiva delhormign armadoconsiste en la utilizacin dehormignreforzado con barras o mallas deacero, llamadasarmaduras. Tambin se puede armar con fibras, tales como fibras plsticas,fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estar sometido. El hormign armado se utiliza enedificiosde todo tipo, caminos,puentes,presas,tnelesy obras industriales. La utilizacin de fibras es muy comn en la aplicacin dehormign proyectadooshotcrete, especialmente en tneles yobras civilesen general.

Pilar de un puente de hormign armado.

Armado de la construccin de laBaslica de la Sagrada Familia.La invencin del hormign armado se suele atribuir al constructor William Wilkinson, quien solicit en 1854 la patente de un sistema que inclua armaduras de hierro para la mejora de la construccin de viviendas, almacenes y otros edificios resistentes al fuego. En el 1855 Joseph-Louis Lambot public el libro Les btons agglomers appliqus l'art de construire (Aplicaciones del hormign al arte de construir), en donde patent su sistema de construccin, expuesto en la exposicin mundial enPars, el ao1854, el cual consista en una lancha de remos fabricada de hormign armado con alambres. Franois Coignet en1861ide la aplicacin en estructuras como techos, paredes, bvedas y tubos. A su vez el francs Joseph Monier patent varios mtodos en la dcada de1860. Muchas de estas patentes fueron obtenidas por G.A. Wayss en1866de las empresas Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de hormign armado, en donde se realizaban pruebas para ver el comportamiento resistente del hormign, asistiendo el arquitecto prusiano Matthias Koenen en estas pruebas, efectuando clculos que fueron publicados en un folleto llamado El sistema Monier, armazones de hierro cubiertos en cemento. Que fue complementado en1894por Edmond Coignet y De Tdesco, mtodo publicado enFranciaagregando el comportamiento de elasticidad del hormign como factor en los ensayos, estos clculos fueron confirmados por otros ensayos realizados por Eberhard G. Neumann en1890. Bauschinger y Bach comprobaron las propiedades del elemento frente al fuego y su resistencia logrando ocasionar un gran auge, por la seguridad del producto enAlemania. FueFranois Hennebiquequien ide un sistema convincente de hormign armado, patentado en1892, que utiliz en la construccin de una fbrica de hilados en Tourcoing,Lille, en1895.1En Espaa, el hormign armado penetra enCataluade la mano del ingenieroFrancesc Macicon la patente del francsJoseph Monier. Pero la expansin de la nueva tcnica se producir por el empuje comercial deFranois Hennebiquepor medio de su concesionario enSan SebastinMiguel Salaverra y del ingenieroJos Eugenio Ribera, entonces destinado enAsturias, que en1898construir los forjados de la crcel deOviedo, el tablero del puente de Ciao y el depsito de aguas deLlanes.El primer edificio de entidad construido con hormign armado es la fbrica de harinas La Ceres enBilbao,2de1899-1900(an hoy en pie y rehabilitada como viviendas) y el primer puente importante, con arcos de 35 metros de luz, el levantado sobre el Nervin-Ibaizabal en La Pea, para el paso del tranva de Arratia entreBilbaoy Arrigorriaga (desaparecido en las riadas del ao1983).3Ninguna de las dos obras fue dirigida por Ribera, quien pronto se independiz de la tutela del empresario francs, sino por los jvenes ingenieros Ramn Grotta y Gabriel Rebollo de la oficina madrilea deFranois Hennebique.Diseo de estructuras de hormign armadoHennebique y sus contemporneos, basaban el diseo de sus patentes en resultados experimentales, mediante pruebas de carga; los primeros aportes tericos los realizan prestigiosos investigadores alemanes, tales como Wilhem Ritter, quien desarrolla en 1899 la teora del Reticulado de Ritter-Mrsch. Los estudios tericos fundamentales se gestarn en el siglo XX.Existen varias caractersticas responsables del xito del hormign armado: Elcoeficiente de dilatacindel hormign es similar al del acero, siendo despreciables las tensiones internas por cambios detemperatura. Cuando el hormign fragua se contrae y presiona fuertemente las barras de acero, creando adems fuerte adherencia qumica. Las barras, o fibras, suelen tener resaltes en su superficie, llamadascorrugasotrefilado, que favorecen laadherenciafsica con el hormign. Por ltimo, elpHalcalino delcementoproduce lapasivacindel acero, fenmeno que ayuda a protegerlo de lacorrosin. El hormign que rodea a las barras de acero genera un fenmeno de confinamiento que impide supandeo, optimizando su empleo estructural.Clculo de elementos de hormign[editar]Fundamento[editar]Elhormignen masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecnicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones yesfuerzos de compresinapreciables tiene una resistencia a latraccinmuy reducida. Para resistir adecuadamente esfuerzos de torsin es necesario combinar el hormign con un esqueleto deacero. Este esqueleto tiene la misin resistir lastensionesdetraccinque aparecen en laestructura, mientras que el hormign resistir la compresin (siendo ms barato que el acero y ofreciendo propiedades de durabilidad adecuadas).Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayorductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla. Una estructura con ms acero presentar un modo de fallo ms dcil (y, por tanto, menos frgil), esa es la razn por la que muchas instrucciones exigen una cantidad mnima de acero en ciertas secciones crticas.En los elementos lineales alargados, comovigasypilareslas barras longitudinales, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud delesfuerzo axialy losmomentos flectores, mientras que elesfuerzo cortantey elmomento torsorcondicionan las caractersticas de la armadura transversal o secundaria.Clculo vigas y pilares de hormign armado[editar]La simpleteora de vigas de Euler-Bernoullino es adecuada para el clculo de vigas o pilares de hormign armado. Los elementos resistentes de hormign armado presentan un mecanismo resistente ms complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormign y acero, conmdulos de Youngmuy diferentes y losmomentos de inerciason variables de acuerdo al tamao de las fisuras de los elementos. Las diferentes propiedades mecnicas de hormign y acero implican que en un elemento de hormign armado latensin mecnicade las armaduras y el hormign en contacto con ellas sean diferentes, ese hecho hace que las ecuaciones de equilibrio que enlazan los esfuerzos internos inducidos por las fuerzas ytensionesen hormign y acero no sean tan simples como las de secciones homogneas, usadas en la teora de Euler-Bernouilli.LaInstruccin Espaola del Hormign Estructurallas ecuaciones deequilibrio mecnicopara el esfuerzo axilNy elmomento flectorMde una seccin rectangular pueden escribirse de forma muy aproximada como:

Donde:, son magnitudes geomtricas. Respectivamente: el canto til, el recubrimiento y la profundidad de lafibra neutrarespecto a la fibra ms comprimida del hormign.son respectivamente la "tensin de la armadura de traccin" (o menos comprimida) la "armadura de compresin" (o ms comprimida) y la tensin de diseo del acero de las armaduras., son las cuantas mecnicas, relacionadas con el rea transversal de acero de las armaduras., son el esfuerzo axil y el momento flector resultantes de las tensiones de compresin en el hormign, en funcin de la posicin de la lnea neutra.Si se usa el diagrama rectngulo normalizado para representar larelacin de tensin-deformacindel hormign entonces las tensiones de la armadura de traccin y de compresin se pueden expresar las funciones anteriores como:

Por otra parte los esfuerzos soportados por el bloque comprimido de hormign vienen dados por:

Dimensionado de secciones[editar]El problema del dimensionado de secciones se refiere a dadas unas cargas y unas dimensiones geomtricas de la seccin determinar la cantidad de acero mnima para garantizar la adecuada resistencia del elemento. La minimizacin del coste generalmente implica considerar varias formas para la seccin y el clculo de las armaduras para cada una de esas secciones posibles, para calcular el coste orientativo de cada posible solucin.Una seccin de una viga sometida aflexinsimple, requiere obligatoriamente una armadura (conjunto de barras) de traccin colocada en la parte traccionada de la seccin, y dependiendo delmomento flectorpuede requerir tambin una armadura en la parte comprimida. El rea de ambas armaduras de una seccin rectangular puede calcularse aproximadamente mediante los siguientes juegos de frmulas:

Donde:, es la cuanta mecnica de armadura de compresin., es el rea total de la armadura de compresin., es la cuanta mecnica de armadura de compresin., distancias desde la fibra ms comprimida a la armaduras de traccin y a la armadura de compresin., ancho de la seccin.Con las mismas notaciones, la armadura de traccin se calcula como:

Comprobacin de secciones[editar]El problema de comprobacin consiste en dada una seccin completamente definida, por sus dimensiones geomtricas y un cierto nmero de barras con una disposicin bien definida, comprobar mediante clculo si dicha seccin ser capaz de soportar los esfuerzos inducidos en ella por la accin de cargas conocidas.Definiciones[editar] Armadura Principal (o Longitudinal):Es aquella requerida para absorber los esfuerzos de traccin en la cara inferior de en vigas solicitadas a flexin compuesta, o bien la armadura longitudinal en columnas. Armadura Secundaria (o Transversal):Es toda armadura transversal al eje de la barra. En vigas toma esfuerzos de corte, mantiene las posiciones de la armadura longitudinal cuando el hormign se encuentra en estado fresco y reduce la longitud efectiva depandeode las mismas. Amarra:Nombre genrico dado a una barra o alambre individual o continuo, que abraza y confina la armadura longitudinal, doblada en forma de crculo, rectngulo, u otra forma poligonal, sin esquinas reentrantes. VerEstribos. Cerco:: Es una amarra cerrada o doblada continua. Una amarra cerrada puede estar constituida por varios elementos de refuerzo con ganchos ssmicos en cada extremo. Una amarra doblada continua debe tener un gancho ssmico en cada extremo. Estribo:Armadura abierta o cerrada empleada para resistir esfuerzos de corte, en un elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados perpendicularmente o en ngulo, con respecto a la armadura longitudinal. El trmino estribo se aplica, normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexin y el trmino amarra a los que estn en elementos sujetos a compresin. Ver tambin Amarra. Cabe sealar que si extisten esfuerzos de torsin, el estribo debe ser cerrado. Zuncho:Amarra continua enrollada en forma de hlice cilndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresin que sirven para confinar la armadura longitudinal de una columna y la porcin de las barras dobladas de la viga como anclaje en la columna. El espaciamiento libre entre espirales debe ser uniforme y alineado, no menor a 80mm ni mayor a 25mm entre s. Para elementos hormigonados en obra, el dimetro de los zunchos no deben ser menor que 10mm. Barras de Reparticin:En general, son aquellas barras destinadas a mantener el distanciamiento y el adecuado funcionamiento de las barras principales en las losas de hormign armado. Barras de Retraccin:Son aquellas barras instaladas en las losas dondela armadura por flexin tiene un slo sentido. Se instalan en ngulo recto con respecto a la armadura principal y se distribuyen uniformemente, con una separacin no mayor a 3 veces el espesor de la losa o menor a 50cm entre s, con el objeto de reducir y controlar las grietas que se producen debido a la retraccin durante el proceso de fraguado del hormign, y para resistir los esfuerzos generados por los cambios de temperatura. Gancho Ssmico:Gancho de un estribo, cerco otraba, con un doblez de 135 y con una extensin de 6 veces el dimetro (pero no menor a 75mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el interior del estribo o cerco. Traba:Barra continua con un gancho ssmico en un extremo, y un gancho no menor de 90, con una extensin mnima de 6 veces el dimetro en el otro extremo. Los ganchos deben enlazar barras longitudinales perifricas. Los ganchos de 90 de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.Normativas relacionadas[editar] La normativa espaolaInstruccin Espaola del Hormign EstructuralEHE-99 de1999, qued derogada definitivamente el1 de diciembrede2008en favor de la EHE-08.4 La normativa de mbito europeo, aunque no obligado cumplimiento es elEurocdigo2:Proyecto de Estructuras de Hormign. La Normativa Argentina de referencia es el Reglamento CIRSOC 201 - 2005, que reemplaza al antiguo CIRSOC 201-1982. La nueva normativa est basada en el Reglamento ACI Norteamericano, en contraposicin con el de 1982, que tomaba la base de la antigua normativa DIN alemana. El citado Reglamento Estadounidense es el ACI 318-05 (American Concrete Institute).