Tema 1 Materiales de Ho
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Mdulo: Hormign I
Ing. Juan Carlos Barrios Campana [email protected]
Introduccin al diseo y Componentes del Concreto Armado
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El proceso de diseo de una estructura, es el resultado de determinar un modelo estructural, en la que se imponen: Determinacin de elementos estructurales, Asignacin de propiedades fsico mecnicos en dichos elementos, Establecer las cargas incidentes ms desfavorables. Dimensionar los elementos estructurales, segn los esfuerzos
aplicados.
La capacidad de resistencia de un elemento estructural, depende de muchas variables, las cuales pueden ser: valores deterministas, que supone conocer los valores que interviene
en clculo de la capacidad resistente. Valores probabilstico, son aleatorios y son estimados para alcanzar
una condicin de confiabilidad en el clculo.
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Criterios Estructurales y Geotcnicos en edificaciones
Elementos estructurales que forman un armazn
Deben verificar su resistencia ante movimientos ssmicos
Soportan un conjunto de cargas en los elementos, que se transmite al suelo
TIPO DE CARGAS
Verticales
Horizontales
Permanentes
Eventuales
Efecto ssmico
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Ciclo de un proyecto estructural
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Principales problemas en edificaciones:
o Mala distribucin de cargas. Requiere comprobar elproyecto del comportamiento de cada muro.
o Deformacin de la viga, verificacin de deflexiones.o Mala calidad de ladrillo
o El agrietamiento se debe a la rigidez del muro,provocada por un desplazamiento de la estructuralateralmente.
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Principales problemas en edificaciones:
o Generalmente es provocado por asentamiento
o El efecto de la carga viva que en algunos casospueden estar afectando a la estructura, porconcentracin de cargas
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Mtodos elsticos.- comportamiento lineal del hormign y el acero Mtodos plsticos.- comportamiento plstico o elastoplstico del hormign
y un comportamiento elastoplstico del acero.
Mtodo de los estados ltimos.-Toda estructura debe cumplir con los siguientes requisitos: seguridad,funcionalidad, durabilidad, economa , proteccin ambiental y esttica.
a) Estados lmites ltimos.- Capacidad de resistir cargas previstas, cuando laestructura alcanza los siguientes casos: prdida de equilibrio esttico,deformaciones excesivas, pandeo, fatiga.
b) Estados lmites de servicio.- Relacionados con la funcionalidad, durabilidad,los criterios son: fisuracin, deformacin, durabilidad.
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Caracterstica de los materiales.- HORMIGON
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HORMIGN Agregados
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HORMIGONSistema de produccin
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FraguadoProceso de endurecimiento de la pasta de cemento, que se mide a partir del contacto con el agua.ExpansinDetermina la estabilidad del volumen por expansin tarda de la pasta de cemento por hidratacin de O Ca y O Mg libre.Finura de molidoPermite determina el valor de hidratacin y la velocidad de reaccin qumica durante su fraguado (primera etapa de endurecimiento)Resistencia mecnicaEn probetas de 4x4x16 de mortero de cemento con a/c = 0.50 a edades 2, 7 y 28 das en ensayos a flexo traccin.Resistencia mecnica del H resistencia del cemento
Propiedades fsico mecnico importantes del cemento
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Control de calidad.- El cemento se entregar a lugar de obra a granel o envasada en bolsas de
papel Kraft u otro material que asegure su adecuada proteccin del producto. El cemento ser almacenado en un lugar cubierto, seco y ventilado, sobre un
piso preparado a una altura media de 15 am sobre el piso de la habitacin enpilar no mayores a 12 bolsas, evitando roturas de los envases.
Los cementos que permanezcan almacenado por ms de 3 meses en losalmacenes o 6 meses de su fabricacin, se efectuarn ensayos de control paraser aprobados.
El cemento que presente indicios de fraguado parcial o contenga terrones, serrechazado sin que sea necesario los ensayos que se describen.
Criterio de Control deCalidad
Mtodo deMedicin
Frecuencia deMedicin
Criterio deAceptacin
Tiempo de fraguado NB063 (ASTM C191)Por aguja de Vicat
En caso de ausencia decertificado de lote provisionadoy/o almacenamientoprolongado
El tiempo de fraguadodeber estar entre 45 mina 375 min.
Resistencia mecnica mnimaa compresin
NB 470 (ASTM C109) En caso de condiciones dealmacenamiento prolongado omaterial expuesto a laintemperie
12.4 MPa a los 3 das19.3 MPa a los 7 das
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ARIDOS
La NB 594 define como ridos, al materialgranular inerte, resultado de ladesintegracin natural y desgaste de lasrocas o por trituracin, escorias siderrgicas,suficientemente duros de partculas deformas y tamao estable. Arenas o rido finoal material cuyas partculas para el tamizN4 y rido grueso al material de partculasse encuentran entre 3 tamiz N4
Control del Material.- Antes de comenzar el suministro, se deber exigir las certificaciones de
laboratorio del proveedor que demuestre que el lote a entregar se encuentredentro de los parmetros aceptables para la fabricacin del Hormign.
Cada lote de rido ser provisto limpio, acompaado de una certificacin delproveedor y ante cualquier alteracin, se solicitar efectuar los laboratorios decontrol descritos.
Los ridos se almacenarn en reas que estn protegidos de una posiblecontaminacin ambiental ya sea materiales finos y/o humedad y otros..
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Criterio de Control de Calidad
Mtodo de Medicin Frecuencia de Medicin Criterio de Aceptacin
Anlisis Granulomtrico NB 596 y NB 598(ASTM c33) Serie deTyler
1 por cada lote de entregade rido.
La graduacin ser uniforme yse ajustaran la curva patrn yTamao mximo segnelemento estructural.
Peso especfico y absorcin Arenas: ASTM C128Gravas: ASTM C127
1 por cada lote de entregade rido.
Presentacin del certificado delaboratorio de diseo de H
Peso Unitario Arenas y gravasNB 608 (ASTM C29)
1 por cada lote de entregade ridos
Presentacin del certificado delaboratorio de diseo de H
Humedad superficial de losagregados
Arenas y GravasNB612 (ASTM C70)
1 por cada lote de entregade ridos
Presentacin del certificado delaboratorio de diseo de H
Desgaste de los ngeles GravasNB 302 (ASTM C131)
1 por cada lote de entregade grava
Desgaste menor a 30%
Material que para el tamiz 200 ArenaASTM C117-37
1 por cada lote de entregade arenas
Arenas: < 5.5% en pesoGravas:
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AGUAEl agua es el elemento base en la produccin del concreto. Se define comoagua de amasado al lquido que permite la reaccin de hidratacin del cementoy el grado de trabajabilidad de la mezcla. El agua de curado es el lquido que seaplica en la etapa de fraguado facilitando el endurecimiento del concretoControl del Material.- El agua ser provisto del sistema de red de agua potable preferentemente
o en su caso en depsitos limpios, libre de impurezas, cuya turbidez noser mayor a 200 ppm.
El agua tendr una temperatura aceptable para ser utilizado en lapreparacin de la mezcla de concreto.
Criterio de Control deCalidad
Mtodo deMedicin
Frecuencia deMedicin
Criterio deAceptacin
Cloruros incluidos ASTM D512 1 por cada fuente deagua utilizada en obra
1000 ppm mximo
Sulfatos SO4 ASTM D516 1 por cada fuente deagua utilizada en obra
3000 ppm
lcalis (Na2O + 0.658 K20) 1 por cada fuente deagua utilizada en obra
600 ppm
Slidos totales AASTHO T26 1 por cada fuente deagua utilizada en obra
50000 ppm
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ConcretoLa fabricacin, colocado, curado y acabado delconcreto es una actividad planificada dondedebe asegurarse la calibracin de loscomponentes, los procedimientos constructivosy el cuidado necesario para lograr obtener laresistencia caracterstica de diseo.
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Criterio de Control de Calidad Mtodo de Verificacin Frecuencia deControl
Criterio deAceptacin
Aprobacin del diseo yresultados de las probetas decontrol de Hormign
Verificacin de la confiabilidaddel diseo y resultado deprobetas
Por lo menos 7 das antesde proceder a suproduccin y vertido
Los resultados de controlsatisfacen los parmetros dediseo especificados.
Aprobacin para la produccindel hormign
Verificacin de la calidad ycantidad de los materialescomponentes
Por lo menos 1 da antesde autorizar la produccinde concreto
Existe la cantidad y calidadcertificada de los materialespara el concreto.
Aprobacin del equipo einstrumentos de produccin,transporte y vertido delconcreto.
Verificacin del equiponecesario para la produccin ytransporte del concreto.
Por lo menos 1 da antesde autorizar la produccinde concreto
Existe la cantidad de equipopara la produccin,transporte y vertido delhormign.
Aprobacin de personal Verificacin del personalcalificado para el propsito
Por lo menos 1 da antesde autorizar la produccinde concreto
Existe la cantidad depersonal capacitado para laproduccin de concreto.
Determinacin delasentamiento permitido
ASTM C143 8 controles por cada 30 m3o cuando sea solicitadopor supervisin
Verifica el asentamientopermitido (50 a 80 mm)
Seguimiento al proceso devertido, vibrado y acabado delconcreto
ASTM 1064ASTM C172
En todo el proceso devertido del concreto.
El vertido del concreto esadecuado y vibradoadecuadamente
Seguimiento en el curado de loselementos de HA
Registro de curado En todos los elementosestructurales vaciados
Se humedece cadaelemento de HA vaciadoadecuadamente.
Elaboracin y curado deespecmenes de H parapruebas de compresin
ASTM C31 Hasta 6 cilindros por cada30 m3 o a requerimientode supervisin
Se han elaboradoadecuadamente losespecmenes y curados deacuerdo a norma.
Seguimiento de las resistenciasdel H
Ensayos de rotura a compresinde la probetas a tiemposespecificados
De acuerdo al registro detiempo de maduracin delas probetas
Las resistencias obtenidasson mayores a las deldiseo.
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Consistencia del H
ConsistenciaAsiento en cono de Abrams Forma de compactacin
Seca 0 a 2 Vibrado enrgico en tallerPlastica 3 a 5 Vivrado enrgico en obraBlanda 6 a 9 Vibrado o apisonadoFluida 10 a 15 Picado con barraLquida >=16 No apta para elementos resistentes
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Asentamiento de cono, recomendado para diferentes tipos de construccin (ACI)TIPOS DE CONSTRUCCION Asentamiento [cm]Fundaciones armados y bases 2 a 8Fundaciones de HS y muros de sub-estructura 2 a 8Vigas y muros armados 2 a 10Columnas de edificios 2 a 10Pavimentos y losas 2 a 8Hormign masivo 2 a 8
RESISTENCIA CARACTERSTICA DEL HORMIGN
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Valoracin de los resultados de ensayos de compresin Para garantizar que el hormign producido o un porcentaje de ste cumpla
los requisitos de resistencia, se debe dosificar para una resistencia mayor ala especificada o caracterstica.
La resistencia caracterstica del hormign puede determinarse de acuerdoa la siguiente relacin:
Donde:fcm= Valor promedio de la serie de resultados de ensayo a compresin
d = Coeficiente de variacin entre la desviacin estndar y la media
n = nmero de ensayos1.645 factor del nivel de confianza del 95% (5% de defectos)
)64.11(ff cmck )64.11(ff cmck
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Acero de Construccin
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Acero disponibles
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Acero disponibles
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El acero estructural es el material destinado al refuerzo de los elementos deestructurales. El acero es provisto segn el dimetro de la seccin transversal enbarras de 12,mts y ser de tipo Grado 50 o 60 de resistencia a fluencia que varaentre 4200 a 5000 kg/cm2Criterio de Control deCalidad
Mtodo deMedicin
Frecuencia deMedicin
Criterio deAceptacin
Resistencia a la traccin ASTM M137 2 varillas por lote deacero de dimetro dseleccionada al azar
La tensin de falla porfluencia deber ser mayor ala especificada en lacertificacin
Prueba de doblado en fro NB 737 2 varillas por lote deacero y dimetro menoro igual a 20mm
No se observan daos en lazona de doblado
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Control del Material.-
El acero estructural ser provisto envarillas de 12.0 mt de longitud,identificado por el certificado de calidady lote que certifique, el origen, calidad ycaractersticas fsico mecnicas delmismo.
El acero estar libre de polvo, grasa,pintura o cualquier otro recubrimientoque comprometa la adherencia con elconcreto.
La tolerancia de la masa por lotes serde +/- 1%
La provisin del material ser en lotes,evitando que las varillas sufran dobladoen su transporte y manipulacin. Seralmacenados en lugares cerrados, librede agentes que daen el material comohumedad, polvo y otros.
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Criterio de Control deCalidad
Mtodo deVerificacin
Frecuencia deControl
Criterio deAceptacin
Verificacin de las cargas quesoportarn los encofrados ydiseo de los mismos
De acuerdo al sistemaconstructivo
1 por cada elementoestructural a construir
Garantiza la estabilidad duranteel proceso constructivo hasta sudesencofrado
Construccin adecuada delsistema de encofrados
De acuerdo a diseo 1 por cada elementoestructural a construir
Corresponde al diseo. Es rgido,estable y as secciones dediseo.
Disposicin de lasinstalaciones en los elementos
De acuerdo a detallesde instalaciones
Antes de recibir laautorizacin de vaciado
Los sistemas de soporte,corresponden al diseo.
Existencia de contra flechas Verificacin de ladisposicin de contraflechas.
De acuerdo al detalle deplanos estructurales
Los elementos sujetos adescensos, cuentan con lascontra flechas adecuadas.
Seguimiento a la colocacin dearmadura de refuerzo
Verificacin de acuerdoal detalle dereforzamiento de loselementos
Antes de proceder alvaciado
La disposicin de armaduracorresponde a los detallesestructurales del proyecto.
Correcta disposicin de losencofrados
Verificacin de plomada,nivel, seguridad ylimpieza de losencofrados
Al terminar el armado yasegurado de losencofrados
El encofrado esta limpio yadecuado y seguro para recibir laarmadura correctamente.
Procedimiento dedesencofrado
Verificacin de laresistencia del hormignesperado
Al trmino del tiempoesperado para el fraguadoadecuado del hormign
Se autoriza en desencofrado deacuerdo al tiempo de fraguadoaceptable
Otros controles de calidad
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Peso especfico de materiales estructurales:
La determinacin de las cargas incidentes en la estructura, esta en funcinde la geometra de los mismos y el peso especfico de los materialesutilizados.
Tipo de material P.E. [T/m3]Concreto armado 2.40Concreto simple 2.20Acero 7.80Albailera 1.80
Caractersticas mecnicas de los materiales:
Propiedad Columnas Losas Acero
Mdulo de Elasticidad2000000
kg/cm2
Coeficiente de Poissn 0.2 0.2 0.3
Resistencia caracterstica a compresin mnima: 210 280
kg/cm2
Resistencia de fluencia 4200 kg/cm2
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Propiedad Industrial Artesana
Mdulo de Elasticidad kg/cm2
resistencia a compresin 65.0 45.0 kg/cm2
Albailera: