UNIVERSIDAD DE HUÁNUCO Facultad de Ingeniería E.A.P. Ingeniería Civil PROF. ING. WILLIAM PAOLO TABOADA HUANUCO; OCTUBRE 2020 CONCRETO ARMADO I 1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CONCRETO VENTAJAS Es un material con aceptación universal por la disponibilidad de los materiales que lo componen. Adaptabilidad para conseguir diversas formas arquitectónicas. Tiene la característica de conseguir ductibilidad (capacidad de deformación baja carga, sin romperse). Posee alto grado de durabilidad. Posee alta resistencia al fuego (resistencia de 1 a 3 horas). DESVENTAJAS Excesivo peso y volumen. Menos rapidez de ejecución. Mayor control de obra. Mayor dimensión en las piezas. *CONCRETO CONCRETO SIMPLE: Está compuesto por cuatro elemento básicos como son: grava, arena, cemento (tipo I, II, III, IV, V) y agua, también aditivo (si lo requiere) que genera un material sumamente dura y resistente es por ello que se emplea en estructuras ofreciendo una excelente capacidad a la compresión. CONCRETO ARMADO: Se le pone este nombre al concreto simple mas acero de refuerzo, básicamente cuando tenemos un elemento estructural que trabajará a compresión y tensión; ningún esfuerzo de tensión será soportado por el concreto simple es por ello que se debe incluir un área de acero que soporte la tensión generada y se traducirá en el numero varillas y su diámetro así como su colocación. ACERO . El acero es una aleación basada en hierro, que contiene carbono y pequeñas cantidades de otros elementos químicos metálicos. Generalmente el carbono representa entre el 0.5% y el 1.5% de la aleación. El acero utilizado en estructuras (barras y cables) es un material apto para resistir solicitaciones traccionantes, lo que lo convierte en el componente ideal para combinarse técnicamente con el concreto simple, con el que conforma el concreto armado y el concreto preesforzado. VARILLA DE CERO CORRUGADO Las varillas corrugadas de acero se utilizan como refuerzo en la construcción con concreto. Además de tener un papel fundamental en absorber los esfuerzos de tracción y torsión de la construcción. Las varillas se pueden utilizar en la construcción de losas aligeradas de claros cortos, vigas, trabes, dalas, castillos, losas sólidas de claros cortos, castillos ahogados, elementos prefabricados, postes de concreto, acero adicional para viguetas, estribos, refuerzo horizontal en muros de mampostería (tipo escalerilla) y tubería de concreto. Las varillas son barras de acero, generalmente de sección circular, con diámetros específicos a partir de un cuarto de pulgada y comercialmente disponibles hasta con diámetro de una pulgada. Normalmente la superficie de estas varillas es corrugada (rebordes) que mejoran la adherencia a los materiales aglomerantes e inhiben el movimiento relativo longitudinal entre la varilla y el concreto que la rodea. Las corrugaciones deben estar espaciadas a lo largo de la varilla a distancias sustancialmente uniformes. Las corrugaciones sobre los lados opuestos de las varillas deben ser similares en tamaño y forma. CUANTIFICACION DEL ACERO Generalmente el tipo de acero se caracteriza por el límite o esfuerzo de fluencia, entre estos tipos tenemos los de grado 40, 50 y 60, que corresponden a los límites de fluencia de 2800, 3500 y 4200 kg/cm2. Las varillas de Acero grado 40 son las más comerciales a nivel mundial debido a su bajo costo y son usadas en casi todas las aplicaciones de construcción posibles. Para dar una idea más amplia este acero es recomendado en la construcción de viviendas con hasta 3 plantas, sin causar mayores repercusiones. Usos del Acero Grado 60 se utilizan en la construcción de edificaciones de concreto armado de todo tipo como: viviendas, edificios, puentes, obras industriales, etc. MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL ACERO El módulo de elasticidad del acero está dado por la pendiente de la porción elástica lineal de la curva esfuerzo-deformación, el valor del módulo de elasticidad de los distintos tipos de acero cambia muy poco y generalmente se toma igual 2x106 Kg/cm2. ACEROS NACIONALES ACEROS AREQUIPA EL CEMENTO El cemento portland es un es un conglomerante o cemento hidráulico, que se produce por la pulverización del Clinker, su composición son principalmente silicatos de calcio hidráulicos y contienen en su mayoría una o más formas de sulfato de calcio, agregado en el proceso de molienda. El cemento puede ser definido como un polvo fino aglutinante con propiedades aglomerantes o ligantes que endurece bajo la acción del agua. Con la adición de agua, se convierte en una pasta homogénea capaz de endurecer, y conservar su estructura, incluso en contacto de nuevo con el agua. En la forma hormigón, es una piedra artificial, que puede tomar la forma y el volumen de acuerdo con las necesidades de cada trabajo. Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Pórtland, en el condado de Dorset. TIPOS DE CEMENTO CUALIDADES DEL CEMENTO Resistencia, la compresión es afectada fuertemente por la relación agua/cemento y la edad o la magnitud de la hidratación. Durabilidad y flexibilidad: ya que es un material que no sufre deformación alguna. El cemento es hidráulico porque al mezclarse con agua, reacciona químicamente hasta endurecer. El cemento es capaz de endurecer en condiciones secas y húmedas e incluso, bajo el agua. El cemento es notablemente moldeable: al entrar en contacto con el agua y los agregados, como la arena y la grava, el cemento es capaz de asumir cualquier forma tridimensional. El cemento (y el hormigón o concreto hecho con él) es tan durable como la piedra. A pesar de las condiciones climáticas, el cemento conserva la forma y el volumen, y su durabilidad se incrementa con el paso del tiempo. El cemento es un adhesivo tan efectivo que una vez que fragua, es casi imposible romper su enlace con los materiales tales como el ladrillo, el acero, la grava y la roca. Los edificios hechos con productos de cemento son más impermeables cuando la proporción de cemento es mayor a la de los materiales agregados. El cemento ofrece un excelente aislante contra los ruidos cuando se calculan correctamente los espesores de pisos, paredes y techos de concreto. CEMENTOS NACIONALES EL AGUA EN EL CONCRETO El agua de amasado interviene en las reacciones de hidratación del cemento. La cantidad de la misma debe ser la estricta necesaria, pues la sobrante que no interviene en la hidratación del cemento se evaporará y creará huecos en el hormigón disminuyendo la resistencia del mismo. Puede estimarse que cada litro de agua de amasado de exceso supone anular dos kilos de cemento en la mezcla. Sin embargo una reducción excesiva de agua originaría una mezcla seca, poco manejable y muy difícil de colocar en obra. Por ello es un dato muy importante fijar adecuadamente la cantidad de agua. Durante el fraguado y primer endurecimiento del hormigón se añade el agua de curado para evitar la desecación y mejorar la hidratación del cemento. AGREGADOS EN EL CONCRETO Los agregados son un conjunto de partículas, de origen natural o artificial, que pueden ser tratados o elaborados. Pueden tener tamaños que van desde partículas casi invisibles hasta pedazos de piedra, junto con el agua y el cemento, conforman el trío de ingredientes necesarios para la fabricación de concreto. La importancia del uso, tipo y calidad correcta del agregado no se puede subestimar. Los agregados fino y grueso ocupan cerca del 60% al 75% del volumen del concreto, e influyen fuertemente en las propiedades tanto en estado fresco como endurecido, en las propiedades de la mezcla del concreto Los agregados deben de ser transportados y acopiados de manera que se evite su segregación y contaminación, debiendo mantener las características granulométricas de cada una de sus fracciones hasta su incorporación a la mezcla, tienen que cumplir con las especificaciones técnicas establecidas en la normas ASTM C33 y NTP 400.037. AGREGADO FINO Se considera como tal, a la fracción que pase el tamiz de 4.75 mm (N° 4). Provendrá de arenas naturales o de la trituración de rocas, gravas, escorias siderúrgicas. El porcentaje de arena triturada no podrá constituir más del 30% del agregado fino AGREGADO GRUESO Se denomina agregado grueso a la porción del agregado retenido en el tamiz 4.75 mm (N° 4). Dicho agregado deberá de proceder de la trituración de roca o de grava o por una combinación de ambas: sus fragmentos deben de ser limpios, resistentes y durables, sin exceso de partículas planas, alargadas, blandas o desintegrables. Estará exento de polvo, terrones de arcilla u otras sustancias objetables que puedan afectar la calidad de la mezcla de concreto RELACION AGUA / CEMENTO La relación agua / cemento constituye un parámetro importante de la composición del hormigón. Tiene influencia sobre la resistencia, la durabilidad y la retracción del hormigón. La relación agua / cemento (a/c) es el valor característico más importante de la tecnología del hormigón. De ella dependen la resistencia y la durabilidad, así como los coeficientes de retracción y de fluencia. También determina la estructura interna de la pasta de cemento endurecida. La relación agua cemento es el cociente entre las cantidades de agua y de cemento existentes en el hormigón fresco. O sea que se calcula dividiendo la masa del agua por la del cemento contenidas en un volumen dado de hormigón. La relación agua / cemento crece cuando aumenta la cantidad de agua y decrece cuando aumenta el contenido de cemento. En todos los casos, cuanto más baja es la relación agua / cemento tanto más favorables son las propiedades de la pasta de cemento endurecida. La menor relación a/c para obtener una hidratación completa del cemento se considera igual a 0,42. 2. MÉTODOS DE DISEÑO DISEÑO A LA ROTURA O CARGAS ÚLTIMAS: Los cálculos solo se realizan con todas aquellas cargas mayoradas (cargas viva, muertas, sismo, viento, etc) y todo ello por un factor de seguridad. REQUISITOS DE RESISTENCIA Y DE RNE E060 CAP. 9 SERVICIO: En todas las secciones de los elementos estructurales deberá cumplirse: Rn: resistencia de diseño Ru: resistencia requerida FACTORES DE CARGA Los factores de carga tienen el propósito de dar seguridad adecuada contra un aumento en las cargas de servicio más allá de las especificaciones en el diseño, para que sea sumamente improbable la falla. Los factores de carga también ayudan a asegurar que las deformaciones bajo cargas de servicio no sean excesivas. El código ACI recomienda que la resistencia requerida U para resistir las cargas sean: REDUCTORES DE CAPACIDAD Los factores de reducción de capacidad ɸ, toman en cuenta las inexactitudes en los cálculos y fluctuaciones en la resistencia del material, en la mano de obra y en las dimensiones. En las vigas se considera el más alto valor de ɸ debido a que están diseñadas para fallar por flexión de manera dúctil con fluencia del acero en tracción. En las columnas tienen el valor más bajo de ɸ, puesto que pueden fallar en modo frágil cuando la resistencia del concreto es el factor crítico; adicionalmente la falla de una columna puede significar el desplome de toda la estructura y es difícil realizar la reparación.
