UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL HUANCAVELICA Generalidades en el curso de Concreto Armado. Docente : Ing. Miguel Angel Machuca Pari. Curso : Concreto Armado I. Huancavelica, mayo de 2018. INDICE 1.1 DEFINICIÓN DE CONCRETO ARMADO 1.2 COMPONENTES DEL CONCRETO ARMADO 1.3 HIPÓTESIS BÁSICAS PARA EL ESTUDIO DE ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIÓN 1.3.1 FALLA DEL CONCRETO A LA COMPRESIÓN 1.3.2 FALLA DEL CONCRETO A LA TRACCIÓN 1.3.3 FALLA DEL ACERO 1.3.4 HIPOTESIS DE BERNOULLI 1.3.5 ESFUERZOS DE CORTE 1.3.6 ESFUERZOS NORMALES 1.4 MÉTODOS DE DISEÑO 1.4.1 METODO DE DISEÑO ELÁSTICO 1.4.2 METODO DE DISEÑO A LA ROTURA 1.1 DEFINICIÓN DE CONCRETO ARMADO “Concreto estructural reforzado con no menos de la cantidad mínima de acero, preesforzado o no (…)” (Norma E.060-Concreto Armado) “El concreto armado, es el material de construcción predominante en casi todos los países del mundo. Esta aceptación se debe en parte, a la disponibilidad de los elementos con los cuales se fabrica el concreto armado: grava, arena, cemento, agua y barras de refuerzo. También se debe a su economía, en comparación con otros materiales de construcción, y a la facilidad con la cual mientras el concreto se encuentra en estado plástico, puede colocarse en los encofrados y moldes casi de cualquier forma.” (Apuntes del curso de Concreto ArmadoGianfranco Otazzi Pasino). 1.1.1 PRINCIPALES VENTAJAS • Es un material con aceptación universal. Es relativamente fácil conseguir o transportar los materiales necesarios para su fabricación (cemento, agregados, agua, refuerzo de acero) aún en sitios remotos. • Etc. (en clase) 1.1.2 PRINCIPALES DESVENTAJAS • El concreto tiene una baja resistencia a los esfuerzos de tracción. La resistencia de tracción directa es de alrededor del 10% de su resistencia en compresión. Debido a que su baja resistencia en tracción, las grietas o fisuras en las zonas sujetas a esfuerzo de tracción son casi inevitables, en consecuencia es necesario adicional refuerzo de acero. • Etc. (en clase) 1.2 COMPONENTES DEL CONCRETO ARMADO Concreto: es una mezcla compuesta de 6 elementos (piedras, arena, cemento, agua, aire (vacíos) e impurezas, que al fraguar obtienen gran resistencia. Elementos activos: agua y cemento Elementos inertes: arena y piedra Elementos perjudiciales: vacíos e impurezas. Acero: para concreto armado, es recomendable utilizar como refuerzos aceros que tienen un punto de fluencia elevado. Estos aceros generalmente son trabajados en caliente. 1.3 HIPÓTESIS BÁSICAS PARA EL EST. DE ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIÓN. 1.3.1 FALLA DEL CONCRETO A LA COMPRESIÓN.- El concreto falla (colapsa o rotura) al alcanzar una deformación unitaria de 0.003. 1.3.1 FALLA DEL CONCRETO A LA COMPRESIÓN CURVA ESFUERZO DEFORMACIÓN. La carga max. se alcanza a una deformación unitaria del orden de 0.002. El colapso de la probeta corresponde a una def. unit.: 0.003 a 0.007, según las condiciones del espécimen y la máquina de ensayo En laboratorio, se ha obtenido deformaciones superiores a 0.008 bajo condiciones especiales. Sin embargo, para concretos normales estos varían entre 0.003 y 0.004. Módulo de Elasticidad: el módulo de elasticidad del concreto es igual a: Experimentalmente, se determinó para concretos de peso normal: 1.3.2 FALLA DEL CONCRETO A LA TRACCIÓN El concreto tiene una resistencia a la tracción muy pequeña y que agrieta aproximadamente cuando este alcanza un 10% de su resistencia f´c. Por consiguiente, se omite en los cálculos de análisis y diseño, asumiendo que el ACERO TOMA EL TOTAL DE LA FUERZA EN TRACCIÓN. 1.3.3 FALLA DEL ACERO El esfuerzo en el acero antes de alcanzar la fluencia es igual al producto de su módulo de elasticidad por su deformación unitaria. Para deformaciones mayores a las de fluencia el esfuerzo en el acero será independiente de la deformación e igual a Esta hipótesis refleja el MODELO ELÁSTICO-PLÁSTICO de la curva esfuerzo deformación del acero. 1.3.3 FALLA DEL ACERO 1.3.3 FALLA DEL ACERO Módulo de Elasticidad: el valor del módulo de elasticidad de los distintos tipos de acero cambia muy poco y generalmente se toma igual a: 1.3.4 HIPOTESIS DE BERNOULLI Prevalece la hipótesis de Bernoulli en la que las secciones planas antes de la flexión permanecen planas y perpendiculares al eje neutro después de la flexión. 1.3.5 ESFUERZOS DE CORTE La distribución de esfuerzos cortantes en el espesor de la sección, depende de la sección transversal. Estos esfuerzos de corte son máximos en el eje neutro y nulo en las fibras exteriores. 1.3.6 ESFUERZOS NORMALES Cuando las tensiones en las fibras exteriores son uniformes al límite de la proporcionalidad (cumple la ley de Hooke), la viga se comporta elásticamente y se obtiene: a. El eje neutro pasa por el centro de gravedad de la sección transversal. b. La intensidad del esfuerzo debido a la flexión normal a la sección aumenta directamente proporcional a la distancia al eje neutro del nivel de estudio y es máxima en las fibras externas. 1.4 MÉTODOS DE DISEÑO En la actualidad existen dos métodos de diseño en concreto armado más usado en nuestro medio, como son el método de diseño elástico o por cargas de servicio y el método de diseño a la rotura o por resistencia última; la norma peruana E-060 Concreto Armado, considera a este último denominándolo: Diseño por Resistencia. 1.4.1 METODO DE DISEÑO ELÁSTICO Asume un comportamiento perfectamente elástico de ambos materiales: concreto y acero; y contempla que los esfuerzos actuantes proveniente del análisis por cargas de servicio no excedan los esfuerzos admisibles que son una fracción de la resistencia máxima del concreto y el esfuerzo de fluencia del acero (no considerando la sobre resistencia por endurecimiento del acero). En el diseño de estructuras expuestas al sismo, es importante orientar el diseño al tipo de falla deseable como es la dúctil, y el método elástico no facilita cumplir tal condición como si lo hace el método por resistencia. 1.4.2 METODO DE DISEÑO A LA ROTURA Se basa en predecir la carga que produce en el elemento de falla deseable de tipo dúctil tomando en consideración el modo de colapso del mismo y el comportamiento inelástico de los materiales: concreto y acero. La falla deseable es la falla dúctil y el método a la rotura facilita cumplir tal condición, evitando por cualquier efecto de solicitación la ocurrencia de fallas frágiles. Asimismo, las secciones de los elementos que presenten las primeras fallas deben localizarse en las vigas y no en las columnas, prevaleciendo el criterio de columna fuerte-viga débil. 1.4.2 METODO DE DISEÑO A LA ROTURA Por otro lado, es importante mencionar que ante sismos severos es recomendable orientar el diseño a una falla dúctil por flexión antes que una falla frágil por corte. Las ventajas de esta técnica del diseño por resistencia que contempla la norma E-060 son, entre otras: a. Controlar el modo de falla orientándolo a que falle primero por ductilidad y no por fragilidad. b. Permite obtener un diseño más eficiente de comportamiento ante acciones impuestas por el sismo. c. Permite usar coeficientes de seguridad tanto de magnificación (mayoración) de carga y de reducción de resistencia. 1.4.2 METODO DE DISEÑO A LA ROTURA . 1.4.2 METODO DE DISEÑO A LA ROTURA La desventaja radica básicamente en que el método por resistencia se basa en criterios de resistencia, debiendo por lo tanto complementarse con la técnica del Diseño por Capacidad o Performance a fin de convertir a la estructura en dúctil especial. En efecto, las estructuras que por su ubicación en zonas de alta sismicidad sean sometidas a un sismo severo (magnitud 7 a más en la escala de Ritcher), deben diseñarse para disipar energía sísmica a través de las deformaciones plásticas desarrolladas en las zonas críticas de los elementos, y el método por resistencia adolece cumplir tal condición y, es por eso que, el diseño por resistencia que especifica la norma peruana E-060 debe complementarse con la técnica del Diseño por Capacidad convirtiéndolo a la estructura en dúctil especial . BIBLIOGRAFÍA: - NORMA E-060 CONCRETO ARMADO. - OTAZZI PASINO GIANFRANCO, (2008), APUNTES DEL CURSO DE CONCRETO ARMADO, LIMA-PERÚ. - BLANCO BLASCO ANTONIO, (1995), ESTRUCTURACIÓN Y DISEÑO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO, LIMAPERÚ. - RONALD SANTA TAPIA, (2014) CONCRETO ARMADO, HUANCAYO-PERU. - TEODORO E. HARMSEN, (2002), DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO, LIMA-PERÚ. - ROBERTO MORALES, (2006), DISEÑO EN CONCRETO ARMADO, LIMA-PERÚ. - JUAN ORTEGA GARCIA, (1990), DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO,LIMA-PERÚ. - ELIAS RUIZ-LILIA SOTO, (1983), CONCRETO ARMADO I, LIMAPERÚ.
