Conceptos de Concreto Armado

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es un manual de concreto armado para todo tipo de trabjos

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  • CONCEPTOS DE CONCRETO ARMADO

    EL CONCRETO:

    El concreto es un material durable y resistente. Que se trabaja en forma lquida puede adquirir cualquier forma.

    El concreto es una mezcla homognea de cemento, agua, arena y piedra chancada

    El concreto como material estructural se disea para que tenga una determinada resistencia.

    Las caractersticas:

    Alta resistencia a la comprensin y la durabilidad y la resistencia depende de 3 componentes

    - Caractersticas y composicin de la pasta del cemento - La calidad de los agregados - La afinidad de la matriz cementante con los agregados y su capacidad de trabajar

    conjuntamente

    DISEO DEL CONCRETO

    El objetivo de un diseo de concreto es determinar la combinacin mas practica y que tenga la resistencia requerida, econmica.

    ESPECIFICACIONES DEL CONCRETO:

    Este es el punto de partida para un diseo de mezcla

    - Resistencia a la comprensin - Velocidad de fraguado - Resistencia del concreto

    La resistencia del concreto se cuantifica a su 100 % a los 28 dias

    VENTAJAS DEL CONCRETO

    - Moldeabilidad de adecuarse a cualquier forma - Continuidad de los elementos estructurales - Alta resistencia al fuego - Resistencia a la comprensin - Costo relativamente bajo

    ACERO

    El acero como material indispensable de refuerzo en las construcciones, es una aleacin de hierro y carbono, en proporciones variables, y pueden llegar hasta el 2% de carbono, con el fin de mejorar algunas de sus propiedades, puede contener tambin otros elementos. Una de sus caractersticas es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad. TIENE UN COMPORTAMIENTO ELSTICO hasta un esfuerzo alto. Se aplican las relaciones lineales entre el esfuerzo y la deformacin definidas por la teora de elasticidad. Los parmetros bsicos son el esfuerzo y la deformacin definidos por la teora de elasticidad. Los parmetros bsicos son el esfuerzo de fluencia (fY) TIENE UN COMPORTAMIENTO PLASTICO: En la cual el esfuerzo permanece prcticamente constante, pero aumenta continuamente la deformacin unitaria.

    PUNTO DE FALLA O DE RUPTURA: La deformacin unitaria en la falla es de 0,20 (curva inferior de la figura) para el acero estructural usado corrientemente en la construccin de estructuras.

    PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO

    DUCTIVILIDAD: es la elongacin que sufre la barra cuando se carga sin llegar a la rotura Las especificaciones estipulan que el estiramiento total hasta la falla, no sea menor que cierto

  • porcentaje mnimo que vara con el tamao y grado de la propia barra. Dureza: se define como la propiedad del acero a oponerse a la penetracin de otro material. RESISTENCIA A LA TENSIN: Es la mxima fuerza de traccin que soporta la barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el rea de seccin inicial de la barra. Se denomina tambin, ms precisamente, carga unitaria mxima a traccin LIMITE DE FLUENCIA, FY: es la tensin a partir por la cual el material pasa a sufrir deformaciones permanentes y si se interrumpe la traccin este volver a su tamao original sin presentar ningn tipo de deformacin y a esto se llama (ELASTICIDAD) El ing. Utililla el lmite de fluencia de la barra con la finalidad de calcular la dimensin de la estructura, pues la barra soporta cargas y sobrecargas hasta este punto y vuelve a su estado inicial sin deformarce. Si pasa su punto de elasticidad la barra queda fragilizada y comprometida Maleabilidad, es la capacidad que presenta el acero de soportar la deformacin, sin romperse, al ser sometido a un esfuerzo de compresin. Tenacidad, viene siendo la conjugacin de dos propiedades: ductilidad y resistencia. Un material tenaz ser aquel que posee una buena ductilidad y una buena resistencia al mismo tiempo. Fy = 4200 kg/cm2 Fatiga, cuando un elemento estructural se somete a cargas cclicas, este puede fallar debido a las grietas que se forman y propagan, en especial cuando se presentan inversiones de esfuerzos, esto es conocido como falla por fatiga, que puede ocurrir con esfuerzos menores a la carga de deformacin remanente. EL DISEO ESTRUCTURAL

    Una estructura puede convertirse como un sistema es decir como un conjunto de partes o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una funcin dada con un grado razonable de seguridad de manera que tenga un comportamiento adecuado en las condiciones normales de servicio adems debe satisfacer otros requisitos tales como mantener el costo tales como mantener el costo dentro de los limites econmicos y satisfacer determinadas exigencias estticas. La eleccin de una forma estructural dada implica la eleccin del material con lo que se piensa realizar la estructura lo que es ptima en un conjunto de circunstancias COLUMNAS: al estructurarse buscara que la ubicacin de las columnas y vigas tengan la mayor rigidez posible de modo que el sismo a atacar esta soporten dicha fuerzas sin alterar la estructura VIGAS: en el caso de las vigas se colocaran buscando que la viga repose sobre su menor direccin LOSAS: el espesor de la losa estar en funcin de la separacin entre los apoyos CIMENTACIONES: las estructuras a porticadas se caracterizan por que las columnas reposan sobre las zapatas las zapatas aparecen cuando las capacidad de resistencia de la columna no soportan el peso que recibe y es necesario ensanchar a base para que las cargas se transmitan al suelo CONSTRUCCION DE MUROS PORTANTES CONCRETO Se entiende por este tipo de construccin a las edificaciones cuyos elementos estructurales principalmente son muros las cargas de gravedad (pesos) de la edificacin estos muros se denominan muros portantes. Sern integrados por ladrillos solidos o elementos de resistencia similar y debern ser reforzados por columnas de concreto armado o similares denominados columnas de amrre los que sirven como amarre entre muros cimentaciones y techo debiendo asi mismo resistir las deflexiones que pueden introducir las cargas laterales de sismos CRITERIOS DE ESTRUCTURACION SISMORESISTENTE EN EDIFICIOS La forma del edificio, tamao, naturaleza y localizacin de los elementos resistentes, es decir: muros, columnas, pisos, ncleos de servicio, escaleras; y elementos no estructurales como: cantidad y tipo de divisiones interiores, la forma en que los muros exteriores se disponen slidos o con aberturas para iluminacin natural y ventilacin; es a lo que se denomina configuracin. Predominan tambin: geometra, geologa y clima del lugar de construccin, reglamentos de diseo urbano y aspectos arquitectnicos de estilo. ESTRUCTURAS REGULARES.

  • Las estructuras regulares no tienen discontinuidades fsicas considerables en su configuracin en planta y configuracin vertical o en sus sistemas resistentes a las fuerzas laterales. ESTRUCTURAS IRREGULARES Las estructuras irregulares tienen discontinuidades fsicas considerables en su configuracin o en sus sistemas resistentes a las fuerzas laterales

    Tipo Definicin de irregularidad

    1A Irregularidad de rigidez (piso blando) Un piso blando es aquel cuya rigidez lateral es menor del 70% de la rigidez del piso superior o menor del 80% de la rigidez promedio de los 3 pisos superiores al piso blando, en tal caso se considera irregular.

    2A Irregularidad de peso (masa) Debe considerarse que existe irregularidad de masa cuando la masa efectiva de cualquier piso es mayor del 150% de la masa efectiva de uno de los pisos contiguos. No es necesario considerar un techo que sea ms liviano que el piso inferior.

    3A Irregularidad vertical geomtrica Se considera que existe irregularidad vertical geomtrica cuando la dimensin horizontal del sistema de resistencia a las fuerzas laterales en cualquier piso es mayor del 130% de la de un piso colindante. No es necesario considerar los pisos de azotea de un solo nivel.

    4A Discontinuidad en el plano de los elementos verticales resistente a las fuerzas laterales Se considera este tipo de irregularidad, cuando existe un desplazamiento en el plano de los elementos resistentes a las cargas laterales mayor que la longitud de esos elementos.

    5A Discontinuidad en capacidad (piso dbil) Un piso dbil es aquel en que la resistencia del piso es menor del 80% de la resistencia del piso inmediatamente superior, en tal caso se considera irregular. La resistencia del piso es la resistencia total de todos los elementos resistentes a las fuerzas ssmicas que comparten el esfuerzo cortante del piso en la direccin bajo consideracin.

    Columna Fuerte, Viga Dbil En estructuras de edificios a porticados es requisito que los miembros horizontales fallen antes que los verticales, permitiendo de esa manera el retraso del colapso total de una estructura. Las vigas y las losas generalmente no fallan an despus de un dao severo en aquellos lugares que se hayan formado las articulaciones plsticas, en cambio las columnas colapsan rpidamente bajo su carga vertical, cuando haya ocurrido aplastamiento del hormign. Esto conduce a que las vigas peraltadas sobre columnas ligeras, no son apropiadas en regiones ssmicas.

    SISTEMAS ESTRUCTURALES

    Los sistemas estructurales deben clasificarse como uno de los tipos enunciados en la Tabla 12.7 y se definen es esta seccin:

  • Figura 11.4 Sistemas estructurales

    Sistema de muros Portantes Es un sistema estructural sin una estructura espacial de soporte de cargas verticales. Los muros de carga o sistemas de arriostramiento proporcionan el soporte a todas o a la mayora de las cargas por gravedad. La resistencia a las cargas laterales la proporcionan los muros de corte o las estructuras arriostradas. 11.3.2 Sistemas de Estructuras de Edificacin Es un sistema estructural con una estructura espacial esencialmente completa que proporciona soporte a las cargas por gravedad. La resistencia a las cargas laterales la proporcionan los muros de corte o las estructuras arriostradas que no cumplen con los requisitos de un sistema doble. 11.3.3 Sistema de Prtico Resistente a Momentos Es un sistema estructural con una estructura espacial esencialmente completa que proporciona soporte a las cargas por gravedad. Los prticos resistentes a momentos proporcionan resistencia a las cargas laterales principalmente por la accin de flexin de sus elementos 11.3.4 Sistema Doble (Dual) Es un sistema estructural con las siguientes caractersticas:

    1. Estructura espacial esencialmente completa que proporciona apoyo a las cargas por gravedad.

    2. La resistencia a las cargas laterales la proporcionan los muros de corte o las estructuras

    arriostradas y prticos resistentes a momentos (SMRF, IMRF, MMRWF, o OMRF en acero). Los prticos resistentes a momentos deben disearse para resistir independientemente por lo menos el 25% del esfuerzo cortante basal mximo admisible de diseo.

    3. Los dos sistemas deben disearse para resistir el esfuerzo cortante basal mximo

    admisible total de diseo en proporcin a sus rigideces relativas considerando la interaccin del sistema doble en todos los niveles.

    (a) Prtico Resistente a Momentos

    (c) Sistema Doble (Dual)

    (b) Sistema de Muros Portantes

    (d) Sistemas de Estructuras de

    Edificacin

  • SISTEMA DE PORTICO RESISTENTE

    Es un sistema estructural con una estructura espacial esencialmente completa que proporciona soporte a las cargas por gravedad. Losprticos resistentes a momentos proporcionan resistencia a las cargas laterales principalmente por la accin de flexin de sus elementos

    SIMPLESIDAD Y SIMETRIA

    La experiencia ha demostrado repetidamente que las estructuras simples se comportan mejor durante los sismos. Hay dos razones principales para que esto sea as.

    - Primero, nuestra habilidad para predecir el comportamiento ssmico de una estructura es marcadamente mayor para las estructuras simples que para las complejas;

    - segundo, nuestra habilidad para idealizar los elementos estructurales es mayor para las estructuras simples que para las complicadas. La simetra de la estructura en dos direcciones es deseable por las mismas razones; la falta de simetra produce efectos torsionales que son difciles de evaluar y pueden ser muy destructivos.

    RESISTENCIA Y DUCTILIDAD Las estructuras deben tener resistencia ssmica adecuada por lo menos en dos direcciones ortogonales o aproximadamente ortogonales, de tal manera que se garantice la estabilidad tanto de la estructura como un todo, como de cada una de sus elementos.

    Las cargas deben transferirse desde su punto de aplicacin hasta su punto final de resistencia. La caracterstica fundamental de la solicitacin ssmica es su eventualidad; por esta razn, las fuerzas de sismo se establecen para valores intermedios de la solicitacin, confiriendo a la estructura una resistencia inferior a la mxima necesaria, debiendo complementarse el saldo otorgndole una adecuada ductilidad. Esto requiere preparar a la estructura para ingresar en una etapa plstica, sin que se llegue a la falla. Otro antecedente importante que debe ser tomado en cuenta en la concepcin de estructura aporticadas, es la ubicacin de las rtulas plsticas. El diseo debe tender a que estas se produzcan en los elementos que contribuyan menos a la estabilidad de la estructura, por esta razn, es conveniente que se produzcan en las vigas antes que en las columnas. Los criterios de ductilidad deben tambin extenderse al dimensionamiento por corte, ya que en el concreto armado la falla por corte es de naturaleza frgil. Para lograr este objetivo, debe verificarse en el caso de una viga, que la suma de los momentos flectores extremos divididos por la luz sea menor que la capacidad resistente al corte de la viga; y en general para cualquier elemento, que la resistencia proporcionada por corte sea mayor que la resistencia proporcionada por flexin

    HIPERESTATICIDAD Y MONOLITISMO Como concepto general de diseo sismo-resistente, debe indicarse la conveniencia de que las estructuras tengan una disposicin hiperesttica; ello logra una mayor capacidad resistente. En el diseo de estructuras donde el sistema de resistencia ssmica no sea hiperesttico, en necesario tener en cuenta el efecto adverso que implicara la falla de uno de los elementos o conexiones en la estabilidad de la estructura.

    UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD DE LA ESTRUCTURA La estructura debe ser continua tanto en planta como en elevacin, con elementos que no cambien bruscamente su rigidez, para evitar la concentracin de esfuerzos.

    RIGIDEZ LATERAL Para que una estructura pueda resistir fuerzas horizontales sin tener deformaciones importantes, ser necesario proveerla de elementos estructurales que aporten rigidez lateral en sus direcciones principales. Las estructuras flexibles tienen la ventaja de ser ms fciles de analizar y de alcanzar la ductilidad deseada. Sus desventajas son: que el prtico flexible tiene

  • dificultades en el proceso constructivo ya que puede existir gran congestionamiento de acero en los nudos, que los elementos no estructurales pueden invalidar el anlisis ya que al ser difciles de separar completamente de la estructura es posible que introduzcan una distribucin diferente de esfuerzos y que las deformaciones son signific...