Concreto Armado

M.Sc. Ing. Luis F. Mena M. 1

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTALFRANCISCO DE MIRANDAAREA DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ESTRUCTURASCATEDRA: PROYECTOS ESTRUCTURALES EN CONCRETO ARMADO

EL OBJETO DEL CALCULO ESTRUCTURAL (ANALISIS Y DISEÑO) ES LA DESCRIPCION Y/O PREDICCION DEL COMPORTAMIENTO (RESPUESTA) DE UN MATERIAL, O DE UN ELEMENTO, DE UN MIEMBRO, ANTE LA ACCION DE UN SISTEMA CUALQUIERA DE CARGAS Y DEFORMACIONES EXTERNAS.



UNIDAD I. GENERALIDADES SOBRE CONCRETO Y ACERO

EL CONCRETO ES UN MATERIAL PÉTREO “ARTIFICIAL”, QUE SE

OBTIENE AL MEZCLAR EN DETERMINADAS PROPORCIONES

CEMENTO, AGREGADOS GRUESOS Y FINOS, CON AGUA.

ES UNA MEZCLA EN DETERMINADAS PROPORCIONES DE AGUA,

CEMENTO, AGREGADOS GRUESOS Y FINOS Y EVENTUALMENTE

UN ADITIVO, LA CUAL AL COMIENZO POSEE CONSISTENCIA

PLÁSTICA Y AL ENDURECER ADQUIERE CONSISTENCIA

PÉTREA, ADOPTANDO LA FORMA DEL ENCOFRADO QUE LO

CONTIENE.



TIPOS:CONCRETO ARMADO NORMAL: USADO COMÚNMENTE Y EN EL

CUAL LOS ELEMENTOS FORMADOS SON RELATIVAMENTE ESBELTOS. EL TAMAÑO MÁXIMO DE AGREGADO NO DEBE SER MAYOR DE 2/3 DE LA SEPARACIÓN ENTRE ARMADURAS Y EL ENCOFRADO. LA RESISTENCIA DE ESTOS CONCRETOS ESTA ENTRE 180 KG/CM2 Y 350 KG/CM2.

CONCRETO EN MASA: SON LOS CONCRETOS EMPLEADOS EN REPRESAS HIDRÁULICAS, ASÍ COMO EN PIEZAS DE GRANDES PROPORCIONES VOLUMÉTRICAS, TALES COMO: ESTRIBOS DE PUENTES, FUNDACIONES DE GRAN TAMAÑO. LA PROPORCIÓN DE SU SUPERFICIE EXPUESTA Y SU VOLUMEN ES MUY BAJA. DEBE COLOCARSE CON UNA CONSISTENCIA RELATIVAMENTE SECA (1”).



PARA EVITAR LAS GRANDES TEMPERATURAS SE UTILIZAN LOS

SIGUIENTES RECURSOS:

CEMENTOS CON BAJO CALOR DE HIDRATACIÓN.

BAJA DOSIS DE CEMENTO.

INCORPORACIÓN DEL AGUA DE MEZCLADO EN FORMA DE

HIELO PULVERIZADO.

INCORPORACIÓN DEL AGREGADO GRUESO PREVIAMENTE

REFRIGERADO POR CORRIENTES DE AIRE FRIÓ.

INCLUSIÓN DENTRO DE LA MASA DE CONCRETO DE UN

SISTEMA DE TUBERÍAS, POR LAS CUALES SE CIRCULA AGUA

FRESCA.



CONCRETO ALTA RESISTENCIA: EL COMITÉ ACI 363 DENOMINA CONCRETO DE ALTA RESISTENCIA AQUELLOS CUYA RESISTENCIA ESPECIFICADA SUPERE LOS 420 KG/CM2. PERO DEPENDERÁ DE LA ZONA GEOGRÁFICA.

PARA EL LOGRO DE ESTAS ALTAS RESISTENCIAS EXISTEN LOS SIGUIENTES RECURSOS:

EMPLEO DE ELEVADAS DOSIS DE CEMENTO (LIMITADAS).

LOS AGREGADOS DEBEN CUMPLIR LOS REQUISITOS DE TAMAÑOS MÁXIMOS, MANTENIÉNDOSE ENTRE ½” Y ¼”

EMPLEO INDISPENSABLE DE ADITIVOS, PARTICULARMENTE LOS SUPERPLASTIFICANTES O PLASTIFICANTES–RETARDADORES DE ALTO RENDIMIENTO.



BAJA RELACIÓN AGUA/CEMENTO (0,30 O MENOR).

EXCELENTES CALIDAD DE AGREGADOS.

COMPACTACIÓN CON PRECISIÓN.

CURADO EFICIENTE.

CONCRETO PROYECTADO: SE DENOMINA CONCRETO PROYECTADO,

LANZADO, SHOTCRETE O GUNITA, A AQUEL APLICADO A PRESIÓN

DE AIRE, QUE AL CHOCAR CON UNA SUPERFICIE, LA CUBRE Y SE

ADHIERE A ELLA.

SU APLICACIÓN PUEDE SER EN:

PROTECCIÓN DE TALUDES.PAREDES DE TÚNELES.FABRICACIÓN DE TUBOS, TANQUES Y ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE FORMA COMPLEJA.



PRESENTA LAS SIGUIENTES PROPIEDADES:

ELEVADAS RESISTENCIAS MECÁNICAS.

BAJA ABSORCIÓN.

BUENA RESISTENCIA AL AMBIENTE Y A AGENTES QUÍMICO.

EXCELENTE DEFENSA CONTRA EL FUEGO.

CARACTERÍSTICAS:

TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO LIMITADO A ¾”

EMPLEO DE ADITIVOS QUÍMICOS PARA PRODUCIR ATIESAMIENTO CASI INSTANTÁNEO.

OPERACIÓN DE COLOCACIÓN “DIFÍCIL”.



COLOCACIÓN DE CONCRETO PROYECTADO



CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL: ES EL CONCRETO

PREPARADO CON AGREGADOS LIVIANOS, PUEDEN SER DE

ORIGEN NATURAL, PERO, CON MÁS FRECUENCIA DE

ORIGEN ARTIFICIAL. TIENEN UN PESO UNITARIO ENTRE

1.500 Y 1.850 Kgf/cm2.

PARA EL DISEÑO DE LA MEZCLA SE UTILIZAN LAS

“RECETAS” QUE PROPORCIONAN LOS PRODUCTORES DE

AGREGADOS LIVIANOS, YA QUE SEGÚN SU PROCEDENCIA,

PUEDEN Y SUELEN TENER CARACTERÍSTICAS DIFERENTES.



CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES:

ROTURA DE TIPO FRAGIL, SU RESISTENCIA SE LIMITA A 300

KG/CM2, CUANDO ES UTILIZADO EN ESTRUCTURAS QUE

DEBEN SATISFACER REQUERIMIENTOS

SISMORRESISTENTES.

MAS SENSIBLES A LOS ATAQUES DE AGENTES QUÍMICOS,

DEBIDO A SU ALTA POROSIDAD Y CAPACIDAD DE

ABSORCIÓN.



CONCRETO CELULAR: NO ES PROPIAMENTE UN CONCRETO

PORQUE NO CUENTA CON AGREGADO GRUESO, Y A VECES

TAMPOCO CON FINOS. ES UNA PASTA DE CEMENTO Y AGUA,

EN OCASIONES CON POCA ARENA. A ESA MEZCLA SE LE

AÑADE UNA ESPUMA ESPECIAL, ESTABLE Y PERSISTENTE.

LA MEZCLA SE LLEVA A CABO EN UNA MEZCLADORA DE

ACCIÓN SUAVE, QUE NO LLEGA A ROMPER LA ESTRUCTURA

DE LA MASA ESPUMOSA.



EL CONCRETO CELULAR TIENE UN PESO UNITARIO QUE OSCILA

ENTRE 800 Y 1500 Kg/cm2, CON RESISTENCIAS QUE VARÍAN

ENTRE 30 Y 60 Kg/cm2.

EL USO MAS CONOCIDO ES EL DE CERRAMIENTO EN FORMA DE

BLOQUES O DE PANELES.

SU ESTRUCTURA INTERNA POROSA LO HACE EXCELENTE

AISLANTE TÉRMICO Y ACÚSTICO.



PROPIEDADES DEL CONCRETO1.- RESISTENCIA A LA COMPRESION. (f´c)

LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN DEL CONCRETO ESTRUCTURAL SE BASA EN EL CONOCIMIENTO DE LA RESISTENCIA PROMEDIO DE LOS RESULTADOS VALIDOS, SOBRE UN CONJUNTO DE PROBETAS (CILINDROS) NORMALIZADAS, EN UNA FECHA DETERMINADA Y SIGUIENDO UN PROCEDIMIENTO ESTABLECIDO. (COVENIN 338).

EN UN CONCRETO SOMETIDO A CARGA AXIAL EN COMPRESIÓN, UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA, RESULTA DE MUCHO INTERÉS SU CURVA ESFUERZO-DEFORMACIÓN UNITARIA A LA COMPRESIÓN, OBTENIDA MEDIANTE MEDICIONES APROPIADAS EN ENSAYOS DE CILINDROS.



EN LA PRIMERA PARTE DE LA CURVA, HASTA CERCA DE 40% DE

LA RESISTENCIA ÚLTIMA f’c PUEDE EN ESENCIA

CONSIDERARSE LINEAL PARA TODOS LOS CASOS PRÁCTICOS,

DESPUÉS DE APROXIMADAMENTE EL 70% DEL ESFUERZO DE

FALLA, EL MATERIAL PIERDE UNA PARTE IMPORTANTE DE

RIGIDEZ.

LA CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACIÓN NOS PERMITE CONOCER:

QUE EL CONCRETO NO ES MATERIAL ELÁSTICO, SIN EMBARGO

PODEMOS CONSIDERAR QUE HASTA UN 50% DEL ESFUERZO

MÁXIMO, LA CURVA PODEMOS ASEMEJARLA A UNA RECTA.



EL ESFUERZO MÁXIMO LO DENOMINAREMOS “RESISTENCIA

CARACTERÍSTICA DEL CONCRETO A LA COMPRESIÓN A LOS 28

DÍAS, (f´c) VALOR MAS IMPORTANTE OBTENIDO, PUES SE

CONSIDERARA EN NUESTROS CÁLCULOS COMO LA

RESISTENCIA DEL CONCRETO.

EL ESFUERZO MÁXIMO PARA LOS DIFERENTES CONCRETOS SE

ALCANZA PARA UN VALOR ENTRE 0,002 Y 0,003, EN

CONCRETOS DE DENSIDAD NORMAL Y ENTRE 0,003 Y 0,0035

PARA CONCRETOS LIVIANOS.



LA ROTURA SE PRODUCE NORMALMENTE PARA UNA CARGA

MENOR QUE LA MÁXIMA, Y PARA LA DEFORMACIÓN POR LO

GENERAL MAYOR DE 0,003.E

sfu

erz

o d

el C

on

cre

to

f´c (Kg/cm2)

200

100

300

400

0,001 0,002 0,003 0,004 εc

CURVA ESFUERZO DEFORMACION



EFECTO DE LA EDAD EN EL CONCRETO

•AUMENTA SU RESISTENCIA CON LA EDAD.

•EL AUMENTO DE F´C NO ES LINEALMENTE

PROPORCIONAL A LA EDAD, CUANDO AUMENTA EL

TIEMPO, EL INCREMENTO ES MENOR.

•LUEGO DE LOS PRIMEROS 90 DÍAS, EL AUMENTO DE

RESISTENCIA ES DESPRECIABLE.



.

Esf

ue

rzo

de

l Co

nc

reto

f´c (Kg/cm2)

200

100

300

400

0,001 0,002 0,003 0,004εc

EFECTOS DE LA EDAD

0,005 0,006

3 días15 días30 días

42 días



EFECTO DE LA RELACION AGUA/CEMENTO

UN CONCRETO AL TENER MAYOR RELACIÓN A/C, POSEERÁ

MENOR RESISTENCIA Y A MENOR RELACIÓN A/C, MAYOR

RESISTENCIAE

sfu

erz

o d

el C

on

cre

tof´c (Kg/cm2)

200

100

300

400

0,001 0,002 0,003 0,004εc

1

0,67

0,50

0,40



2- RESISTENCIA A LA TRACCION (FT)

AUN CUANDO SE DICE QUE EL CONCRETO TIENE COMO

FUNCIÓN PRINCIPAL EL TRABAJO EN COMPRESIÓN, EL

CONOCER SU RESISTENCIA A LA TRACCION (TENSIÓN) ES DE

MUCHA IMPORTANCIA, ANTE DETERMINADAS SITUACIONES DE

TRABAJO DEL CONCRETO.

LA APARICIÓN Y PROPAGACIÓN DE GRIETAS EN EL LADO DE

TENSIÓN DE ELEMENTOS DE CONCRETO ESTRUCTURAL

SOMETIDOS A FLEXIÓN, DEPENDEN DE SU RESISTENCIA A LA

TENSIÓN.



DEBIDO A LA DIFICULTAD EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR

LA RESISTENCIA A LA TENSIÓN DEL CONCRETO, LAS NORMAS

COVENIN 1753, ACEPTAN QUE EL CONCRETO PUEDE

SOPORTAR UN ESFUERZO A TRACCIÓN DE APROXIMADAMENTE

UN 10% Y UN 15% DEL ESFUERZO MÁXIMO A COMPRESIÓN.



3- RESISTENCIA AL CORTE (V)

LA RESISTENCIA AL CORTE O CIZALLAMIENTO TIENE GRAN

IMPORTANCIA EN LOS ASPECTOS ESTRUCTURALES, PERO,

DEBIDO A QUE NO SUELE ACTUAR SOLA, EN EL CALCULO SE

UTILIZAN DIVERSAS FORMULAS PARA ESTIMARLA EN FORMA

INDIRECTA, SEGÚN LAS SOLICITACIONES A QUE ESTE

SOMETIDO EL ELEMENTO.



EN LOS MÉTODOS VIGENTES PARA LA VERIFICACIÓN DE LA

SEGURIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO, LA

RESISTENCIA DE DISEÑO ES IGUAL A LA TEÓRICA REDUCIDA

POR LOS FACTORES DENOMINADOS DE MINORACIÓN.

MIEMBROS SOMETIDOS ÚNICAMENTE A CORTE Y FLEXIÓN:

Vc = (0,53 √ f´c ) b d



4- RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO (BN)

LA NORMA DA UN TRATAMIENTO ESPECIAL PARA ÁREAS DE

SOPORTE SOMETIDAS A LA COMPRESIÓN.

SECCIÓN 10.8 Y 19.5.5 SE ESTABLECE QUE:

LA RESISTENCIA TEÓRICA AL APLASTAMIENTO Bn DEL ÁREA

CARGADA “A1”, SE CALCULARA CON LA FORMULA:

Bn = 0,85 f’c A1

f’c = RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN SIMPLE EMPLEADO PARA

EL CALCULO ESTRUCTURAL.



EN CASO DE QUE EN TODOS LOS LADOS, EL ÁREA DE APOYO

“A2” SEA MAS ANCHA QUE EL ÁREA QUE TRANSMITE LA CARGA

“A1”, EL VALOR DE BN SE MULTIPLICARA POR: √ A2 / A1 , SIN

QUE ESTE VALOR EXCEDA EL VALOR DE 2.



MODULO DE ELASTICIDAD

SE DENOMINA MODULO DE ELASTICIDAD (Ec) A “LA RELACIÓN

ENTRE LA TENSIÓN APLICADA Y LA DEFORMACIÓN UNITARIA

PRODUCIDA”.

“ES LA PENDIENTE DE LA PARTE INICIAL RECTA DE LA CURVA

ESFUERZO-DEFORMACIÓN, ES MAYOR CUANTO MAYOR ES LA

RESISTENCIA DEL CONCRETO”.

EL CONCRETO NO ES UN MATERIAL PERFECTAMENTE

ELÁSTICO QUE SE AJUSTE A LA LEY DE HOOKE. EN

CUALQUIERA DE LOS DOS RANGOS DE CARGA PRESENTA LOS

DOS COMPORTAMIENTOS:



ELÁSTICO Y PLÁSTICO, AL RETIRAR LA CARGA QUE SE LE

APLICO SOLO RECUPERA PARCIALMENTE LA DEFORMACIÓN

ALCANZADA.

LA NORMA 1753 (ARTICULO 8.3) AUTORIZA LAS EXPRESIONES

SIGUIENTES PARA DETERMINAR EL MODULO DE ELASTICIDAD

Ec EMPLEADO EN LOS CÁLCULOS DE DEFORMACIONES Y

PERIODOS DE VIBRACIÓN:

Ec = 0,137 (Wc)1,5 √f´c (Kg/cm2) PARA VALORES DE

PESO UNITARIO W ENTRE 1.400 Y 2.500 Kg/m3

Ec = 15.100 √f´c (Kg/cm2) PARA CONCRETO DE PESO

NORMAL.



FLUENCIA

ES LA PROPIEDAD DE MUCHOS MATERIALES POR LA QUE

CONTINÚAN DEFORMÁNDOSE DURANTE TIEMPOS

PROLONGADOS BAJO CARGAS O TENSIONES CONSTANTES.

LA DEFORMACIÓN FINAL DE FLUJO O FLUENCIA PLÁSTICA

PUEDE SER VARIAS VECES MAYOR QUE LA DEFORMACIÓN

ELÁSTICA INICIAL.

LAS DEFORMACIONES POR FLUJO PLÁSTICO SON

PROPORCIONALES AL ESFUERZO APLICADO, SIEMPRE QUE EL

NIVEL DE ESFUERZO NO SEA ALTO, ENTRE 0,2 f´c y 0,5 f´c.



ES IMPORTANTE SEÑALAR QUE LA FLUENCIA PLÁSTICA,

PRODUCE UNA DISMINUCIÓN DEL MODULO DE ELASTICIDAD

DEL CONCRETO BAJO CARGA.

ESTO SIGNIFICA QUE SI TRABAJAMOS CON ESFUERZOS ALTOS

DEL CONCRETO BASÁNDONOS EN SU RESISTENCIA A CORTA

DURACIÓN, EL ELEMENTO PODRÍA FALLAR A LARGO PLAZO,

DEBIDO A QUE EL NUEVO fć PUEDE SER MENOR QUE EL fć

ACTUANTE.

SIN EMBARGO SE PUEDE DECIR, QUE EL CONCRETO PUEDE

TOMAR INDEFINIDAMENTE SIN FALLAR, ESFUERZOS DE HASTA

EL 70% DE SU fć A LOS 28 DÍAS.



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