Concreto Armado i

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERÍA

CONCRETO ARMADO I

1. INTRODUCCIÓN

El concreto armado es quizás el material más importante para la construcción, puede usarse de una u otra forma para la construcción y estructuras, por la facilidad que tiene para moldearse debido a su consistencia plástica y rápido fraguado.

1.1 Ventajas Gran resistencia al fuego en comparación a otros materiales Es durable a lo largo del tiempo (vida útil) y no requiere gran inversión Tiene gran resistencia a la compresión en comparación a otros materiales Resistente al efecto del agua, es impermeable Se le puede dar forma, dependiendo de los encofrados Confiere un carácter monolítico a las estructuras que le permite resistir las cargas más

eficientemente.

1.2 Desventajas Tiene poca resistencia a la tracción (aproximadamente el 10% de f`c) Se requiere encofrado para su vaciado y un tiempo de fraguado Su relación resistencia a la compresión versus peso, está por debajo respecto al acero Requiere un permanente control de calidad. presenta deformaciones variables con el tiempo, bajo cargas sometidas.

1.3 Métodos de diseñoExisten básicamente dos métodos de diseño en el concreto armado.a) Diseño elástico: por carga de serviciob) Diseño a la rotura: Por resistencia última

El diseño elástico asume un comportamiento elástico de los materiales, consiste en conseguir que los esfuerzos no excedan los esfuerzos admisibles, que son una fracción de la resistencia del concreto y del esfuerzo de fluencia del acero.

En la actualidad, pruebas de laboratorio han permitido comprobar que el complejo comportamiento del concreto con el paso del tiempo, conlleva a una constante redistribución de esfuerzos, por lo que es más recomendable el diseño por resistencia última (Diseño a la rotura).

1.4 Combinaciones de cargaEl ACI considera las siguientes nomenclaturas:

D Carga muertaL Carga vivaE Carga de sismoF Carga debido a líquidos (presión lateral)H Carga debido a terremotos o presión lateral de los mismosR Cargas de lluviaW Cargas de vientoT Efecto de temperaturaU Carga última

Combinaciones:U = 1.4 (D + F)U = 1.2 (D + F+ T) + 1.6 (L + H)U = 1.2 W + 1.6 W + 1.0 LU = 0.9 D + 1.6 W + 1.6 HU = 0.9 D + 1.0 E + 1.6 H

El RNE considera las siguientes nomenclaturas:

C.M. Carga muertaC.V. Carga vivaC.Vi. Carga de viento

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL ING. CESAR CRUZ ESPINOZA


C.S. Carga de sismo

Combinaciones:U = 1.4 C.M. + 1.7 C.V.U = 1.25 (C.M. + C.V.+- C.Vi.)U = 0.9 C.M. 1.25 C.Vi.U = 1.25 (C.M. + C.V.) + - C.S.U = 0.9 C.M. +- C.S.

Existen otras consideraciones debido a la acción de cargas, como cargas de presión lateral, por temperatura, etc.Otras combinaciones más usadas:

Mu = 1.4 Mc.m + 1.7 Mc.v.Mu = 1.25 (Mc.m. + Mc.v.) + - Mc.s.

1.5 Cargas vivas en diferentes ambientes según el RNE.

Ocupación / uso Carga repartida (kg/m2)Almacén 500baños 300Salas de lectura 300Corredores y escaleras 400Salas de almacenaje de estantes 750Talleres 350Laboratorios 300Hospitales Sala de operaciones 300

Cuartos 200Hoteles Cuartos 200

Almacenaje y servicio 500corredores y escaleras 400

1.6 Reducción de la resistencia.

Secciones sometidas a tracción Ø = 0.90Secciones controladas por compresión

Elemento con refuerzo con espiral Ø = 0.70Elementos con estribos Ø = 0.65

En elementos de corte en vigas Ø = 0.75 - 0.85Longitud de desarrollo Ø = 1.0Torsión Ø = 0.85Aplastamiento del concreto Ø = 0.70Concreto simple Ø = 0.65Zonas de anclaje del postensado Ø = 0.85

1.7 Módulo de Elasticidad

Ec = 0.14 W1.5√f'cW: Peso unitario del concretof'c: Resistencia a la compresión del concreto

Para concretos con pesos unitarios normales de 2300 a 2400 kg/m3 se puede utilizar:

Ec = 15100√f'c

1.8 Módulo de Poisson (µ)

Valor que oscila entre 0.15 y 0.20 para el concreto

1.9 Módulo de Corte (G)

G= Ec2(1+u)

Considerando un valor del módulo de poisson igual a 1/6, se tieneG = 0.43 Ec

2.0 Resistencia a la Tracción del concreto (Ft)



Ft = 0.9 fsp ó Ft = 0.5 fr

fr > fsp > Ft

fr : Módulo de rotura fr = 2.0√f'cfsp : Ensayo de compresión diametral fsp = 1.7√f'c

2. EL ACERO

El refuerzo de acero en el concreto se presenta en tres formas: Varillas corrugadas Alambres Mallas electro soldadas

Existen tres calidades de acero corrugado, grado 40. grado 60 y grado 75, las cuales presentan las siguientes características:

fy: Esfuerzo de fluenciafs: Resistencia mínima a la tracción (rotura)

2.1 Características y áreas de acero

2.2 Nomenclaturas

f'c : Resistencia a la compresión del concretofy : Esfuerzo de fluencia del acero fs : Resistencia a la tracción del aceroMn : Momento NominalMu : Momento últimoWu : Carga unitaria últimaAs : Área del acero en tracciónA's : Área del acero en compresiónd : Peralte de la viga al eje del acero en tracciónd' : Peralte de la viga al eje del acero en compresiónb : Ancho del ala de la vigabw : Ancho del alma de la vigaq : Índice de cuantíaρ : Cuantía del acero en tracciónρ' : Cuantía del acero en compresión ρb : Cuantía balanceada.Ec : Módulo de elasticidad del concretoEs : Módulo de elasticidad del aceroAsmin : Área de acero mínimah : Altura de la vigaVu : Cortante actuanteVc : Cortante del concretoVs : Cortante del aceroØ : factor de reducción


fy (kg/cm2) fs (kg/cm2)Grado 40 2800 4900Grado 60 4200 6300Grado 75 5300 7000

# db (pulg.) Area (cm2) W (kg/m)

2 1/4 0,31 0,253 3/8 0,71 0,564 1/2 1,29 1,005 5/8 2,00 1,606 3/4 2,85 2,24

7 7/8 3,87 3,048 1 5,10 3,989 1 1/8 6,45 5,06

10 1 1/4 8,19 6,40


2.3 Detalles del refuerzo en aceros corrugados

El diseño de una estructura de concreto armado es más que simplemente proporcionar los elementos para que sean capaces de soportar, con una seguridad razonable, los esfuerzos provenientes de los análisis. Para reforzar correctamente una estructura de concreto armado, el diseñador debe tener un claro conocimiento de su comportamiento, que va más allá de la simple formulación de las ecuaciones de equilibrio y compatibilidad.

Recubrimiento del concreto para el refuerzo1. Protección del refuerzo contra agentes externo como la humedad, el curado, etc.2. Protección del refuerzo contra el fuego , a la acción de altas temperaturas.3. Adherencia entre el acero y el concreto : Un adecuado recubrimiento permite que se

desarrollen plenamente los esfuerzos de adherencia entre el acero y el concreto, por lo menos el recubrimiento de ser el diámetro de la barra longitudinal.

4. Facilidad de colocación del concreto : los recubrimientos mínimos también permiten que el concreto fluya fácilmente alrededor de las barras. Si los recubrimientos son pequeños, es posible que el concreto no llene completamente el espacio comprendido entre las barras y la superficie libre del elemento.

Espaciamiento del acero de refuerzoEl espaciamiento mínimo entre barras de refuerzo longitudinal, obedece a la necesidad de garantizar el flujo del concreto fresco dentro de los espacios libres entre las barras y entre estas y el encofrado, de tal manera que no generen cangrejeras en el concreto.El espaciamiento mínimo también asegura la adherencia entre las barras y el concreto. Si las barras d e una capa están poco espaciadas, pude venir una falla por de adherencia que se manifiesta con una hendidura (split), a lo largo del concreto a la altura de la capa de refuerzo. E general es necesario evitar la congestión del acero de refuerzo tanto en vigas como en columnas.

Paquetes de barrasSe supone que llas barras agrupadas actúan como una unidad, es decir el paquete equivale a una barra cuya área es la suma de las áreas de las barras que lo conforman. para que las barras actúen como una unidad, no pueden haber más de dos barras agrupadas en un mismo plano, en consecuencia el máximo número de barras que la norma permite en un paquete es de cuatro. La norma permite agrupar en paquetes barras no mayores a la Nº 11 (1 3/8"). Las barras deben amarrarse entre si para asegurar que se mantengan en posición, ya sea vertical u horizontal durante el llenado de concreto; los paquetes deben alojarse en las esquinas de estribos cerrados.El recubrimiento y espaciamiento libre debe basarse en el diámetro equivalente de una barra ficticia cuya área sea igual al área del paquete, sin embargo el recubrimiento mínimo no necesita que sea menor a 5cm al acero longitudinal o 4cm al refuerzo por corte.


Espaciamientono menos de 1"

Espaciamiento no menor que dbni 1" ó 1.3 veces el máximo tamañodel agregado grueso

Espaciamiento mínimo de armadura en vigas Espaciamiento no menor de 1.5 dbni 4 cm ó 1.3 veces el máximo tamaño del agregado grueso

Espaciam. mínimo en columnas

Espaciamiento y recubrimiento sebasan en el diámetro de la barra dbse calculará el diámetro equivalente

Paquetes de barrascon un área igual al área del paquete


Diámetro mínimos del doblado de refuerzoLos factores principales que controlan los diámetros mínimos de doblado de las barras de refuerzo, tienen que ver con la capacidad (ductilidad) del acero de doblarse sin romperse o rajarse y con la finalidad de prevenir el aplastamiento del concreto dentro del doblez.Los diámetros mínimos de doblado del acero, se miden en la cara interior de la barra. La norma permite los estribos hasta los 5/8", diámetros de doblez más cerrados que para las barras longitudinales de refuerzo.

Ganchos EstandartLa Norma define gancho estandart de 90º y 180º para las barras longitudinales de refuerzo y de 90º y 135º para los estribos. Los ganchos tienen mucha importancia en el anclaje de refuerzo; para que el gancho clasifique como estandart, debe tener un diámetro interno de dobles igual a diámetro mínimo mencionado anteriormente


Ganchos a 90º

Ganchos a 180º

Diámetro de doblez

db

db

Barras longitudinales

Ganchos a 90º

db db

Ganchos a 135º

Diámetro de doblez

Estribos y amarras

Tamaño de la barra

Barras longitudinales

Estribos y amarras

Nº 3, Nº 4, Nº5 6 db 4 dbNº 6, Nº 7, Nº8 6 db 6 db

Nº 9, Nº 10 Nº11 8 dbNº 14, Nº 18 10 db

Diámetro mínimo de doblez

Ganchos a 90º

Ganchos a 180º

Diámetro de doblez

db

db

Ganchos estandart en

Ganchos a 90º

db db

Ganchos a 135º

Diámetro de doblez12db

4db>6.5cm

6db en Nº 3, 4, 5

6db

barras longitudinalesGanchos estandart enestribos y amarras

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