Docente: Ing. Carlos Fernández

Universidad peruana de integración globalEscuela Profesional de Ingeniería Civil

INGENIERIA ESTRUCTURAL

INTRODUCCIÓN

ESTRUCTURALMENTE, El concreto es un material débil en tracción, por lo tanto se le usa junto con

acero de refuerzo capaz de resistir los esfuerzos de tracción.

Por ejemplo, en una viga sometida a flexión, el concreto se encarga de resistir las compresiones y

las barras de acero longitudinal se encargan de resistir las tracciones originadas por la flexión.

Adicionalmente se suele colocar refuerzo transversal (estribos), que ayudan a resistir los esfuerzos de tracción diagonal en el concreto

causados por las fuerzas cortantes.

Conceptos estructurales según el Reglamento Nacional de

Edificaciones (RNC) Norma E.060

¿Qué es la Estructura?

La estructura es un conjunto de piezas o

elementos, como vigas, columnas, techos, etc.,

fuertemente interconectados.

La función de laestructura es sostener el peso de la edificación y

de lo que hay en su interior.

Ausencia de diseño estructural (escasa cantidad de muros)

Otro ejemplo de ausencia de diseño estructural (ver

segundo piso)Ejemplo de procedimiento

constructivo inadecuado (concreto mal preparado, concreto de baja

resistencia)

Materiales inadecuados (ladrillo pandereta)Edificio con poca resistencia

en los primeros pisos

Concepto de CARGA

La carga es una fuerza u otras acciones que resulten del peso de los materiales de construcción, ocupantes y sus pertenencias, efectos del medio

ambiente, movimientos diferenciales y cambios dimensionales restringidos.

Carga de Sismo

Fuerza evaluada según la Norma de Diseño Sismo-

Resistente del ReglamentoNacional de

Construcciones (RNC) para estimar la acción

sísmica sobre una estructura.

Carga de Viento

Fuerza exterior evaluada según la Norma E.020

Tipos de cargas

Carga Muerta o Carga Permanente o Peso Muerto

Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos y otros elementos soportados por la

edificación, incluyendo su peso propio, que se supone sean

permanentes.

Carga Viva

Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos,

muebles y otros elementos móviles soportados por la

edificación.

Carga Última

Carga multiplicada por factores de carga

apropiados, utilizada en el diseño por resistencia a carga última o rotura.

Tipos de cargas

Carga de Servicio

Carga prevista en el análisis durante la

vida de la estructura.

Muro portante

Soporta el peso de la estructura y lo

transmiten hacia los cimientos.

También resiste la fuerza de los sismos.

Se les reconoce porque las viguetas

de los techos se apoyan

transversalmente a ellos.

Se usa ladrillo king kong.

Los muros portantes deberán tener una longitud mayor o igual a

1,20 m. para ser considerados como contribuyentes en la

resistencia a las fuerzas sísmicas.

Elementos estructurales

Son muros que no soportan el peso de la

estructura ni la presión de los sismos.

Se usan sólo para separar los ambientes. No hay ningún peligro, si se elimina uno de estos

muros.

Para este muro se usa el ladrillo pandereta.

En las edificaciones aporticadas, debe estar aislado de las

columnas y vigas, para que exista una

separación suficiente entre ellos, y así evitar

problemas en la estructura.

Esta separación o espacio, o junta,

puede llenarse con un material compresible, como el tecnopor.

Tabique o Muro no portante

Materiales de Construcción

CEMENTO. Material pulverizado que por adición de una cantidad conveniente de agua forma una pasta

aglomerante capaz de endurecer, tanto bajo el agua como en el aire.

Cemento PortlandProducto obtenido por la pulverización del clinker

portland.El cemento se vende en bolsas de 42,5 kg, cuyo

volumen es un pie cúbico.

En el mercado se ofrecen diversas marcas.El cemento presenta 5 tipos: I, II, III, IV y V.

El cemento Tipo I es el de uso común en construcciones de concreto y trabajos de albañilería.

CEMENTO

El tiempo máximo de almacenamiento recomendable en la obra es de un mes. Al almacenarlo se debe poner sobre una tarima de madera.

CEMENTO

AGREGADOSMaterial granular, de origen natural o artificial, como arena, grava, piedra triturada y escoria de hierro de alto horno, empleado con un medio cementante para formar concreto o mortero hidráulico.

PIEDRA DE ZANJA

Se utiliza en la mezcla del concreto que se usa para los cimientos. Puede ser piedra de río redondeada o piedra partida o angulosa de cantera y puede medir hasta 25 cm de lado o de diámetro.

Se vende por metros cúbicos.Deben estar limpias de polvo, de barro, de raíces, de excrementos de animales, etc.

PIEDRA DE CAJÓN

Se utiliza en la mezcla del concreto que se usa para los sobrecimientos.

Puede ser piedra de río redondeada o piedra partida o

angulosa de cantera y debe medir hasta 10

cm de lado o de diámetro.

ARENA GRUESA

Sus partículas de 5 mm como máximo. Se usa para preparar

la mezcla para asentar los ladrillos y en la preparación

del concreto.

Debe estar limpia, sin impurezas, es decir, sin restos

de plantas, cáscaras, etc.

No debe tener olor desagradable.

No debe contener salitre, arcilla ni sal.

Cuando se utilice en la mezcla para asentar ladrillos, debe estar seca antes de su uso.

ARENA FINASus partículas tienen un tamaño máximo de 1 mm. Se usa en la

mezcla para el tarrajeo de muros, cielos rasos y para

mortero de asentado de ladrillo caravista.

Debe estar seca antes de preparar la mezcla.

No debe contener tierra, es decir, no debe ensuciar las

manos. No debe contener mica (no debe brillar al sol). No debe

tener sal, debe estar libre de materia orgánica

Por ningún motivo debe utilizarse arena de mar, porque contiene abundante cantidad de

sal.

LA PIEDRA CHANCADA

Se obtiene triturando piedras. Su tamaño varía de 1", 3/4" y 1/2" (depende de la estructura

donde se le empleará)

Esta piedra debe ser de alta resistencia y angulosa. No debe

tener escamas y su textura debe ser rugosa.

No debe tener arcilla, barro, polvo, ni otras materias

extrañas.

Antes del mezclado, es recomendable humedecerla

para limpiarla del polvo y para evitar que absorba agua en

exceso.

HORMIGÓN

Es una mezcla que contiene arena gruesa y piedra en igualdad de

proporciones.

Las piedras no deben tener más de 1" de diámetro

Sólo debe usarse para preparar concretos de baja

resistencia: los cimientos,

sobrecimientos y falso piso.

No usar en elementos de concreto armado como

columnas, vigas, zapatas, techos, muros de contención, etc.

AGUA

Características básicas

Debes usar agua potable.

No deberá contener residuos de aceites, ácidos, ni materia orgánica, arcilla, lodo o algas.

• No usar el agua usada previamente en otras tareas.

¿Qué problemas podría causar al concreto el agua que no cumple los requisitos mencionados?

• Disminuye la resistencia a la compresion del concreto (f’c).

• Causa corrosión en el refuerzo.• Altera el tiempo que el concreto necesita

para fraguar.• Cambio de volumen en el concreto.

No deben presentar rajaduras y no deben estar crudos

(coloración muy clara) o muy cocidos (coloración marrón

negruzca)

Los ladrillos no deben presentar manchas blancas porque esto

puede indicar contenido de salitre, que posteriormente deteriorará el tarrajeo y la

pintura.

LADRILLOS

Es el componente básico para la construcción de murosMuros portantes: solo se debe usar ladrillos King Kong.

Muro no portante o tabiquería: solo usar ladrillos pandereta).

La mayoría de ladrillos son los de arcilla cocida. No deben ser muy porosos, porque succionan mucha agua, lo cual afecta

negativamente la necesaria adherencia con el mortero.

Tipos de ladrillos

Acero de refuerzo o "fierro corrugado"

Es una aleación de hiero con 0,8% de carbono (aproximadamente).

Se usa en la construcción, como

refuerzo de concreto en estructuras con diseño sismo resistente para soportar el esfuerzo de

tracción.

Las varillas de acero miden 9 m de longitud y los

diámetros varían: 6 mm; 3/8"; 1/2“; 5/8“; también se fabrican en diámetros de

8 mm, 12 mm, 3/4“; 1" y 1 3/8".

Este acero tiene corrugas alrededor y a lo largo de

toda la barra que sirven para su agarre al concreto.

El fierro corrugado no sólo debe soportar el peso de la edificación, sino

también la fuerza del sismo.

1. LÍMITE DE FLUENCIA

Es el máximo valor del esfuerzo que desarrolla el fierro sin que se

deforme permanentemente.

Cuando se deja de estirar, el fierro regresa a su estado inicial, como si

fuera un elástico.

Para las barras grado 60, este valor es fy = 4200 kg/cm2.

Propiedades importantes del acero corrugado

2. DUCTILIDADEs la capacidad de estiramiento o

deformación que tiene el fierro bajo la acción de una fuerza.

Beneficios de la ductilidadPermite doblar el fierro sin que

sufra daños. Si no tuviera esa capacidad, podría

romperse bruscamente, como sucede con el vidrio.

Además, nos permite construir estructuras dúctiles frente a los

terremotos.Así, la edificación se moverá con el sismo, sufrirá rajaduras, pero no se

caerá.

Fuerza de tracción: Fuerza aplicada a un extremo de la barra tratando de estirarla. Produce un alargamiento.

Refuerzo liso

Las barras y alambres lisos sólo se permiten en los siguientes casos:

Espirales: como refuerzo transversal para elementos en compresión o en torsión y como refuerzo de confinamiento en empalmes.

Acero de preesfuerzo. Los alambres lisos.

Refuerzo por cambios volumétricos en losas nervadas. El diámetro de este refuerzo no deberá ser mayor de 1/4”.

Mortero es una mezcla de cemento, arena y agua. Se puede usar para asentar los ladrillos, para lo cual se usará arena gruesa; o para tarrajear las paredes y cielos rasos, en cuyo caso se usará arena fina.

EL MORTERO

Mortero para asentar ladrillos

En la práctica, la proporción se logra con 1 bolsa de cemento, 1 y 1/2 buggies de arena gruesa y la cantidad de

agua necesaria para lograr una mezcla que

permita un buen trabajo.

Mortero para tarrajeo

Esta proporción se logra usando 1 bolsa de cemento, 1 y 1/2

buggies de arena fina y la cantidad de agua necesaria para lograr

una mezcla que permita un buen trabajo.

El concreto es la mezcla de cemento Portland, agregado

fino, agregado grueso y agua, con o sin

aditivos.

La resistencia del concreto a utilizar

dependerá de donde se va a emplear:

cimientos, muros de contención, pisos,

columnas o techos.

Resistencia a la compresión

Máxima resistencia que puede tener un elemento de concreto después de 28 días de vaciado.

Se designa con el símbolo f´c.

El concreto para una casa debe ser 175 Kg/cm2 por lo menos.

El símbolo f´c también indica la calidad del concreto.

Concreto

Se usa en la construcción para soportar el esfuerzo de

compresión.

Nota importante

El hormigón sólo podrá usarse en la

elaboración de concreto con f’c

menores o iguales a 100 kg/cm2, valor que

debe ser alcanzado cuando tenga una edad de 28 días contados a

partir de la fecha de elaboración.

Curado del concreto

Después del vaciado, es necesario garantizar que el

cemento reaccione químicamente y desarrolle

su resistencia.

Esto sucede principalmente durante los 7 primeros días,

por lo cual es muy importante mantenerlo

húmedo en ese tiempo. A este proceso se le conoce

como curado.

Concreto

En el contrapiso

La proporción se logra usando 1 bolsa de

cemento con 1 y 1/2 buggies de arena

gruesa y la cantidad de agua necesaria que permita una mezcla pastosa y trabajable.

Concreto Simple

Concreto estructural sin armadura de refuerzo o con menos refuerzo que el mínimo especificado para

concreto reforzado.

Se usa en falso piso y en contrapiso

En falso piso

La mezcla se logra usando 1 bolsa de

cemento, 4 buggies de

hormigón y la cantidad de agua

necesaria para obtener una mezcla

que permita un buen trabajo.

En cimientos, la proporción se logra usando 1 bolsa de cemento con 3 y 1/3 buggies de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen trabajo.

Adicionalmente, se debe incorporar piedra de zanja, hasta el equivalente a una tercera parte del volumen que se va a vaciar.

En sobrecimientos, la proporción se logra usando 1 bolsa de cemento con 2 y 1/2 buggies de hormigón y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen trabajo. Adicionalmente, se debe incorporar piedra de cajón, hasta un equivalente a la cuarta parte del volumen que se va a vaciar.

Es el concreto simple en cuya masa se incorporan piedras grandes.Se usa en zanjas de cimentación y en sobrecimientos

Concreto ciclópeo

Es un concreto estructural que se diferencia del resto de concretos, por que lleva armaduras de acero.

Concreto y acero trabajan juntos.Se usa principalmente en columnas, vigas y techos.

Concreto armado o reforzado

Esto se logra usando 1 bolsa de cemento, 1 buggy de arena gruesa, 1 buggy de piedra

chancada y la cantidad de agua necesaria para obtener una mezcla que permita un buen

trabajo.

La resistencia al cabo de un mes, debe ser 175 kg/cm2.

La proporción recomendable para

lograr una resistencia adecuada en una casa de dos o

tres pisos, es: 1 volumen de

cemento, por 3 volúmenes de arena

gruesa y 3 volúmenes de piedra

chancada.

La viga solera es de concreto armado vaciado sobre el muro portante

Evitan que el muro oscile libremente en caso de sismos y transfieren las fuerzas sísmicas y las cargas a los muros.

Estas vigas unen los muros formando un armazón horizontal cerrado.

Vigas de confinamiento o viga solera o viga de amarre

Viga solera

Viga peraltadaLas vigas peraltadas

son elementos estructurales hechas de

concreto armado, las cuales por tener una

altura o peralte mayor al espesor de la losa

(techo).

El peralte se utiliza en tramos largos o grandes luces para contrarrestar la deflexión debida a la

carga.

Su función principal es resistir las cargas y el sismo, transmitiéndolas a las columnas y placas, incluso a

otras vigas.

Muchas veces las vigas peraltadas no tienen un muro debajo y soportan su propio peso,

La viga es un elemento estructural que trabaja fundamentalmente a flexión.

Detalle de una viga peraltada típica para una

casa.

Viga peraltada

Las columnas son elementos verticales

que están sometidos a esfuerzos de

flexocompresión. Transmiten las cargas de los pisos superiores

hacia los cimientos.

Columnas

El eje vertical de cada columna del primer piso debe coincidir con el eje de las columnas de los pisos superiores.

La columna no debe tener en su interior ninguna tubería, sea de agua, desagüe o eléctrica, pues se debilitaría, perdiendo resistencia.

El refuerzo vertical debe

ingresar totalmente a la cimentación,

respetando un recubrimiento

mínimo de 7,5 cm.

Si la columna va a continuar en los pisos superiores, se debe dejar las mechas con la

longitud deempalme apropiado.

Columnas

Es un elemento estructural de

espesor reducido respecto a su otras

dimensiones.

Se usa como techo o piso.

Puede ser armada en una o dos

direcciones

Se usa también como diafragma

rígido para mantener la unidad de la

estructura frente a cargas horizontales

de sismo.

Losa

ESTRUCTURA APORTICADASolo trabajan vigas y columnas

Según la norma E.060 de Concreto Armado, debe verificarse que se cumpla con los valores mínimos y máximos de área de refuerzo o acero.

Formulas a usar:

As min. = 0,0018bd

b = base de la sección transversal rectangular, en cm.d = peralte efectivo, es decir la altura total menos el recubrimiento, en cm.Recubrimiento en losas = 4 cm

Ejemplo de diseño de una LOSA por FLEXIÓN

b

● ●

d h

Ejemplo.Determinar el valor del área del refuerzo mínimo para la losa mostrada. Dar la respuesta en cm2.

1,00 m

0,20 m● ● ●

Resolución

b = 100 cmh = 20 cmd = 20 – 4 = 16 cm

El área de acero mínimo será:

As min. = 0,0018bd

As min. = 0,0018(100)(16)

As min. = 2,88 cm2

Gracias