OPENCOURSEWARE INGENIERIA CIVIL I.T. Obras Públicas / Ing....
Transcript of OPENCOURSEWARE INGENIERIA CIVIL I.T. Obras Públicas / Ing....
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 1
i^p=^oj^aro^p=m̂ pfs^p
OPENCOURSEWAREINGENIERIA CIVIL
I.T. Obras Públicas / Ing. Caminos
iìáë=_~¥μå _ä•òèìÉòmêçÑÉëçê=`çä~Äçê~Ççêaf`lmfr
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 2
Distinguir y designar los productos del acero existentes para hormigones
Conocer las principales propiedades de los aceros empleados en la confección de estructuras de hormigón
Ilustrar los criterios empleados en la normativa vigente para los aceros en hormigón estructural
Reconocer los ensayos para determinar las diferentes características del acero
l_gbqfslp
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 3
1. Tipificación de armaduras2. Características geométricas3. Propiedades mecánicas4. Adherencia de armaduras5. Mallas electrosoldadas6. Armaduras básicas electrosoldadas7. Elaboración y montaje
`lkqbkfalp
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 4
La EHE distingue los siguientes tipos de armaduras: Armaduras pasivas: Empleadas en el hormigón
armado. Resisten pasivamente las cargas. [Art. 32]
Tipología: Barras corrugadas rectas o rollos de acero [Art. 32.2] Mallas electrosoldadas [Art. 33.1.1] Armaduras básicas electrosoldadas en celosía [Art. 33.1.2]
Armaduras activas: Empleadas en el hormigón pretensado. Resisten activamente las cargas [Art. 34]
NK=qfmfcf`^`fþk=ab=^oj^aro^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 5
NK=qfmfcf`^`fþk=ab=^oj^aro^p
Barras corrugadas
Mallas electrosoldadas
Armaduras básicas electrosoldadas en celosía
Rollos de acero corrugado
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 6
Productos de acero para armaduras pasivas y criterios de empleo: Barras de acero corrugado rectas y en rollos:
Armaduras longitudinales Armaduras transversales Mallas electrosoldadas Armadura básica electrosoldada en celosía
Alambres de acero corrugado o grafilado: Mallas electrosoldadas Armaduras básicas electrosoldadas en celosía
Alambres lisos de acero soldable: Armadura básica en celosía (sólo en elementos de conexión)
NK=qfmfcf`^`fþk=ab=^oj^aro^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 7
Barrascorrugadas
Alambreslisos y corrugados
NK=qfmfcf`^`fþk=ab=^oj^aro^p Designación de aceros empleados en armaduras
pasivas:
B 400 SD
B 500 Tdonde: B = Acero para hormigón (Béton)
fy = Límite elástico garantizado en N/mm2 (ó MPa)
S = Barras de acero con características de soldabilidad
T = Alambres de acero trefilado
D = Acero con características de gran ductilidad
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 8
Identificación de las barras corrugadas:
NK=qfmfcf`^`fþk=ab=^oj^aro^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 9
OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Términos de sección en el acero: [Art. 32.1]
Sección nominal (A)Superficie correspondiente al diámetro nominal
Sección media equivalente (Aeq)Cociente entre la masa por metro lineal y su masa específica(γs = 7,85 g/cm3 = 0,077 N/cm3)
Diámetro equivalente (Øeq)El correspondiente a un cilindro de revolución de masa específica 7,85 g/cm3 y de igual masa por metro lineal que la barra en cuestión
2Ø4
A
2
3( / ) ( / ) 95,5( )
7.85 10 0.077 100eqmasa kg m peso N mA mm A
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 10
OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Serie de diámetros nominales en barras corrugadas:
SERIEDiámetro nominal
Ø(mm)
Masa nominalm
(kg/m)
Sección nominalA
(mm2)An‐1+An‐2
FINA
6 0.222 28.3 ‐
8 0.395 50.3 ‐
10 0.617 78.5 78.5
MED
IA
12 0.888 113 129
14 1.21 154 ‐
16 1.58 201 192
20 2.47 314 314
GRU
ESA 25 3.85 491 515
32 6.31 804 805
40 9.86 1260 1295
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 11
OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Geometría de las corrugas:
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 12
OK=̀ ^o^`qboðpqf̀ ^p=dblj°qof̀ ^p Inclinación y marcas de lectura en corrugas:
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 13
Diagrama tensión‐deformación
Límite elástico (fy)
Carga unitaria máxima de rotura (fs)
Alargamiento bajo carga máxima (εmáx)
Alargamiento remanente en rotura (εu,5)
Relación fs /fy Ensayo de doblado‐desdoblado
Resistencia a la fatiga (cargas cíclicas)
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 14
Diagrama real tensión‐deformación del acero: [Fig. 34.2]
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
ε
σ
fy
fs
εmáx
Escalón de cedenciao de relajación
ε
σ
fy
ε=0,2% εmáx
fs
tgφ = E
Acero de dureza natural (S/SD)con escalón de cedencia
Acero estirado en frío (T)sin escalón de cedencia
εuεu
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 15
Comparación del comportamiento de ambas curvas:
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
Acero sin escalón de cedencia(estirado en frío)
Acero con escalón de cedencia(dureza natural)
ε
σ
fy
fs
εmáx
Escalón de cedencia
ε=0,2% ε’máx
f’s
tgφ = E
ε’u εu
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 16
Límite elástico (fy)Corresponde al máximo valor de la tensión soportada por el material en régimen elástico lineal, sin que se produzcan deformaciones plásticas. Se expresa en N/mm2 (MPa)
Según el tipo de acero, se halla de la siguiente forma:
Límite elástico aparente: Observable de forma directa en aceros con escalón de cedencia o de relajamiento.
Límite elástico convencional: En aceros sin zona de cedencia, se define como la tensión que produce una deformación remanente del 0,2%
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 17
Carga unitaria de rotura (fs)Carga unitaria máxima a tracción que soporta la barra en su sección nominal antes de romper. Se expresa en N/mm2
Relación fs/fyMargen de seguridad entre el límite elástico del acero y su rotura. Cuanto más alto sea su valor, mayor ductilidad tiene el acero
Alargamiento de rotura (εu,5) Alargamiento en rotura, expresado en %, que experimenta el acero antes de romper. Se mide después de la rotura sobre la base de 5Ø
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 18
Determinación del alargamiento de rotura a tracción:
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
1 0,50
100uL LL
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 19
Cuadro de características mecánicas mínimas garantizadas: [Tabla 32.2.a]
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
CARACTERÍSTICAS BARRAS CORRUGADASTipo de acero B 400 S B 500 S B 400 SD B 500 SD
Norma de producto UNE 10080 UNE 10080 UNE 10080 UNE 10080
Límite elástico fy (N/mm2) ≥ 400 ≥ 500 ≥ 400 ≥ 500
Carga unitaria de rotura fs (N/mm2)
≥ 440 ≥ 550 ≥ 480 ≥ 575
Relación fs/fy ≥ 1,05 ≥ 1,05≥ 1,20≤ 1,35
≥ 1,15≤ 1,35
Relación fy real / fy nominal ‐ ‐ ≤ 1,20 ≤ 1,25
Alargamiento en rotura εu,5 (%) ≥ 14 ≥ 12 ≥ 20 ≥ 16
Alargamiento bajo carga máxima rotura εmáx (%)
≥ 5,0 (b)≥ 7,5 (r)
≥ 5,0 (b)≥ 7,5 (r)
≥ 7,5 (b)≥ 10,0 (r)
≥ 7,5 (b)≥ 10,0 (r)
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 20
DuctilidadCapacidad del acero de alcanzar grandes deformaciones sin llegar a la fractura
Armaduras con características especiales de ductilidad (Clase SD)
Un acero es más dúctil cuanto mayor sea el áreaencerrada por la zona plástica en su diagrama tensión‐deformación
La ductilidad posibilita que la estructura absorba energíadeformándose, sin llegar a agotarse. Mejora el comportamiento de la estructura, “avisa” antes de fallar
Los aceros dúctiles presentan un mejor comportamiento a fatiga frente a cargas cíclicas
Propiedad importante en zonas sísmicas
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 21
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 22
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 23
Ensayo de doblado‐desdobladoBusca comprobar la plasticidad del acero suficiente para prevenir roturas frágiles durante su manipulación y transporte
Se efectúa a temperatura ambiente sobre un mandril de diámetro en función del tipo de acero y el diámetro de la barra ensayada [Tabla 32.2.b]
Proceso de ensayo: Doblado de la barra a 90º Envejecimiento artificial mediante
calentamiento a 100º C durante 1 h. Enfriamiento al aire calmado Desdoblamiento mínimo de 20º Satisfactorio si no hay grietas o
fisuras apreciables a simple vista
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 24
Ensayo de fatigaSe somete al acero tipo SD a una carga oscilante determinada (Δσ), determinando el número de ciclos hasta rotura. El material se considera resistente a fatiga para ese Δσ si supera los 2∙106 de ciclos
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
t
σ
Δσ
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 25
Límite de fatiga o enduranciaMáximo valor de la carrera o amplitud de tensiones (Δσ) que puede repetirse infinitas veces (2∙106) sin que se alcance la rotura del material [Tabla 32.2.d]
PK=molmfba^abp=jb`žkf`^p
nº ciclos
∆σ
Endurancia (∆σ)∞
1·106 2·106
∆σ = 150 N/mm2σmáx = 0,6·fy
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 26
AdherenciaPropiedad fundamental para el funcionamiento del conjunto estructural hormigón‐acero
Funciones: Asegura el anclaje de las barras de acero Controla la fisuración del hormigón
QK=^aebobk`f^=ab=^oj^aro^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 27
Mecanismos de adherencia: Adhesión: Interacción físico‐química en la interfaz acero‐
cemento. Fuerzas capilares y moleculares. Instantáneo Rozamiento: Penetración de cemento en las
irregularidades del acero. Interacción mecánica. Acuñamiento: Resistencia al deslizamiento por la forma de
los resaltos o corrugas del acero. Es el más importante
QK=^aebobk`f^=ab=^oj^aro^p
Δxdeslizamiento
τadherencia
barra lisa
barra corrugada
adhesión
rozamiento
acuñamiento
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 28
Ensayos de adherencia en armaduras pasivas: Beam‐test o ensayo de la viga
Normalizado en España (UNE‐EN 10080). Dispositivo muy complejo; en España lo realiza INTEMAC
Pull‐out test (POT) o ensayo de arrancamientoNo está normalizado en España, aunque sí en otros países (EEUU). Más sencillo y económico que el anterior
QK=^aebobk`f^=ab=^oj^aro^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 29
Procedimiento de ensayo: [UNE‐EN 10080] Se determinan los valores de tensión en la barra que
corresponden a deslizamientos de 0.01, 0.1 y 1 mm
La tensión media de adherencia τbm será la media de los tres valores anteriores:
Se determina la tensión de rotura por adherencia τbu a la que se produce el fallo por adherencia (deslizamiento de3 mm. ó fallo por rotura, lo que antes ocurra)
QK=^aebobk`f^=ab=^oj^aro^p
0.01 0.1 1
3bm
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 30
Verificación de adherencia:La barra se considerará de alta adherencia y apta para su empleo si supera los valores recogidos en esta tabla: [Art. 32.2]
QK=^aebobk`f^=ab=^oj^aro^p
Diámetro nominalØ (mm)
Tensión mediade adherenciaτbm (N/mm2)
Tensión últimade adherenciaτbu (N/mm2)
Ø < 8 > 6.88 > 11.22
8 7,84 – 0.12 Ø > 12.74 – 0.19 Ø
Ø > 32 > 4.00 > 6.66
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 31
Empleadas en elementos superficiales: forjados, muros, losas, zapatas, depósitos, etc.
Ventajas: Fácil y rápida puesta en obra Eliminación de posibles errores de colocación Buen anclaje al existir armadura transversal
Serie de diámetros nominales empleados (mm):
4 –4,5 ‐5 ‐5,5 ‐6 ‐6,5 ‐7 ‐7,5 ‐8 ‐8,5 ‐9 ‐9,5 ‐10 ‐10,5 ‐11 ‐11,5 ‐12 –14 –16
Aceros empleados: B 400/500 T, B 400 S(D) y B 500 S(D) Retículas estándar: 15 x 15, 20 x 20, 15 x 30, 20 x 30 cm Tipos: simples, mallas dobles y con zonas de ahorro
RK=j^ii^p=bib`qolplia^a^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 32
Ejemplos de utilización de mallas electrosoldadas:
RK=j^ii^p=bib`qolplia^a^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 33
Resistencia al arrancamiento de nudos soldados Debe ser igual o superior al 25% de la carga del límite elástico nominal del alambre o barra de mayor diámetro de las que concurren en el nudo (UNE‐EN 10080)
RK=j^ii^p=bib`qolplia^a^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 34
Empleadas en piezas prefabricadas semirresistentes: viguetas, prelosas, etc.
Elementos que la componen: Elementos longitudinales: barras o alambres corrugados Elementos de conexión (celosía): alambres lisos o corrugados
Tipos de celosías: Envolviendo a las armaduras (a) Soldada lateralmente a las armaduras (b)
SK=^oj^aro^p=_žpf`^p
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 35
FerrallaConjunto de los procesos de transformación del acero corrugado, suministrado en barras o rollos, según el caso, que tienen por finalidad la elaboración de armaduras pasivas y que, por lo tanto, incluyen las operaciones de corte, doblado, soldadura, etc.
ArmadoProceso por el que se proporciona la disposición geométrica definitiva a la ferralla, a partir de armaduras elaboradas o de mallas electrosoldadas. El producto resultante se llama ferralla armada
MontajeProceso de colocación de la ferralla armada en el encofrado, conformando la armadura pasiva, para lo que deberá prestarse especial atención a la disposición de separadores y cumplimiento de recubrimientos del proyecto
TK=bi^_lo^`fþk=v=jlkq^gb
-
(c) 2010-11 Luis Bañón Blázquez. Universidad de Alicante página 36
Esquema del proceso:
TK=bi^_lo^`fþk=v=jlkq^gb
ACERO CORRUGADO
FERRALLA
FERRALLA ARMADA
ARMADURA PASIVA