GRUPO 6INTEGRANTES:

JOSE ANDRES CUEVADAVID JARAMILLO

CAPITULO 2

Materiales, propiedades del hormigón reforzado

El hormigón es el segundo compuesto con mayor volumen de consumo en el planeta y es de gran importancia en el desarrollo económico de un país.

Proviene de la mezcla de cemento, agregados, agua y aditivos. 

HORMIGON

El acero es una aleación basada en hierro, que contiene carbono y pequeñas cantidades de otros elementos químicos metálicos. El carbono suele representar entre el 0.5% y el 1.5% de la aleación.

Acero de Refuerzo

El acero utilizado en estructuras (barras y cables) es un material apto para resistir esfuerzos traccionantes , por lo cual es el componente ideal para combinarse técnicamente con el hormigón simple, y así formar el hormigón armado y el hormigón preesforzado.

Acero de Refuerzo en Barras

Un tipo de armaduras de gran interés para su empleo en elementos de hormigón armado de tipo superficial son las mallas de acero electrosoldado.

Las mallas se componen de dos sistemas de alambres o barras paralelos, de acero estirado en frío, o trefilado, formando retícula ortogonal y unidos mediante soldaura eléctrica en sus puntos de contacto.

Mallas Metálicas Electrosoldadas

1.- Propiedades Mecánicas

2.- Rango de Comportamiento Elástico Es el rango de esfuerzos, en el que el acero se deforma por

cargas de tracción, pero cuando se retira tal carga recupera su geometría o forma original.

3.- Esfuerzo de Fluencia Es el esfuerzo bajo el cual el acero continúa deformándose

sin necesidad de incrementar las cargas de tracción. En la gráfica esfuerzo-deformación está representado por una línea recta.

Propiedades del Acero

4.-Resistencia a la rotura Es el mayor esfuerzo que puede soportar el acero antes de

que colapse. En la gráfica de esfuerzo-deformación se representa por el punto de mayor ordenada.

El esfuerzo de rotura siempre es superior al esfuerzo de fluencia, para todo tipo de acero estructural.

En hormigón armado se diseña con el esfuerzo de fluencia porque la deformación deberá ser muy grande para que llegue al esfuerzo de rotura.

  5.-Módulo de Elasticidad Es la capacidad del acero de resistirse a ser deformado, y se

representa como la pendiente de la recta que identifica al rango elástico en la gráfica esfuerzo-deformación.

Contracción del Hormigón:◦ Las mezclas para concreto normal contienen mayor

cantidad de agua que la que se requiere para la hidratación del cemento. Esta agua libre se evapora con el tiempo. La velocidad y la terminación del secado dependen de la humedad, la temperatura ambiente y del tamaño y la forma del espécimen de concreto.

◦ La retracción es una deformación impuesta que provoca tensiones de tracción y, por consiguiente, fisuras, cuando se encuentra impedido el libre acortamiento del hormigón; y por ello tiene mas influencia si la estructura es más rígida. La probabilidad de fisuración por retracción está ligada con la elongabilidad del hormigón.

Propiedades del Hormigón Armado

La contracción del concreto se conoce como resultado de la pérdida de humedad. También se ha demostrado que el concreto se expandirá si, después de haberse secado o parcialmente secado, es sometido a humedad o si es sumergido en el agua

CONTRACCION PLASTICA: ocurre a medida que el concreto fresco pierde humedad después de la colocación y antes de que ocurra cualquier desarrollo de resistencia. La cantidad de este agrietamiento depende de la temperatura del aire, la humedad relativa, la temperatura del concreto y la velocidad del viento.

CONTRACCION POR SECADO: ocurre después que el concreto alcanza su fraguado final, es la disminución del volumen de un elemento de concreto cuando este pierde humedad por evaporación.

El flujo plástico es la propiedad de muchos materiales mediante la cual ellos continúan deformándose a través de lapsos considerables bajo un estado constante de esfuerzo o carga. La velocidad del incremento de la deformación es grande al principio, pero disminuye con el tiempo, hasta que después de muchos meses alcanza asintóticamente un valor constante.

La deformación resultante está en función de la magnitud de la carga aplicada, su duración, las propiedades del concreto incluyendo el proporcionamiento de la mezcla, las condiciones de curado, la edad a la que el elemento es cargado por primera vez y las condiciones del medio ambiente.

Flujo Plástico

Las bajas temperaturas actúan sobre el hormigón como si éste fuera una piedra natural, siendo su porosidad y grado de saturación en agua, las características que determinan su comportamiento frente a una helada.La mejor defensa contra esto es hacer un hormigón muy compacto.

Cambios de Temperatura

Temperatura (C) Efecto sobre el Hormigon

< 100 Ninguna influencia

100-150 Cede su agua capilar y de adsorcion

150 durante bastante tiempo

Ligera disminucion de la resistencia a compresion y fuerte caida de la resistencia a traccion

250 en periodos cortos Disminucion de la resistencia a traccion

300-500 Perdida de un 20% de la resistencia a la compresion

500-900 La cal hidratada se destruye

900-1000 Destruccion completa del hormigon

La acción de las altas temperaturas sobre el hormigón se puede resumir en:

Si a la columna se la somete exclusivamente a fuerzas de compresión, se producirá un acortamiento del hormigón y del acero, de la misma magnitud, lo que es consistente con el Principio de Compatibilidad de Deformaciones; además cualquier superficie horizontal plana se mantendrá plana luego de las deformaciones, lo que responde al Principio de Navier-Bernoulli.

COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO ANTE CARGAS DE COMPRESIÓN:

Cada uno de los materiales estará sometido a esfuerzos consistentes con sus respectivos diagramas esfuerzo-deformación unitaria (σ-ε).

Primer Rango de Deformaciones a Compresion (Hormigón Elástico y Acero Elástico):

El siguiente gráfico representa el comportamiento lineal del hormigón armado, en el rango fijado de deformaciones

En el siguiente tramo, el acero continúa mostrando un comportamiento lineal elástico, mientras el hormigón inicia su comportamiento inelástico en el ramal creciente de esfuerzos.

Segundo Rango de Deformaciones a Compresión (Hormigón Inelástico y Acero Elástico):

El resultado sobre la carga axial del hormigón armado es un tramo de comportamiento inelástico como el que se observa en la siguiente figura.

A partir de este punto, el acero entra en fluencia por lo que no incrementa su capacidad resistente, y aproximadamente en ese mismo rango de deformaciones el hormigón empieza su proceso de colapso

Tercer Rango de Deformaciones a Compresión (Hormigón Inelástico y Acero Inelástico):

Los códigos de diseño establecen deformaciones unitarias máximas que en el caso del ACI se fijan en 0.003, lo que reduce el gráfico anterior al siguiente.

Se pueden dibujar en un único diagrama, las curvas esfuerzo – deformación del acero a compresión y tracción.

COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO ANTE CARGAS DE TRACCIÓN:

En el diagrama previo, se puede observar que existe un pequeño rango de deformaciones para el que tanto el hormigón como el acero tienen un comportamiento lineal, y este hecho se produce hasta la capacidad a tracción del hormigón.

Primer Rango de Deformaciones a Tracción (Hormigón Elástico y Acero Elástico):

El siguiente gráfico representa el comportamiento lineal del hormigón armado, en el rango fijado de deformaciones, que proviene de añadir el comportamiento lineal del hormigón y el comportamiento lineal del acero.

Inmediatamente después de superar el esfuerzo de rotura del hormigón a la tracción se pierde toda colaboración del concreto.

Segundo Rango de Deformaciones a Tracción (Rotura del Hormigón y Acero Elástico):

El resultado sobre la carga axial del hormigón armado es una disminución violenta e instantánea de la capacidad de resistir solicitaciones.

El hormigón ha perdido totalmente su capacidad de continuar absorbiendo cargas a tracción, por lo que es solamente el acero el que contribuye a la resistencia del hormigón armado

Tercer Rango de Deformaciones a Tracción (Hormigón Inhabilitado y Acero Elástico):

Dado que la resistencia de la columna de hormigón armado es la suma de la resistencia del acero y del hormigón, el gráfico que describe la variación de capacidad de la columna es:

A partir de este punto, el acero entra en fluencia por lo que no incrementa su capacidad resistente, aunque podría continuar deformándose.

El gráfico que describe la variación de capacidad de la columna es:

Cuando los elementos están sometidos a flexión, parte de las fibras de hormigón armado están solicitadas a compresión y parte a esfuerzos de tracción, con una variación de deformaciones unitarias y de esfuerzos

Para el efecto se tomará como referencia una viga con armadura de tracción, cuyas cargas exteriores incrementan progresivamente de modo los momentos flectores crezcan gradualmente, y que las deformaciones en las zonas de tracción y compresión también lo hagan.

COMPORTAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO ANTE CARGAS DE FLEXIÓN:

Como resultado de todo lo anterior, las rotaciones que permiten las deformaciones unitarias internas y las deformaciones exteriores en la viga, son proporcionales a los momentos flectores (M) y a las solicitaciones externas (q) que generan esos momentos flectores.

Una vez fisurado el hormigón por tracción en una sección específica, si sostenemos momentáneamente las deformaciones y los esfuerzos en el acero, el eje neutro asciende instantáneamente.

Segundo Rango de Deformaciones (Hormigón Elástico a Compresión, Hormigón Fisurado a Tracción y Acero Elástico a Tracción):

La fisuración del hormigón es violenta, y el material pierde toda capacidad a tracción pues las fisuras se propagan hasta llegar a la zona comprimida, donde se detienen.

Mientras el hormigón se mantiene en el rango elástico, las deformaciones locales continúan comportándose linealmente, con la nueva pendiente.

En este rango las deformaciones externas se vuelven ligeramente no lineales debido a que poco a poco se van ampliando las zonas del elemento estructural en las que el hormigón de tracción se ha fisurado.

Generalmente el hormigón a compresión es el primer material en ingresar en el rango inelástico, mientras el acero a tracción aún se mantiene dentro del rango elástico.

Tercer Rango de Deformaciones (Hormigón Inelástico a Compresión, Hormigón Fisurado a Tracción y Acero Elástico a Tracción):

En este rango la viga de hormigón armado se aproxima al colapso pues el hormigón ha ingresado en el rango de decrecimiento de esfuerzos ante mayores deformaciones, y el acero ha entrado en fluencia con capacidad resistente constante

Cuarto Rango de Deformaciones (Hormigón Inelástico a Compresión, Hormigón Fisurado a Tracción y Acero en Fluencia):

Bibliografia

• P. Jimenez Montoya, A. G. Dosificación del Hormigón. Hormigón Armado. In A. G. P. Jimenez Montoya, Hormigón Armado Tomo I (pp. 51-52. 167). Barcelona, España: Editorial Gustavo Gili, S.A.

• Temas de Hormigón Armado, Marcelo Romo Proaño.• https://www.uclm.es/area/ing_rural/Trans_const/

Tema10_EHE08.pdf• http://publiespe.espe.edu.ec/librosvirtuales/

hormigon/temas-de-hormigon-armado/hormigon01.pdf• http://www.concrete.org/