Ensayo de pretensado
Click here to load reader
-
Upload
angel-lucart -
Category
Documents
-
view
221 -
download
1
description
Transcript of Ensayo de pretensado
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL (42).EXTENSIÓN MATURÍN.
CATEDRA: CONCRETO PRE-TENSADO.
PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO Y CONCRETO.
En la ingeniería civil es fundamental comprender el comportamiento de los
materiales usados en la estructura ante ciertos efectos, que son producidos por el ambiente
en casos puntuales donde la situación propicia condiciones adversas para la estructura,
siendo un ejemplo claro de ella la corrosión; o por cargas aplicadas en la estructura, bien
sean estáticas o dinámicas, abriendo paso a una cantidad amplia de esfuerzos los cuales
deben ser previstos, de manera que su consecuencia en la estructura no sea percibida en los
días de vida útil de la misma. En ese punto es donde entra en juego la ciencia de los
materiales, englobando una serie de teorías encargadas de estudiar a profundidad las
propiedades físicas y mecánicas de los materiales, creando de esta forma proporciones y
condiciones aptas para el uso de dicho material, en distintos panoramas y contras distintos
efectos.
A la hora de edificar, la consideración de los conceptos básicos de los materiales, y
de las propiedades que caracterizan a cada uno de ellos, viene a dar criterio a quien realiza
el diseño, dando límites que determinan un rango, en el cual pueda ser trabajado el
material; procurando respuesta a preguntas que se focalizan al inicio de la construcción,
siendo premisa esencial de ellas la capacidad que pueda tener la estructura de soportar las
cargas aplicadas sin producir fallas frágiles o dúctiles, y resistiendo por supuesto, una
variedad de cargas dinámicas que se pueden aplicar a la estructura en situaciones
especiales, generando entonces una falla por fatiga como respuesta al constante cambio
Ángel Rodríguez Lucart C.I.:21.095.219
entre intervalos numéricos, que van desde valores positivos a negativos, o en aumento
progresivo, dependiendo del tipo de carga cíclica.
Con todo esto es importante entender un concepto esencial, y es el de esfuerzo, que
no es más que peso por unidad de área (=P/A), denotando que el peso o fuerza aplicada
debe ser perpendicular al área, y que debe estar bien distribuida sobre la misma para que la
ecuación pueda ser aplicable. Con este esfuerzo se concluirá el comportamiento de un
elemento estructural, en el caso de la ingeniería civil, ante los pesos a soportar (que varían
de acuerdo al tipo de edificación), según sea el material que lo compone. Los resultados
por lo general se representan en una gráfica conocida como diagrama de esfuerzo –
deformación, obtenida en base a pruebas de laboratorio, donde según el comportamiento de
la curva se pueden determinar el límite elástico y plástico del material, cuantificando de
esta forma valores como el módulo de elasticidad.
En este orden de ideas Hooke estudiando el comportamiento elástico longitudinal de
los materiales, estableció que el alargamiento unitario que experimenta un material elástico
es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo, todo esto con el uso del
módulo de elasticidad, evaluando a dicho material en el rango donde aún no presenta un
comportamiento plástico. El módulo de elasticidad, por otro lado, es un parámetro que
establece el comportamiento de un material en la dirección de la fuerza aplicada, generando
entonces de acuerdo a la microestructura del material variaciones para este valor, que
determinan las propiedades dúctiles del mismo.
Toda esta información abre campo al estudio de dos materiales esenciales en la
ingeniería de construcción, que forman parte de la columna vertebral de la misma, y que
son los materiales principales para las edificaciones de hoy en día, estos materiales son el
acero y el concreto que por poseer forma, propiedades, y comportamientos distintos, al
unirlos, se vuelven totalmente complementarios, dando sus propiedades a los elementos
estructurales para soportar las cargas estáticas o dinámicas aplicadas sobre la estructura,
Ángel Rodríguez Lucart C.I.:21.095.219
generando en condiciones ideales una estructura dúctil capaz de realizar incursiones
alternantes en un rango inelástico sin presentar perdida apreciable de su capacidad
resistente.
El concreto en su concepto más básico, es un material aglomerante, formado por la
unión de agregado grueso, agregado fino, agua y cemento. Este material posee una
propiedad que es esencialmente necesaria para la construcción y no es más que su
resistencia a la compresión; dada principalmente por la configuración de proporciones de
agregado a la hora de realizar la mezcla, obteniendo de esta forma distintas resistencias. La
norma COVENIN establece parámetros para el concreto constructivo usado en Venezuela
donde enmarca los concretos de 210 kg/cm2, 250 kg/cm2, 280 kg/cm2 y 300 kg/cm2,
comerciales, y nombra dos menores como lo son los concretos con resistencia de 180
kg/cm2 y 80 kg/cm2, como concretos pobres.
Muy poco se habla de las otras cualidades del concreto que son visibles y que son
tomadas como menores delante de su resistencia cuan trabaja compresión. Este material
posee una propiedad de adaptabilidad impresionante, dada por su capacidad de tomar la
forma en la cual se encuentra, esto es gracias a que las fuerzas intermoleculares están tan
unidas que permiten, que tome la forma del recipiente que lo contenga. De manera analítica
si se trata hasta cierto punto al concreto como un fluido, se observaría la facilidad para
manejarlo, de igual la manera en la que se deforma cuando se somete a esfuerzos cortantes,
en este estado.
Por otro lado el concreto es un material que al igual que el acero posee ductilidad,
que en este caso viene a ser 70% menor que su resistencia a la compresión, entonces se
dice que su módulo de elasticidad vendrá a depender de su capacidad resistente ante las
cargas compresivas, generando mediante estudios un valor que obedecerá, en tal caso, a la
resistencia del concreto con que se esté trabajando, viniendo a ser igual a 15100(f’c)1/2.
Ahora se dice que si un concreto se somete a grandes tenciones o fuerzas de tracción, se
Ángel Rodríguez Lucart C.I.:21.095.219
generan grietas tomando juego lo que se conoce como módulo de rotura. El concreto en
últimas cuentas es un material que posee características de heterogeneidad y adaptabilidad
tangibles y que dan las propiedades mecánicas que tiene.
Por su parte el acero se convierte en coprotagonista, gracias a su propiedad
mecánica principal que sería la resistencia a la tracción que confiere la propiedad dúctil, tan
importante en el diseño de una estructura. Generalmente cuando se calcula una viga, se dice
que la sección es dúctil, claro, en condiciones ideales, y esta cualidad, proviene del acero.
El comportamiento elástico del acero, le otorga según cálculos un módulo de elasticidad de
2.1x106, bastante grande en comparación con el del concreto. De igual forma se dice en
base a valores medidos en el laboratorio que el acero posee una fluencia elástica con un
valor de fy=4200 kg/cm2.
En un punto focal, siendo la estructura idealmente dúctil, el acero se diseña para
cumplir tres especificaciones básicas, que en primera instancia sería tener valores de
ductilidad aceptables (hasta un alargamiento mayores a 12%), evitar las fallas frágiles (sin
sobre refuerzo), y producir longitud de rotulas plásticas efectivas, que consiste básicamente
en absorber la energía de un sismo y repartirla en la estructura. Todo esto con la idea de
crear estabilidad en la estructura, es decir que las cargas de compresión sean iguales a las
de tracción.
De manera concluyente es importante reconocer la relación existente entre éstos dos
materiales que dadas sus características vienen a ser factiblemente propicios para la
construcción, de tal manera que si no se diseña complementándolos, se generan fallas en la
estructura actuando mal ante las cargas aplicada en la misma. En el caso puntual del
concreto al no adicionársele acero de refuerzo, aparecen grietas, y como se menciona
anteriormente, se habla de un módulo de rotura que es el punto donde el concreto no resiste
fuerzas a tracción. Con todo esto la combinación de ambos en un elemento estructural,
Ángel Rodríguez Lucart C.I.:21.095.219
diseñado con cualquiera de las dos teorías de cálculo bien sea clásica o elástica, genera
beneficios considerables en la estructura.
Ángel Rodríguez Lucart C.I.:21.095.219