Comportamiento del concreto armado

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    21-Jul-2015

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<p>1) Comportamiento del concreto armado El concreto armado y el concreto y el acero trabajan integradamente Las deformaciones en el acero son similares a las del concreto que esta alrededor del acero El Principio de Navier Bernoulli establece que las secciones transversales planas antes la deformacin permanecen planas despus de la deformacin Las estructuras se deforman ante la presencia de solicitaciones pues deben resistir y equilibrar las cargas mediantes esfuerzos internos y deformaciones externas. En el concreto armado, el concreto no resiste a la traccin sino al acero El concreto se comporta como material inelstico mientras el acero lo hace como material elasto plstico 2) Fundamento del clculo del concreto armadoElhormignen masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecnicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones yesfuerzos de compresinapreciables tiene una resistencia a latraccin muy reducida. Por eso se usa combinado conacero, que cumple la misin de cubren lastensionesdetraccinque aparecen en laestructura.Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayorductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla.En los elementos lineales alargados, comovigasypilareslas barras longitudinales, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud delesfuerzo axialy losmomentos flectores, mientras que elesfuerzo cortantey elmomento torsorcondicionan las caractersticas de la armadura transversal o secundaria. Clculo vigas y pilares de hormign armadoLa simpleteora de vigas de Euler-Bernoullino es adecuada para el clculo de vigas o pilares de hormign armado. Los elementos resistentes de hormign armado presentan un mecanismo resistente ms complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormign y acero, conmdulos de Youngmuy diferentes y losmomentos de inerciason variables de acuerdo al tamao de las fisuras de los elementos. Las diferentes propiedades mecnicas de hormign y acero implican que en un elemento de hormign armado latensin mecnicade las armaduras y el hormign en contacto con ellas sean diferentes, ese hecho hace que las ecuaciones de equilibrio que enlazan los esfuerzos internos inducidos por las fuerzas ytensionesen hormign y acero no sean tan simples como las de secciones homogneas, usadas en la teora de Euler-Bernouilli. Dimensionado de seccionesEl problema del dimensionado de secciones se refiere a dadas unas cargas y unas dimensiones geomtricas de la seccin determinar la cantidad de acero mnima para garantizar la adecuada resistencia del elemento. La minimizacin del coste generalmente implica considerar varias formas para la seccin y el clculo de las armaduras para cada una de esas secciones posibles, para calcular el coste orientativo de cada posible solucin.Una seccin de una viga sometida aflexinsimple, requiere obligatoriamente una armadura (conjunto de barras) de traccin colocada en la parte traccionada de la seccin, y dependiendo delmomento flectorpuede requerir tambin una armadura en la parte comprimida. Comprobacin de seccionesEl problema de comprobacin consiste en dada una seccin completamente definida, por sus dimensiones geomtricas y un cierto nmero de barras con una disposicin bien definida, comprobar mediante clculo si dicha seccin ser capaz de soportar los esfuerzos inducidos en ella por la accin de cargas conocidas.</p> <p>3) Compresin axial La manera ms eficiente que tienen los elementos estructurales de resistir las solicitaciones se produce cuando tales solicitaciones tienen una orientacin coincidente con el eje longitudinal de los elementos. </p> <p>En este caso los elementos resisten a las solicitaciones mediante esfuerzos axiales (paralelos a las acciones) que pueden ser de traccin o compresin, dependiendo de las acciones externas. </p> <p>El concreto es un material particularmente apto para resistir las fuerzas de compresin, pero tiene una limitada resistencia a la traccin (apenas alrededor del 10% de su resistencia a la compresin). El acero, por otra parte, es un material que se comporta eficientemente resistiendo las solicitaciones de traccin, pues alcanza toda su capacidad. El acero tambin puede llegar hasta el 100% de su resistencia ante solicitaciones de compresin, siempre que los elementos tengan dimensiones transversales importantes. En Norteamrica, Europa y Japn, que poseen industrias de acero altamente competitivas, el costo de los perfiles de acero puede ser comparable, y en ocasiones inferior al de otros materiales estructurales. El concreto armado aprovecha la gran resistencia a la compresin del concreto y la capacidad de resistir solicitaciones de traccin del acero, integrndolas en un nuevo material compuesto. La manera ms ineficiente que tienen los elementos, para resistir a las solicitaciones, se produce cuando esas solicitaciones tienen una orientacin perpendicular al eje longitudinal de los elementos.</p> <p>En este caso, los elementos resisten las solicitaciones mediante esfuerzos longitudinales (perpendiculares a las acciones) que generan momentos flexionantes internos, que equilibran a los momentos flexionantes externos.</p> <p>4) Flexin Las cargas que actan en una estructura, ya sean cargas vivas, de gravedad o de otros tipos, tales como cargas horizontales de viento o las debidas a contraccin y temperatura, generan flexin y deformacin de los elementos estructurales que la constituyen. La flexin del elemento viga es el resultado de la deformacin causada por los esfuerzos de flexin debida a la carga externa.Conforme se aumenta la carga, la viga soporta deformacin adicional, propiciando el desarrollo de las grietas por flexin a lo largo del claro de la viga. Incrementos continuos en el nivel de la carga conducen a la falla del elemento estructural cuando la carga externa alcanza la capacidad del elemento. A dicho nivel de carga se le llama estado lmite de falla en flexin.</p> <p>5) CorteLos elementos sometidos solo a torsin son muy escasos. Esta solicitacin generalmente actua en combinacin con flexin y corte y se presenta en vigas perimetrales, vigas curvas, vigas cargas excntricamente, columnas exteriores en edificios sometidos a cargas laterales, escaleras helicoidales, entre otros. La torsin se presenta en la mayora de los casos, por compatibilidad de deformaciones en las estructuras continuas. En estos casos, la torsin no ocasiona el colapso de la estructura pero si puede generar un agrietamiento excesivo de sus elementos. Es imposible analizar de una manera exacta el efecto combinado de flexin, cortante y torsin debido al comportamiento inelstico del concreto, al estado de esfuerzos complejo que se presenta y al patrn impredecible de grietas. </p> <p>6) Flexocompresion La mayor parte de los elementos estructurales sometidos a compresin tambin estn solicitados por momentos flectores, por lo que en su diseo debe tomarse en consideracin la presencia simultnea de los dos tipos de acciones En zonas ssmicas, el efecto flexionante usualmente domina el diseo con relacin a las solicitudes axiales por los que, a pesar de que los momentos por cargas gravitacionales sean importantes, se suelen escoger columnas con armadura simetrica, dada la reversibilidad de los sismos.7) AdherenciaLa adherencia es el principio bsico del funcionamiento del hormign armado como material estructural mediante la cual se transmiten los esfuerzos de traccin entre sus materiales constitutivos. Una de las hiptesis bsicas a considerar en el clculo de estructuras de hormign es suponer que se produce la misma deformacin para el hormign y el acero, admitiendo por lo tanto que la adherencia entre ambos materiales es perfecta. Sin embargo, algunas circunstancias que se producen durante las diferentes fases del proceso constructivo, del perodo de utilizacin o de mantenimiento, pueden llegar a deteriorar los mecanismos de transferencia de tensiones entre las armaduras y el hormign y disminuir la capacidad portante y las condiciones de seguridad de las estructuras en servicio. Para caracterizar el fenmeno de la adherencia se emplean curvas tensin de adherencia local deslizamiento que se obtienen de ensayos normalizados pull out o beam test, en las que se pueden apreciar los diferentes mecanismos resistentes que intervienen en el fenmeno de la adherencia: adhesin qumica, rozamiento e interaccin mecnica; dependiendo la importancia de cada uno de ellos de las caractersticas superficiales de la armadura. Por ejemplo, para barras lisas la adherencia depende fundamentalmente de la adhesin qumica y, tras el deslizamiento, del rozamiento, mientras que para barras corrugadas depende de la interaccin mecnica existente entre las corrugas y el hormign que las rodea</p>