ANLISIS DE VIGAS, ESTRUCTURAS CONTINUAS DE CONCRETO REFORZADO

Y FALLAS DEL CONCRETO

ROBERTO ALEJANDRO CABRERA ARIAS

El presente contiene una sntesis de los contenidos previstos requeridos para la componente

de Concreto I. Anlisis de vigas, estructuras continuas de concreto reforzado, fallas del

concreto y un una introduccin de todos estos temas forman parte del contenido de esta

tarea, la misma que consisti en recalcar los fragmentos que se creyeron ms importantes.

En el mismo tambin se adjunta la resolucin de inercias y centroides de diversas

secciones transversales emplendose tres maneras diferentes para determinar los resultados.

Docente

Ing. Carlos Humberto Aguilar Quezada

UNIVERSISDAD TCNICA PARTICULAR DE LOJA

INGENIERIA CIVIL

REA TCNICA

LOJA

2014

CONTENIDO

pg.

1. CONCIMIENTOS PREVIOS

1.1. Agregados ..4

1.2. Concretos de alta resistencia4

1.3. Concretos reforzados con fibra4

1.4. Durabilidad de concreto5

1.5. Acero de refuerzo..5

1.6. Grados de acero del refuerzo.....5

1.7. Tamaos de barras y resistencia de materiales en unidades......6

1.8. Ambientes corrosivo..6

1.9. Identificacin de marcas de la varilla de refuerzo 6

1.10. Cargas.6

1.11. Seccin de las cargas de diseo..7

1.12. Exactitud de los clculos7

1.13. Impacto de las computadoras en el diseo.7

1.14. Tabla de secciones de acero comerciales en Ecuador ...7

Problemas...8

Preguntas..10

2. ANLISIS DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIN..10

Preguntas..12

3. FALLAS DEL CONCRETO

3.1. Pulverizacin de superficies de concreto.12

3.2. Descascaramiento de la superficie de concreto13

3.3. Resquebrajamiento de las superficies de concreto...13

3.4. Agrietamiento de la superficie de concreto .13

3.5. Agrietamiento por contraccin plstica ..14

3.6. Juntas de concreto en losas sobre el suelo14

3.7. Grietas en las paredes de concreto en los stanos.15

3.8. Concreto en la prctica .16

3.9. Baja resistencia de los cilindros de prueba de concreto 17

Preguntas.......17

4. ESTRUCTURAS CONTINUAS DE CONCRETO REFORZADO

4.1. Diseo al lmite.19

4.2. Mecanismo de colapso..19

4.3. Anlisis plstico por el mtodo de equilibrio19

4.3.1. Diseo preliminar de miembros

4.4. Anlisis Aproximado de marcos continuos por cargas verticales.20

4.4.1. Mtodo de marco rgido equivalente

4.4.2. Mtodo de Punto de inflexin supuesto

4.5. Anlisis Aproximado de marcos continuos por cargas laterales20

4.6. Anlisis por computadora de marcos de edificios..22

4.7. Arrostramiento lateral en edificios.22

CONCLUSIONES..22

BIBLIOGRAFIA....23

ANEXOS (Ejercicios de cancroides y momentos de inercia TAREA)..23

1. CONOCIMIENTOS PREVIOS

Agregados

Los agregados que se usan en concreto ocupan aproximadamente del volumen del

concreto. Cualquier agregado que pasa la malla N 4 se considera agregado fino. El tamao

de mayor tamao es el agregado grueso.

En el concreto los agregados deben de ser fuerte, durables y limpios; estas propiedades

afectan considerablemente la durabilidad del mismo.

El concreto puede definirse como ligeros y pesados cada uno con diferentes propiedades

que dependen del tipo de agregados que se empleen.

Concreto de alta resistencia

Estos tipos de concretos adems de su alta resistencia son de baja permeabilidad; los mismo

que se obtienen con la optimizacin en la calidad de agregados y su correcta graduacin,

si la superficie de los agregados es rugosa esta puede permitir mejor adherencia con la pasta

cementante.

El aumento de la resistencia puede lograrse tambin usando proporciones menores de

agua-cemento. En la actualidad la tecnologa de concreto ha implementado un sin nmero

de alternativas con la finalidad de aumentar la resistencia al concreto, de una u otra manera

estas han dado el alcance que en la actualidad se pueden construir grandes edificios.

Concreto reforzado con fibras.

Los concretos resultantes son considerablemente ms firmes y tiene mayor resistencia al

agrietamiento y al impacto, las fibras distribuidas de manera aleatoria proporcionan

resistencia adicional en todas las direcciones.

El uso de las fibras incrementa la vida por fatiga de las vigas y disminuye los anchos de las

grietas cuando los miembros estn sometidos a cargas de fatiga, las fibras no reducen el

revenimiento, las fibras solo parecen causar una reduccin dela trabajabilidad

AlejandroResaltado

5

Durabilidad del concreto

La resistencia a la compresin del concreto puede ser dictada por la exposicin a

condiciones de congelamiento- deshielo o a productos qumicos tales como

descongeladores o sulfatos. Estas condiciones pueden requerir una resistencia a la

compresin mayor o una proporcin menor de agua-cemento que las requeridas para

soportar las cargas calculadas.

Acero de refuerzo

El refuerzo usado en las estructuras de concreto puede ser en forma de varillas o de malla

soldada d alambre. Las varillas pueden ser lisas o corrugada.

El alambre liso se designa con la letra W seguida de un nmero de igual al rea de la

seccin transversal del alambre en centsimos de pulgada cuadrada. El alambre corrugado

se designa con la letra D seguida de un nmero que indica el rea.

La malla se indica usualmente en los dibujos con la letra WWF, seguida de los espacios de

los alambres longitudinales y transversales y luego de las reas totales de alambre en

centsimos de pulgada cuadrada por pie de longitud.

Grados de acero de refuerzo

Las varillas de refuerzo de fbrica con base en acero de lingotes. Hay varios tipos de

varillas de refuerzos, disponible en grados diferentes como el grado 50, grado 60, etc.,

donde grado 50 significa que el acero tiene un punto de fluencia especifico de 50000

lb/plg^2

ASTM A615: varillas de acero de lingote lisas y corrugadas (S),

ASTM A706: Varillas lisas y corrugadas de baja aleacin (W)

ASTM A996: Varillas corrugadas de acero de riel o de acero de ejes,

Si se producen varillas corrugadas para cumplir con ambas especificaciones A615 y

A706, deben ser marcadas con ambas letras.

Casi todas las varillas de refuerzo cumplen con la especificacin A615 y una gran parte del

material usado para hacerlas no es acero nuevo sino fundido recuperado. Las varillas que

cumplen con la especificacin A706 se usan donde la soldadura y/o la flexin son de

importancia particular

6

Tamaos de varillas y resistencias de materiales en unidades SI

La industria no tiene que conservar dos inventarios diferentes (un conjunto de tamaos para

varillas de lb/in y otro conjunto de tamaos diferentes de varilla en unidades mtricas). Es

por ello que las medidas de las varillas son equivalentes entre el SI y el sistema ingls.

Ambiente corrosivo

Cuando el concreto reforzado se ve sometido a sales descongelantes, agua marina o roco

de estas sustancias, es necesario proporcionar una proteccin especial contra la corrosin al

acero de refuerzo, este al oxidarse, los xidos resultantes ocupan un volumen mucho mayor

que el del metal original. Como resultado, se dan grandes presiones hacia el exterior que

ocasionan un severo agrietamiento y astillado del concreto.

La vida til de tales estructuras puede incrementarse sustancialmente con el uso de varillas

de refuerzo recubierta con epxido o implementar el uso de acero inoxidable.

Identificacin de las marcas en las varillas de refuerzo

Las varillas tienen marcas de identificacin impresas en su superficie las mismas que se

describen a continuacin.

1. El identifcante se identifica con una letra.

2. El nmero con la dimensin de la varilla (3 a 18) se da despus-9

3. El Tiempo de acero se identifica con la letra S para ligote, la letra R con smbolo de

riel para el acero de riel, A para el de eje y W para las bajas alteraciones.

Cargas

En una anlisis estructural existen tres tipos de carga que se deberan con considerar en un

correcto anlisis; las cargas muerta, vivas y ambientales.

Las cargas muertas son cargas de magnitud constante que permanecen en un mismo lugar.

Incluyen el peso propio de la estructura en estudio, as como tambin cualesquier elementos

que estn permanentemente unidos a ella.

Se consideran cargas vivas a aquellas que pueden cambiar de magnitud y posicin es decir

cargas dinmicas que al igual que las ambientales varan con el tiempo, a diferencia que

estas ltimas son causados por el medio ambiente.

7

Seleccin de la cargas de diseo

Se han elaborado a travs de los aos una serie de especificaciones y reglamentos de

construccin. Estas publicaciones proporcionan estimaciones conservadoras de las

magnitudes de cargas vivas para diversas situaciones en las que se hace mencin:

ASCE

AREA

AASHTO

IBC

Exactitud de los clculos

el anlisis de estructuras se basa en suposiciones parcialmente verdaderas ya que las

estructuras no se construyen con las dimensiones exactas mostradas en los planos y las

cargas mximas solo pueden determinarse en forma aproximada.

Los clculos con ms de dos o tres cifras significativas, obviamente son de poco valor y

pueden darles a los estudiantes una falsa impresin de exactitud.

Impacto de las computadoras en el diseo de concreto reforzado

El proyectista puede reducir considerablemente el tiempo requerido para estos clculos y

aun que las computadoras aumentan la productividad del diseo sin duda tiene al mismo

tiempo reducir el sexto sentido del proyectistas para las estructuras.

Tabla 1. Secciones de acero comerciales en ecuador

DIAMETRO AREA (mm^2)

8 50,3

10 78,5

12 113,1

14 153,9

16 201,1

18 254,5

20 314,2

22 380,1

8

25 490,9

32 804,2

Fuente ADELCA. Catlogos comerciales

Problemas

1. Mencione varios de los aditivos usados en mezclas de concreto. Cul es el propsito

de cada uno de ellos?

Inclusores de aire.- mejorar la durabilidad en los ambientes sujetos a congelacin-

deshielo, sales, sulfatos y ambientes lcali reactivos.

Reductores de agua.- reducir el contenido de agua y acelerar el fraguado

Superplastificantes.- Aumentar la fluidez del concreto y disminuir la relacin agua-

cemento

Retardadores.- retrasar el tiempo de fraguado

Aceleradores.- acelerar el tiempo de fraguado y el desarrollo de resistencia temprana.

2. Qu es la relacin de Poisson y dnde puede ser importante en trabajos con concreto?

La relacin de Poisson es la variacin de las dimensiones transversales que acompaa

a toda tensin o compresin axial. En efecto se comprueba que si una barra se alarga al

estar sometida a una tensin axial sufre una reduccin de sus dimensiones

transversales Pytel, Singer. 2011

Un ejemplo de este tipo de deformacin elstica seran las columnas de un edificio que

al estar sometidas a esfuerzos de compresin estas reducen su longitud aumentas su

seccin transversal.

3. Qu factores influyen en el flujo plstico del concreto?

El flujo plstico en el concreto depende del tiempo, proporciones de la mezcla,

humedad, condiciones de curado, y de la edad del concreto a cual comienza a ser

cargado.

4. Qu se puede hacer para reducir el flujo plstico

Dejar que el concreto consiga una resistencia prudente para lograr soportar las cargas a

las que estar sometido.

Realizar un curado adecuado y permanente

Optimizar la relacin agua-cemento.

9

5. Cul es el efecto del flujo plstico en columnas de concreto reforzadas sometdias a

cargas axiales de compresin?

Cuando un miembro de concreto est sometido a cargas sostenidas de compresin,

continuar acortndose durante aos. El acortamiento que ocurre despus del

acortamiento inicial o instantneo se llama flujo o escurrimiento plstico

6. Por qu se usa gas de slice en concretos de alta resistencia? Qu efecto tiene?

Porque sus partculas extremadamente finas reaccionan con hidrxido de calcio del

cemento para producir un compuesto semejante.

El efecto que tiene es que ellas conservan ms agua que el cemento y por ende

aumenta la generacin de ms calor de hidratacin.

7. Por qu tiene corrugaciones la superficie de las varillas de refuerzo?

Las corrugaciones sirven para mejorar la adherencia con el concreto impidiendo el

deslizamiento entre los dos y por lo tanto funcionan conjuntamente como una unidad

para resistir las fuerzas.

8. Cules son las varillas de refuerzo con dimensiones aproximadas en el sistema

mtrico?

Los tamaos de varillas usados en la versin mtrica del cdigo corresponden a nuestra

varillas de la #3 a la #18. Se numeran 10, 13, 16, 19, 22, 25, 29, 32, 36, 43 y 57. Estos

nmeros representan los dimetros de varillas en unidades comunes en USA,

redondeados al ms cercano

9. Cules son los tres factores que influyen en la magnitud de la carga ssmica en una

estructura?

Cargas de viento

Distribucin de la masa del edificio sobre el nivel considerado.

La condicin del suelo

10. Por qu a veces se usan varillas recubiertas con epxido en la construccin con

concreto reforzado?

Cuando el concreto est expuesto a ambientes corrosivos o a sulfatos es necesario que

se el refuerzo de concreto sea recubierta por epxido con la finalidad de aumentar su

durabilidad.

Otra alternativa seria utilizar acero inoxidable.

11. Cul es el dimetro y rea de seccin transversal de una varilla de refuerzo del #5?

(5

8

1

2)

2

" /2 = 0,153 ^2

10

Preguntas:

1. Qu tamiz separa a los agregados finos de los gruesos?

2. Qu funcin cumplen las fibras en una viga?

3. Qu consecuencias trae la corrosin del refuerzo de acero y como se podra evitar?

4. Para realizar un Anlisis estructural. Qu cargas son consideras en el anlisis?

5. Cules son las cargas ambientales y de que dependen?

6. De qu manera se distribuyen las cargas vivas en un rea tributaria?

7. De qu manera se puede evitar el sobredimensionamiento de una estructura?

8. De los diferentes tipos de cargas existentes, Cul considerara usted de mayor

importancia?

9. Por qu no se considera correcta la utilizacin de ms de dos cifras significativas?

10. Cules son los parmetros que identifican a una barra de acero?

2. ANLISIS DE VIGAS SOMETIDAS A FLEXIN

Al ensayar una viga suficientemente larga de manera que la fuerza cortante no sea

significativa para la seccin se puede observar que la viga pasa por 3 etapas;

Concreto no agrietado;

Esfuerzos elsticos y concreto agrietado;

Etapa de resistencia ltima;

Cuando la viga fleja esta est sometido a esfuerzos compresin y tensin. Se sabe que el

concreto es un material ptimo para los esfuerzos de compresin pero en cuanto a los de

tensin bsicamente se estima que es el 10% del de compresin es por ello que se recurre

con al concreto reforzado el cual permita equilibrar ambos esfuerzos.

Cuando los esfuerzos de tensin aplicados al concreto sobrepasan su lmite

inmediatamente acta el acero logrando aumentar la resistencia del elemento.

En el ensayo al aplicar un momento real cuya magnitud este por debajo del de

agrietamiento la viga se comporta muy rgida y las deformaciones son proporcionalmente

lineales a los esfuerzos. Es se considera como la primera etapa.

Cuando el momento real ha sobre sobrepasado el de agrietamiento la viga pierde su rigidez

y el concreto deja de ser til para los esfuerzos de tensin, sin embargo sirve para

contrarrestar los de compresin en la parte superior de la viga y para la inferior se tiene

11

las secciones diferenciases de acero, a esta etapa se la conoce como elstica y concreto

agrietado.

Finalmente la etapa de falla se llega a dar cuando el esfuerzo de concreto es mayor a 0,5fc

o la del acero exceda el lmite de cadencia, cuando esto pase se necesitara un esfuerzo

mnimo para provocar grandes rotaciones. =

El esfuerzo que ejerce una viga cuando ocurre el momento de agrietamiento se lo

denomina mdulo de ruptura (fr) que de acuerdo con el cdigo ACI establece que est dado

por:

= 0.7 ()0.5

Donde:

fc esta en N/mm^2

es 1 para concreto de peso normal y menor a 1 para concreto alivianado.

En una viga reforzada para simplicidad de clculos se supone que el refuerzo y concreto

estn perfectamente adheridas y por ende las deformaciones de las fibras que componen la

viga son las mismas tanto en refuerzo como en el concreto a una distancia respectiva al eje,

sin embargo los esfuerzos que ejecutan cada uno de estos materiales por separado no son

los mismas debido a que cada uno tiene diferente mdulo de elasticidad.

As los mdulos esfuerzos en los dos materiales sern proporcionales a la razn de sus

mdulos de elasticidad =

Para el clculo de la resistencia ltima o nominal en la flexin de una viga se supone que

el refuerzo est trabajando aun punto de cadencia antes de que falle el concreto en el lado

de la compresin de la viga.

El anlisis parte de calcular las fuerzas tanto de compresin como de tensin para

posteriormente igualarlas, al resolver el sistema se encuentra una incgnita que determina

el rea necesaria en la que debera actuar la fuerza de compresin para que exista un

equilibrio en la seccin.

Finalmente se puede encontrar la resistencia ultima o nominal obteniendo el brazo entre

dichas fuerzas (distancia entre c.g.) que al multiplicarlas para una de ellas nos proporciona

el momento que causa la resistencia nominal

1. Cules son las etapas por la que pasa una viga al estar sometida a flexin?

2. En el ensayo de una viga reforzada, De qu dependen las fisuras que se

encuentran en la parte inferior de toda la viga?

12

3. Qu pasa cuando el mdulo de ruptura del concreto es superado en una viga sin

refuerzo?

4. A qu se denomina eje neutro?

5. Qu pasara si el concreto y el acero no se adheran perfectamente y cada uno

de ellos actu por separado?

6. Qu otra solucin dara para contrarrestar los esfuerzos de tensin sin emplear

otro material que no sea el concreto?

7. De su criterio, Por qu en el clculo de resistencia nominal el punto de

cendencia del acero tiene que estar por debajo del punto de falla del concreto en

lado de compresin?

8. Se desea reforzar una viga de concreto de seccin rectangular con acero, si el

peralte de dicha viga es de 50 cm, En qu ubicacin se conseguira un mayor

esfuerzo a tensin por parte del acero?

Si se ubica a 15 cm del eje neutro

Si se ubica a 20 cm del eje neutro

Considere que el esfuerzo de tensin se dispone en la parte superior de la

seccin

9. Cundo se considera que las deformaciones son proporcionalmente lineal a los

esfuerzos?

10. Cmo que nombre se determina la relacin

?

3. FALLAS DEL CONCRETO

Pulverizacin de superficies de concreto

Es la formacin de polvo debido a la desintegracin de la superficie del concreto

endurecido, el principal cauce de la pulverizacin es el agua, ya sea por excedencia o

faltante de este componente del hormign.

Por excedencia suele ser que hay un excesivo asentamiento y por ende un sangrado

significativo que debilita la superficie del concreto puesto a la intemperie por ello es

recomendable cuna relacin agua/cemento bajo, esto no solo elimina la pulverizacin sino

que tambin aumenta la resistencia del hormign.

Es posible tratar estas superficies, para ello se debe garantizar la remocin total de los

slidos diminutos existentes en la superficie para posteriormente realizar los posibles

tratamiento como, endurecedor de pisos.

13

Descascaramiento de la superficie de concreto

Es el desprendimiento de una superficie determinada del concreto endurecida, resultada de

su exposicin a ciclos de congelacin y deshielos.

Existen 3 tipos de Descascaramiento, ligero, moderado, severo.

Los agentes causantes del descascaramiento son la congelacin, el deshielo y las excesivas

cantidades de sale de cloruro de sodio o calcio, tambin el descascaramiento puede

ejercerse al utilizar cemento de baja calidad y no hacer un buen curado.

Un concreto expuesto a congelacin y deshielos debe contener aire incorporado cada grado

de exposicin requieren contenidos diferentes de aire. En las superficies horizontales

siempre se tiene que procurar dejar una buena pendiente que facilite el drenaje, evitando el

encharcamiento de agua o sal que podran infiltrarse.

La solucin para el descascaramiento es la remocin completa del concreto afectado para

posteriormente recubrir nuevamente con concretos modificados.

Resquebrajamiento de las superficies de concreto

El resquebrajamiento (grietas aleatorias) es causado por la retraccin de la capa superficial

del concreto, Generalmente las grietas se desarrollan a edad temprana y son

apreciables un da despus del vaciado o como mnimo al final de la primera semana.

Es causado por un curado pobre, excesiva cantidad de agua, procedimientos que segreguen

el agregado grueso y produzca una excesiva concentracin de pasta de cemento y fino en la

superficie.

Se puede evitar el agrietamiento humedeciendo los agregado antes de incluirlos en el

concreto as se evitara la retraccin superficial, tambin se debera hacer un curado

oportuno.

Agrietamiento de la superficie de concreto

La mayora de las grietas del concreto ocurren usualmente debido a prcticas de

construccin inadecuadas, tales como:

Omisin de juntas de contraccin y aislamiento

Inadecuadas preparacin de la superficie de colocacin

Acabado o terminacin inadecuada.

14

Todo concreto tiende a agrietarse y no es posible producir un concreto completamente libre

de grietas, sin embargo se puede recudir el agrietamiento si se sigue las siguientes prcticas.

El suelo debajo de la losa deber ser un suelo compactado o un relleno granular.

NUNCA ejecute los trabajos de nivelacin y aislamiento con la presencia de agua

en la superficie.

Realizar un buen curado, este es un paso importante para asegurar un concreto

resistente al agrietamiento.

Siempre es necesario colocar juntas, estas a su vez deben conservar especificaciones

mnimas entre ellas y la principal es que estas no pueden dejar expuesto al acero.

Agrietamiento por contraccin plstica

Cuando atas tasas de evaporacin provocan que la superficie del concreto se seque antes de

que haya el fraguado, es muy probable que ocurra el agrietamiento por contraccin plstica,

la condicin crtica existe cuando la tasa o velocidad de evaporacin de la humedad

superficial excede la tasa en la cual el agua de exudacin que sube puede remplazarla.

Las mezclas de concreto con una basa exudacin por si mismas, o con agua de exudacin,

reducida, son susceptibles al agrietamiento por contraccin plstica aun cuando la tasa de

evaporacin sean bajas.

Cualquier factor que retrase el fraguado incrementa la posibilidad del agrietamiento por

contraccin plstica, algunos contratistas ha encontrado que las grietas por contraccin

plstica pueden ser evitadas en climas calientes y secos, atomizando un retardante de

evaporacin sobre la superficie detrs de la operacin sobre la superficie detrs de la

operacin enrase y continuando con el aislamiento.

Una recomendacin para evitar la contraccin plstica seria de acelerar el fraguado del

concreto y evite las grandes diferencias de temperatura entre el concreto y el aire.

Juntas en el concreto, losas sobre el suelo.

El concreto se expande y se contrae con los cambios de humedad y temperatura, las juntas

son simplemente grietas planificadas previamente. Algunas formad e juntas son:

a) Juntas de contraccin;

b) Juntas de aislamiento o expansin;

c) Juntas de construccin ;

Las grietas en el concreto no se pueden prever completamente, pero pueden ser controladas

y minimizadas mediante juntas adecuadamente diseadas.

15

Las juntas deben se cuidadosamente diseadas y adecuadamente construidas si se quiere

evitar el agrietamiento descontrolado del acabado del concreto.

a) El espaciamiento mximo de las junta debe ser de 24 a 36 veces el espesor de la

losa;

b) Todos los paneles o paos deben ser cuadrados o de forma similar;

c) Para juntas de contraccin, la ranura de la junta debe tener una profundidad mnima

de el espesor de la losa, pero nunca menos de 25 mm;

d) Utilice relleno de junta premoldeadas como por ejemplo lminas de fibra

impregnada con asfalto.

e) Para aislar columnas de las losas, se forma aberturas circulares o cuadradas, que no

se llenen hasta que el piso haya endurecido.

Grietas en las paredes de concreto de los stanos

La tendencia a la retraccin se incrementa por excesivo secado y/o un descenso a la

temperatura puede conducir a un agrietamiento aleatorio si no han dado pasos para

controlar la ubicacin de las grietas mediante juntas de control.

a) Las grietas de asentamiento (revenimiento). Estas ocurren debido a la existencia de

soportes no uniformes de los cimientos y ocasionalmente debido a los suelos

expansivos

b) Otras grietas estructurales. En los sotanos estas grietas ocurren durante el relleno de

los bordes exteriores, particularmente cuando equipos muy pesados se ubican muy

cercanos a las paredes.

c) Grietas debido a la falta de juntas o a una inadecuada prctica de diseo de juntas.

Si se sigue las siguientes prctica la fizuracion se minimizara:

a) Se cuenta con un suelo portante o de soporte uniforme

b) El concreto es colocado con un asentamiento moderado (125mm) y no se aade

agua excesiva en el lugar de trabajo antes del vaciado.

c) Se sigue prcticas apropiadas de construccin.

d) Se garantiza el control de las juntas cada 6 a 9 metros

e) Se rigen las practicas adecuadas para el curado

Los stanos de calidad se construyen siguiendo las siguientes recomendaciones:

Los estudios del suelo deben ser suficientemente cuidadoso para asegurar el diseo

Los encofrados y refuerzo. Todos los encontrados deben ser construidos y

reforzados de manera que puedan soportar la presin del concreto plstico.

16

Juntas. El agrietamiento de las paredes del stano por retraccin y temperatura

pueden ser controlado por medio de juntas colocadas y formadas adecuadamente.

Vaciado y curado. Coloque el concreto de forma continua para evitar juntas fras.

Impermeabilizacin al agua y drenaje. Aplique por aspersin o pinte el exterior de

las paredes con materiales a prueba de agua o utilicen membranas

Reparacin de grieta. En general para reparar grieta estables se puede utilizar

tcnicas de inyeccin de epxidos, sellantes en seco o haciendo ranura y sellado.

Concreto en la prctica

El rendimiento del concreto se define como la cantidad de mezcla fresca de concreto que se

obtiene a partir de una dosificacin conocida de insumos.

El concreto premezclado se vende sobre la base de volumen de concreto en estado plstico.

En las fundiciones es importante saber tanto la cantidad como la calidad de concreto a

emplearse ya que estos dos parmetros determinan el xito de la obra.

Como primera instancia una la cantidad se concret que se pueda emplear para una

determinada fundicin depende de varios factores, siempre se hace un estimacin de

concreto a utilizar pero es casi imposible sabe a ciencia cierta la cantidad necesaria que se

necesitara.

Por otro lado la calidad establece las principales propiedades del concreto, es por ello que

se debe tomar las medidas necesarias para su control. Algunos ensayos que se pueden

realizar para determinar la calidad del concreto son:

a) Revenimiento

b) Compresin simple

c) Contenido de aire

Baja resistencia en los cilindros de prueba de concreto

Son utilizados como la base de la aceptacin del concreto premezclado cuando se

especifica una resistencia. Los cilindros son moldeados a parir de una muestra de concreto

fresco, se curan en condiciones normalizadas y se ensayan a una edad particular, tal como

se indica en la especiacin, usualmente a los 28 das.

De acuerdo con lo anterior para una resistencia especifica de 3.5 MPa

El promedio de tres ensayos consecutivos iguala o excede el calor de la resistencia

especfica.

Los resultados bajos en los ensayos de resistencia a compresin se presentan bsicamente

por dos razones principales:

17

Una manipulacin, curado y ensayo inapropiados de los cilindros- se ha probado

que contribuyen en la mayora de los casos a resultado de bajas resistencia y

Debido a un error en la produccin, o a la adiccin de mucha agua al concreto en la

obra debido a demoras en el vaciado o a requerimientos para un concreto ms

fluido.

Resistencia del concreto en la estructura

La resistencia obtenida en el concreto en ensayos insitu es muy diferente a la obtenida de

los cilindros por general tiende a reducir en un rango de 10 a 20%, esto se debe a que las

condiciones de curado y fraguado son diferentes dando como consecuencia a concretos de

menor calidad correspondiente a los que tienen la estructura, es por ello que con la finalidad

de realizar un control de calidad se han desarrollado diferentes tipos de ensayos destinados

a la medicin de re resistencia del concreto insitu.

Cuando se habla de resistencia aceptable en estructuras, se est marcando una aceptacin de

un 85% de la de los cilindros. Para realizar este tipo de ensayos conviene seleccionar

lugares estratgicos en donde se pueda identificar lugar aparentemente resistentes o como

no lo sean.

1 Cmo puedo lograr un concreto trabajable con menor agua?

2 De qu otra manera puedo reducir el sangrado?, si no deseo recudir el agua en

el concreto

3 De qu manera afecta el dixido de carbono al concreto?

4 La utilizacin de vibrador para el compactado, De qu manera puede contribuir

al descascaramiento?

5 Qu consecuencia tiene el descascaramiento moderado?

6 Escriba sobre es descascaramiento Severo.

7 Cmo se puede eliminar al sangrado del concreto?

8 De qu manera se debera pulir las superficies acabadas?

9 Cmo podra reducirse la exudacin?

10 Qu pasara si no se pusieran juntas en las superficies de concreto?

11 Cmo se podran evitar los agrietamientos?

12 Cada que distancia recomienda el ACI dejar las juntas?

13 Cul es la diferencia entre contraccin plstica y resquebrajamiento?

14 Cmo se podra disminuir la tasa de evaporacin?

15 Liste algunas de las caractersticas de la contraccin plstica.

16 Qu pasara si no se planificaran la ubicacin de las grieta?

17 Cundo se deben colocar las gritas planificadas?

18 Cundo se deberan unir las juntos entre la losa y columna?

18

19 Cmo evitara el agrietamiento en un muro macizo?

20 Qu precauciones tomara al fundir sobre un suelo blando?

21 Qu medidas tomara al fundir un muro que estar propenso a grandes

infiltraciones de agua?

22 Cmo se podra tener una mejor aproximacin en la cantidad de concreto a

emplearse?

23 Cul considera que es el principal factor que influye en la calidad de hormign?

24 Por qu es importante en una fundicin mantener las juntas frescas?

25 Qu se debera hacer cundo las probetas no cumplen con la resistencia

requerida?

26 Cundo se considera que la resistencia de los cilindros ensayados cumple con

su resistencia?

27 Qu garanta nos da el ensayo de los cilindros a los 7 das?

28 Cules son los principales ensayos de resistencia insitu?

29 Cundo se considera que un concreto en estructura tiene la resistencia deseada?

30 Qu tan importante considera el curado del concreto?

4. ESTRUCTURAS CONTINAS DE CONCRETO

REFORZADO

Una carga colocada en un claro de una estructura ocasionara cortantes, momentos y

deflexiones en los otros claros de esa estructura, debido a que toda la estructura es continua.

En la actualidad se utilizan mtodos elsticos para analizar las estructuras cargadas con

cargas ltimas o factorizadas. Es necesario recalcar que ningn mtodo elstico o

inelstico, da resultados da resultados exactos debido a los efectos desconocidos, del flujo

plstico, de los asentamientos, de la contraccin, de la mano de obra, etctera.

En el anlisis estructural para determinar las cortante y momento mximos de las diferentes

secciones de la estructura, es necesario considerar las diferentes posiciones de las cargas

vivas.

Un antecedente para este material, son las lneas de influencia cualitativas la cual representa

la deformacin de la estructura a una cierta escala bajo la accin de una carga.

Las lneas de influencia cualitativas son particularmente tiles para determinar las

posiciones crticas de las cargas de edificios las mismas que se pueden aumentar

consideradamente colocando en lugares estratgicos ms cargas. Al dibujar estos

diagramas para un marco entero, se supone que los nudos pueden rotar libremente, pero

tambin se supone que los miembros en cada nudo estn rgidamente conectados entre s,

de tal manera que los ngulo entre ellos no cambian durante la rotacin.

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Diseo al lmite.

Al hacer un diseo al lmite, si una seccin de un miembro estticamente indeterminado

alcanza el momento de fluencia (Mn=Mo=momento de limite plstico), comenzara a fluir

pero no fallar. za seccin se comporta como una articulacin (llamada articulacin

plstica), que enva el exceso de cargas a las secciones de los miembros que tienen menores

esfuerzos.

Para aplicar el diseo al lmite o la teora plstica a una estructura particular, es necesario

que esta puedo comportarse plsticamente. Para ello el refuerzo de acero en el concreto

reforzado tiene que ser muy dctil, en pruebas se han demostrado que las relaciones;

momento de concreto reforzado-curvatura y momento de acero-curvatura; se asemejan

pero son totalmente diferentes, hay que ser hincapi a que si se aumenta el porcentaje de

acero las grficas se asemejaran an ms.

Mecanismo de colapso

La teora pltica puede ser deficiente para estructuras determinadas, en lo que concierne a

estticamente indeterminadas es muy eficiente.

Esta terica bsicamente estable que formacin de una rotula plstica puede ocasionar el

colapso de las estructuras estticamente determinadas a diferencia de las indeterminas que

requieren de ms de una rotula para la estructura colapse.

La disposicin de las articulaciones plsticas a lo largo de la viga y tal vez de las

articulaciones reales que permitan el colapso de una estructura, se le llama mecanismo.

ANLISIS PLSTICO POR EL MTODO DE EQUILIBRIO

Para analizar plsticamente una estructura, es necesario calcular los momentos plsticos o

ltimos de las secciones, considerar la redistribucin de momento despus de que se

desarrollan los momentos ltimos y finalmente determinar las cargas ultimas que existen

cuando se forma el mecanismo de colapso

Diseo preliminar de miembros

Es aconsejable realizar algunas estimaciones razonables sobre el tamao de los miembros,

el resultado ser un ahorro considerable en el tiempo de uso de computadora y en dinero.

20

En el diseo preliminar de miembros predomina la experiencia por parte del diseador, que

junto con su criterio podra determinar el tamao de seccin optima en su diseo

estructural.

Una manera bastante sencilla para determinar la seccin de la columna por ejemplo, es el

establecer cul ser su carga de trabajo axial y luego determinar la seccin empleando

F=P/A

En muchas estructuras es necesario efectuar por lo menos dos anlisis diferentes; efectos de

cargas por gravedad; efectos de cargas laterales y se podra realizarse un tercer anlisis el

cual analiza la posibilidad de la inversin de las fuerzas en el lado de barlovento o incluso

el volteo de la estructura.

ANALISIS APROXIMADO DE MARCOS CONTINUOS POR CARGAS

VERTICALES

Las estructuras estticamente indeterminadas se pueden analizar exactamente o

aproximadamente.

Esto depende de las especificaciones que se requiera y del tipo de estructuras que se

analicen, sin embargo en la actualidad cuando no se disponga de una computadora se

pueden emplear diferentes tipos de mtodos existentes que tiene una muy bueno

aproximacin a las clculos exactos desarrollados en software.

Se tiene que tener presente que tanto los clculos exactos como aproximados estn

propensos a errores que dependen no solo del clculo o de los mtodos que se empleen para

determinarlos.

Si bien es cierto el error parte de que las cargas a las que sern sometidas las estructura son

redundantes y por ende no generan clculos exactos que en realidad no existen.

Coeficientes ACI para vigas y losas

Los valore calculados con los coeficiente del ACI son usualmente algo mayores Qu los

que se obtiene con una anlisis exactos, estos coeficientes tienen su mayor utilidad en los

marcos continuos con ms de tres o cuatro claros continuos.

Los valores obtenidos con estos coeficientes pueden aplicar solamente a miembros con

claros aproximadamente iguales y para los casos en los que la razn de la carga viva

uniforme de servicio a la carga muerta uniforme de servicio no sea mayor de tres. Adems,

los valores no son aplicables a miembros de concreto presforzado. Si no se cumplen estas

limitantes, debe emplearse un mtodo analtico ms preciso.

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Mtodo de marco rgido equivalente

Este mtodo es aplicable a cargas de gravedad, se supone que las cargas estn aplicada slo

en los pisos o techos bajo consideracin y se supone tambin que los extremos alejados de

las columnas estn empotrados. Se estiman los tamaos de los miembros y se calcula sus

rigideces relativas I/L. con estos valores se pueden calcular los factores de distribucin y

aplicar el mtodo de distribucin de momentos.

Mtodo de puntos de inflexin supuestos

Otro mtodo aproximado para analizar las estructuras estticamente indeterminadas es

suponer la localizacin de los puntos de inflexin en los miembros. Tal hiptesis tiene el

efecto de crear vigas simples entre los puntos de inflexin en cada claro y los momentos

positivos en cada claro pueden determinarse por esttica. Los momentos negativos se

presentan en las trabes entre sus extremos y los puntos de inflexin. La fuerza cortante en el

extremo contribuye a la fuerza axial en las columnas.

Anlisis aproximado de marcos continuos por cargas laterales

Mientras ms esbeltos sean los edificios mayores sern las cargas laterales a las que estar

sometidos, su anlisis de cargas se hacen mediante mtodo exactos, y caso de no disponer

de computadora se emplea el mtodo del portal, mtodo aproximado satisfactorio para

edificios de hasta 25 pisos de altura.

En el mtodo del portal se supone que las cargas estn aplicada nicamente en los nudos. Si

esta condicin de carga es correcta, si esta condicin de carga es correcta los momentos

varan linealmente en los miembros y los puntos de inflexin quedan localizados bastante

cerca del centro de los claros de los miembros, otra suposicin que se hace es que las cargas

de viento totales son resistidas por los marcos sin ayuda de la rigidez de los pisos, los

muros y las subdivisiones.

Por lo menos deben hacerse tres hiptesis para cada portal individual o para cada trabe. En

el mtodo del portal, el marco se divide tericamente en portales independiente y se hacen

las tres hiptesis siguientes:

1. Las columnas se flexionan de tal manera que existen un punto de inflexin a la

mitad de su altura.

2. Los trabes se flexionan de tal manera que existen un punto de inflexin en los

centros de sus claros.

3. Las fuerzas cortantes horizontales en cada nivel se distribuyen arbitrariamente entre

las columnas. Una distribucin comnmente usada consiste en suponer que la fuerza

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cortante se reparte entre las columnas con la proporcin de una parte para las

columnas exteriores y dos partes para las interiores.

Anlisis por computadora de marcos de edificios

El clculo manual se vuelve imprctico pero es necesario para realizar un diseo con

criterio, la principal desventaja que tiene un clculo manual es que permite realizar los

clculos bidimensionalmente, las computadoras minimizan esta limitacin haciendo un

clculo tridimensional de estructuras complejas y completas; se podra destacar el corto

tiempo necesario para emplear dichos clculos como una ventaja del clculo en

computadoras.

Arriostramiento lateral en edificios

En el diseo de un marco las columnas que soportan mayor carga son las del centro, esto

nos da la nocin de poder implementar columnas de menor seccin en sus extremos

laterales. Sin embargo esta decisin nos proporcionara edificios poco rgidos y propensos a

grandes deflexiones ocasionadas por el viento al menos de que se implemente mecanismos

de rigidez a la estructura teniendo en cuenta de que estos deben ser simtricos, de no serlo

podra ocasionar rotaciones a la estructura provocando daos mayores.

CONCLUSIONES

Las propiedades del concreto estn en funcin de algunos parmetros, sin embargo el ms

importante es el curado. Sin un curado apropiado las propiedades como resistencia,

impermeabilidad y plasticidad se reducen.

El anlisis estructural est basado en aproximaciones de clculos y principalmente enfados a las

cargas vivas, teniendo en consideracin los momentos mximos que estas cargas pueden

generar para colapsar la estructura.

Los mtodos manuales empleados para el clculo estructural no son tan eficientes en la

actualidad, sin embargo, crean la base fundamental para que los diseadores estructurales

tengan criterio al disear.

Es verdad que los clculos estructurales realizados en computador son exactos (redundante en

una aproximacin), pero muchas de las veces los criterios con lo que se han calculado no han

sido los correctos por lo que no son del todo efectivos, concluyndose que el clculo

computacional necesita de un clculo manual liderado por la experiencia de quien lo disee.

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BIBLIOGRAFIA

JACK C. McCORMAC-RUSSELL H. BROWN, Design of Reinforced Concrete. Clemson

University. Cap.(1,2,14). NINTH EDITION-ACI 318-11 code edition.

NATIONAL READY MIXED CONCRETE ASSOCIATION. Manual del Concreto en la

prctica.2008

ANEXOS

En las siguientes imgenes se ilustran las capturas realizadas para la determinacin de la

inercia y centroide de diferentes secciones. Para dichos clculos se empleado ecuaciones de

inercia para diferentes figuras geomtricas bsicas, en el caso del clculo manual; respecto

al caso automatizado se han empleado AutoCAD 2013 y GEAR

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EJERCICIO 1

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EJERCICIO 2

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EJERCICIO 3

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