UNIVERSIDAD DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TEMA:
Caractersticas de los materiales y componentes del concreto
armado.ASIGNATURA:
Concreto Armado I DOCENTES: Ing. Felipe Villavicencio Gonzlez.
INTEGRANTES: Chvez Minaya Deyvi
Espinoza Mendoza Olmer
Pastor Olascuaga cristianSnchez Jara Robert
Ulloa Ponce Joel
Nuevo Chimbote, 20 de Abril del 2015INTRODUCCINEl concreto es un
material duro que tiene similitud a la piedra, que resulta al
efectuarse un adecuado mezclado entre cemento, agregados (piedra y
arena),agua y aire.
A diferencia de la piedra, el concreto puede ser formado de
acuerdo a las dimensiones que se necesite; para dar con estas
dimensiones se usan las formas o encofrados.
El cemento y el agua reaccionan qumicamente uniendo las
partculas de los agregados y convirtiendo todo el aglomerado en una
masa s6lida. De acuerdo al diseo de mezclas, que se use podr
obtenerse diferentes resistencias de concreto. Influye tambin en
esta Caracterstica del concreto, los .mtodos y eficiencia del
curado.
Debido a que el concreto es un elemento resistente a esfuerzos
de compresi6n, teniendo en cambio muy poca resistencia a esfuerzos
de traccin y flexin, es que se introduce el acero como parte
complementaria para tomar estos esfuerzos en los cuales el concreto
no acta ptimamente.
Antiguamente los concretos y los aceros teman una resistencia
relativamente baja, por consiguiente se necesitaban elementos
bastante pesados para resistir especialmente cargas grandes, en la
actualidad se ha mejorado mucho este aspecto teniendo concretos muy
resistentes y aceros de alta resistencia que permiten disminuir los
pesos propios de las estructura en gran magnitud, pudindose contar
inclusive con el concreto pre y post tensado que aumentan estos
ltimos las resistencias finales en proporciones muy grandes
INDICEI. FUNDAMENTE TERICO1.1 Historia del concreto. 1.2
Definicin de concreto armado
1.3 Caractersticas de los materiales
1.3.1. Concreto
1.3.2. Acero de refuerzo
1.4 Caractersticas del concreto armado.
1.4.1. Esfuerzo de compresin uniaxial
1.4.2. Esfuerzo de tensin en el concreto.
II. BIBLIOGRAFIA
I. FUNDAMENTE TERICO
1.1. Historia del concreto.
El concreto armado se us desde la tercera dcada del siglo XIX.
Entre 1832 y 1835, Sir Marc Isambard Brunel y Francois Martin Le
Brun erigieron, en Inglaterra y Francia, respectivamente,
estructuras de este material tales como arcos y edificaciones. En
1848, Joseph Louis Lambot construy un bote de concreto reforzado el
cual present en la Exposicin de Pars en 1854 y patent en 1855. En
Inglaterra, W.B. Wilkinson, registr, en 1855, un piso de concreto
reforzado con cuerdas de acero desechadas en las minas. Un ao
despus, Francois Coignet patent un sistema de refuerzo para pisos
consistente en barras de acero embebidas en el concreto.
A pesar de los precedentes antes indicados, Joseph Monier,
francs, es considerado el creador del concreto reforzado. Dedicado
a la jardinera, fabric macetas de concreto con refuerzo de mallas
de alambre, registrando el sistema en 1867. En los aos siguientes
patent el uso de esta tcnica para la construccin de tanques,
puentes, tuberas, vigas, columnas y escaleras. En1879, G.A. Wayss,
de la firma Wayss and Freitag de Alemania, compr la patente de
Monier y en 1887, public un libro acerca de sus mtodos
constructivos. Por su parte, Rudolph
Schuster, de Austria, adquiri tambin los derechos de patente. De
este modo, el nombre de Monier, como creador del concreto armado,
se extendi por todo Europa.
1.2. Definicin del concretoEs la combinacin del concreto simple
mas el acero de refuerzo; basicante cuando tenemos un elemento
estructural que trabaja a traccin y compresin (tensin).Ventajas del
concreto armado frente a otros materiales1. Es durable a lo largo
del tiempo y no requiere de una gran inversin para su
mantenimiento.Tiene una vida til extensa.
2. Tiene gran resistencia a la compresin en comparacin con otros
materiales.
3. Es resistente al efecto del agua.
4. En fuegos de intensidad media, el concreto armado sufre daos
superficiales si se provee un adecuado recubrimiento al acero. Es
ms resistente al fuego que la madera y el acero estructural.
5. Se le puede dar la forma que uno desee haciendo uso del
encofrado adecuado.
6. Le confiere un carcter monoltico a sus estructuras lo que les
permite resistir ms
eficientemente las cargas laterales de viento o sismo.
7. No requiere mano de obra muy calificada.
8. Su gran rigidez y masa evitan problemas de vibraciones en las
estructuras erigidas con l.
9. En la mayora de lugares, es el material ms econmico.
10. Por su gran peso propio, la influencia de las variaciones de
cargas mviles es menor.1.2.2 Desventajas del concreto armado frente
a otros materiales Tiene poca resistencia a la traccin,
aproximadamente la dcima parte de su resistencia a la compresin.
Aunque el acero se coloca de modo que absorba estos esfuerzos, la
formacin de grietas es inevitable. Requiere de encofrado lo cual
implica su habilitacin, vaciado, espera hasta que el concreto
alcance la resistencia requerida y desencofrado. con el tiempo que
estas operaciones implican. El costo del encofrado puede alcanzar
entre un tercio y dos tercios del costo total de la obra. Su
relacin resistencia a la compresin versus peso est muy por debajo
que la correspondiente al acero, el cual es ms eficiente cuando se
trata de cubrir grandes luces. El concreto requiere mayores
secciones y por ende el peso propio es una carga muy importante en
el diseo. Requiere de un permanente control de calidad, pues sta se
ve afectada por las operaciones de mezcla, colocacin, curado,
etc.
Presenta deformaciones variables con el tiempo. Bajo cargas
sostenidas, las deflexiones en los elementos se incrementan con el
tiempo.1.3. Caractersticas de los materiales.
1.3.1. Concreto.
El concreto es un material constituido por la mezcla de ciertas
proporciones de cemento, agua, agregados y opcionalmente aditivos,
que inicialmente denota la estructura plstica y moldeable.Como
cualquier material, se contrae al bajar la temperatura, se dilata
si esta aumenta, se ve afectado por sustancias agresivas y se rompe
si es sometido a esfuerzos que superan sus posibilidades, por lo
que responden perfectamente a las leyes fsicas y
qumicas.Componentes del concreto:
a) CEMENTO
Es un aglomerante hidrfilo, resultante de la calcinacin de rocas
calizas, areniscas y arcillas, de manera de obtener un polvo muy
fino en presencia de aga endurece adquiriendo propiedades
resistentes Y adherentes.
b) AGUA
El agua es el elemento indispensable para la hidratacin del
cemento y el desarrollo de sus propiedades, por lo tanto este
componentes debe cumplir ciertos requisitos para llevar a cabo su
funcin en la combinacin qumica, sin ocasionar problemas colaterales
si tiene ciertas sustancias puedan daar al concreto.
c) AGREGADO FINO
Se define como agregado fino o arena al proveniente de la
desintegracin natural o artificial de las rocas, que pasa el tamiz
9.51 mm. (3/8) y queda retenido en el tamiz 74 um (N200) que cumple
con los limites establecidos en la NTP 400.037.
d) AGREGADO GRUESOEs aquel que queda retenido en el tamiz N4 y
proviene de la desintegracin de las rocas; puede a su vez
clasificarse en piedra chancada y grava.
e) ADITIVOSEs un material que no siendo Agua , Agregado ,
Cemento o Refuerzo con Fibra , es empleado como un ingrediente del
concreto o mortero y es aadido inmediatamente, antes o durante el
mezclado.
1.3.2. Acero de refuerzoEl acero para reforzar concreto se
utiliza en distintas formas; la ms comn es la barra o varilla que
sefabrica tanto de acero laminado en caliente, como deacero
trabajado en fro. Los dimetros usuales de barras producidas varan
de pulg. a 1 pulg. (Algunos productores han fabricado barras
corrugadas de 5/16 pulg, 5/33 pulg y 3/16 pulg.) En otros pases se
usan dimetros an mayores. Todas las barras, con excepcin del
alambrn de de pulg, que generalmente es liso, tienen corrugaciones
en la superficie para mejorar su adherencia al concreto.
Generalmente el tipo de acero se caracteriza porel lmite de
esfuerzode fluencia. Existe una variedad relativamente grande de
aceros de refuerzo.
Las barras laminadas en caliente pueden obtenerse con lmites de
fluencia desde 2300 hasta 4200 kg/cm2
Elacero trabajado en fro alcanza lmites de fluencia de4000 a
6000 kg/cm2.
Una propiedad importante que debe tenerse en cuenta en refuerzos
con detalles soldados es la soldabilidad. La soldadura de aceros
trabajados en fro debe hacerse con cuidado. Otra propiedad
importante es la facilidad de doblado, que es una medida indirecta
de ductilidad y un ndice de su trabajabilidad. Se ha empezado a
generalizar el uso de mallas como refuerzo de losas, muros y
algunos elementos prefabricados.
1.4. Caractersticas del concreto.a) Resistencia a la congelacin
y deshielo El concreto utilizado en estructuras y pavimentos, se
espera que tenga una vida larga y un mantenimiento bajo. Debe tener
buena durabilidad para resistir condiciones de exposicin
anticipadas. El factor de intemperismo mas destructivo es la
congelacin y el deshielo mientras el concreto se encuentra hmedo,
particularmente cuando se encuentra con la presencia de agentes
qumicos descongelantes. El deterioro provocado por el congelamiento
del agua en la pasta, en las partculas del agregado o en ambos.
Con la inclusin de aire es sumamente resistente a este
deterioro. Durante el congelamiento, el agua se desplaza por la
formacin de hielo en la pasta se acomoda de tal forma que no
resulta perjudicial; las burbujas de aire en la pasta suministran
cmaras donde se introduce el agua y as se alivia la presin
hidrulica generada.
Cuando la congelacin ocurre en un concreto que contenga agregado
saturado, se pueden generar presiones hidrulicas nocivas dentro del
agregado. El agua desplazada desde las partculas del agregado
durante la formacin del hielo no puede escapar lo suficientemente
rpido hacia la pasta circundante para aliviar la presin. Sin
embargo, bajo casi todas las condiciones de exposicin, una pasta de
buena calidad (de baja relacin Agua - Cemento) evitara que la mayor
parte de las partculas de agregado se saturen. Tambin, si la pasta
tiene aire incluido, acomodara las pequeas cantidades de agua en
exceso que pudieran ser expulsadas por los agregados, protegiendo
as al concreto contra daos por congelacin y deshielo.
(1): El concreto con aire incluido es mucho ms resistente a los
ciclos de congelacin y deshielo que el concreto sin aire incluido,
(2): el concreto con una relacin Agua - Cemento baja es mas durable
que el concreto con una relacin Agua - Cemento alta, (3) un periodo
de secado antes de la exposicin a la congelacin y el deshielo
beneficia sustancialmente la resistencia a la congelacin y deshielo
beneficia sustancialmente la resistencia a la congelacin y el
deshielo del concreto con aire incluido , pero no beneficia de
manera significativa al concreto sin aire incluido. El concreto con
aire incluido con una relacin Agua - Cemento baja y con un
contenido de aire de 4% a 8% soportara un gran nmero de ciclos de
congelacin y deshielo sin presentar fallas.
La durabilidad a la congelacin y deshielo se puede determinar
por el procedimiento de ensaye de laboratorio ASTM C 666, "Estndar
Test Method for Resistance of Concrete to Rapid Freezing and
Thawing". A partir de la prueba se calcula un factor de durabilidad
que refleja el nmero de ciclos de congelacin y deshielo requeridos
para producir una cierta cantidad de deterioro. La resistencia al
descascaramiento provocado por compuestos descongelantes se puede
determinar por medio del procedimiento ASTC 672 "Estndar Test
Method for Scaling Resistance of Concrete Surface Exposed to
Deicing Chemicals".
b) Impermeabilidad El concreto empleado en estructuras que
retengan agua o que estn expuestas a mal tiempo o a otras
condiciones de exposicin severa debe ser virtualmente impermeable y
hermtico. La hermeticidad se define a menudo como la capacidad del
concreto de refrenar o retener el agua sin escapes visibles. La
permeabilidad se refiere a la cantidad de migracin de agua a travs
del concreto cuando el agua se encuentra a presin, o a la capacidad
del concreto de resistir la penetracin de agua u atrs sustancias
(liquido, gas, iones, etc.). Generalmente las mismas propiedades
que convierten al concreto menos permeable tambin lo vuelven ms
hermtico.
La permeabilidad total del concreto al agua es una funcin de la
permeabilidad de la pasta, de la permeabilidad y granulometra del
agregado, y de la proporcin relativa de la pasta con respecto al
agregado. la disminucin de permeabilidad mejora la resistencia del
concreto a la resaturacion, a l ataque de sulfatos y otros
productos qumicos y a la penetracin del ion cloruro.
La permeabilidad tambin afecta la capacidad de destruccin por
congelamiento en condiciones de saturacin. Aqu la permeabilidad de
la pasta es de particular importancia porque la pasta recubre a
todos los constituyentes del concreto. La permeabilidad de la pasta
depende de la relacin Agua - Cemento y del agregado de hidratacin
del cemento o duracin del curado hmedo. Un concreto de baja
permeabilidad requiere de una relacin Agua - Cemento baja y un
periodo de curado hmedo adecuado. La inclusin de aire ayuda a la
hermeticidad aunque tiene un efecto mnimo sobre la permeabilidad
aumenta con el secado.
La permeabilidad de una pasta endurecida madura mantuvo
continuamente rangos de humedad de 0.1x10E- 12cm por seg. para
relaciones Agua - Cemento que variaban de 0.3 a 0.7. La
permeabilidad de rocas comnmente utilizadas como agregado para
concreto vara desde aproximadamente 1.7 x10E9 hasta 3.5x10E-13 cm
por seg. La permeabilidad de un concreto maduro de buena calidad es
de aproximadamente 1x10E- 10cm por seg.
Los resultados de ensayes obtenidos al sujetar los discos de
mortero sin aire incluido de 2.5cm de espesor a una presin de agua
de 1.4 kg/cm cuadrado. En estos ensayes, no existieron fugas de
agua a travs del disco de mortero que tena relacin Agua - Cemento
en peso iguales a 0.50 o menores y que hubieran tenido un curado
hmedo de siete das. Cuando ocurrieron fugas, estas fueron mayores
en los discos de mortero hechos con altas relaciones Agua -
Cemento. Tambin, para cada relacin Agua - Cemento, las fugas fueron
menores a medida que se aumentaba el periodo de curado hmedo. En
los discos con una relacin agua cemento de 0.80 el mortero permita
fugas a pesar de haber sido curado durante un mes. Estos resultados
ilustran claramente que una relacin Agua - cemento baja y un
periodo de curado reducen permeabilidad de manera
significativa.
Las relaciones Agua - Cemento bajas tambin reducen la segregacin
y el sangrado, contribuyendo adicionalmente a la hermeticidad. Para
ser hermtico, el concreto tambin debe estar libre de agrietamientos
y de celdillas.
Ocasionalmente el concreto poroso - concreto sin finos que
permite fcilmente el flujo de agua a travs de s mismo - se disea
para aplicaciones especiales. En estos concretos, el agregado fino
se reduce grandemente o incluso se remueve totalmente produciendo
un gran volumen de huecos de aire. El concreto poroso ha sido
utilizado en canchas de tenis, pavimentos, lotes para
estacionamientos, invernaderos estructuras de drenaje. El concreto
excluido de finos tambin se ha empleado en edificios a sus
propiedades de aislamiento trmico.
c) Resistencia al desgaste Los pisos, pavimentos y estructuras
hidrulicas estn sujetos al desgaste; por tanto, en estas
aplicaciones el concreto debe tener una resistencia elevada a la
abrasin. Los resultados de pruebas indican que la resistencia a la
abrasin o desgaste est estrechamente relacionada con la resistencia
la compresin del concreto. Un concreto de alta resistencia a
compresin tiene mayor resistencia a la abrasin que un concreto de
resistencia a compresin baja. Como la resistencia a la compresin
depende de la relacin Agua - Cemento baja, as como un curado
adecuado son necesarios para obtener una buena resistencia al
desgaste. El tipo de agregado y el acabado de la superficie o el
tratamiento utilizado tambin tienen fuerte influencia en la
resistencia al desgaste. Un agregado duro es ms resistente a la
abrasin que un agregado blando y esponjoso, y una superficie que ha
sido tratada con llana de metal resistente mas el desgaste que una
que no lo ha sido.
Se pueden conducir ensayes de resistencia a la abrasin rotando
balines de acero, ruedas de afilar o discos a presin sobre la
superficie (ASTM 779). Se dispone tambin de otros tipos de ensayes
de resistencia a la abrasin (ASTM C418 y C944). d) Estabilidad
volumtrica
El concreto endurecido presenta ligeros cambios de volumen
debido a variaciones en la temperatura, en la humedad en los
esfuerzos aplicados. Estos cambios de volumen o de longitud pueden
variar de aproximadamente 0.01% hasta 0.08%. En le concreto
endurecido los cambios de volumen por temperatura son casi para el
acero.
El concreto que se mantiene continuamente hmedo se dilatara
ligeramente. Cuando se permite que seque, el concreto se contrae.
El principal factor que influye en la magnitud de la contraccin por
el secado aumenta directamente con los incrementos de este
contenido de agua. La magnitud de la contraccin tambin depende de
otros factores, como las cantidades de agregado empleado, las
propiedades del agregado, tamao y forma de la masa de concreto,
temperatura y humedad relativa del medio ambiente, mtodo de curado,
grado de hidratacin, y tiempo. El contenido de cemento tiene un
efecto mnimo a nulo sobre la contraccin por secado para contenidos
de cemento entre 280 y 450 kg por metro cbico.
Cuando el concreto se somete a esfuerzo, se forma elsticamente.
Los esfuerzos sostenidos resultan en una deformacin adicional
llamada fluencia. La velocidad de la fluencia (deformacin por
unidad de tiempo) disminuye con el tiempo.
e) Resistencia a la compresin Es la propiedad ms importante del
concreto, se determina a los 28 das luego de vaciado el concreto y
seguido los procedimientos tcnicos establecidos de curado.
El ensayo se realiza en probetas cilndricas estandarizadas de 15
cm. de dimetro y 30 cm. De altura, aplicndole cargas incrementales
rpidas.
La resistencia a la compresin est vinculada a los principios de
la mecnica del concreto, estos son:
- Esfuerzos
- Deformaciones
1.5. Caractersticas del acero de refuerzo
Relacin esfuerzo-deformacin del acero
En la figura se puede apreciar una porcin de la curva
esfuerzo-deformacin para aceros
de diversos grados. Como se observa, en la fase elstica, los
aceros de distintas calidades
tienen un comportamiento idntico y las curvas se confunden. El
mdulo de elasticidad es
definido como la tangente del ngulo a. Por lo tanto, este
parmetro es independiente delgrado del acero y se considera igual
a:
A diferencia del comportamiento inicial, la amplitud del escaln
de fluencia vara con la calidad del acero. El acero grado 40
presenta una fluencia ms pronunciada que los aceros grado 60 y
75.El cdigo del ACI asume, para el diseo, que el acero tiene un
comportamiento elastoplstico
(ACI-10.2.4) para pequeas deformaciones (ver figura 2.17).
El acero es un material que a diferencia del concreto tiene un
comportamiento muy similar a
Traccin y a compresin. Por ello, se asume que la curva estudiada
es vlida para traccin y
Compresin.II. BIBLIOGRAFIA
http://www.monografias.com/trabajos55/agregados/agregados.shtml
Diseo de estructuras de concreto armado Teodoro E. Harmsen
Diseo de concreto armado Roberto Morales Morales
Concreto armado I Juan Ortega Garca