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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Elementos de concreto simple y reforzado

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

EQUIPO # 11

INTEGRANTES: ALEJANDRO GARCIA CONCHA EDUARDO GARCIA HERNANDEZ

25 DE NOVIEMBRE DEL 2009

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Concreto simple

Es una mezcla de cemento Pórtland, agregado fino, agregado grueso y agua, el cual no contiene ningún tipo de elemento de refuerzo o posee elementos menores a los especificados para el concreto reforzado, ya sea vaciados en sitio o prefabricados, y cuyas características son una buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Este tipo de concreto no es utilizado en elementos sometidos a tensión o un esfuerzo cortante. Su uso en edificaciones se da principalmente en elementos totalmente apoyados sobre el suelo o soportados por otros elementos estructurales capaces de proveer un apoyo vertical continuo.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Se proporcionarán juntas de contracción o de aislamiento para dividir los miembros estructurales de concreto simple en elementos a flexión discontinuos. El tamaño de cada elemento limitará el incremento excesivo en los esfuerzos internos generados por las restricciones al movimiento originado por la deformación diferida, la contracción por secado, y los efectos de temperatura.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Uso en edificaciones

Su uso en edificaciones se da principalmente en estructuras especiales, tales como arcos, estructuras enterradas y muros de gravedad, etc.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

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ArcoUn arco funciona como un conjunto que transmite las cargas, ya sean propias o provenientes de otros elementos, hasta los muros o pilares que lo soportan.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

 Representación esquemática de los

elementos del arco y la bóveda.

1. Clave

2. Dovela

3. Trasdós o Extradós

4. Imposta

5. Intradós

6. Flecha

7. Luz, vano

8. Contrafuerte

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Estructuras enterradas

Se les llama estructuras enterradas a todas aquellas estructuras construidas mediante métodos en zanja o bajo terraplén.Involucra también a los elementos de concreto ciclópeo, resultante de la adición de piedras grandes en volúmenes determinados al concreto simple.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Muros de gravedad

Son aquellos cuyo peso contrarresta el empuje del terreno. Dadas sus grandes dimensiones, prácticamente no sufre esfuerzos flectores, por lo que no suele armarse.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

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Concreto ciclópeoEl concreto ciclópeo es una combinación de concreto de cemento a baja resistencia y piedras grandes de tamaño no mayor de 30 centímetros. La proporción de este concreto es 33% de concreto de baja resistencia y 67% de piedra bola, aproximadamente.La utilización de este tipo de concreto se da principalmente en las cimentaciones superficiales donde la zanja pueda hacerse con parámetros verticales y sin desprendimientos de tierra, además el cimiento de concreto ciclópeo es sencillo y económico.

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

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ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADO

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Concreto ReforzadoEste tipo de concreto contiene material que aumenta su integridad estructural y esta

uniformemente distribuido, las cuales pueden ser fibras de acero, fibras de vidrio, fibras

sintéticas y fibras naturales.

De esta forma aumenta sus capacidades a soportar esfuerzos que el concreto simple no podría

soportar de otra forma.

Entre las propiedades importantes del concreto reforzado se encuentran la gran resistencia al fuego

y efectos de interperismo, la estabilidad de su durabilidad, el poco costo que requiere la supervisión

durante su construcción, la versatilidad para su empleo en formas arquitectónicas caprichosas,

propiedades que constituyen la fuerza que genera avances en la tecnología y conocimientos sobre el

concreto reforzado

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

Ferrocemento

Es un tipo particular de concreto reforzado, los materiales que conforman el ferrocemento son el mortero que es de consistencia frágil y capas de malla de alambre o de un emparrillado de acero de diámetro pequeño, ligados íntimamente para crear una estructura rígida.

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El ferrocemento se usa en estructuras de espesores

delgados tales como tanques de reserva, silos,

coberturas, filtros para plantas de tratamiento, etc.

en donde la resistencia y rigidez se desarrollan

mediante la forma del elemento. Dentro de sus

grandes ventajas está su bajo costo, sus

características de incombustibilidad y su alta

resistencia a la corrosión.

ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

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ELEMENTOS DE CONCRETO SIMPLE Y REFORZADO

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Procedimientos de construcción

Los cuatro pasos principales en la construcción de

ferrocemento son:

• Colocación de la malla de alambre en la posición

adecuada

• Mezcla del mortero.

• Aplicación del mortero.

• El curado.

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Concreto reforzado con fibras de vidrioLas aplicaciones del concreto reforzado con fibra de vidrio (conocido como GRC o GFRC, por sus siglas en inglés) son fundamentales dentro de la prefabricación, usada profusamente en sectores como la restauración, a dado soluciones a cerramientos de fachadas y a piezas de lo que se ha llamado “piedra artificial”. Puesto que conforma elementos de espesor muy reducido (entorno a 12 mm o ½ pulgada), es obvio que definirlo con características de resistencia a compresión no es apropiado.

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USO EN LA CONSTRUCCIÓN

• El  concreto  se  refuerza  para  darle  fuerza extensible  adicional;  sin  el  refuerzo,  muchos edificios concretos no habrían sido posibles.

• El  concreto  reforzado  puede  abarcar muchos tipos  de  estructuras  y  de  componentes, incluyendo losas, paredes, vigas, columnas, fundaciones, marcos y más.

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MATERIALES.

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CONCRETO:

Dentro de  las Características mecánicas que posee el concreto,  la de mayor importancia es la resistencia a la compresión axial. Las resistencias a tensión, flexión,  cortante,  de  adherencia,  así  como  el  módulo  de  elasticidad  del concreto,  presentan  una  fuerte  relación  con  la  resistencia  a  la  compresión axial,  por  lo  que  se  considera  a  esta  propiedad  como  la  representativa  del concreto.Cuando al concreto se le sujeta a esfuerzos monotónicamente crecientes, la estructura  del  mismo  va  sufriendo  de  fractura  miento  en  su  estructura interna.

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ACEROEl  acero  de  refuerzo  empleado  en  estructuras  de  concreto  reforzado  se  puede dividir,  por  su  forma,  en  corrugado  y  liso.  Por  sus  mejores  características  de adherencia  con  el  concreto,  generalmente  se  emplea  el  acero  corrugado.  Las características esfuerzo - deformación del acero estructural, en pruebas a tensión uniaxial. Hasta el punto de fluencia, la relación es aproximadamente lineal. 

Para el diseño de elementos estructurales comúnmente empleados en estructuras arquitectónicas,  considerando  los  niveles  de  deformación  a  los  que  se  verán sujetos y eliminando los elementos de claro corto, puede asumirse que las barras de  acero  estructural  no  incursionarán  en  el  rango  de  endurecimiento  por deformación. Por lo que generalmente se considera a las características esfuerzo - deformación en el acero estructural como perfectamente elasto – plásticas

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CARACTERÍSTICAS DOMINANTES

• Características físicas dan al concreto reforzado sus características especiales. Primero, coeficiente de extensión termal del concreto es similar a el del acero, eliminando las tensiones internas debido a las diferencias adentro, termal extensión o contracción. 

• En segundo lugar, cuando la goma del cemento dentro del concreto endurece esto se conforma con los detalles superficiales del acero, permitiendo que cualquier tensión sea transmitida eficientemente entre los diversos materiales. Las barras generalmente de acero se ponen ásperas o se acanalan para mejorar más lejos enlace o cohesión entre el concreto y el acero.

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MEDIDAS ANTICORROSIÓN

• En los climas mojados y fríos, el concreto reforzado para los caminos, los puentes, las estructuras que parquean y otras estructuras a los cuales puede ser expuesto el a la sal puede beneficiar de uso de la inmersión de recubrimiento epoxi, barra  galvanizada o del la barra de acero inoxidable, aunque el buen diseño y una mezcla bien elegida del cemento pueden proporcionar la suficiente protección para muchos usos.

• Los impermeabilizantes incluyen la pintura, las películas y papel de aluminio, fieltros o esteras de la tela selladas con alquitrán, y capas de bentonita arcilla, usada a veces para sellar capas de balasto.

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MODOS DE FALLO COMUNES DEL CONCRETO REFORZADO ACERO

• FALLA MECÁNICA:

  se puede considerar para fallar cuando ocurren las grietas significativas. El agrietarse de la sección concreta no se puede prevenir sin embargo el tamaño de las grietas puede ser limitado y controlado por el reforzamientos

• CARBONATACIÓN

El agua en los poros del cemento está normalmente alcalino. Este ambiente alcalino es uno en el cual el acero está pasivo y no corroe

• CLORUROSCloruros, incluyendo cloruro de sodio, promueva la corrosión de barras de refuerzo de acero. Por esta razón, en agua del concreto que se mezcla solamente, el cemento y los agregados con un contenido bajo del cloruro pueden ser utilizados, y el uso de la sal para deshielo los pavimentos concretos se evita en lo posible.

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ELEMENTOS DE CONCRETO ARMADO

• Una estructura debe ser segura contra el colapso y funcional en su uso para que cumpla con sus propósitos. El funcionamiento requiere que las deflexiones sean suficientemente pequeñas, las vibraciones se minimicen etc. La seguridad requiere que la resistencia sea adecuada para todas las cargas previsibles, si las cargas y la resistencia pudieran predecirse con precisión, la seguridad se garantizaría proporcionando una capacidad ligeramente superior a las cargas que se aplican.

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LOSAS

Las losas son elementos estructurales horizontales cuyas dimensiones en planta son relativamente grandes en comparación con su altura donde las acciones principales (cargas)  sobre ellas  son perpendiculares  a  su plano,  se emplean para entrepisos  y techos. Los entrepisos, aparte de su función estructural cumplen con otras funciones tales como: control ambiental, seguridad e instalaciones, pavimentos o pisos. Por lo tanto están formadas por: la estructura, el pavimento, la capa aislante, el cielo falso o cielo raso.

FUNCIÓN ESTRUCTURAL La  principal  es  el  sostén  para  las  personas,  elementos,  maquinarias  que  puedan desarrollar  de  forma  segura  todas  las  actividades  y  a  veces  de  contribuir  a  la estabilidad de los edificios.

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TIPOS

• Según la distribución del refuerzo

• Según su forma estructural

• Según su composición

• Tipo de nervadas

• Según los apoyos

• Según su construcción

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VIGAS

Elementos estructurales horizontales o inclinados que pueden ser de cualquier forma pero prefieren de estructuras regulares por su facilidad de construcción y diseño, en el caso particular de concreto armado, las proporciones entre la base y la altura pueden ser de 1:2 hasta 1:4, aunque no se descartan las secciones cuadradas trapezoidales y circulares. 

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COLUMNAS

Representan  el  elemento  vertical  de soporte  para  la  mayoría  de  las estructuras  a  base  de  pórticos.  La adecuada  selección  de  su  tamaño, forma,  espaciamiento  y  composición influyen  de  manera  directa  en  su capacidad de carga.Las  características  de  la  altura,  la sección  transversal  y  la  viga intervienen en la columna a lo que se conoce  como  factor  de  esbeltez,  que permite  determinar  la  capacidad  real de  la  columna,  ya  que  este  factor disminuye    la  resistencia  de  la columna producto de la relación entre la longitud y la sección de esta. 

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PILAS

Las pilas al ser más anchas que las columnas a las cuales corresponden, transmiten sin menor problema axialmente el peso hasta el estrato rocoso-resistente. Por lo cual revisar si su sección soporta el peso al cual estará sometido es una pérdida de tiempo. Pero es necesario verificar, que sí tenga el diámetro necesario para resistir la flexocompresión y los momentos de pandeo local

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CIMENTACIONES DE CONCRETO ARMADO

Los cimientos de concreto armado se utilizan en todos los terrenos pues aunque el concreto es un material pesado, presenta la ventaja de que en su calculo se obtienen, proporcionalmente, secciones relativamente pequeñas si se les compara con las obtenidas en los cimientos de piedra

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CIMENTACIONES CORRIDAS:

Es un tipo de cimiento de hormigón o de hormigón armado que se desarrolla linealmente a una profundidad y con una anchura que depende del tipo de suelo. Se utiliza primordialmente para transmitir adecuadamente cargas proporcionadas por estructuras de muros portantes. Se usa también para cimentar muros de cerca, muros de contención por gravedad, para cerramientos de elevado peso, etc. Las cimentaciones corridas no son recomendables cuando el suelo es muy blando.

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CONCRETO ARMADO (HORMIGON ARMADO)

La técnica constructiva del hormigón armado consiste en la utilización de hormigón reforzado con barras o mallas de acero, llamadas armaduras. También es posible armarlo con fibras, tales como fibras plásticas, fibra de vidrio, fibras de acero o combinaciones de barras de acero con fibras dependiendo de los requerimientos a los que estará sometido. La utilización de acero cumple la misión de transmitir los esfuerzos de tracción y cortante a los que esta sometida la estructura. El hormigón tiene gran resistencia a la compresión pero su resistencia a tracción es pequeña. 

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COMPORTAMIENTO LINEALES A FLEXIÓN (VIGAS) Y FLEXOCOMPRESIÓN

(COLUMNAS).

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COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS SUJETOS A

FLEXIÓN.

   El comportamiento de las estructuras de concreto reforzado se basa  en  el  comportamiento  básico  de  los materiales  que  lo constituyen.  Es  por  eso  que  ante  la  poca  capacidad  del concreto  a  resistir  esfuerzos  de  tensión,  se  cuenta  con  el refuerzo  de  las  barras  de  acero.  Así,  ante  los  efectos  de flexión, los esfuerzos axiales de compresión serán soportados por  el  concreto,  y  los  esfuerzos  axiales  de  tensión  serán soportados por el acero de refuerzo. 

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COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS SUJETOS A FLEXOCOMPRESIÓN

 

    En  estructuras  a  base  de  marco  momento  resistentes,  los  elementos columna  en  la  mayoría  de  los  casos  estarán  sujetos  a  carga  axial  y momento  flexionante  (uniaxial  y  biaxial).  En  otros  casos,  aunque teóricamente  la  columna  este  sujeta  únicamente  a  carga  axial,  por problemas  de  control  de  calidad  en  la  etapa  constructiva  se  generan desviaciones  en  el  dimensionamiento  y  distribución  de  las  secciones transversales,  provocando  excentricidad  de  la  carga  axial  respecto  al  eje del  elemento,  lo  que  genera  momento  flexionante  a  considerar  en  el diseño de dicho elemento.

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COMPORTAMIENTO DE ELEMENTOS LINEALES (VIGAS Y COLUMNAS) ANTE FUERZA CORTANTE

La  falla por cortante en elementos de concreto reforzado, a diferencia de  la falla  por  flexión,  es  repentina  y  generalmente  produce  un  estado  de inestabilidad  irreparable  en  el  elemento  en  particular  y  la  estructura  en general.  Por  lo  que  los  procedimientos  de  diseño  presentados  en  los reglamentos  tienden  a  tratar  de  eliminar  este  tipo  de  falla  y  lograr  un factor  de  seguridad  lo  mayor  posible  respecto  a  este  comportamiento indeseable en la estructura. 

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MODOS DE FALLA POR CORTANTE.

VIGAS CON RELACIÓN CLARO A PERALTE GRANDE (a/d > 2.5, DONDE "A" ES LA LONGITUD DEL CLARO DE CORTE).

a) Falla por flexión (Fig.l2.a). Las grietas por efectos de flexión se propagan convirtiéndose en agrietamiento por efectos nexo-cortantes, extendiéndose a través del elemento causando una falla brusca por tensión diagonal.

b) Falla por tensión diagonal (Fig.l2.b). En este tipo de falla no se observa ninguna de las características antes citadas, no se presenta tampoco aplastamiento del concreto a compresión, es una falla frágil e inestable. Incrementando la cantidad de refuerzo lateral se reduce considerablemente la posibilidad ocurrencia de este tipo de falla y se logran ductilidades que varían desde 1 hasta 4.

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VIGAS CON RELACIÓN CLARO A PERALTE PEQUEÑO, TAMBIÉN LLAMADAS VIGAS CORTAS (i < a/d < 2.5):

a) Falla de tensión por cortante (Fig.l3.a). EL agrietamiento por problemas de adherencia entre el acero de refuerzo y e! concreto se propaga a lo largo del refuerzo longitudinal empezando en el extremo de ta grieta inclinada de cortante. Como mecanismos resistentes importantes ante este tipo de falla se pueden citar el efecto de dovela del refuerzo longitudinal, la adherencia acero-concreto y la resistencia a deslizamiento acero-concreto.

b) Falla de compresión por cortante (Fig.l3.b). En este tipo de falla el concreto a compresión en las fibras extremas de la sección transversal, en los extremos de las grietas de cortante, sufre aplastamiento y falla. Este problema se recrudece cuando el elemento se sujeta a niveles altos de carga axial y cuando se trata de elementos cortos de gran peralte

Page 48: Elementos de concreto simple y reforzado

VIGAS DE GRAN PERALTE (a/d < 1)

• En esta clase de elementos se generan esfuerzos significativos de compresión en los estratos de concreto resultantes entre las grietas inclinadas provocadas por efecto de cortante, y grandes esfuerzos de tensión a través de dichas grietas. Este fenómeno puede provocar:

• a) Fallas de anclaje del acero a tensión, combinada con desprendimiento del concreto de recubrimiento por efecto de dovela.

• b) Falla por aplastamiento del concreto en los apoyos.• c) Falla de flexión debido a la rotura post-fluencia del acero de refuerzo longitudinal, o al aplastamiento del concreto en la parte superior del mecanismo de arco.

• d) Falla por aplastamiento en el concreto de los estratos a compresión ubicados en la vecindad del agrietamiento diagonal por cortante.

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PROPIEDADES DE ADHERENCIA Y ANCLAJE ACERO - CONCRETO

• Para  que  un  elemento  de  concreto  reforzado  se  considere monolítico, o trabaje como tal, es necesario la existencia de adherencia  entre  los materiales.  Cuando  el  esfuerzo  en  el acero  de  refuerzo  embebido  en  el  concreto  cambia,  esa diferencia de  esfuerzos deberá  transferirse  al  concreto por medio de adherencia y anclaje.

• Las  características  de  esta  adherencia  dependen  de mecanismos  como  la  adherencia  química  entre  acero  y concreto, la fricción generada entre los materiales, así como procedimientos  mecánicos  de  transferencia  de  fuerza proporcionados por las corrugaciones del acero de refuerzo.

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Los factores determinantes en la resistencia por adherencia y anclaje de un elemento de concreto reforzado son los siguientes

• a) Resistencia del concreto: Debido al estado de esfuerzos a que se somete el concreto en la vecindad del acero, a mayor resistencia a tensión del concreto la resistencia por adherencia será mayor.

• b) Características dimensionales del acero de refuerzo: Como se explicó antes, el uso del acero corrugado, por el mecanismo que se genera entre la corrugación y el concreto, provoca aumento en la resistencia por adherencia. 

• c) Posición y orientación del acero de refuerzo: La resistencia por adherencia en aceros colocados verticalmente resulta mayor que para aceros colocados horizontalmente

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Comportamiento de elementos viga y columna.

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Factores que determinan el mecanismo de falla

Como factores importantes en la resistencia y capacidad de deformación de elementos estructurales de concreto reforzado lineales (vigas y columnas).

a) Cantidad y diámetro del acero de refuerzo longitudinal.

b) Cantidad y distribución del acero de refuerzo lateral.

c) Efecto de elementos vecinales, como losa de piso y trabes

ortogonales.

d) Carga axial.

e) Carga cíclica

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a) Cantidad y diámetro del acero de refuerzo longitudinal:Al colocar la misma cantidad de acero de  refuerzo,  pero 

de  menor  diámetro,  se  incrementa  la  superficie  de  contacto acero-concreto  y  por  lo  tanto  se  incrementa  la resistencia por adherencia  y  anclaje.

b) Cantidad y distribución del acero de refuerzo lateral:se entiende que el papel del acero de refuerzo lateral  en 

elementos de concreto reforzado, además de  contribuir a evitar una talla frágil por cortante en el  elemento, también tiene efecto sobre las siguientes  características de un elemento estructural:

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c) Efecto de elementos vecinales, como losa de piso y trabes ortogonales: De investigaciones experimentales recientes, se ha concluido que una losa

estructural, reforzada y anclada adecuadamente al elemento viga correspondiente durante el proceso constructivo, participa totalmente junto con la viga en rigidez y resistencia en el trabajo del marco momento resistente.

d) Carga axial:

Para lograr incrementos en la capacidad de deformación en elementos sujetos a efectos principales de carga axial y flexión (columnas).

e) Carga cíclica:

El efecto de carga cíclica provoca efectos, a largo plazo, similares a los provocados por problemas de fatiga en los materiales. A mayor el número de ciclos, mayor será la degradación del material (el concreto en este caso), generando disminución de la capacidad de deformación y decaimiento de resistencia en el rango posterior a la fluencia.

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Diseño de estructuras de cimentación

Para diseñar la estructura de cimentación se deberá considerar todos los posibles estados de carga que pudiera sufrir la misma, como el estado de cargas verticales y horizontales generadas por de la formación de mecanismo de falla ante el sismo de diseño, así como la posible situación de una descarga del inmueble por reparación o remodelación que pudiera repercutir en asentamientos diferenciales o emersión de la subestructura. 

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GRACIAS POR SU ATENCION