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SEMINARIO DE ESTRUCTURAS (2014-1)Semana 1, 2 (11-04-13) Presentada porMSc. -ing. Natividad Snchez Arvalo

CONTENIDO DE ESTA CLASEPresentacin del silabo de la asignatura. Introduccin. Los materiales en las estructuras de la arquitectura. Aplicaciones del Concreto en diferentes tecnologas. Concreto armado. Concreto armado de alta resistencia. Concreto pos y pre reforzado. El concreto en las estructuras laminares. El concreto compuesto.

Contenido del cursoEl enfoque es en relacin con el espacio arquitectnico.

Se estudian el concreto armado, sus propiedades, ventajas y desventajas. Las cimentaciones de concreto armadoLos muros de contencinLas columnas y las placasLas vigas y las losas de concreto armadoLas estructuras laminaresEl concreto pretensado

Oncreto pretensadio3 COMPETENCIA Define el espacio arquitectnico, estableciendo el material y los sistemas estructurales que lo componen. Evaluando las diferentes cargas que debe soportar y la trayectoria de estas hasta el suelo, poniendo especial cuidado en las solicitaciones ssmicas. Establece adems el tipo de uniones vnculos que existirn entre sus elementos. Pre dimensiona los elementos bsicos contenidos en su diseo arquitectnico, utilizando los diversos materiales y sistemas estructurales.

Sistemas de EvaluacinNo al Plagio!Las evaluaciones son:Tareas semanales (no podrn tener nota mayor a 12, si el alumno no aprueba en la prctica calificada o en los exmenes)Dos exmenes parciales y uno final, mediante pruebas escritas en el aula. Prcticas calificadas de aula y de campoEl Promedio de cada Parcial es:Promedio Parcial = 0.5(examen parcial o final)+ 0.2(Promedio de trabajos semanales )+ 0.3(Promedio dePrcticas calificadas de aulao de campo)

El concreto. El concreto armado. Otros sistemas de concreto. El concreto armado, sus propiedades mecnicas y cambio volumtricos . Ventajas y desventajas. El acero de RefuerzoMSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloEL CONCRETO

CONCRETO CICLPEOCONCRETO SIMPLE

concreto simple en cuya masa se adiciona un porcentaje de piedras grandes o medianas.mezcla de arena y grava, unidos por una pasta de cemento y de agua. Es muy bueno para resistir esfuerzos de compresin. MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloQUE ES ELCONCRETO ARMADO? Es un material compuesto por concreto y barras de acero corrugado. Es muy utilizado en todo el mundo.

MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloCONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA.Los concretos de alta resistencia, tienen resistencias superiores a los 420 k/cm2 hasta 1300 kg/cm2. Su produccin requiere mayores estudios y mas exigencia en el control de calidad, con respecto al concreto convencionalLos concretos de alta resistencia son necesarios en los siguientes casos:Para colocar el concreto en servicio a una edad menor. Ejemplo dar trfico a pavimentos.En la construccin de edificios altos, reduciendo la seccin de las columnas.En las estructuras de puentes de mucha luz y para mejorar la durabilidad de los elementos.

EDIFICIOS ALTOS EN EL MUNDOToronto- Canad fc 900 k/cm2 a los tres meses y por primera vez se usa el microsiliseChicago- EEUU fc 650 k/cm2 a los 28 das y de 790 k/cm2 a los 90 das.Kuala Lumpur- Malasia 452 m.fc 820 k/cm2 EDIFICIOS ALTOS EN EL PERTORRE DEL CENTRO CVICO 34 pisos y 102 m. de altura 420 k/cm2y 280 k/cm2 (1970- 1980)

Torre de intercambiador de calor Cementos Lima, 110 m de altura, 350kg/cm2 Y 280kg/cm2(2009)

El Hotel Westin Libertador Lima30 , 118 m. concretos entre 420 kg/cm2 y 280 kg/cm2 (2009) CONCRETO POSTENSADO

cables que conforman la armadura de postensado.Viga postensada.MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloCONCRETO EN ESTRUCTURAS LAMINARES

Paraboloide hiperblico. Restaurante de Xochimilco, Flix Candela. Mxico. Tanque Intze. MSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo

USOS DEL CONCRETO ARMADO

PRESASRESERVORIOS

PICINAMSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloPUENTES

RETICULADOS

MUROS DE CONTENCIONMSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo

EDIFICACIONES

MSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo

ESTRUCTURAS LAMINARES MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloEl concreto y sus propiedadesEl ConcretoEl concreto esta constituido por una mezcla de: cemento, agregado fino, agregado grueso, agua. En algunas ocasiones ser necesario agregarle: aire y aditivos.

El cemento una vez hidratado genera la adhesin qumica entre los componentes.

Los aditivos son usados como acelerantes de fragua, plastificantes del concreto, y entre otros como incorporadores de aire para concretos que van ha estar sometidos a proceso de hielo y deshielo.

El concreto es muy bueno para resistir esfuerzos de compresin, mas no los de traccin.

1).Resistencia a la compresin

Resistencia a la compresin

Estos parmetros son obtenidos a travs del ensayo de un cilindro estndar de 6 (15 cm) de dimetro y 12 (30 cm)de altura.

La resistencia del concreto f`c, es la obtenida a los 28 das. Los controles de calidad se pueden hacer en menores tiempos .

fc 7 = 0.67 fc 28

Factores que afectan la resistencia fc

a) Resistencia de los agregados y la resistencia de la pasta de cemento que contribuye en el grado de unin pasta de cemento agregado . Es decir la probeta ensayada puede romperse a travs de la piedra o en la interface agregado-pasta.

b) La relacin agua cemento (w/c): Para w/c bajo { reduce porosidad; incrementa resistencia}Para w/c alto { aumenta porosidad; reduce resistencia}

w/c 0.25, para la completa hidratacin del cemento.

c) El aire incorporado en la mezcla a travs de aditivos tiende a reducir la resistencia en compresin. Tambin el aire que queda atrapado por mala compactacin tiende a reducir la resistencia.

d) Tipo de cemento: Generalmente afecta la velocidad con la que se logra fc. Por ejemplo, el cemento tipo III es de rpido endurecimiento.

A la edad de un da los concretos fabricados con cemento tipo III exhiben aproximadamente dos veces mayor que los fabricados con cemento tipo I y a los siete das una resistencia entre 1.2 a 1.5 veces mayor. Los cementos Tipo II, tipo IV y tipo V desarrollan resistencia en tiempos mas lentos que el tipo I.

TIPO I: De uso general.TIPO II: De uso general, especficamente cuando se desea moderadaresistencia a los sulfatos o moderado calor de hidratacin.TIPO III: Cuando se requiere alta resistencia inicial.TIPO IV: Cuando se desea bajo calor de hidratacin.TIPO V: Para emplearse cuando se desea alta resistencia a los sulfatos.

Portland Tipo I

Este cemento est destinado al uso comn y corriente en construcciones de concreto y trabajos de albailera. Su uso est recomendado en todas aquellas obras en las cuales no se requieren caractersticas y/o especificaciones de otros tipos especiales de cemento. Este cemento se recomienda para la construccin de estructuras de edificios, estructuras industriales, viviendas unifamiliares, conjuntos habitacionales, y todas aquellas obras que se construyan sobre terrenos que no estn expuestos a sulfatos o estos son escasos. (150 p.p.m.)

Portland Tipo II

Este cemento esta destinado a obras de concreto en general, principalmente donde se requiera una resistencia moderada a la accin de los sulfatos y/o cuando se requiera un moderado calor hidratacin. Se recomienda para estructuras de edificios, estructuras industriales, puentes, obras portuarias, tuberas de concreto, perforaciones, y todas aquellas obras que requieren soportar la accin moderada de los suelos cidos y/o aguas subterrneas.

Portland Tipo V

Este cemento esta destinado a obras, es un cemento especial que adems de reunir las cualidades del Cemento Portland tipo II, es usado donde se requiera una elevada resistencia a la accin concentrada de los sulfatos .Se recomienda su uso en estructuras de canales, alcantarillas, tneles y sifones con suelos y aguas que contengan alta concentracin de sulfatos, as como de obras portuarias que estn permanentemente expuestas a la accin de las aguas marinas

e) La gradacin y textura de los agregados: La gradacin porosidad.La textura Adherencia del agregado + pasta de cemento .

f) Las condiciones de humedad y temperatura durante el curado: Duracin del curado. Perodos prolongados de curado aumentan significativamente la resistencia.

G) Edad del concreto:

Con cemento tipo I la resistencia a los 7 das es de 65 a 70% del fc; a los 14 das es del 86% del fc; a los 28 das es el 100 % del fc.

2) Resistencia del concreto a la traccinEs del 8% al 15% de la resistencia a la compresin. Sirve para medir la resistencia al cortante.De este valor depende la fuerza cortante resistente.

3) Modulo de elasticidadEl modulo de elasticidad de un material es un parmetro que mide la variacin de esfuerzo en relacin a la deformacin en el rango elstico. Es una medida de la rigidez o resistencia a la deformacin de dicho material. El modulo de elasticidad es la pendiente del diagrama esfuerzo Normal de T o C - deformacin en la regin elstica. Matemticamente se expresa:

3) Modulo de elasticidadEl modulo de elasticidad tiene valores relativamente grandes para materiales muy rgidos. Ejemplo:

4) Modulo de poissonEl modulo de Poisson es la relacin entre la deformacin lateral y la deformacin axial en un elemento donde acta una fuerza normal a la seccin del elemento sometido a T o C . Ver figura Matemticamente se expresa como:

5) ESFUERZOS CORTANTES Los esfuerzos cortantes son causados por una fuerza tangencial en la cual el rea esforzada es un plano paralelo a la direccin de la carga aplicada. Las fibras longitudinales del elemento no se deforman pero el elemento se distorsiona en la direccin transversal.

Fig. Fuerza Cortante entre dos bloques pegados; fuerza cortante en una viga; y deformacin de una seccin sometida a fuerza cortante. Adaptacin: Onouye (2002); Huapaya (2004a)

6) MODULO DE CORTE DEL CONCRETOEl modulo de corte es la relacin que existe entre el esfuerzo cortante y la deformacin angular en los cuerpos sometidos a fuerzas cortantes. Ver figura Matemticamente se expresa como:

Figura : Esfuerzos y Deformaciones en un elemento sometido a fuerza cortante. (Adaptacin Montalveti 1998)

CAMBIOS VOLUMETRICOS DEL CONCRETO 1. Retraccin o contraccin de fraguaLos factores que afectan :La mayor relacin agua/cemento, La mayor superficie de vaceado.Humedad del medio ambiente. Porcentaje de refuerzoAgregados. Los agregados restringen la contraccin de la pasta de cemento. Los mas gruesos limitan la contraccin. Si el agregado es fino aumenta la contraccin.Cantidad de cemento en la mezcla. Las mezclas ms ricas contraen ms que las pobres.La Retraccin o Contraccin es el acortamiento que experimenta el concreto durante el proceso de endurecimiento y secado. Se debe principalmente a la perdida por evaporacin del exceso de agua del mezclado. Para reducir la contraccin de fragua en el concreto es conveniente:Reducir el contenido de agua de la mezclaUsar agregados no porosoCurar bien el concretoUsar juntas de contraccin y construccin en la estructuraProveer de refuerzo adicional por temperatura

Juntas de construccin2.Variaciones del volumen de concreto por temperaturaEl concreto se expande y se contrae con la temperatura.

EL ACEROA mayor contenido de carbono, la dureza, la resistencia a la traccin y el lmite elstico aumentan. Disminuyen la ductilidad y la tenacidad. ACEROCarbono.Manganeso.Silicio.Cromo. Nquel Vanadio.

El refuerzo del concreto se presenta en tres formas: varillas corrugadas, alambre y mallas electrosoldadas. Varillas corrugadas y alambresMallas electro soldadas

Propiedades mecnicas del aceroEs=2039,000kg/cm2. Su comportamiento a la traccin y a la compresin es similar.

Curva esfuerzo - deformacin y mdulo de elasticidad del acero. (Harmsen)Coeficiente de dilatacin trmicaSu coeficiente es muy similar al del concreto. Esto constituye una gran ventaja porque no se presentan tensiones internas. Ambos tienden a dilatarse y a contraerse de modo similar.

Maleabilidad Gracias a esta propiedad se pueden doblar en fro las varillas de acero.

Oxidacin del aceroEl acero debe estar libre de oxido durante su colocacin pues este perjudica la adherencia con el concreto. El oxido reduce la seccin transversal de la varilla afectando directamente su capacidad resistenteVentajas y desventajas del concreto VENTAJAS DE CONCRETO ARMADOAdaptabilidad para conseguir diversas formas arquitectnicas.

MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloVENTAJAS DE CONCRETO ARMADOPosibilidad de conseguir rigidez!La rigidez, es la capacidad que tiene una estructura para oponerse a la deformacin ante la accin de una fuerza o sistema de fuerzas.

MSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo52Posibilidad de conseguir resistencia!

VENTAJAS DE CONCRETO ARMADO

Rgida pero sin resistencia

Flexible pero resistenteresistenteNo resistenteMSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo

VENTAJAS DE CONCRETO ARMADOPosibilidad de conseguir ductilidad!

MSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo

LA DUCTILIDADMSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloFactibilidad para lograr diafragmas rgidos horizontales.

H

H/3H/3H/3Techo rgido

VENTAJAS DE CONCRETO ARMADO

MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloCapacidad resistente a los esfuerzos de compresin, flexin, corte y traccin.VENTAJAS DE CONCRETO ARMADO

MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloDurabilidad.

VENTAJAS DE CONCRETO ARMADOMSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloVENTAJAS DE CONCRETO ARMADO

Resistencia al fuego.Una estructura de concreto armado normal, tiene una resistencia al fuego entre 1 a 3 horas MSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloAdaptabilidad para Monolitismo entre losas, vigas y columnas.

VENTAJAS DE CONCRETO ARMADO

Monolitismo Sin monolitismoMSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo

VINCULO MONOLITICOVINCULO NO MONOLITICOEstn asociadas al peso de los elementos que se requieren en las edificaciones por su gran altura; Por ejemplo, si se tienen luces grandes o volados grandes, las vigas o losas resultan de dimensiones grandes.

DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADOMSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloAsimismo, elementos arquitectnicos (no estructurales) como cornisas, tabiques, o muebles pueden ser cargas gravitatorias importantes y adems, aumentan la fuerza ssmica por su gran masa.

DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADOMSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloTambin, su adaptabilidad al logro de formas diversas ha trado como consecuencia configuraciones arquitectnicas muy modernas e impactantes, pero con deficiente comportamiento ssmico.

DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADOMSc. Ing. Natividad Snchez Arvalo

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DESVENTAJAS DEL CONCRETO ARMADOMSc. Ing. Natividad Snchez ArvaloALGUNOS TPICOS REFERIDOS AL CONCRETO ARMADO

LAS BASES DE LOS POSTES DE ILUMINACIN DEL ESTADIO HERACLIO TAPIA

LAS BASES DE LOS POSTES DE ILUMINACIN DEL ESTADIO HERACLIO TAPIALAS BASES DE LOS POSTES DE ILUMINACIN DEL ESTADIO HUANUCO

LAS BASES DE LOS POSTES DE ILUMINACIN DEL ESTADIO HUANCAYO