Mdulo: Hormign I

Ing. Juan Carlos Barrios Campana softpres@gmail.com

Introduccin al diseo y Componentes del Concreto Armado

El proceso de diseo de una estructura, es el resultado de determinar un modelo estructural, en la que se imponen: Determinacin de elementos estructurales, Asignacin de propiedades fsico mecnicos en dichos elementos, Establecer las cargas incidentes ms desfavorables. Dimensionar los elementos estructurales, segn los esfuerzos

aplicados.

La capacidad de resistencia de un elemento estructural, depende de muchas variables, las cuales pueden ser: valores deterministas, que supone conocer los valores que interviene

en clculo de la capacidad resistente. Valores probabilstico, son aleatorios y son estimados para alcanzar

una condicin de confiabilidad en el clculo.

Criterios Estructurales y Geotcnicos en edificaciones

Elementos estructurales que forman un armazn

Deben verificar su resistencia ante movimientos ssmicos

Soportan un conjunto de cargas en los elementos, que se transmite al suelo

TIPO DE CARGAS

Verticales

Horizontales

Permanentes

Eventuales

Efecto ssmico

Ciclo de un proyecto estructural

Principales problemas en edificaciones:

o Mala distribucin de cargas. Requiere comprobar elproyecto del comportamiento de cada muro.

o Deformacin de la viga, verificacin de deflexiones.o Mala calidad de ladrillo

o El agrietamiento se debe a la rigidez del muro,provocada por un desplazamiento de la estructuralateralmente.

Principales problemas en edificaciones:

o Generalmente es provocado por asentamiento

o El efecto de la carga viva que en algunos casospueden estar afectando a la estructura, porconcentracin de cargas

Mtodos elsticos.- comportamiento lineal del hormign y el acero Mtodos plsticos.- comportamiento plstico o elastoplstico del hormign

y un comportamiento elastoplstico del acero.

Mtodo de los estados ltimos.-Toda estructura debe cumplir con los siguientes requisitos: seguridad,funcionalidad, durabilidad, economa , proteccin ambiental y esttica.

a) Estados lmites ltimos.- Capacidad de resistir cargas previstas, cuando laestructura alcanza los siguientes casos: prdida de equilibrio esttico,deformaciones excesivas, pandeo, fatiga.

b) Estados lmites de servicio.- Relacionados con la funcionalidad, durabilidad,los criterios son: fisuracin, deformacin, durabilidad.

Caracterstica de los materiales.- HORMIGON

HORMIGN Agregados

HORMIGONSistema de produccin

FraguadoProceso de endurecimiento de la pasta de cemento, que se mide a partir del contacto con el agua.ExpansinDetermina la estabilidad del volumen por expansin tarda de la pasta de cemento por hidratacin de O Ca y O Mg libre.Finura de molidoPermite determina el valor de hidratacin y la velocidad de reaccin qumica durante su fraguado (primera etapa de endurecimiento)Resistencia mecnicaEn probetas de 4x4x16 de mortero de cemento con a/c = 0.50 a edades 2, 7 y 28 das en ensayos a flexo traccin.Resistencia mecnica del H resistencia del cemento

Propiedades fsico mecnico importantes del cemento

Control de calidad.- El cemento se entregar a lugar de obra a granel o envasada en bolsas de

papel Kraft u otro material que asegure su adecuada proteccin del producto. El cemento ser almacenado en un lugar cubierto, seco y ventilado, sobre un

piso preparado a una altura media de 15 am sobre el piso de la habitacin enpilar no mayores a 12 bolsas, evitando roturas de los envases.

Los cementos que permanezcan almacenado por ms de 3 meses en losalmacenes o 6 meses de su fabricacin, se efectuarn ensayos de control paraser aprobados.

El cemento que presente indicios de fraguado parcial o contenga terrones, serrechazado sin que sea necesario los ensayos que se describen.

Criterio de Control deCalidad

Mtodo deMedicin

Frecuencia deMedicin

Criterio deAceptacin

Tiempo de fraguado NB063 (ASTM C191)Por aguja de Vicat

En caso de ausencia decertificado de lote provisionadoy/o almacenamientoprolongado

El tiempo de fraguadodeber estar entre 45 mina 375 min.

Resistencia mecnica mnimaa compresin

NB 470 (ASTM C109) En caso de condiciones dealmacenamiento prolongado omaterial expuesto a laintemperie

12.4 MPa a los 3 das19.3 MPa a los 7 das

ARIDOS

La NB 594 define como ridos, al materialgranular inerte, resultado de ladesintegracin natural y desgaste de lasrocas o por trituracin, escorias siderrgicas,suficientemente duros de partculas deformas y tamao estable. Arenas o rido finoal material cuyas partculas para el tamizN4 y rido grueso al material de partculasse encuentran entre 3 tamiz N4

Control del Material.- Antes de comenzar el suministro, se deber exigir las certificaciones de

laboratorio del proveedor que demuestre que el lote a entregar se encuentredentro de los parmetros aceptables para la fabricacin del Hormign.

Cada lote de rido ser provisto limpio, acompaado de una certificacin delproveedor y ante cualquier alteracin, se solicitar efectuar los laboratorios decontrol descritos.

Los ridos se almacenarn en reas que estn protegidos de una posiblecontaminacin ambiental ya sea materiales finos y/o humedad y otros..

Criterio de Control de Calidad

Mtodo de Medicin Frecuencia de Medicin Criterio de Aceptacin

Anlisis Granulomtrico NB 596 y NB 598(ASTM c33) Serie deTyler

1 por cada lote de entregade rido.

La graduacin ser uniforme yse ajustaran la curva patrn yTamao mximo segnelemento estructural.

Peso especfico y absorcin Arenas: ASTM C128Gravas: ASTM C127

1 por cada lote de entregade rido.

Presentacin del certificado delaboratorio de diseo de H

Peso Unitario Arenas y gravasNB 608 (ASTM C29)

1 por cada lote de entregade ridos

Presentacin del certificado delaboratorio de diseo de H

Humedad superficial de losagregados

Arenas y GravasNB612 (ASTM C70)

1 por cada lote de entregade ridos

Presentacin del certificado delaboratorio de diseo de H

Desgaste de los ngeles GravasNB 302 (ASTM C131)

1 por cada lote de entregade grava

Desgaste menor a 30%

Material que para el tamiz 200 ArenaASTM C117-37

1 por cada lote de entregade arenas

Arenas: < 5.5% en pesoGravas:

AGUAEl agua es el elemento base en la produccin del concreto. Se define comoagua de amasado al lquido que permite la reaccin de hidratacin del cementoy el grado de trabajabilidad de la mezcla. El agua de curado es el lquido que seaplica en la etapa de fraguado facilitando el endurecimiento del concretoControl del Material.- El agua ser provisto del sistema de red de agua potable preferentemente

o en su caso en depsitos limpios, libre de impurezas, cuya turbidez noser mayor a 200 ppm.

El agua tendr una temperatura aceptable para ser utilizado en lapreparacin de la mezcla de concreto.

Criterio de Control deCalidad

Mtodo deMedicin

Frecuencia deMedicin

Criterio deAceptacin

Cloruros incluidos ASTM D512 1 por cada fuente deagua utilizada en obra

1000 ppm mximo

Sulfatos SO4 ASTM D516 1 por cada fuente deagua utilizada en obra

3000 ppm

lcalis (Na2O + 0.658 K20) 1 por cada fuente deagua utilizada en obra

600 ppm

Slidos totales AASTHO T26 1 por cada fuente deagua utilizada en obra

50000 ppm

ConcretoLa fabricacin, colocado, curado y acabado delconcreto es una actividad planificada dondedebe asegurarse la calibracin de loscomponentes, los procedimientos constructivosy el cuidado necesario para lograr obtener laresistencia caracterstica de diseo.

Criterio de Control de Calidad Mtodo de Verificacin Frecuencia deControl

Criterio deAceptacin

Aprobacin del diseo yresultados de las probetas decontrol de Hormign

Verificacin de la confiabilidaddel diseo y resultado deprobetas

Por lo menos 7 das antesde proceder a suproduccin y vertido

Los resultados de controlsatisfacen los parmetros dediseo especificados.

Aprobacin para la produccindel hormign

Verificacin de la calidad ycantidad de los materialescomponentes

Por lo menos 1 da antesde autorizar la produccinde concreto

Existe la cantidad y calidadcertificada de los materialespara el concreto.

Aprobacin del equipo einstrumentos de produccin,transporte y vertido delconcreto.

Verificacin del equiponecesario para la produccin ytransporte del concreto.

Por lo menos 1 da antesde autorizar la produccinde concreto

Existe la cantidad de equipopara la produccin,transporte y vertido delhormign.

Aprobacin de personal Verificacin del personalcalificado para el propsito

Por lo menos 1 da antesde autorizar la produccinde concreto

Existe la cantidad depersonal capacitado para laproduccin de concreto.

Determinacin delasentamiento permitido

ASTM C143 8 controles por cada 30 m3o cuando sea solicitadopor supervisin

Verifica el asentamientopermitido (50 a 80 mm)

Seguimiento al proceso devertido, vibrado y acabado delconcreto

ASTM 1064ASTM C172

En todo el proceso devertido del concreto.

El vertido del concreto esadecuado y vibradoadecuadamente

Seguimiento en el curado de loselementos de HA

Registro de curado En todos los elementosestructurales vaciados

Se humedece cadaelemento de HA vaciadoadecuadamente.

Elaboracin y curado deespecmenes de H parapruebas de compresin

ASTM C31 Hasta 6 cilindros por cada30 m3 o a requerimientode supervisin

Se han elaboradoadecuadamente losespecmenes y curados deacuerdo a norma.

Seguimiento de las resistenciasdel H

Ensayos de rotura a compresinde la probetas a tiemposespecificados

De acuerdo al registro detiempo de maduracin delas probetas

Las resistencias obtenidasson mayores a las deldiseo.

Consistencia del H

ConsistenciaAsiento en cono de Abrams Forma de compactacin

Seca 0 a 2 Vibrado enrgico en tallerPlastica 3 a 5 Vivrado enrgico en obraBlanda 6 a 9 Vibrado o apisonadoFluida 10 a 15 Picado con barraLquida >=16 No apta para elementos resistentes

Asentamiento de cono, recomendado para diferentes tipos de construccin (ACI)TIPOS DE CONSTRUCCION Asentamiento [cm]Fundaciones armados y bases 2 a 8Fundaciones de HS y muros de sub-estructura 2 a 8Vigas y muros armados 2 a 10Columnas de edificios 2 a 10Pavimentos y losas 2 a 8Hormign masivo 2 a 8

RESISTENCIA CARACTERSTICA DEL HORMIGN

Valoracin de los resultados de ensayos de compresin Para garantizar que el hormign producido o un porcentaje de ste cumpla

los requisitos de resistencia, se debe dosificar para una resistencia mayor ala especificada o caracterstica.

La resistencia caracterstica del hormign puede determinarse de acuerdoa la siguiente relacin:

Donde:fcm= Valor promedio de la serie de resultados de ensayo a compresin

d = Coeficiente de variacin entre la desviacin estndar y la media

n = nmero de ensayos1.645 factor del nivel de confianza del 95% (5% de defectos)

)64.11(ff cmck )64.11(ff cmck

Acero de Construccin

Acero disponibles

Acero disponibles

El acero estructural es el material destinado al refuerzo de los elementos deestructurales. El acero es provisto segn el dimetro de la seccin transversal enbarras de 12,mts y ser de tipo Grado 50 o 60 de resistencia a fluencia que varaentre 4200 a 5000 kg/cm2Criterio de Control deCalidad

Mtodo deMedicin

Frecuencia deMedicin

Criterio deAceptacin

Resistencia a la traccin ASTM M137 2 varillas por lote deacero de dimetro dseleccionada al azar

La tensin de falla porfluencia deber ser mayor ala especificada en lacertificacin

Prueba de doblado en fro NB 737 2 varillas por lote deacero y dimetro menoro igual a 20mm

No se observan daos en lazona de doblado

Control del Material.-

El acero estructural ser provisto envarillas de 12.0 mt de longitud,identificado por el certificado de calidady lote que certifique, el origen, calidad ycaractersticas fsico mecnicas delmismo.

El acero estar libre de polvo, grasa,pintura o cualquier otro recubrimientoque comprometa la adherencia con elconcreto.

La tolerancia de la masa por lotes serde +/- 1%

La provisin del material ser en lotes,evitando que las varillas sufran dobladoen su transporte y manipulacin. Seralmacenados en lugares cerrados, librede agentes que daen el material comohumedad, polvo y otros.

Criterio de Control deCalidad

Mtodo deVerificacin

Frecuencia deControl

Criterio deAceptacin

Verificacin de las cargas quesoportarn los encofrados ydiseo de los mismos

De acuerdo al sistemaconstructivo

1 por cada elementoestructural a construir

Garantiza la estabilidad duranteel proceso constructivo hasta sudesencofrado

Construccin adecuada delsistema de encofrados

De acuerdo a diseo 1 por cada elementoestructural a construir

Corresponde al diseo. Es rgido,estable y as secciones dediseo.

Disposicin de lasinstalaciones en los elementos

De acuerdo a detallesde instalaciones

Antes de recibir laautorizacin de vaciado

Los sistemas de soporte,corresponden al diseo.

Existencia de contra flechas Verificacin de ladisposicin de contraflechas.

De acuerdo al detalle deplanos estructurales

Los elementos sujetos adescensos, cuentan con lascontra flechas adecuadas.

Seguimiento a la colocacin dearmadura de refuerzo

Verificacin de acuerdoal detalle dereforzamiento de loselementos

Antes de proceder alvaciado

La disposicin de armaduracorresponde a los detallesestructurales del proyecto.

Correcta disposicin de losencofrados

Verificacin de plomada,nivel, seguridad ylimpieza de losencofrados

Al terminar el armado yasegurado de losencofrados

El encofrado esta limpio yadecuado y seguro para recibir laarmadura correctamente.

Procedimiento dedesencofrado

Verificacin de laresistencia del hormignesperado

Al trmino del tiempoesperado para el fraguadoadecuado del hormign

Se autoriza en desencofrado deacuerdo al tiempo de fraguadoaceptable

Otros controles de calidad

Peso especfico de materiales estructurales:

La determinacin de las cargas incidentes en la estructura, esta en funcinde la geometra de los mismos y el peso especfico de los materialesutilizados.

Tipo de material P.E. [T/m3]Concreto armado 2.40Concreto simple 2.20Acero 7.80Albailera 1.80

Caractersticas mecnicas de los materiales:

Propiedad Columnas Losas Acero

Mdulo de Elasticidad2000000

kg/cm2

Coeficiente de Poissn 0.2 0.2 0.3

Resistencia caracterstica a compresin mnima: 210 280

kg/cm2

Resistencia de fluencia 4200 kg/cm2

Propiedad Industrial Artesana

Mdulo de Elasticidad kg/cm2

resistencia a compresin 65.0 45.0 kg/cm2

Albailera: