Hormigón armado

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Armaduras antes del hormigonado.

La técnica constructiva del hormigón armado (o mallazo) 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. El hormigón armado es de amplio uso en la construcción siendo utilizado en edificios de todo tipo, caminos, puentes, presas, túneles y obras industriales. La utilización de fibras es muy común en la aplicación de hormigón proyectado o shotcrete, especialmente en túneles y obras civiles en general.

Contenido

[editar] Breve historia

El uso de hormigón armado es relativamente reciente. Su invención se atribuye a Joseph-Louis Lambot en 1848. Sin embargo, la primera patente se debe al jardinero parisino Joseph Monier que lo usó en 1868, primero para usos relacionados con recipientes de jardinería, y más tarde para su uso en vigas y otras estructuras en obras de ferrocarriles. El primer edificio de hormigón armado que se construyó en Estados Unidos, en 1893, fue la refinería de la Pacific Coast Borax Company en Alameda, California.

Existen varias características responsables del éxito del hormigón armado:

  • El coeficiente de dilatación del hormigón es similar al del acero, siendo despreciables las tensiones internas por cambios de temperatura.
  • Cuando el hormigón fragua se contrae y presiona fuertemente las barras de acero, creando además fuerte adherencia química. Las barras, o fibras, suelen tener resaltes en su superficie, llamadas corrugas o trefilado, que favorecen la adherencia física con el hormigón.
  • Por último, el pH alcalino del cemento produce la pasivación del acero, fenómeno que ayuda a protegerlo de la corrosión.
  • El hormigón que rodea a las barras de acero genera un fenómeno de confinamiento que impide su pandeo, optimizando su empleo estructural.

[editar] Cálculo de elementos de hormigón

[editar] Fundamento

El hormigón en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión aprecaibles tiene una resistencia a la tracción muy reducida. Por eso se usa combinado con acero, que cumple la misión de resistir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura.

En los elementos lineales alargados, como vigas y pilares las barras longitudinales, llamadas armado principal o longitudinal. Estas barras de acero se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torsor condicionan las características de la armadura transversal o secundaria.

[editar] Cálculo vigas y pilares de hormigón armado

La simple teoría de vigas de Euler-Bernoulli no es adecuada para el cálculo de vigas o pilares de hormigón armado. Los elementos resistentes de hormigón armado presentan un mecanismo resistente más complejo debido a la concurrencia de dos materiales diferentes, hormigón y acero, con módulos de Young muy diferentes. Las diferentes propiedades mecánicas de hormigón y acero implican que en un elemento de hormigón armado la tensión mecánica de las armaduras y el hormigón en contacto con ellas sean diferentes, ese hecho hace que las ecuaciones de equilibrio que enlazan los esfuerzos internos inducidos por las fuerzas y tensiones en hormigón y acero no sean tan simples como las de secciones homogéneas, usadas en la teoría de Euler-Bernouilli.

La Instrucción Española del Hormigón Estructural las ecuaciones de equilibrio mecánico para el esfuerzo axil N y el momento flector M de una sección rectangular pueden escribirse de forma muy aproximada como:

\begin{cases} N = N_c(X) + U_{s1}\cfrac{\sigma_{s1}(X)}{f_{yd}} + U_{s2}\cfrac{\sigma_{s2}(X)}{f_{yd}} \\ Ne_1 = M_c(X,d) + U_{s2}\cfrac{\sigma_{s2}(X)}{f_{yd}} (d-d') \\ Ne_2 = M_c(X,d') - U_{s1}\cfrac{\sigma_{s1}(X)}{f_{yd}} (d-d') \end{cases}, \qquad e_1 = \frac{d-d'}{2} + \frac{M}{N},\ e_2 = \frac{d-d'}{2} - \frac{M}{N}

Donde:

d, d', X\,, son magnitudes geométricas. Respectivamente: el canto útil, el recubrimiento y la profundidad de la fibra neutra respecto a la fibra más comprimida del hormigón.
\sigma_{s1}, \sigma_{s2}, f_{yd}\, son respectivamente la "tensión de la armadura de tracción" (o menos comprimida) la "armadura de compresión" (o más comprimida) y la tensión de diseño del acero de las armaduras.
U_{s1}, U_{s2}\,, son las cuantías mecánicas, relacionadas con el área transversal de acero las armaduras.
N_c(X), M_c(X,\cdot)\,, son el esfuerzo axil y el momento flector resultantes de las tensiones de compresión en el hormigón, en función de la línea neutra.

Si se usa el diagrama rectángulo normalizado para representar la relación de tensión-deformación del hormigón entonces las tensiones de la armadura de tracción y de compresión se pueden expresar las funciones anteriores como:

\frac{\sigma_{s1}(X)}{f_{yd}} = \begin{cases} -1 & -\infty<X<0,625d\\ \cfrac{5}{3}\cfrac{X-d}{X} & 0,625d<X<h\\ \cfrac{X-d}{X-0,4h} & h<X \end{cases}, \quad \frac{\sigma_{s2}(X)}{f_{yd}} = \begin{cases} -1 & -\infty<X<-0,5d'\\ \cfrac{2}{3}\cfrac{X-d'}{d'} & -0,5d'<X<2,5d'\\ 1 & 2,5d'<X \end{cases}

Por otra parte los esfuerzos soportados por el bloque comprimido de hormigón vienen dados por:

N_c(X) = \begin{cases} 0 & -\infty<X \le 0\\ 0,68f_{cd}bX & 0<X \le 1,25h\\ 0,85f_{cd}bh & 1,25h<X \end{cases}, \quad M_c(X,y) = \begin{cases} 0 & -\infty<X \le 0 \\ 0,68bX(y-0,4X) & 0<X \le 1,25h\\ 0,85f_{cd}bh/y-0,5h) & 1,25h<X \end{cases}

[editar] Dimensionado de secciones

[editar] Comprobación de secciones

[editar] Definiciones

  • Armadura Principal (o Longitudinal): Es aquella requerida para absorber los esfuerzos externos inducidos en los elementos de hormigón armado.
  • Armadura Secundaria (o transversal): Es toda aquella armadura destinada a confinar en forma adecuada la armadura principal en el hormigón.
  • Amarra: Nombre genérico dado a una barra o alambre individual o continuo, que abraza y confina la armadura longitudinal, doblada en forma de círculo, rectángulo, u otra forma poligonal, sin esquinas reentrantes. Ver Estribos.
    • Cerco:: Es una amarra cerrada o doblada continua. Una amarra cerrada puede estar constituida por varios elementos de refuerzo con ganchos sísmicos en cada extremo. Una amarra doblada continua debe tener un gancho sísmico en cada extremo.
    • Estribo: Armadura abierta o cerrada empleada para resistir esfuerzos de corte y de torsión, en un elemento estructural; por lo general, barras, alambres o malla electrosoldada de alambre (liso o estriado), ya sea sin dobleces o doblados, en forma de L, de U o de formas rectangulares, y situados perpendicularmente o en ángulo, con respecto a la armadura longitudinal. El término estribo se aplica, normalmente, a la armadura transversal de elementos sujetos a flexión y el término amarra a los que están en elementos sujetos a compresión. Ver también Amarra. Cabe señalar que si extisten esfuerzos de torsión, el estribo debe ser cerrado.
    • Zuncho: Amarra continua enrollada en forma de hélice cilíndrica empleada en elementos sometidos a esfuerzos de compresión que sirven para confinar la armadura longitudinal de una columna y la porción de las barras dobladas de la viga como anclaje en la columna. El espaciamiento libre entre espirales debe ser uniforme y alineado, no mayor a 80 mm ni menor a 25 mm entre sí. Para elementos hormigonados en obra, el diámetro de los zunchos no deben ser menor que 10 mm.
  • Barras de Repartición: En general, son aquellas barras destinadas a mantener el distanciamiento y el adecuado funcionamiento de las barras principales en las losas de hormigón armado.
  • Barras de Retracción: Son aquellas barras instaladas en las losas donde la armadura por flexión tiene un sólo sentido. Se instalan en ángulo recto con respecto a la armadura principal y se distribuyen uniformemente, con una separación no mayor a 3 veces el espesor de la losa o menor a 50 cm entre sí, con el objeto de reducir y controlar las grietas que se producen debido a la retracción durante el proceso de fraguado del hormigón, y para resistir los esfuerzos generados por los cambios de temperatura.
  • Gancho Sísmico: Gancho de un estribo, cerco o traba, con un doblez de 135º y con una extensión de 6 veces el diámetro (pero no menor a 75 mm) que enlaza la armadura longitudinal y se proyecta hacia el interior del estribo o cerco.
  • Traba: Barra continua con un gancho sísmico en un extremo, y un gancho no menor de 90º, con una extensión mínima de 6 veces el diámetro en el otro extremo. Los ganchos deben enlazar barras longitudinales periféricas. Los ganchos de 90º de dos trabas transversales consecutivas que enlacen las mismas barras longitudinales, deben quedar con los extremos alternados.

[editar] Normativas relacionadas

[editar] Referencia

  1. ↑ Anuncio oficial del Ministerio de Fomento (España)

[editar] Véase también

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_armado"
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