Propiedades mecánicas del concreto simple
El concreto es una mezcla de cemento, agregado fino, agregado grueso, aire y agua en proporciones adecuadas para obtener ciertas propiedades prefijadas especialmente la resistencia. CONCRETO= CEMENTO !"RE"!#O !$RE !"%! El ceme cement nto o y el agua agua reacc reaccio iona nan n &u'm &u'mic icam amen ente te unie uniendo ndo part part'c 'cul ulas as de los los agregad agregados, os, consti constituy tuyendo endo un materi material al (omog) (omog)neo. neo. !lgun !lgunas as *eces *eces se a+aden a+aden cier cierta tass sust sustan anci cias as,, llam llamad adas as adit aditi* i*os os,, &ue &ue mejo mejora ran n o modi modififica can n algu alguna nass propiedades del concreto. Caracter'sticas generales del concreto •
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-a facilidad con &ue puede colocarse dentro de los encofrados de casi cual&uier forma mientras an tiene consistencia pl/stica. 0u ele*ada resistencia a la compresi1n lo &ue le (ace adecuado para elementos sometidos fundamentalmente a compresi1n, como columnas y arcos. 0u ele*ada resistencia al fuego y a la penetraci1n del agua.
Resistencia a la compresi1n -a resistencia a la compresi1n se puede definir como la m/2ima resistencia medida de un esp)cimen de concreto o de mortero a carga a2ial. "eneralmente se e2presa en 3ilogramos por cent'metro cuadrado 43g5cm67 a una edad de 68 d'as se le designe con el s'mbolo f9c. :ara terminar la resistencia a la compresi1n, se realizan pruebas de mortero o de concreto. Resistencia a la tensi1n El concreto se caracteriza por tener una e2celente resistencia a la comp compres resi1 i1n, n, sin sin emba embargo rgo su capac capacid idad ad a la tensi tensi1n 1n es tan tan baja baja &ue se le desprecia para prop1sitos estructurales. -a poca capacidad del concreto a la tensi1n tensi1n le ayuda ayuda a disminu disminuir ir los agrietamient agrietamientos os &ue se se pueden pueden producir producir por la influencia de tensiones inducidas por restricciones estructurales, cambios *olum)tricos u otros fen1menos, generalmente el *alor de la capacidad a la tensi1n se encuentra alrededor del ;< de la capacidad a compresi1n en concretos de peso y resistencia normal. M1dulo de elasticidad del concreto El m1dulo de elasticidad de un material es la relaci1n entre el esfuerzo al &ue est/ sometido sometido el material material y su deformaci1n unitaria. unitaria. Representa la rigidez rigidez del material ante una carga impuesta sobre el mismo.
Cuando la relaci1n entre el esfuerzo y la deformaci1n unitaria a &ue est/ sometido el material es lineal, constante y los esfuerzos aplicados no alcanzan el l'mite de proporcionalidad, el material tiene un comportamiento el/stico &ue cumple con la -ey de oo3e. >l m1dulo de elasticidad del concreto representa la rigidez de este material ante una carga impuesta sobre el mismo. El ensayo para la determinaci1n del m1dulo de elasticidad est/tico del concreto se (ace por medio de la Norma t)cnica Colombiana ?@6A &ue tiene como antecedente la !0TM C ?B; y tiene como principio la aplicaci1n de carga est/tica y de la correspondiente deformaci1n unitaria producida. -a primera fase es la zona el/stica, donde el esfuerzo y la deformaci1n unitaria pueden e2tenderse apro2imadamente entre @< al ?@< y ?A< de la resistencia a la compresi1n del concreto. %na segunda fase, representa una l'nea cur*a como consecuencia de una microfisuraci1n &ue se produce en el concreto al recibir una carga, estas fisuras se ubican en la interface agregado pasta y est/ comprendida entre el ?A< y ;8< de la resistencia del concreto.
En la figura D a continuaci1n, se obser*an ciertas propiedades de la relaci1n esfuerzodeformaci1n. En primer lugar, se puede *er &ue el t)rmino m1dulo de elasticidad, puede aplicarse estrictamente en la parte recta. En segundo lugar, el incremento en la deformaci1n unitaria, mientras acta la carga durante el ensayo, se debe en parte a algo de elasticidad y en parte a la fluencia del concreto, en consecuencia se determina &ue el concreto no es un material completamente el/stico.
Propiedades mecánicas del acero de refuerzo
El acero de refuerzo es a&uel &ue se coloca para absorber y resistir esfuerzos pro*ocados por cargas y cambios *olum)tricos por temperatura y para &uedar a(ogado dentro de la masa del concreto. -a resistencia til a tensi1n y a compresi1n del acero o resistencia a la fluencia, es apro2imadamente &uince *eces la resistencia a la compresi1n del concreto estructural comn y m/s de D@@ *eces su resistencia a la tensi1n, por eso el acero es m/s costoso &ue el concreto. El acero y el concreto se combinan para &ue el concreto resista los esfuerzos a compresi1n y el acero los esfuerzos a tensi1n. ! pesar de esto, el refuerzo tambi)n se utiliza para resistir fuerzas a compresi1n. :ara lograr una acci1n efecti*a del refuerzo, es esencial &ue el acero y el concreto se deformen en forma conjunta, es decir, &ue entre estos dos elementos debe (aber una ad(erencia muy fuerte para e*itar mo*imientos relati*os entre el concreto y el acero. Esto se logra por las corrugaciones del acero. Caracter'sticas de la relaci1n conjunta aceroconcreto. •
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-os coeficientes de e2pansi1n t)rmica entre los dos materiales son cercanos para no producir agrietamientos debidos a las deformaciones diferenciales. El concreto &ue rodea al acero de refuerzo lo protege de la corrosi1n, e*itando costos de mantenimiento. -a resistencia al fuego del acero desprotegido es poca ya &ue su resistencia disminuye, en cambio la conducti*idad t)rmica del concreto es relati*amente baja lo &ue le proporciona un aislamiento t)rmico al acero a tra*)s del recubrimiento.
El m1dulo de elasticidad *ar'a segn el tipo de acero y puede tomarse igual a 6.D2D@ 3g5cm. E2isten tipos de aceros de refuerzo, definidos por su F-'mite :l/sticoG 4Hyp7 o bien F-'mite de HluenciaG 4Hy7, es decir, el punto de fatiga en el cual despu)s de aplicada una carga, el material ya no se recupera siguiendo la -ey de oo3. -os aceros mencionados son de -'mite de Hluencia = 6,6@ 3g5cm 6 llamado
comnmente acero normal, de -'mite de Hluencia ?,6@@ 3g5cm 6 , llamado acero de alta resistencia o !R?6 y de -'mite de Hluencia B,@@@ 3g5cm 6 , llamado comercialmente !R8@. Es pr/ctica aceptada &ue el costo unitario del acero de refuerzo contenga el porcentaje necesario de traslapes, dobleces, ganc(os y alambre para sujetar el refuerzo en su sitio antes y despu)s del *aciado del concreto. Jarilla grado ?6@@ 4R ?67 -as *arillas corrugadas de acero se utilizan como refuerzo en la construcci1n con concreto. !dem/s de tener un papel fundamental en absorber los esfuerzos de tracci1n y torsi1n de la construcci1n. -as *arillas se pueden utilizar en la construcci1n de losas aligeradas de claros cortos, *igas, trabes, dalas, castillos, losas s1lidas de claros cortos, castillos a(ogados, elementos prefabricados, postes de concreto, acero adicional para *iguetas, estribos, refuerzo (orizontal en muros de mamposter'a 4tipo escalerilla7 y tuber'a de concreto. -a Jarilla Corrugada "rado?6 cumple con la norma me2icana NMKC?@L, as' como con la norma estadounidense !0TM!BDA 5 ! BDAM en sus grados ?@ y B@ !lambron 0e denomina comnmente como alambr1n al acero de refuerzo &ue se usa principalmente para tomar esfuerzos de tensi1n diagonal, se fabrica en acero Hy=6,6@ 3g5cm 6 y se forman las *arillas lisas de B.? mm de di/metro. Est/ restringido a usarse en estribos, conectores de elementos compuestos y como refuerzo para tomar esfuerzos cortantes por fricci1n. !lambre recocido 0e utiliza para amarrar entre si las *arillas, es normalmente alambre del ID8 y se utilizan @ 3g por tonelada colocada. No tiene funci1n estructural. Malla electrosoldada -a malla electrosoldada est/ndar se fabrica en (ojas y rollos con alambres lisos, formando cuadros de B2BG 4DA.6? 2 DA.6? cm.7 -as normas fijan un l'mite el/stico de ,;@@ 3g5cm 6 , para el alambre de acero estirado en fr'o. -os alambre &ue la forman deben ser lisos y se consigue la 5 66 ad(erencia mediante el anclaje &ue proporcionan los trans*ersales, se deber/ recalcar &ue los alambres grabados o corrugados no mejoran la ad(erencia. -a o2idaci1n de la malla, al igual &ue en las *arillas mejora la ad(erencia pero no debe ser tan alta &ue disminuya el peso de la malla por debajo del B< indicado.
