1 FUNDAMENTOS DE HORMIGON ARMADO TALLER DE HORMIGON ARMADO
2 INTRODUCCION Desde el punto de vista de la mecánica -rama de la física-, la teoría del hormigón armado se funda, básicamente, en la distribución de dos tipos de tensiones unitarias, compresión y tracción, producidas en las estructuras, entre dos materiales de construcción, respectivamente hormigón y acero que, a pesar de su naturaleza esencialmente distinta, actúan en forma perfectamente combinada y solidaria. Frente a la necesidad de protección contra la intemperie, combustibilidad y acción de los microorganismos, de la madera; y de las dificultades para evitar la corrosión y deformabilidad ante el fuego, del acero; la aparición del hormigón armado a fines del siglo XIX representó un extraordinario hallazgo para los estamentos técnicos de aquella época, que venía a solucionar en forma económica aquellos y otros problemas en la mayoría de las estructuras donde el factor peso propio no incidiera en exceso.
3 La factibilidad del trabajo conjunto y selectivo, de dos materiales tan disímiles, se debe principalmente a sus dos propiedades fundamentales: ambos tienen el mismo coeficiente de dilatación por temperatura, y el cemento posee una gran capacidad de adherencia al acero. A la vez, dado que el hormigón debe rodear completamente al acero para que se verifique la total adherencia del mismo, esa propia disposición constructiva necesaria garantiza la protección del acero contra la corrosión. En el mencionado esquema de la mecánica, la adecuación de esfuerzos se produce dado que el hormigón se diseña ubicado para absorber los esfuerzos de compresión para lo cual es apto, y el acero para los de tracción (en algunos casos el acero comparte con el hormigón los esfuerzos de tracción). Durante el Taller de Hormigón armado, y evitando entrar en los cálculos propiamente dichos, describiremos cómo se aplica el concepto de la teoría en las partes más habituales en que se subdividen las estructuras y cómo se produce la distribución de los esfuerzos mencionada hacia cada uno de los dos materiales constituyentes. INTRODUCCION
4 ACERO DE ARMADURAS TALLER DE HORMIGON ARMADO
5 FUNDAMENTOS DEL ACERO ESTRUCTURAL Los metales juegan un papel central en el diseño de ingeniería, en especial como elementos estructurales. Más del 90% en peso de los materiales que se utilizan para ingeniería se basan en el hierro o son aleaciones ferrosas, las cuales incluyen los aceros (que contienen 0.05 a 2.0% de peso de carbono) y los hierros fundidos (con 2.0 a 4.5% de peso de carbono). Para mantener costos moderados, la mayor parte de los aceros contienen un mínimo de agregados de aleación. Estos son aceros al carbono no aleados o de baja aleación (menor al 5% de peso total de adiciones aparte del carbono). El cuidado especial en la selección y procesamiento de aleaciones puede dar como resultado aceros de alta resistencia y baja aleación. Las aleaciones no ferrosas incluyen un amplio rango de materiales con atributos individuales. A las aleaciones de aluminio, magnesio y titanio se les ha encontrado un amplio uso como miembros estructurales ligeros. Las aleaciones de cobre y níquel son en particular Útiles para lograr resistencia a productos químicos y a la temperatura, y en aplicaciones eléctricas y magnéticas. Otras aleaciones no ferrosas importantes son las aleaciones de zinc y plomo y los refractarios y metales preciosos.
6 El uso extensivo de los metales como elementos estructurales nos conduce a concentrarnos en sus propiedades mecánicas. La prueba de tensión proporciona los datos básicos de diseño, incluyendo el módulo de elasticidad; la resistencia a la tensión, ductilidad y tenacidad. Las propiedades elásticas muy relacionadas son la Razón de Poisson y el Módulo de Corte. La prueba de dureza es una alternativa sencilla de la prueba de tensión que proporciona una indicación de la resistencia de la aleación. La prueba de impacto proporciona una medición de la energía para fracturar y se correlaciona con la tenacidad determinada por la prueba de tensión. Una consideración especial de esta prueba es la temperatura de transición de dúctil a frágil para las aleaciones como los aceros estructurales. La prueba de tenacidad a la fractura mide la intensificación del esfuerzo causado por una grieta responsable de una falla catastrófica de la aleación. Esta es una manifestación microscópica de la tendencia hacia la fragilidad o la ductilidad. La prueba de fatiga demuestra que el esfuerzo de falla de una aleación cae dramáticamente al ser sometida a una carga cíclica prolongada. La prueba de cedencia indica que por encima de una temperatura de aproximadamente la mitad del punto de fusión absoluto, una aleación tiene suficiente movilidad atómica para deformarse plásticamente al ser sometida a esfuerzos por debajo del esfuerzo de cedencia a temperatura ambiente. FUNDAMENTOS DEL ACERO ESTRUCTURAL
7 ANTECEDENTES HISTORICOS En los últimos doscientos años, el hierro, ese metal tan común en la tierra, ha demostrado ser para la industria, la combinación mas económica, versátil, resistente y duradera. Uno de los pasos mas importantes dados por el hombre en su avance hacia la civilización ha sido el descubrimiento del hierro. Es posible que ese descubrimiento se haya realizado durante el examen casual de un meteorito por algún distante antepasado, dando origen a la palabra siderurgia cuya raíz “sidero” o “sideris” para los romanos, significa austral o proveniente de los astros. El descubrimiento del hierro en Asia Menor data de cuatro o cinco mil años antes de Cristo, luego, se desarrolló con progresiva aceleración en otras partes del planeta, hasta llegar a mediados del siglo XIX, con el inicio de la evolución industrial a su utilización masiva debido a la tecnología del acero. Esta ruta continua hacia el futuro. La historia del hierro es la historia del hombre. Desde su descubrimiento, en tiempos primitivos, el hombre con su inventiva ha logrado convertirlo en acero y adecuarlo a los múltiples usos que hoy tiene. Desde una aguja hasta un buque; desde un delicado instrumento hasta la Torre de Eiffel. Para salir de su estado primitivo el hombre tenía que dominar primero el fuego y no era tarea fácil porque el fuego pertenecía a los dioses. Con mucho temor el hombre observaba como los dioses demostraban su cólera lanzando rayos a los bosques secos originando grandes incendios. Cuantas veces había visto danzar a los dioses mirando el fuego, hasta que un día se atrevió, por audaz y temerario o por ignorante y curioso, a tomar un tronco encendido, llevarlo a cierta distancia y formar su propia hoguera.
8 ANTECEDENTES HISTORICOS Se ha convertido así en un dios dueño de su propio fuego. Mucho tiempo mas tarde, posiblemente siglos, da el hombre otro paso gigantesco, al descubrir que la fricción de dos piedras duras también producía fuego. Dominado el fuego, la vida en familia comienza a organizarse. Se aprende cosas sin necesidad de comprenderlas. Se observa el fuego con la conciencia mágica del hombre primitivo. El agua en contacto con el fuego se hace invisible. El aire aviva el fuego. Así transcurren cinco o diez milenios hasta que en su constante caminar hacia ninguna parte, enciende una hoguera para cocer un trozo de carne y terminada la merienda y consumida la hoguera observa que en las cenizas hay un material diferente que no es otra cosa que fierro fundido. Pasar algún tiempo para que el hecho se repita y luego descubrir que la roca del lugar es coloreada y pesada y muy diferente a la que conoce. Repite la experiencia y obtiene iguales resultados; golpea con una piedra dura el material obtenido y observa que puede cambiarle la forma, repite el experimento muchas veces mejorándolo cada vez y así nace la metalurgia del hierro, hace cuatro o cinco milenios. Con el transcurso del tiempo suceden hechos extraordinarios. Una hoguera encendida sobre unas rocas negras continua encendida al terminarse los troncos, descubriéndose así los carbones minerales. El hierro se convierte en el elemento metálico de mayor uso en el mundo; sin embargo, no se le utiliza químicamente puro sino aleado con el carbono para obtener el acero. El mineral de hierro se encuentra como:
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10 Durante los primeros 10 siglos D.C. se incrementa la arquitectura en toda Europa, entre muchas otras, se construyen la Basílica de San Pedro, y la primera Catedral de Reseña. El cristianismo fluye por todo el orbe. Entre el 532 y el 537 se producen ellas obras de orfebrería, principalmente en oro. El hierro ya forma parte del avance humano. Un auge similar en arquitectura y construcción se experimenta en India y en China, se cree que Estos últimos fueron los primeros en hacer agujas de acero, Estas llegaron a Europa con los moros alrededor del año 1.200. En esa Época, el consumo del hierro ya se había generalizado en la manufactura de ciertos artículos como: clavos, cerraduras, barras y placas, apareció la pólvora y el hierro se usó para los cañones y armas de fuego en general. Luego entre 1.300 y 1.395 en Bélgica se instalan los primeros hornos de propulsión hidráulica, adelanto tecnológico que destierra para siempre los hornos primitivos construidos de barro y piedra y los hornos de cuba construidos con arcilla y piedra. La búsqueda de mejores métodos para hacer mas rápido y eficiente el trabajo del hombre lleva a la utilización de la fuerza hidráulica para accionar los soplillos. Ello permitió construir hornos mas altos, pero impidió que el mayor volumen de mineral procesado pudiera ser manipulado. También aquí la fuerza hidráulica suplía la fuerza humana, permitiendo una técnica de fundición rápida y eficiente: la Forja Catalana.
11 ANTECEDENTES HISTORICOS Posteriormente a la Forja Catalana se invento el fuelle en forma de abanico y en aquellos tiempos se obtenían 5 a 6 kilogramos de hierro por operación. Pero, haciéndose sentir cada día mas la necesidad del hierro se dieron mayores proporciones a los hornos y se obtuvieron hacia 1.750, 120 K, de hierro por operación. En todas las herrerías a la Catalana el viento se lanzaba a brazo de hombre y de la misma manera se ejecutaba el martillo. El obrero, por medio de un mecanismo, levantaba un grueso martillo para dejarle caer enseguida con todo su peso. Algunos de estos martillos pesaban 1.500 kilogramos. En el año 1.500 se construyó en Los Pirineos un martillo movido por una rueda hidráulica pero solo en 1.700 se importa de Italia La Trompa que es corriente de agua que impulsa el aire (fuerza hidráulica). Durante el auge de la Forja Catalana, las necesidades siempre crecientes de las civilizaciones desarrollaron la industria hasta el punto que los bosques, que hasta entonces habían sido las únicas fuentes de combustible, estaban a punto de consumirse. Pero la inventiva del hombre ha ido descubriendo nuevos procedimientos y hoy en día los avances tecnológicos son tan grandes, que la industria siderúrgica actual es muy diferente y tan sofisticada que hace difícil imaginar como era en el pasado.
12 FIN PRESENTACION