1 HORMIGÓN ARMADO EDGARDO LUIS LIMA

2 ENCUADRE DEL TEMA CARRERA: INGENIERO AGRIMENSOR MATERIA: ELEMENTOS DE CONSTRUCCIONES CIVILES BOLILLA: HORMIGÓN ARMADO Propiedades del hormigón y el acero que fundamentan la teoría del hormigón armado. Disposiciones constructivas. Distintos tipo de Losas, vigas, columnas y fundaciones. Entrepisos. Elementos prefabricados y pretensados.

3 UN POCO DE HISTORIA

4 GALILEO HOOKE NAVIER MONIER LAMBOT INGALLS 1995 GPSUN POCO DE HISTORIA GALILEO HOOKE NAVIER MONIER LAMBOT INGALLS 1995 GPS

5 3.700 aC PIRÁMIDE DE KEOPS 160 m de altura 250 m de lado ARPEDONAPTASUN POCO DE HISTORIA 3.700 aC PIRÁMIDE DE KEOPS 160 m de altura 250 m de lado ARPEDONAPTAS

6 1848 JOSEPH LOUIS LAMBOT (1814 – 1887)UN POCO DE HISTORIA 1848 JOSEPH LOUIS LAMBOT (1814 – 1887) CONSTRUYE UN BOTE DE HORMIGÓN Y ACERO SE PRESENTA EN LA EXPOSICIÓN DE PARÍS DE 1855

7 1908 PRIMERA PIEZA PRETENSADA EUGENE FREYSSINETUN POCO DE HISTORIA PRIMERA PIEZA PRETENSADA EUGENE FREYSSINET 1908 Tirante de hormigón pretensado para soportar el arco de ensayo para el puente de Le Veurdre de hormigón armado

8 1936 EDIFICIO KAVANAGH BUENOS AIRESUN POCO DE HISTORIA 1936 EDIFICIO KAVANAGH BUENOS AIRES El edificio de hormigón armado mas alto del mundo (33 pisos) Sánchez, Lagos y de la Torre

9 1939 PRIMER PUENTE PRETENSADO Alemania Eugene Freyssinet 33 m de luzUN POCO DE HISTORIA 1939 PRIMER PUENTE PRETENSADO Alemania Eugene Freyssinet 33 m de luz

10 ¿ QUÉ ES EL HORMIGÓN ARMADO ?UNA PRIMERA PREGUNTA: ¿ QUÉ ES EL HORMIGÓN ARMADO ? ES UNA COMBINACIÓN DE: HORMIGÓN (simple agregados ligante y agua) Y ARMADURAS

11 ¿ CUALQUIER COMBINACIÓN DEHORMIGÓN Y ARMADURAS ES HORMIGÓN ARMADO ? EL HORMIGÓN ARMADO ES UNA COMBINACIÓN RESISTENTE ENTRE HORMIGÓN Y ARMADURAS, DONDE EL HORMIGÓN APORTA LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y LA MASA Y LAS ARMADURAS LA RESISTENCIA A TRACCIÓN Y LA DUCTILIDAD PARA ESO SE DEBEN ENCONTRAR EN UBICACIÓN Y CANTIDAD PERFECTAMENTE ESTABLECIDAS

12 UNA MEZCLA “HOMOGÉNEA” DE HORMIGÓN Y ARMADURAS, NO ES HORMIGÓN ARMADOEL HORMIGÓN ARMADO ES UN MATERIAL ESENCIALMENTE HETEROGÉNEO LA HETEROGENEIDAD ES UNA DE SUS FORTALEZAS

13 SI LAS ARMADURAS NO ESTÁN UBICADAS CORRECTAMENTENO ES HORMIGÓN ARMADO NO ES HORMIGÓN ARMADO

14 SI LAS ARMADURAS NO ESTÁN EN CANTIDAD SUFICIENTENO ES HORMIGÓN ARMADO NO ES HORMIGÓN ARMADO

15 DONDE EL HORMIGÓN APORTA LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y LA MASARECAPITULAMOS: EL HORMIGÓN ARMADO ES UNA COMBINACIÓN RESISTENTE ENTRE HORMIGÓN Y ARMADURAS, DONDE EL HORMIGÓN APORTA LA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN Y LA MASA Y LAS ARMADURAS LA RESISTENCIA A TRACCIÓN Y LA DUCTILIDAD PARA ESO SE DEBEN ENCONTRAR EN UBICACIÓN Y CANTIDAD PERFECTAMENTE ESTABLECIDAS EL HORMIGÓN ARMADO ES UN MATERIAL ESENCIALMENTE HETEROGÉNEO

16 ¿ QUÉ LE PEDIMOS A UN MATERIAL PARA USO ESTRUCTURAL ?EL HORMIGÓN ARMADO ES UN MATERIAL PARA USO ESTRUCTURAL ¿ QUÉ LE PEDIMOS A UN MATERIAL PARA USO ESTRUCTURAL ? RESISTENCIA DUCTILIDAD ECONOMÍA DURABILIDAD TRABAJABILIDAD

17 RESISTENCIA TENGAMOS EN CUENTA QUE EN LAS ESTRUCTURAS CIVILES UNA BUENA PARTE DE LA RESISTENCIA SE UTILIZA PARA SOPORTAR EL PESO PROPIO DE LA ESTRUCTURA SI BIEN DEPENDE DE LA MAGNITUD DE LA ESTRUCTURA LUZ DEL PUENTE O ALTURA DEL EDIFICIO PARA FIJAR UN ORDEN DE MAGNITUD DIGAMOS QUE EL PESO ES APROXIMADAMENTE EL 50% DE LA CARGA TOTAL CONSTRUYAMOS UNA “TORRE” QUE AGOTE LA RESISTENCIA POR SU PROPIO PESO

18 RESISTENCIA

19 RESISTENCIA

20 DUCTILIDAD ES LA CAPACIDAD DE DEFORMARSE ANTES DE ROMPERSEES MUY CONVENIENTE QUE ESA DEFORMACIÓN SE PRODUZCA UNA VEZ SUPERADAS LAS CONDICIONES DE SERVICIO

21 DUCTILIDAD

22 DUCTILIDAD

23 DURABILIDAD

24 DURABILIDAD Puente Gerardi Casa del Puente 1945 Puente Boutiron 1920

25 TRABAJABILIDAD Ópera de Tenerife Calatrava Polideportivo Valencia

26 TRABAJABILIDAD MONOLITISMO MeccanoConstrucción con perfiles prefabricados

27 TRABAJABILIDAD MONOLITISMO

28 EL CAMPO COMPLETO DEL HORMIGÓN ESTRUCTURALSI BIEN EXISTEN DIFERENCIAS CUANTITATIVAS ENTRE EL HORMIGÓN PRETENSADO Y EL HORMIGÓN ARMADO CONCEPTUALMENTE NO LAS HAY, Y PUEDE CONSIDERARSE AL HORMIGÓN ARMADO COMO UN HORMIGÓN PRETENSADO CON FUERZA DE PRETENSADO NULA SI ADEMÁS ADMITIMOS QUE SI NO HAY TRACCIONES PUEDE NO HABER ARMADURA PODREMOS INCORPORAR EL HORMIGÓN SIMPLE HORMIGÓN ESTRUCTURAL HORMIGÓN ARMADO HORMIGÓN PRETENSADO HORMIGÓN SIMPLE

29 HORMIGÓN ARMADO HORMIGÓN ESTRUCTURAL HORMIGÓN PRETENSADO HORMIGÓN SIMPLE

30 La idea de eliminar las tracciones HORMIGÓN PRETENSADO La idea de eliminar las tracciones precomprimiendo las piezas es muy antigua

31 HORMIGÓN PRETENSADO

32 HORMIGÓN PRETENSADO

33 HORMIGÓN PRETENSADO

34 HORMIGÓN PRETENSADO

35 HORMIGÓN PRETENSADO

36 HORMIGÓN PRETENSADO

37 HORMIGÓN PRETENSADO

38 HORMIGÓN PRETENSADO

39 HORMIGÓN PRETENSADO

40 HORMIGÓN PRETENSADO

41 HORMIGÓN PRETENSADO

42 NO SE PUEDE CONSTRUIR HORMIGÓN PRETENSADO ARMADURAS ACTIVAS Y PASIVAS ARMADURAS PASIVAS fy < 500 MPa De lo contrario son incapaces de controlar la fisuración ARMADURAS ACTIVAS fy  1800 MPa De lo contrario son incapaces de compensar las pérdidas NO SE PUEDE CONSTRUIR HORMIGÓN PRETENSADO CON LOS “MATERIALES” DEL HORMIGÓN ARMADO NO SE PUEDE CONSTRUIR HORMIGÓN ARMADO CON LOS “MATERIALES” DEL HORMIGÓN PRETENSADO

43 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RESISTENCIA A COMPRESIÓNPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RESISTENCIA A COMPRESIÓN ESFUERZO UNIAXIAL ENSAYANDO UNA PROBETA A COMPRESIÓN CRECIENTE SE OBTIENE: EN RIGOR LO QUE SE OBTIENE ES LA “TENSIÓN MEDIA DE ROTURA” DE “ESA” PROBETA

44 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RESISTENCIA A TRACCIÓNPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL HORMIGÓN RESISTENCIA A TRACCIÓN LA RESISTENCIA A TRACCIÓN DEL HORMIGÓN ES DEL ORDEN DEL DÉCIMO DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN

45 PROPIEDADES DEL HORMIGÓNPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL HORMIGÓN CURVA TENSIONES - DEFORMACIONES

46 PROPIEDADES DEL HORMIGÓNPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL HORMIGÓN CURVA TENSIONES - DEFORMACIONES SI A UNA BARRA DE HORMIGÓN DE UN METRO DE LONGITUD SE LA ACORTA 3 mm SE ROMPE SI A UNA BARRA DE HORMIGÓN DE UN METRO DE LONGITUD SE LA ALARGA 0.1 mm SE ROMPE

47 PROPIEDADES DEL HORMIGÓNPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL HORMIGÓN EL HORMIGÓN SUFRE DEFORMACIONES A MEDIDA QUE TRANSCURRE EL TIEMPO RETRACCIÓN FLUENCIA EN REALIDAD ESTA DIVISIÓN ES CONVENCIONAL LA MAGNITUD DE LA RETRACCIÓN Y DE LA FLUENCIA HACE QUE SEA NECESARIA SU CONSIDERACIÓN

48 SE PODRÁ FISURAR AÚN SIN CARGAPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL HORMIGÓN EL ACORTAMIENTO DEL HORMIGÓN POR RETRACCIÓN ES MAYOR QUE SU CAPACIDAD DE DEFORMARSE EN TRACCIÓN SE PODRÁ FISURAR AÚN SIN CARGA LA DEFORMACIÓN DEBIDA A LA FLUENCIA LENTA PUEDE SER TRES VECES LA DEFORMACIÓN INICIAL

49 EL ACERO ES MUCHO MÁS DÚCTIL QUE EL HORMIGÓNPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL ACERO EL ACERO ES MUCHO MÁS DÚCTIL QUE EL HORMIGÓN

50 PROPIEDADES DEL ACERO Armaduras pasivasPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL ACERO Armaduras pasivas

51 PROPIEDADES DEL ACERO Armaduras activas Hormigón pretesadoPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL ACERO Armaduras activas Hormigón pretesado Hormigón postesado Hormigón pretesado: Cordones de dos y tres alambres Alambres de acero BR de baja relajación

52 PROPIEDADES DEL ACERO Hormigón postesado:PROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL ACERO Hormigón postesado: Cordón de siete alambres de baja relajación Cordón engrasado envainado

53 CORROSIÓN PROPIEDADES DEL ACEROPROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO CORROSIÓN PROPIEDADES DEL ACERO LA CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS ES, LARGAMENTE, LA PRINCIPAL CAUSA DE DETERIORO DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO

54 PARA DISMINUIR LA CORROSIÓN PUEDEN UTILIZARSE :PROPIEDADES DEL HORMIGÓN Y DEL ACERO QUE FUNDAMENTAN LA TEORÍA DEL HORMIGÓN ARMADO PROPIEDADES DEL ACERO PARA DISMINUIR LA CORROSIÓN PUEDEN UTILIZARSE : BARRAS GALVANIZADAS BARRAS DE ACERO INOXIDABLE BARRAS RECUBIERTAS CON RESINAS EPOXI PRESENTAN ALGUNOS INCONVENIENTES, ADEMÁS DEL COSTO

55 ES ESENCIAL PARA LA EXISTENCIA DEL HORMIGÓN ARMADOPROPIEDADES DEL CONJUNTO ADHERENCIA LA ADHERENCIA ES UN FENÓMENO QUE SE PRODUCE EN LA SUPERFICIE DE CONTACTO ENTRE LA BARRA DE ARMADURA Y EL HORMIGÓN QUE LO RODEA Y PERMITE LA TRANSMISIÓN DE ESFUERZOS ENTRE AMBOS MATERIALES ES ESENCIAL PARA LA EXISTENCIA DEL HORMIGÓN ARMADO

56 PROPIEDADES DEL CONJUNTOADHERENCIA TENSIÓN DE ADHERENCIA

57 PROPIEDADES DEL CONJUNTOADHERENCIA BARRAS CONFORMADAS

58 ADHERENCIA ANCLAJES Y EMPALMES VÍNCULO ENTRE H° Y A° FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO ADHERENCIA LA ADHERENCIA ES FUNDAMENTAL EN TRES ASPECTOS DEL HORMIGÓN ARMADO ANCLAJES Y EMPALMES VÍNCULO ENTRE H° Y A° FISURACIÓN

59 PROPIEDADES DEL CONJUNTOADHERENCIA ANCLAJES Y EMPALMES

60 PROPIEDADES DEL CONJUNTOADHERENCIA ANCLAJES Y EMPALMES

61 PROPIEDADES DEL CONJUNTOADHERENCIA EMPALMES MECÁNICOS

62 PARA QUE EL ACERO ALCANCE TENSIONES DEL ORDEN DE LOS 200 MPaPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA LA DEFORMACIÓN DE ROTURA DEL HORMIGÓN A TRACCIÓN ES: ectu ≈ = 0.1 %0 AL EXISTIR LA ADHERENCIA: ec = es es = ectu ≈ = 0.1 %0 ss = ec x Ec ≈ 20 MPa PARA QUE EL ACERO ALCANCE TENSIONES DEL ORDEN DE LOS 200 MPa EL HORMIGÓN DEBERÁ HABER SUPERADO SU DEFORMACIÓN DE ROTURA POR TRACCIÓN SE HABRÁ FISURADO

63 DEL HORMIGÓN ARMADO TRACCIONADO ES INEVITABLEPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA LA FISURACIÓN DEL HORMIGÓN ARMADO TRACCIONADO ES INEVITABLE ¿ES NECESARIO “CONTROLAR” DICHA FISURACIÓN?

64 EXISTEN DISTINTOS MOTIVOS PARA CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA EXISTEN DISTINTOS MOTIVOS PARA CONTROLAR LA FISURACIÓN MÁS PRECISAMENTE CONTROLAR LA “ABERTURA” DE LAS FISURAS RAZONES ESTÉTICAS O PSICOLÓGICAS Hay acuerdo general que fisuras del orden de 0.4 ó 0.5 mm afean la estructura y producen inquietud en los usurarios RAZONES DE IMPERMEABILIDAD La máxima abertura admisible dependerá del tipo de fluído y de su presión RAZONES DE PROTECCIÓN DE LAS ARMADURAS No existe consenso respecto a relación entre la corrosión de las armaduras y la abertura de las fisuras

65 ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓN

66 ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓN ¿DE QUÉ MANERA PUEDE HACERSE?

67 ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓN ¿DE QUÉ MANERA PUEDE HACERSE? BÁSICAMENTE HAY DOS FORMAS

68 ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓN ¿DE QUÉ MANERA PUEDE HACERSE? BÁSICAMENTE HAY DOS FORMAS MEDIANTE ALGÚN MECANISMO QUE ANULE O REDUZCA LAS TENSIONES DE TRACCIÓN

69 ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓN ¿DE QUÉ MANERA PUEDE HACERSE? BÁSICAMENTE HAY DOS FORMAS MEDIANTE ALGÚN MECANISMO QUE ANULE O REDUZCA LAS TENSIONES DE TRACCIÓN PRETENSADO

70 ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓN ¿DE QUÉ MANERA PUEDE HACERSE? BÁSICAMENTE HAY DOS FORMAS MEDIANTE ALGÚN MECANISMO QUE ANULE O REDUZCA LAS TENSIONES DE TRACCIÓN PRETENSADO PROCURANDO QUE EL NÚMERO DE FISURAS SEA ELEVADO

71 ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓNPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA ES NECESARIO CONTROLAR LA FISURACIÓN ¿DE QUÉ MANERA PUEDE HACERSE? BÁSICAMENTE HAY DOS FORMAS MEDIANTE ALGÚN MECANISMO QUE ANULE O REDUZCA LAS TENSIONES DE TRACCIÓN PRETENSADO PROCURANDO QUE EL NÚMERO DE FISURAS SEA ELEVADO ADHERENCIA

72 ESTO BÁSICAMENTE SIGNIFICA: COLOCAR BARRAS DE DIÁMETROS PEQUEÑOSPROPIEDADES DEL CONJUNTO FISURACIÓN ADHERENCIA PROCURANDO QUE EL NÚMERO DE FISURAS SEA ELEVADO ADHERENCIA ESTO BÁSICAMENTE SIGNIFICA: COLOCAR BARRAS DE DIÁMETROS PEQUEÑOS

73 HORMIGÓN ARMADO EDGARDO LUIS LIMA

74 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

75 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

76 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

77 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

78 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

79 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

80 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

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83 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

84 FISURACIÓN DE UN TIRANTE

85 FISURACIÓN DE UN TIRANTE