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1

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Lámina 1

INTRODUCCION

74.01 HORMIGON I

09/03/2009

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.01

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Lámina 2

El objetivo de esta materia es aprender a diseñar elementos estructurales básicos de

hormigón armado.

ESTA CLASE INCLUYE:

- QUÉ ES EL HORMIGÓN ARMADO Y CÓMO FUNCIONA

- ELEMENTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS

- QUÉ SIGNIFICA DISEÑAR UN ELEMENTO DE H°A°.

09/Mar/09

2

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Lámina 3

HORMIGÓN = ROCA ARTIFICIAL

PRESENTA

- MUY BUENA RESISTENCIA A COMPRESIÓN

- BAJA RESISTENCIA A TRACCIÓN

- POCA DUCTILIDAD

ES EL MATERIAL MAS UTILIZADO

EN LA INDUSTRIA DE LA

CONSTRUCCIÓN.

ES UN MATERIAL COMPUESTO

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Lámina 4

HORMIGÓN ESTRUCTURAL

•SIN ARMAR

•ARMADO

• PRETENSADO - POSTESADO

• HORMIGÓN IN SITU

• HORMIGÓN PREMOLDEADO

• LLENADO TRADICIONAL

• PROYECTADO

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3

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HORMIGÓN

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HORMIGÓN

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HORMIGÓN

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HORMIGÓN

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Lámina 9

HORMIGÓN

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HORMIGÓN

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Lámina 11

Qué se puede construir ?

. Edificios de todo tipo

. Puentes

. Estructuras subterráneas

. Reservorios, silos

. Muros de contención

. Torres de comunicaciones

. Estructuras offshore

. Represas, muelles

- Muebles

. etc., etc.

- etc., etc.

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Lámina 12

Hormigón: Baja resistencia a la tracción y Poca ductilidad

HORMIGÓNARMADO

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Lámina 13

Hormigón: Baja resistencia a la tracción y Poca ductilidad

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Lámina 14

FUNCIONAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO

Tensiones de tracción

Tensiones de compresión

Material homogéneo

Tensiones de compresión en el hormigón

Esfuerzo de tracciónen el acero

Hormigón

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8

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Lámina 15

EL FUNCIONAMIENTO DEL HORMIGÓN ARMADO SE BASA EN:

QUE EXISTE ADHERENCIA

ENTRE EL HORMIGÓN Y EL ACERO

(SE IGUALAN SUS DEFORMACIONES)

QUE EL HORMIGÓN Y EL ACERO

TIENEN COEFICIENTES DE DILATACIÓN

TÉRMICA SIMILARES

EL HORMIGÓN BRINDA

PROTECCIÓN A LA ARMADURA

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Lámina 16

HORMIGÓN ARMADO= HORMIGÓN + BARRAS DE ACEROSe mejora la resistencia a tracción y la

ductilidad de la estructura

OJO! No se evitan las fisuras

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9

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Lámina 17

CONCEPTO DE RECUBRIMIENTO

RECUBRIMIENTO

EL EL HORMIGÓN HORMIGÓN PROTEGE AL ACEROPROTEGE AL ACERO

-- DE LA DE LA CORROSIÓN CORROSIÓN

-- DE LA TEMPERATURA EN EL CASO DE INCENDIOS DE LA TEMPERATURA EN EL CASO DE INCENDIOS

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Lámina 18

Algo de historia....

En Argentina:el edificio KAVANAGH, construido en 1934,fue en su momento el edificio más alto del mundo construido en Hormigón Armado.

Tiene 120 m de altura,32 pisos, y la estructura se ejecutó en 9 meses.....

Los comienzos....- Lambot: bote de hormigón con malla de alambre (1848) - Monier: primer patente en 1867. - Wilkinson, Hennebique, Hyatt....- Mörsch: recién hacia fines de 1800, establece los principios de funcionamiento

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Lámina 19

VENTAJAS DEL HORMIGON ARMADO

1. MOLDEABILIDAD

2. DISPONIBILIDAD DE SUS MATERIALES CONSTITUYENTES

4. MONOLITISMO (ESTRUCTURAS HIPERESTATICAS)

6. MEJORES COSTOS ECONOMICOS Y FINANCIEROS

5. BUENA RESISTENCIA AL FUEGO

7. ESTRUCTURAS MAS RIGIDAS

8. RELATIVO BAJO MANTENIMIENTO

3. TECNOLOGIA DE CONSTRUCCION SENCILLA

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Lámina 20

DESVENTAJAS DEL HORMIGON ARMADO

A. EXISTEN FISURAS

B. REQUIERE ENCOFRADOS Y APUNTALAMIENTOS

D. SU COMPORTAMIENTO VARIA CON EL TIEMPO, CON LA TEMPERATURA,

CON LA VELOCIDAD DE APLICACION DE LA CARGA, CON EL ESTADO DE

TENSIONES, ETC.

C. RELATIVA BAJA RESISTENCIA POR UNIDAD DE VOLUMEN

E. DISPERSION DE RESULTADOS

09/Mar/09

11

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Lámina 21

ELEMENTOS ESTRUCTURALES BÁSICOS

-LOSAS

-VIGAS

- COLUMNAS Y TABIQUES

- FUNDACIONES

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Lámina 22

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE HORMIGON ARMADO

Mac Gregor, J. “REINFORCED CONCRETE – Mechanics and Design” - Fig. 1-5

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Lámina 23

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE HORMIGÓN ARMADO

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Lámina 24

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE HORMIGÓN ARMADO

Mac Gregor, J. “REINFORCED CONCRETE – Mechanics and Design” - Fig. 1-6

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Lámina 25

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE HORMIGÓN ARMADO

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Lámina 26

DISEÑO DE ELEMENTOS DE HORMIGÓN ARMADO

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Lámina 27

PROCESO DE DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA

2- ANTEPROYECTO DE LA ESTRUCTURA

3.1- PREDIMENSIONAMIENTO

3.2- ANALISIS DE CARGAS

3.3- CALCULO DE SOLICITACIONES

3.4- DIMENSIONAMIENTO

1- IDENTIFICACION DE LAS NECESIDADES DEL PROYECTO

3- DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Proceso Iterativo !!

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Lámina 28

ARQUITECTURA PLANTA TIPOARQUITECTURA PLANTA TIPO

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

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Lámina 29

ANTEPROYECTO COLUMNAS PLANTA TIPOANTEPROYECTO COLUMNAS PLANTA TIPO

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

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Lámina 30

SE HACE DE ACUERDO CON:

-PAUTAS REGLAMENTARIASQUE SE BASAN EN QUE LAS DEFORMACIONES SEAN ACEPTABLES

- LAS CARGAS

- LA EXPERIENCIA

ES UN PROCEDIMIENTO EMPÍRICO....

PREDIMENSIONAMIENTO

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

09/Mar/09

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TIPOS

Lámina 31

CARGAS / ACCIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

PERMANENTES EXTRAORDINARIASVARIABLES

• Cargas variables gravitacionales (sobrecargas de uso)

• Empujes del terreno

• Efectos reológicos

• Acciones térmicas

• Asentamientos diferenciales

• Acciones del viento

• Acción sísmica

• Explosiones en general

• Explosiones atómicas

• Impactos de vehículos

• Impactos de aviones

• Acciones terroristas

• Volcanes en erupción

• Peso propio de la estructura

• Peso propio de elementos no estructurales

REGLAMENTOS y/oANÁLISIS PARTICULARES

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Lámina 32

MEDIANTE UN ANÁLISIS ESTRUCTURAL SE DETERMINAN

LAS REACCIONES DE VÍNCULO, LOS MOMENTOS

FLEXORES, LOS ESFUERZOS DE CORTE Y LOS

ESFUERZOS NORMALES EN CADA ELEMENTO

ESTRUCTURAL

SOLICITACIONES

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

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Lámina 33

EL CRITERIO DE DISEÑO DE ELEMENTOS DE HORMIGON ARMADO

- LOS ESTADOS LIMITES -

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

UN ESTADO LIMITE ES UNA CONDICIÓN EN LA CUAL

UNA ESTRUCTURA O UN ELEMENTO ESTRUCTURAL YA

NO ES ACEPTABLE PARA EL USO QUE SE LE PRETENDE DAR.

SE DISTINGUEN:

- ESTADOS LÍMITES ÚLTIMOS

- ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO

- ESTADOS LÍMITES ESPECIALES

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Lámina 34

Que sea suficientemente

“fuerte” para resistir las cargas previstas

Que no se deforme, se fisure, vibre, o se incline de manera de

quedar inutilizado

QUE SIGNIFICA QUE UNA ESTRUCTURA, O UN ELEMENTO ESTRUCTURAL SEA ACEPTABLE O ADECUADO?

ESTADOS LIMITESULTIMOS

E.L.U.

ESTADOS LIMITES DE SERVICIO

E.L.S.

AL MENOR COSTO POSIBLE....

REGLAMENTOS

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

09/Mar/09

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Lámina 35

COLAPSO (REAL O CONVENCIONAL)� Deben tener una baja probabilidad de ocurrencia !!!

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

ESTADOS LIMITES ULTIMOS (ELU)

• ESTADO LÍMITE DE AGOTAMIENTO: COLAPSO DE UNA SECCIÓN PORESFUERZOS NORMALES, POR FLEXIÓN, POR CORTE, POR TORSIÓN, PORPUNZONAMIENTO, POR ESFUERZOS RASANTES, o POR UNA COMBINACIÓN DEESTOS TIPOS DE SOLICITACIÓN.

• ESTADO LÍMITE DE EQUILIBRIO: PÉRDIDA DEL EQUILIBRIO DE UNAESTRUCTURA PORQUE NO PUEDEN DESARROLLARSE LAS REACCIONES DEVÍNCULO NECESARIAS, O PORQUE SE TRANSFORMA EN UN MECANISMO. Ej.LEVANTAMIENTO DE APOYOS; DESLIZAMIENTOS, EMPOTRAMIENTOS QUE NOPUEDEN MATERIALIZARSE.

• ESTADO LÍMITE DE INESTABILIDAD (PANDEO): LA INCIDENCIA DELAS DEFORMACIONES EN LAS SOLICITACIONES LLEVA A LA ESTRUCTURA A LAFALLA. Ej. COLUMNAS ESBELTAS

• ESTADO LÍMITE DE FATIGA: COLAPSO DEBIDO A DIVERSOS CICLOS DECARGA Y DESCARGA. Ej. RIELES DE FERROCARRIL.

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Lámina 36

� Se daña el uso funcional de la estructura, pero NO COLAPSA

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (ELS)

• ESTADO LÍMITE DE DEFORMACIONES

• ESTADO LÍMITE DE FISURACIÓN

• ESTADO LÍMITE DE VIBRACIÓN

• ESTADO LÍMITE DE FATIGA

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ACCIONES EXTRAORDINARIAS

• Explosiones en general• Explosiones atómicas• Impactos de vehículos• Incendios• Acciones terroristas• Volcanes en erupción• Sismos extremos

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

DAÑO O FALLA debido a ACCIONES EXTRAORDINARIAS

ESTADOS LIMITES ESPECIALES

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Lámina 38

EN GENERAL, PRIMERO SE DIMENSIONA LA

ARMADURA EN BASE A ESTADOS LIMITES

ULTIMOS, Y POSTERIORMENTE SE VERIFICAN

LOS ESTADOS LIMITES DE SERVICIO.

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

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Lámina 39

DISEÑO EN BASE A ESTADOS LIMITES ULTIMOS

DEMANDA DE SOLICITACIONES

Q

NECESITAMOS ESTABLECER UN MARGEN DE SEGURIDAD!!!!!!

CAPACIDAD o RESISTENCIA

S

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

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Lámina 40

SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Una estructura dada tiene margen de seguridad M si

M = S(resistencia) – Q(esfuerzos cargas) > 0

Es decir, si la resistencia de la estructura es mayor que los esfuerzos debidos a las cargas que actúan sobre ella.

Debido a que S y Q son variables aleatorias, el margen deseguridad M = S – Q también es una variable aleatoria.

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

DISEÑO EN BASE A ESTADOS LIMITES ULTIMOS

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Lámina 41

ESTADOS LIMITES ULTIMOS

SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Una estructura dada tiene margen de seguridad M si

M = S – Q > 0

REGLAMENTOS

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

INTRODUCCION

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Lámina 42

COEFICIENTES DE SEGURIDAD – DIN/CIRSOC

>RESISTENCIA DEMANDA

RESISTENCIA ULTIMA

SS : Resistencia teórica

SOLICITACIONES MAYORADAS

n.n.n.n.QS: Solicitacionesn: Coeficiente de seguridad

global (n > 1)

≥

COEFICIENTE DE SEGURIDAD GLOBALnnnnESTRUCTURA = S / Q ≥ nnnnREGLAMENTO

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

09/Mar/09

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N I

Lámina 43

COEFICIENTES DE SEGURIDAD - ACI

RESISTENCIA DE DISEÑO Rd

∅∅∅∅ RtRt : Resistencia teóricaφ : Factor de minoración

de la resistencia (φ ≤ 1)

RESISTENCIA REQUERIDA U

ΣγΣγΣγΣγi.QiQi: Acciones nominalesi : Representa el tipo de

carga (permanente, variable, viento, etc.)

γ : Factor de mayoraciónde cargas (γ ≥ 1)

≥

COEFICIENTES DE SEGURIDAD PARCIALES

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

>RESISTENCIA DEMANDA

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Lámina 44

COEFICIENTES DE SEGURIDAD - EUROCODIGO

>RESISTENCIA DEMANDA

RESISTENCIA DE DISEÑO Rd

Rc/∅∅∅∅C; Rs/∅∅∅∅SRc; Rs : Resistencia teórica del hormigón y del acero respectivamenteφ : Coeficiente de

minoración de la resistencia de los materiales (φi> 1)

RESISTENCIA REQUERIDA U

ΣγΣγΣγΣγi.QiQi: Acciones nominalesi : Representa el tipo de

carga (permanente, variable, viento, etc.)

γ : Factor de mayoraciónde cargas (γ ≥ 1)

≥

COEFICIENTES DE SEGURIDAD PARCIALES

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

09/Mar/09

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Lámina 45

ESTADOS LIMITES DE SERVICIODEFORMACIONES, FISURACION, VIBRACIONES, INCLINACION, ETC.

VERIFICACIONES “EN SERVICIO”!!!!!!O SEA, SIN MAYORAR LAS CARGAS

VALORES ADMISIBLES

Qadm

VALORES PREVISTOS

Qs

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

INTRODUCCION

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Lámina 46

V402 -1 5/5 0M4011 5/5 0

C135 /25

C26 0/2 5 V403 - 15/ 50

C1034 0/25 V405 -1 5/6 0M404 -15 /60

C440/25

C545/25

C1355 /30

C1465/ 35

C2455 /30

C2565/ 35

M4221 5/5 0

C4235 /25

V423 -1 5/5 0 C436 0/2 5

V424 -15 /50 C4440 /25

V415 -1 5/5 5

V421 -2 0/5 5

C1560/35

C10130/55

C286 0/3 5

C10230/ 55

M425 -15 /60 V426 -1 5/6 0C4540 /25

C4645 /25

M406 - 15/ 50 V407 - 15/ 50

M4081 5/5 0 V409 -1 5/5 0 V410 - 15/ 50

V411 - 20 /50

V412 - 15 /50TensT115 /15

V4

59 -

15/5

0

VE

sc4

60

-15/

50

V414 - 15/5 0M413 -1 5/50

M41615/ 50

V417 -1 5/5 0

M41815 /50 V419 -1 5/5 0 V420 - 15/ 50

V4

50

-15

/50

V4

51

-15/

50V

45

2 -

15/5

0

V4

53

-15

/50

V4

54 -

15/5

0

V4

55

-15/

50V

456

-15/

50

V4

57

-15/

50

V4

58

-15

/50

V46

3 -

15/

50

V4

61

-15

/50

V46

8 -1

5/5

0

V4

70 -

15/5

0

V47

1 -1

5/5

0

V4

72

-15

/50

V4

62

-15/

30

V4

66

-20/

50

V4

64

-15/

50

V4

69

-15/

50

M4

6520

/50

M4

67

20/

50

PLANTA TIPO PLANTA TIPO –– PLANO DE ENCOFRADOPLANO DE ENCOFRADO

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

09/Mar/09

24

INTRODUCCION

FIU

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to. C

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Es

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74

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Lámina 47

GRACIAS POR SU ATENCION !!!

FIN –INTRODUCCION