Introduccion al hormigon armado y pretensado

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FÍSICAS Y NATURALES
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS
Cátedra
“HORMIGÓN ARMADO Y
PRETENSADO”
PRETENSADO”
CAPÍTULO 1
PANORAMA GENERAL Y
PANORAMA GENERAL Y
NOCIONES PRELIMINARES
1

2. INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN
PRESENCIA DEL HORMIGÓN EN LAS DIFERENTES
PRESENCIA DEL HORMIGÓN EN LAS DIFERENTES
TIPOS DE OBRAS DE INGENIERÍA CIVIL
 ESTRUCTURAS
 GEOTECNIA
GEOTECNIA
 TRANSPORTE
 SANITARIA
 OBRAS HIDRÁULICAS
 CONSTRUCCIONES DE ARQUITECTURA
2

3. EVOLUCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
PASADO
PASADO PASADO RECIENTE - PRESENTE
Estadio Alberto José Armando 1940 CABA
Estadio Alberto José Armando 1940-CABA
Coliseo Romano 72 80 DC E t di M i K 1978 2011 Có d b
¿Qué diferencia a simple vista podemos destacar?
Coliseo Romano - 72-80 DC Estadio Mario Kempes 1978 y 2011. Córdoba
3

4. PASADO PASADO RECIENTE PRESENTE
EVOLUCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
PASADO PASADO RECIENTE - PRESENTE
Ponte Vecchio – Florencia 1345
Ponte Vecchio – Florencia 1345
Puente del Bicentenario- Rio IV 2010
Puente Lago San Roque 2019
¿Qué diferencia a simple vista podemos destacar?
Puente Carlos – Praga 1402
Puente Lago San Roque – 2019
4

5. EVOLUCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
PASADO RECIENTE - PRESENTE
PASADO
Kavanagh CABA 1940
¿Qué diferencia a
simple vista
Kavanagh – CABA 1940
simple vista
podemos destacar? Partenon - Atenas 447 AC 5

6. COMPONENTES DEL HORMIGÓN ARMADO
HORMIGÓN:
• ALTA RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN
BAJA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
• BAJA RESISTENCIA A LA TRACCIÓN
• ECONÓMICO EN RELACION AL Aº
• ROTURA FRAGIL
ACERO:
• ALTA RESISTENCIA A LA
TRACCIÓN Y COMPRESIÓN
• COSTOSO RELACIÓN AL Hº
COSTOSO RELACIÓN AL H
• ROTURA DUCTIL
6

7. VENTAJAS HORMIGÓN ARMADO
VENTAJAS HORMIGÓN ARMADO
• PERMITE REALIZAR CONSTRUCCIONES DE GRAN MAGNITUD Y CONTINUAS
• EN ESTADO FRESCO TOMA LA FORMA DEL MOLDE O ENCOFRADO
ES RELATIVAMENTE ECONÓMICO
• ES RELATIVAMENTE ECONÓMICO
• ES DURABLE EN EL TIEMPO
Ó
FORMAS DE EJECUCIÓN
• HORMIGÓN COLADO IN SITU
HORMIGÓN COLADO IN SITU
• PREMOLDEADO O PREFABRICADO EN TALLER (imágenes)
7

8. IDEA FUNDAMENTAL DEL HORMIGÓN ARMADO
IDEA FUNDAMENTAL DEL HORMIGÓN ARMADO
RESISTIR LA COMPRESIÓN: HORMIGON
RESISTIR LA TRACCIÓN: ACERO
8

9. IDEA FUNDAMENTAL DEL HORMIGÓN ARMADO
Hi ót i A M t i l Elá ti Li l H é
Hipótesis A: Material Elástico, Lineal y Homogéneo
1) Material Isótropo: Cuando las propiedades mecánicas y térmicas son las
i t d l di i
mismas en todas las direcciones
2) Homogéneo: Es aquel que presenta las mismas características mecánicas
en todo su volumen.
3) Li l S l l l d H k d d l t i
3) Lineal: Se cumple la ley de Hook, donde las tensiones son
proporcionalmente lineales a las deformaciones, ( f = E   9

10. ECUACIÓN DE EQUILIBRIO
Q
MATERIAL HIPÓTESIS A: f = E e
z = Brazo de palanca de las fuerzas internas
z Brazo de palanca de las fuerzas internas
C= Resultante interna de las tensiones de compresión
T= Resultante interna de las tensiones de tracción
Aplicando las ecuaciones de equilibrio:
1) FH = 0 C=T
2) M=0 en el punto de aplicación de T M=C.z
3) M=0 en el punto de aplicación de C M=T.z
D 2 3 b C T
De 2 y 3 obtenemos C.z =T.z
donde para este caso el brazo de palanca z = 2/3h
10

11. ECUACIÓN DE EQUILIBRIO
Ó Ó
HORMIGÓN ARMADO: HIPÓTESIS B
Hipótesis B:
1) Comportamiento NO Lineal del Hormigón, NO Homogéneo y NO Isótropo
2) El hormigón no resiste tracciones (se fisura en la parte inferior)
3) A los efectos de resistir las tracciones en la parte inferior se colocan
) p
armaduras As
Cc = Resultante interna de las tensiones de compresión del hormigón
Ts = Resultante interna de las tensiones de tracción en el acero
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12. RAZÓN DE SER DEL HORMIGÓN ARMADO
PROPIEDADES DEL CONJUNTO
1) ELEVADA RESISTENCIA DEL HORMIGÓN A LA COMPRESIÓN UNIDO A UNA ELEVADA
RESISTENCIA DEL ACERO A LA COMPRESIÓN Y TRACCIÓN
RESISTENCIA DEL ACERO A LA COMPRESIÓN Y TRACCIÓN.
2) TRABAJO CONJUNTO DE AMBOS MATERIALES (SUPONEMOS UNA ADHERENCIA
PERFECTA ENTRE AMBOS). Para una determinada fibra de la sección, la deformación
) ,
del hormigón será igual a la deformación del acero ubicado en la misma fibra.
3) LOS COEFICIENTES DE DILATACIÓN TÉRMICA SON SIMILARES, POR LO QUE NO
APARECERÁN TENSIONES PERJUDICIALES EN LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA
APARECERÁN TENSIONES PERJUDICIALES EN LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA
ENTRE EL HORMIGÓN Y ACERO. SALVO EN CASOS DE INCENDIO O CALENTAMINTO
BRUSCO.
4) EL HORMIGÓN QUE ENVUELVE AL ACERO LO PROTEGE DE LA OXIDACIÓN DE DOS
FORMAS DIFERENTES:
a) Protección física a través del espesor de recubrimiento
b) Protección química por el carácter alcalino que posee el hormigón Ph = 12 6
b) Protección química por el carácter alcalino que posee el hormigón Ph = 12,6
A los fines de disminuir riesgo se recomienda:
• Utilizar un hormigón compacto con dosificación cuidadosa y vibrado adecuado
• Usar una cantidad suficiente de cemento a los fines de garantizar suficiente cal libre
g
• Elegir un espesor de recubrimiento adecuado
• Utilizar materiales sin agentes corrosivos.
12

13. FINALIDAD DE LAS ARMADURAS EN EL Hº Aº
FINALIDAD DE LAS ARMADURAS EN EL Hº Aº
1) ABSORBER LAS TENSIONES DE TRACCIÓN, CON EL PROPÓSITO DE
) ,
MANTENER EL EQUILIBRIO ANTE LA ROTURA POR TRACCIÓN DEL
HORMIGÓN.
2) LIMITAR LA FISURACIÓN PARA EVITAR LA DEGRADACIÓN POR EL INGRESO
2) LIMITAR LA FISURACIÓN PARA EVITAR LA DEGRADACIÓN POR EL INGRESO
DE AGENTES EXTERNOS.
FENÓMENOS PROPIOS
FENÓMENOS PROPIOS
DEL HORMIGÓN ARMADO
1) ADHERENCIA PERFECTA ENTRE EL HORMIGÓN Y LAS BARRAS DE ACERO
)
2) FISURACIÓN DEL HORMIGÓN
3) RETRACCIÓN. Acortamiento del Hº por la variación de su estado de
humedad
humedad.
4) FLUENCIA LENTA. Deformación del hormigón en el tiempo bajo cargas
sostenidas.
5) RELAJACIÓN. Pérdida de tensión del acero bajo deformación constante.
13

14. FASES DE TRABAJO DE UNA VIGA
SOMETIDA A FLEXIÓN
SOMETIDA A FLEXIÓN
I = Comportamiento lineal (NF)
Ia = Comportamiento
elastoplástico en la zona
traccionada
E.L.U traccionada.
II = Fisuración en la parte
superior y comportamiento
elastoplástico en compresión.
E.L.S “F”
III = Rotura de uno o ambos
materiales
E.L.S. “NF”
14

15. FASES DE TRABAJO (Continuación)
I = Comportamiento lineal
E.L.S “F”
E.L.S. “NF” E.L.U
I = Comportamiento lineal
Ia = Comportamiento elastoplástico en la zona traccionada (Ia límite f2 = fr).
II = Fisuración en la parte inferior y comportamiento elastoplástico en compresión.
III = Rotura de uno o ambos materiales
15

16. FASES DE TRABAJO (Continuación)
Comparación entre los comportamientos de piezas
Comparación entre los comportamientos de piezas
subarmado, balanceado y superarmado
1- Viga de hormigón simple, rotura frágil y pequeñas deformaciones  = 0,0%.
2- Viga con armadura mínima para evitar rotura brusca  = 0,1% s/ CIRSOC 201-2005 - min = 0,33%.
3- Viga subarmada, diseño económico, rotura con gran deformación y aviso  = 1,0%.
4 Rotura balanceada poco aviso = 2 0%
16
4- Rotura balanceada, poco aviso  = 2,0%.
5- Viga superarmada, rotura frágil sin previo aviso  = 4,0%.

17. HORMIGÓN PRETENSADO
Mecanismo de funcionamiento
17

18. HORMIGÓN PRETENSADO
Caso de tensor solicitado a tracción
18

19. HORMIGÓN PRETENSADO
Caso de viga simplemente apoyada
Caso de viga simplemente apoyada
1) Se aplica la fuerza de pretensado con el cable colocado en el tercio inferior (extremo del
1) Se aplica la fuerza de pretensado con el cable colocado en el tercio inferior (extremo del
núcleo central de inercia). Suponemos un estado ideal sin considerar el peso de la viga o
que la misma está apoyada en el suelo, por lo que no se considera su peso propio
actuando.
19

20. HORMIGÓN PRETENSADO
Caso de viga simplemente apoyada (cont.)
Caso de viga simplemente apoyada (cont.)
2) Con la viga en posición actuando D + Ps y sin aplicar L
3) Se aplica la sobrecarga L en la estructura
Se observan que las tensiones
en el borde inferior de la viga
son de compresión o con valores
son de compresión o con valores
de tracción muy bajo de acuerdo
al esfuerzo Ps utilizado
20

21. HORMIGÓN PRETENSADO-Tipos de cables
p
Cordones de 2, 3 ó 7 alambres
Alambres lisos
Alambres Conformados
21

22. CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
PRESOLICITADAS
DE ACUERDO AL MOMENTO QUE SE LE APLIQUE LA PRECOMPRESIÓN
PRETENSADO: Tesado de los cables antes del endurecimiento o fragüe del Hº
(armaduras pretensas).
22

23. CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
PRESOLICITADAS
PRESOLICITADAS
DE ACUERDO AL MOMENTO QUE SE LE APLIQUE LA PRECOMPRESIÓN
POSTENSADO: Tesado de los cables después del endurecimiento o fragüe del Hº.
23

24. CLASIFICACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS
PRESOLICITADAS
PRESOLICITADAS
SEGÚN EL GRADO DE PRETENSADO
PRETENSADO TOTAL O COMPLETO: Elimina por completo
las tracciones en el hormigón
PRETENSADO LIMITADO O INCOMPLETO Ad it
PRETENSADO LIMITADO O INCOMPLETO: Admite
tracciones bajas en el hormigón bajo cierto nivel de cargas
PRETENSADO MODERADO: No se fijan limitaciones a
l t i l h i ó S d t l l
las tracciones en el hormigón. Se reduce y controla la
fisuración respecto del hormigón armado normal.
24

25. FENÓMENOS PROPIOS
FENÓMENOS PROPIOS
DEL HORMIGÓN PRETENSADO
RETRACCIÓN: Acortamiento del Hº por pérdida de volumen del hormigón al
producirse el fragüe
producirse el fragüe.
FLUENCIA LENTA: Es un acortamiento por flujo plástico lento del hormigón, bajo
tensión constante, que se suma al acortamiento elástico y puede alcanzar valores
e s ó co s a e, que se su a a aco a e o e ás co y puede a ca a a o es
hasta 3 veces superiores al elástico
RELAJAMIENTO DEL ACERO: Pérdida de tensión del acero a longitud constante.
g
Estos comportamientos de los materiales son importantes en estructuras de
hormigón pretensado porque hacen perder tensión al acero de pretensado.
É
EL CONJUNTO DE PÉRDIDAS POR LOS FENOMENOS INDICADOS SE
DENOMINAN “PÉRDIDAS DE PRETENSADO DIFERIDAS” POR SE PRODUCEN
EN A LO LARGO DEL TIEMPO.
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26. EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS DE
HORMIGÓN ARMADO
HORMIGÓN ARMADO
• Estructuras resistentes de edificios
• Estructuras resistentes de edificios
• Pavimentos de Hº
• Presas para embalse de agua
p g
• Canales para conducción de líquidos
• Puentes de luces pequeñas y moderados
• Arcos
• Túneles
• Bases de fundación aisladas o vinculadas
• Bases de fundación, aisladas o vinculadas
• Plateas de fundación
• Fundaciones profundas
26
p
• Reservorios pequeños para líquidos

27. EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS DE
HORMIGÓN ARMADO
HORMIGÓN ARMADO
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28. EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS DE
HORMIGÓN PRETENSADO
HORMIGÓN PRETENSADO
28

29. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS FÍSICAS Y NATURALES
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES
DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS
Cátedra
“HORMIGÓN ARMADO Y
PRETENSADO”
PRETENSADO”
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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