Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSION MATURÍN PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CONCRETO Y DEL ACERO DE REFUERZO Profesor: Miguel Mongua Integrantes:

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este documento describe las propiedades físicas y mecánicas del concreto.

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSION MATURÍN

PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DEL CONCRETO Y DEL ACERO

DE REFUERZO

Profesor:

Miguel Mongua

Maturín, Octubre 2014

Integrantes:

Page 2: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

INTRODUCCIÓN

En este trabajo podremos ver las propiedades del cemento y el acero,

y las empresas donde se trabajan la elaboración de estos materiales,

teniendo presente que el concreto es el producto resultante de la mezcla de

un aglomerante (generalmente cemento, arena, grava o piedra machacada y

agua) que al fraguar y endurecer adquiere una resistencia similar a la de las

mejores piedras naturales. Y que el acero es una aleación de hierro y

carbono (máximo 2.11% de carbono), al cual se le adicionan variados

elementos de aleación, los cuales le confieren propiedades mecánicas

específicas para su diferente utilización en la industria.

El cemento junto a una fracción del agua del concreto componen la

parte pura cuyas propiedades dependen de la naturaleza del cemento y de la

cantidad de agua utilizada.

Esta pasta pura desempeña un papel activo: envolviendo los granos inertes y

rellenando los huecos de loa áridos, confieren al concreto sus características:

De resistencias mecánicas.

De contracción

De fisurabilidad.

El acero Los principales elementos de aleación son: Cromo,

Tungsteno, Manganeso, Niquel, Vanadio, Cobalto, Molibdeno, Cobre, Azufre

y Fósforo. Los productos ferrosos con más de 2.11% de carbono denominan

fundiciones de hierro.

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DESARROLLO

PROPIEDADES DEL CONCRETO

Las propiedades básicas del cemento a tratar en relación con la

composición del clinker son fraguado, desarrollo de resistencia, calor de

hidratación, estabilidad de volumen y durabilidad (resistencia a ataques

químicos).

Hidratación, consecuencias y velocidad.

Para caracterizar el clinker con respecto a los aspectos de producción y

las propiedades del cemento, será útil una clasificación de los minerales de

clinker en los siguientes cuatro grupos:

(I).- Los silicatos de calcio, representados por el C3S y el C2S, son la

parte principal de clinker de cemento portland (por lo general un 75 - 85 %) y,

básicamente, son los compuestos deseables para las propiedades de

cementación en el cemento portland.

(II).- Los aluminatos y ferritos de calcio, representados por C3A, C4AF y

C2F, se pueden considerar como componentes necesarios en la práctica,

porque las materias primas inevitablemente contienen algo de Al2O3 y

Fe2O3 y también por su importancia como fundentes durante el proceso de

clinkerización. Por regla general, constituyen un 10 – 20 % del clinker e

influyen en las propiedades del cemento de una manera significante y, a

menudo, también problemática.

(III).- Los óxidos libres de CaO y MgO suelen representar menos del 5 %

del clinker.

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En términos generales son componentes no deseados que indican una

cocción insuficiente del clinker (CaO) o que son el resultado de un alto

contenido de MgO en las materias primas (MgO).

(Iv).- Los sulfatos que siempre están presentes en cantidades de hasta un

3 %, como resultado del azufre de las materias primas o el combustible

transferido al clinker. Tienen una influencia pronunciada en las propiedades

del cemento.

La base para las propiedades del cemento portland es su capacidad de

reaccionar con el agua, formando nuevas fases sólidas llamadas hidratos,

que son estables frente al agua.

Un proceso de hidratación ocurre según la siguiente ecuación general:

Anhidrita (sólida) + Agua ⇒ Hidrato (sólido) + Calor

En el caso del cemento portland las reacciones aproximadas son:

Page 5: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Las dos primeras reacciones (encuadradas) son las más importantes para

el desarrollo de un hormigón resistente y duradero, y los compuestos que

contienen Al2O3 y Fe2O3 están presentes en el producto final, pero no son

tan importantes como los productos de silicato de calcio.

De esta manera, las consecuencias de los procesos de hidratación son:

Solidificación (combinación) del agua.

Generación de nuevas fases (hidratos).

Aumento del volumen total de fases sólidas.

Desprendimiento de calor.

Los cambios físico-químicos son la base para las propiedades del cemento

en la práctica relacionadas con el uso final, propiedades que son:

Fraguado (el desarrollo de rigidez inicial).

Desarrollo de resistencias.

Cambios del volumen (estabilidad de volumen).

Desarrollo de calor.

Resistencia a ataques químicos.

Los primeros tres grupos de minerales arriba mencionados, es decir, los

silicatos, los aluminatos y ferritos, y los óxidos libres, todos son capaces de

reaccionar con agua formando hidratos y, de esa manera, contribuir al

desarrollo de las propiedades del cemento portland.

Page 6: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Los sulfatos se disuelven en el agua y por su composición iónica influyen

en los procesos de hidratación de los compuestos que forman hidratos.

Además, los componentes secundarios (y en cierto grado los demás

componentes) que entran en soluciones sólidas en los minerales de clinker,

pueden cambiar su reactividad y, de esa manera, influir la velocidad de

hidratación.

De ese modo, los constituyentes del clinker adicionalmente pueden: ser

clasificados en componentes que producen hidratos (los grupos 1, 2 y 3

arriba mencionados) y componentes que modifican la reactividad, que

incluyen álcalis, sulfatos y constituyentes que entran en soluciones sólidas

con los minerales de clinker. El yeso, que suele ser añadido al clinker

durante la molienda a cemento, naturalmente pertenece a este último grupo.

Fraguado.

Cuando un cemento se amasa con agua en proporción del 20 al 35 por

100, en peso, se forma una pasta que mantiene su plasticidad durante un

tiempo muerto después del cual la pasta empieza a rigidizarse hasta que

desaparece su plasticidad a la vez que va aumentando su resistencia de

forma gradual. Este fenómeno es consecuencia de las precipitaciones

sólidas de gel o cristal que se producen durante las reacciones de

hidratación y que dan lugar a un aumento progresivo de la viscosidad de la

pasta.

Hay que distinguir dos facetas de esta transformación que se conocen

como "fraguado" y "endurecimiento" de la pasta de cemento. Durante el

fraguado la pasta pierde su plasticidad llegando a adquirir algo de

resistencias, mientras que el endurecimiento se caracteriza por la ganancia

progresiva de resistencias de una pasta fraguada.

El fraguado, es pues, el desarrollo de rigidez de una pasta o mortero de

cemento, que cambia su carácter de una masa plástica a un material rígido.

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El tiempo transcurrido antes del fraguado depende de varios factores,

incluyendo la temperatura, la relación AguaCemento

y las características del

cemento.

Durante el fraguado hay que distinguir dos fases conocidas como

"principio de fraguado" y "fin de fraguado" y que son importantes para

conocer el tiempo durante el cual la pasta permanece plástica y, por tanto, es

trabajable. El principio de fraguado se caracteriza por iniciarse la rigidez de la

pasta y, el final del mismo viene marcado por la pérdida de plasticidad de

aquella.

Para cumplir con las normas para cemento portland, el tiempo de

fraguado inicial no debe ser inferior a 30, 45 ó 60 minutos, mientras que el

tiempo de fraguado final debe ser inferior a 8, 10 ó 12 horas. Los límites del

tiempo pueden variar de un país a otro.

No existe una frontera clara entre el fin de fraguado y el principio del

endurecimiento de un cemento. El endurecimiento es el progresivo desarrollo

de resistencias mecánicas y queda regulado por la naturaleza y estructura de

las películas coloidales que recubren los granos y que avanzan hacia el

núcleo en la hidratación.

Es frecuente, algunas veces, confundir los términos fraguado y

endurecimiento cuando en realidad son dos fenómenos distintos y hasta tal

punto, que pueden existir cementos de fraguado lento y de endurecimiento

rápido.

La evolución del fraguado se sigue por medio de la aguja de Vicat u otros

sistemas análogos y la del endurecimiento mediante ensayos de resistencia

mecánica.

Los problemas en cuanto al control de la calidad del cemento con

respecto al fraguado son:

Page 8: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

1. Evitar el fraguado anormal.

2. Asegurar uniformidad en los tiempos normales de fraguado.

Los siguientes factores asociados con el clinker son importantes para

controlar el fraguado:

1. La cantidad de C3A ó de C3A + C4 AF

2. La reactividad de C3A ó de C3A + C4 AF.

3. El contenido y la distribución de los álcalis.

4. La cantidad de C3S.

5. El contenido de ciertos componentes secundarios.

La cantidad de C3A en el clinker es un factor dominante en el control del

fraguado. Por esto, las preocupaciones en cuanto al control del fraguado y la

estabilidad del volumen en la práctica ponen un límite superior al contenido

de C3A en el clinker de alrededor del 15 %. Son importantes no sólo la

cantidad exacta sino también la reactividad del C3A (o la fase de

aluminatos/ferritos). En esta conexión, la textura de cristalización y la

solución sólida de iones ajenos en los cristales juegan un papel importante.

Debido a la complejidad de las reacciones y factores que ocasionan el

fraguado de un mortero de cemento Portland, es difícil hacer una

cuantificación del efecto de factores específicos en esa propiedad.

Sin embargo, las siguientes reglas generales pueden ser útiles.

Fraguado de acuerdo con el método de penetración de una aguja

(método de Vicat)

Los tiempos de fraguado normales para el cemento portland ordinario

3000cm2g

:

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Fraguado inicial: 2-5 horas.

Fraguado final: 3-6 horas.

Efectos típicos: Tiempo de fraguado/ C3A: + 0.2 h/ % de C3A

Resistencia:

La aplicación fundamental del cemento es la fabricación de morteros y

hormigones destinados a la construcción de elementos en los que,

generalmente, la propiedad más interesante es su resistencia mecánica.

Por consiguiente, los cementos, junto con los áridos, tienen que

conferírsela y esto lo logran porque al amasarlos con agua dan lugar a

pastas que endurecen y tiene una gran cohesión y, cuya porosidad va

disminuyendo a la vez que las resistencias mecánicas van creciendo con el

paso del tiempo, presentando, además, las mismas una gran adherencia con

los áridos que componen el mortero y el hormigón.

Todas las fases del cemento que hidratan pueden, potencialmente,

contribuir al desarrollo de resistencias. El desarrollo de resistencias iniciales

(es decir, hasta 28 días a 20 °C) está dominado por la hidratación del C3S

soportado por el C3A, mientras las fases de C2S y C4AF, que hidratan más

lentamente, contribuyen al desarrollo de resistencias finales.

Los álcalis y, sobre todo, los álcalis solubles, combinados como

sulfatos, tienen una influencia pronunciada en el desarrollo de resistencias.

Un aumento del contenido incrementará las resistencias iniciales

(típicamente hasta 3 días de endurecimiento), pero reducirá las resistencias

finales. El efecto beneficioso en las resistencias iniciales es un resultado de

los efectos acelerante de los procesos de hidratación iniciales, en parte

causados por un efecto retardador en los procesos de hidratación finales.

Una lista de los factores más importantes para el desarrollo potencial

de resistencias debe incluir:

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1. Los contenidos relativos de los cuatro minerales de clinker dominantes,

C3S, C2S, C3A y C4AF. Los contenidos dependen de la composición de la

harina cruda y la eficacia de la cocción.

2. La reactividad de los minerales principales del clinker, que depende de la

entrada en solución sólida de iones ajenos en los minerales y la historia

térmica de la cocción.

3. El contenido y la distribución de los álcalis, que dependen del contenido

de SO3 y de álcalis.

Calor de hidratación.

El calor de hidratación es un factor de importancia en la práctica.

Tiene un efecto autoacelerador en la hidratación de cemento y, por

consiguiente, puede ser beneficioso cuando se trabaja con hormigón bajo

condiciones ambientales fríos. Sin embargo, también puede ser un factor

problemático, ya que el calentamiento de la parte interior de la estructura de

hormigón puede generar grandes gradientes térmicos que pueden inducir

tensiones mecánicas, que finalmente pueden resultar en la formación de

hendiduras, fisuras y grietas. Esto es sobre todo un problema para

estructuras de hormigón macizas y compactas. En este último caso,

normalmente se prefiere usar cementos especiales, llamados cementos de

bajo calor de hidratación.

PLANTAS QUE PRODUCEN CEMENTO EN VENEZUELA.

En fecha 28 de Mayo del 2008, el Presidente de la República Hugo

Chávez Frías, dicta el “Decreto con Rango, Valor y Fuerza de Ley Orgánica

de Ordenación de las Empresas Productoras de Cemento” (Decreto No.

6091), por su con vinculación estratégica para el desarrollo de la Nación, por

razones de “conveniencia nacional” y a fin de reservar al Estado la industria

de fabricación de cemento. En este sentido se ordena la transformación de

las sociedades mercantiles y empresas filiales y afiliadas, que hasta esa

Page 11: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

fecha desarrollaban las actividades del sector cemento en el país, en

Empresas del Estado.

Proyectos a futuro:

Descripción:

Objetivo: Construcción y puesta en marcha de una planta de cemento

portland con capacidad para 1.000.000 ton de cemento por año a 12 km de

la población de Quiriquire. Sector Las Brisas, Parroquia El Pinto, Municipio

Piar, Estado Monagas.

Alcance: El alcance es el diseño, procura, construcción y puesta en

operación de una nueva planta de Cemento con capacidad de 1.000.000

toneladas/año que se dirige a fortalecer la capacidad de suministro de tan

importante recurso, a la Gran Misión Vivienda Venezuela y demás Obras del

Estado Venezolano.

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Metas: Puesta en operación de una nueva planta de producción de

cemento con capacidad de 1.000.000 Ton de cemento por año

Logros – Resultados Relevantes

Planta de última tecnología, aplicada en cada uno de los equipos

que la conforman

Fecha prevista para prueba con carga de equipos principales de

operación Junio 2014

Impacto Socio – Político

Capacidad de producción de un millón de toneladas de cemento

que se dirige a fortalecer la capacidad de suministro de tan

importante recurso, a la Gran Misión Vivienda Venezuela y

demás Obras del Estado Venezolano.

Empleos Directos generados: 1.200 en construcción y 270

cuando se encuentre en operación

Empleos Indirectos generados: 3.000 en construcción y 800

cuando se encuentre en operación

 

Inversión Total: MMUSD 395,95

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Descripción:

Objetivo: Diseño, procura y construcción de una nueva línea de Cemento

con capacidad de 1.000.000 toneladas/año. En el sector San Sebastián de

los Reyes, Municipio San Sebastián, Estado Aragua

Alcance: El alcance es el diseño, procura, construcción y puesta en

operación de una nueva línea de Cemento con capacidad de

1.000.000 toneladas/año que se dirige a fortalecer la capacidad de suministro

de tan importante recurso, a la Gran Misión Vivienda Venezuela y demás

Obras del Estado Venezolano.

Metas: Puesta en operación de una nueva línea de producción de

cemento con capacidad de 1.000.000 Tn de cemento por año

Logros – Resultados Relevantes

Entes ejecutores:

China: CATIC Beijing Co. LTD

Venezuela: Corporación Socialista de Cemento, S.A.

•Inicio de Obras Civiles y Órdenes de Compra de Equipos Medulares

Page 14: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

•Finalización del vaciado de la fundación de los silos de cemento

•Procura de equipos mayores al 75% de su ejecución total.

•48,36% del total de m3 de concreto ya se encuentran vaciados en

la planta

•Fecha prevista para la Prueba de los equipos de

Operación: DICIEMBRE 2014

Impacto Socio – Político

Capacidad de producción de un millón de toneladas de cemento que

se dirige a fortalecer la capacidad de suministro de tan importante

recurso, a la Gran Misión Vivienda Venezuela y demás Obras del

Estado Venezolano.

Empleos Directos generados: 202 en construcción y 150 cuando se

encuentre en operación

Empleos Indirectos generados: 800 en construcción y 600 cuando se

encuentre en operación

Page 15: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Descripción:

Objetivo: Incrementar la capacidad actual del Horno (3000 TPD de Clinker,

260 TPH de Crudo y 190 TPH de Cemento) equivalentes a 450.000 Ton/Año

en la Planta Cumarebo, Edo. Falcón

Alcance: El alcance es Incrementar la capacidad actual del Horno (3000

TPD de Clinker, 260 TPH de Crudo y 190 TPH de Cemento) equivalentes a

450.000 Ton/Año en la Planta Cumarebo, Edo. Falcón. Esta producción esta

destinada a fortalecer la capacidad de suministro de tan importante recurso,

a la Gran Misión Vivienda Venezuela y demás Obras del Estado Venezolano.

Dicho proyecto se desarrolla con recursos propios de la empresa.

Metas: Puesta en operación de una nueva planta de producción de

cemento con capacidad de 450.000 Ton de cemento por año adicionales

Logros – Resultados Relevantes

Incrementar la capacidad actual del Horno (3000 TPD de Clinker, 260

TPH de Crudo y 190 TPH de Cemento) en (02) fases:

Page 16: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Fase I: Capacidad de producción: Clinker 3700 TPD, 320 TPH de

Crudo y 200 TPH de Cemento

Fase II: Capacidad de producción: Clinker 4200 TPD, 320 TPH de

Crudo y 220 TPH de Cemento

Para alcanzar la capacidad de despacho anual de Cemento

de 1.640.000 toneladas en la Fase II.

Fecha prevista para la Prueba de los equipos de Operación: NOVIEMBRE

2014

Impacto Socio – Político

Capacidad de producción de un millón de toneladas de cemento que

se dirige a fortalecer la capacidad de suministro de tan importante

recurso, a la Gran Misión Vivienda Venezuela y demás Obras del

Estado Venezolano.

Empleos Directos generados: 105 en construcción y 210 cuando se

encuentre en operación

Empleos Indirectos generados: 310 en construcción y 600 cuando se

encuentre en operación

Page 17: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Descripción:

Objetivo:

Diseño, procura y construcción de una nueva línea de Cemento con

capacidad de 1.200.000 toneladas/año en Las Llanadas, Municipio

Candelaria, Estado Trujillo

Alcance:

El alcance es el diseño, procura, construcción y puesta en operación de una

nueva planta de Cemento con capacidad de 1.200.000 toneladas/año que se

dirige a fortalecer la capacidad de suministro de tan importante recurso, a la

Gran Misión Vivienda Venezuela y demás Obras del Estado Venezolano.

Dicho proyecto se desarrolla con recursos propios de la empresa.

Metas

Puesta en operación de una nueva planta de producción de cemento con

capacidad de 1.200.000 Ton de cemento por año

Logros – Resultados Relevantes

China: CATIC Beijing Co. LTD

Page 18: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Venezuela: Corporación Socialista de Cemento, S.A.

Inicio de movimientos de tierra en Julio 2013

Impacto Socio – Político

Capacidad de producción de un millón de toneladas de cemento que se

dirige a fortalecer la capacidad de suministro de tan importante recurso, a la

Gran Misión Vivienda Venezuela y demás Obras del Estado Venezolano.

Empleos Directos generados: 600 en construcción y 150 cuando se

encuentre en operación

Empleos Indirectos generados: 1.800 en construcción y 450 cuando se

encuentre en operación

Venezolana de cementos:

Sede Principal

Calle Londres, entre Calles Nueva York y Trinidad. Urbanización Las Mercedes. Baruta Edo. Miranda Venezuela

Oficina Principal:

Av. Ppal. De los Cortijos de Lourdes, 2da. Transversal, Centro Empresarial Senderos, Piso 2 Caracas. Teléfonos: (0212)207.40.00

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Oficina PrincipalAv. Principal La Castellana.Centro Letonia, Torre ING Bank, piso 6. CaracasTelfs: (58 212) 276.3911 / 276.3843 

Localización: Las Llanadas, MunicipioCandelaria, Estado Trujillo.

Localización: Las Llanadas, MunicipioCandelaria, Estado Trujillo.

 

Page 20: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Ubicación geográfica de las plantas:

PROPIEDADES DEL ACERO DE REFUERZO.

Ductilidad, es la elongación que sufre la barra cuando se carga sin llegar

a la rotura.

Page 21: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Las especificaciones estipulan que el estiramiento total hasta la falla, no

sea menor que cierto porcentaje mínimo (tabla 5.3) que varía con el

tamaño y grado de la propia barra.

Dureza, se define como la propiedad del acero a oponerse a la

penetración de otro material.

Resistencia a la tensión, Es la máxima fuerza de tracción que soporta la

barra, cuando se inicia la rotura, dividida por el área de sección inicial de

la barra. Se denomina también, más precisamente, carga unitaria máxima

a tracción.

Límite  de  fluencia,  fy.-Es la tensión a partir de la cual el material

pasa a sufrir deformaciones permanentes, es decir, hasta este valor de

tensión, si interrumpimos el traccionamiento de la muestra, ella volverá a su

tamaño inicial, sin presentar ningún tipo de deformación permanente, esta se

llama deformación elastica. El ingeniero utiliza el límite de fluencia de la barra

para calcular la dimensión de la estructura, pues la barra soporta cargas y

sobrecargas hasta este punto y vuelve a su condición inicial sin deformación.

Pasado este punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.

En general, en el caso de los aceros de dureza natural, el límite de

fluencia coincide con el valor aparente de la tensión correspondiente al

escalón de cedencia. En los casos en que no aparece este escalón o

aparece poco definido, como suele ocurrir con los aceros estirados en frío, es

necesario recurrir al valor convencional establecido en las prescripciones,

como se explica más abajo, para aceros de resistencia mayor a 4200Kg/cm2.

Las barras con resistencias hasta 2800 Kg/cm2 presentan una curva

elasto-plástica, como se ve en la figura 5.10 a), entonces fy se identifica con

claridad. Para aceros de resistencias mayores, hasta 4200 Kg/cm2, la curva

esfuerzo-deformación unitaria puede ser elasto-plastica o no, dependiendo

de las propiedades del acero y del procesos de fabricación.

Page 22: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Para aceros de resistencias mayores a 4200 Kg/cm2, donde el grado

de fluencia no está definido, el código ACI especifica que el esfuerzo de

fluencia, fy, debe determinarse como el esfuerzo que corresponde a una

deformación de 0.0035 cm/cm, tal como se muestra en la Probablemente, la

resistencia en el punto de fluencia, es decir, el esfuerzo elástico máximo que

puede soportar la barra, es la propiedad mecánica más importante para el

diseñador.

La resistencia a la tensión se controla por un límite sobre la resistencia

en el punto de fluencia y esta no puede ser menor que 1.25 veces la

resistencia real en el punto de fluencia.

Si bien la tendencia actual, en la construcción con hormigón reforzado,

es hacia el uso de barras de refuerzo con grado de resistencia más elevado,

dado que el  uso de estas conduce a una reducción significativa del tonelaje

de acero y del tamaño de los miembros estructurales de hormigón, lo que da

por resultado economía en la mano de obra y en otros materiales, se tiene un

límite practico sobre cuán fuerte debe ser el acero de refuerzo utilizado en

una construcción estándar de Hormigón armado: Todas las resistencias del

acero tienen aproximadamente la misma elongación para el mismo esfuerzo

de tensión aplicado  (mismo  módulo  de  elasticidad  Es=2.1*106  Kg/cm2).  

Si  un  acero  tiene  una resistencia en el punto de fluencia que es el

doble de la de otro, puede aplicarse el doble de deformación permanente,

esta se llama deformación elástica.

El ingeniero utiliza el límite de fluencia de la barra para calcular la

dimensión de la estructura, pues la barra soporta cargas y sobrecargas hasta

este punto y vuelve a su condición inicial sin deformación. Pasado este

punto, la estructura esta fragilizada y comprometida.

En general, en el caso de los aceros de dureza natural, el límite de

fluencia coincide con el valor aparente de la tensión correspondiente al

Page 23: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

escalón de cedencia (figura 5.10 a). En los casos en que no aparece este

escalón o aparece poco definido, como suele ocurrir con los aceros estirados

en frío, es necesario recurrir al valor convencional establecido en las

prescripciones, como se explica más abajo, para aceros de resistencia mayor

a 4200 Kg/cm2.

Las barras con resistencias hasta 2800 Kg/cm2 presentan una curva

elasto-plástica, como se ve en la figura 5.10 a), entonces fy se identifica con

claridad.

Para aceros de resistencias mayores, hasta 4200 Kg/cm2, la curva

esfuerzo-deformación unitaria puede ser elasto-plastica o no, dependiendo

de las propiedades del acero y del procesos de fabricación.

Para aceros de resistencias mayores a 4200 Kg/cm2, donde el grado

de fluencia no está definido, el código ACI especifica que el esfuerzo de

fluencia, fy, debe determinarse como el esfuerzo que corresponde a una

deformación de 0.0035 cm/cm, tal como se muestra en la figura 5.11.

Probablemente, la resistencia en el punto de fluencia, es decir, el

esfuerzo elástico máximo que puede soportar la barra, es la propiedad

mecánica más importante para el diseñador.

La resistencia a la tensión se controla por un límite sobre la resistencia

en el punto de fluencia y esta no puede ser menor que 1.25 veces la

resistencia real en el punto de fluencia.

Si bien la tendencia actual, en la construcción con hormigón reforzado,

es hacia el uso de barras de refuerzo con grado de resistencia más elevado,

dado que el  uso de estas conduce a una reducción significativa del tonelaje

de acero y del tamaño de los miembros estructurales de hormigón, lo que da

por resultado economía en la mano de obra y en otros materiales, se tiene un

límite practico sobre cuán fuerte debe ser el acero de refuerzo utilizado en

una construcción estándar de Hormigón armado: Todas las resistencias del

Page 24: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

acero tienen aproximadamente la misma elongación para el mismo esfuerzo

de tensión aplicado  (mismo  módulo  de  elasticidad  Es=2.1*106  Kg/cm2). 

Si  un  acero  tiene  una resistencia en el punto de fluencia que es el

doble de la de otro, puede aplicarse el doble de esfuerzo, pero se obtendrá el

doble de elongación. Con cargas moderadas, el refuerzo de acero se estirará

casi lo mismo que lo que puede estirarse el hormigón que lo rodea sin

agrietarse severamente; si se aplica más carga, el acero puede soportar la

carga con seguridad, pero el hormigón que lo cubre se agrietará. Esto no

sólo da mal aspecto sino que, en general, permitirá la corrosión del refuerzo.

Page 25: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

FIGURA 5.10

a) Diagrama Esfuerzo Deformación para Aceros de Dureza Natural

Laminados en Caliente;

b) curvas típico esfuerzo-deformación unitario para barras de refuerzo

Nota: Las curvas están indicadas según su límite de fluencia

Page 26: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

FIGURA 5.11 Diagrama Esfuerzo Deformación para Aceros de resistencia

mayor a 4200 kg/cm2.

En general, no se puede usar la mayor resistencia de los aceros con

resistencias en el punto de fluencia de 4200   Kg/cm2, como refuerzo

estándar a la tracción, sin causar el agrietamiento del hormigón, a menos

que se tomen disposiciones especiales en el diseño del miembro.

Maleabilidad,  es  la  capacidad  que  presenta  el  acero  de  soportar 

la  deformación sin romperse, al ser sometido a un esfuerzo de

compresión.

Tenacidad, viene siendo la conjugación de dos propiedades: ductilidad

y resistencia. Un material tenaz será aquel que posee una buena

ductilidad y una buena resistencia al mismo tiempo.

Fatiga, cuando un elemento estructural se somete a cargas cíclicas,

este puede fallar debido a  las grietas que se forman y propagan, en

especial cuando se presentan inversiones de esfuerzos, esto es

conocido como falla por fatiga, que puede ocurrir con esfuerzos

menores a la carga de deformación remanente.

Límite de fatiga. Se evalúa en un diagrama Esfuerzo máximo

(resistencia a la fatiga) vs. el número de ciclos hasta la falla, estos diagramas

indican que la resistencia a la fatiga, de un acero estructural, decrece con un

aumento de número de ciclos, hasta que se alcanza un valor mínimo que es

el límite de fatiga.

Con  la  tracción considerada como positiva y la compresión negativa,

las pruebas también demuestran que a medida que disminuye la relación

entre el esfuerzo máximo y el mínimo, se reduce de modo considerable la

resistencia al a fatiga. Las pruebas indican además que los aceros con

resistencia a la tracción semejante tienen casi la misma resistencia a la

fatiga.

Page 27: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Estas propiedades se determinan mediante la realización de diferentes

pruebas o ensayos, para determinar qué material es el que emplearemos

para el fin que le queramos dar. En la tabla 5.3 se dan algunas

características mecánicas para diferentes grados y clases de aceros.

(1). AH = Acero para Hormigón (DN = Dureza Natural; EF = Estirado en frío)

(2). Para el cálculo de valores unitario se utilizará la sección nominal.

(3). Relación mínima admisible entre los valores de la carga unitaria

de rotura y del límite elástico, obtenidos en cada ensayo

PLANTAS QUE PRODUCEN ACERO EN VENEZUELA.

Sidor

La Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro, Sidor es un complejo

siderúrgico integrado que utiliza tecnologías de Reducción Directa y Hornos

Eléctricos de Arco. Los procesos de esta siderúrgica se inician con la

fabricación de Pellas y culminan con la entrega de productos finales Largos

(Barras y Alambrón) y planos (Láminas en Caliente, Láminas en Frío y

Recubiertos).

Page 28: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Este complejo es el principal del país, está ubicado en la zona

industrial de Matanzas, estado Bolívar, región suroriental  de Venezuela,

sobre la margen derecha del río Orinoco, a 282 km de su desembocadura en

el océano Atlántico.

Esta siderúrgica ubicaba a Venezuela en cuarto lugar como productor

de acero integrado de América Latina y el principal de la región Andina, ha

logrado colocar su nivel de producción en torno a los 4 millones de toneladas

de acero líquido por año, con indicadores de productividad, rendimiento total

de calidad, oportunidad en las entregas y satisfacción de sus clientes,

comparables con las empresas más competitivas de Latinoamérica. Es

reconocida además por ser el primer exportador no petrolero del país.

Desde el 12 de mayo del 2008, Sidor es una empresa perteneciente al

Estado venezolano, luego de que el Presidente de la República Hugo

Chávez Frías,  decretará la nacionalización de la misma, la cual en 1997

había sido privatizada.

Page 29: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Sizuca:

Siderúrgica Zuliana (Sizuca) es una empresa enfocada en la

fabricación de barras de acero con resaltes para uso como refuerzo

estructural.

Localizada en Ciudad Ojeda, Estado Zulia, a 90 kilómetros de

Maracaibo, es la tercera mayor productora de acero de Venezuela.

Sizuca ofrece productos milimétricos (10mm, 12mm, 16mm y 25mm) y

productos por pulgadas (1/2”, 3/8”, 3/4” y 5/8”), siendo todos nuestros

productos comercializados bajo la Norma Venezolana COVENIN 316,

contando con las certificaciones de Calidad de IQNET y FONDONORMA

(Platinium 9000 e ISO 9001).

Esta pequeña siderúrgica que representa apenas el 2% de la

capacidad instalada nacional en producción de acero y cabillas, pero que ha

ido incrementando su producción real desde el año 2000 y en los primeros 5

meses de 2014 superaba la producción de la gigante Sidor en cabillas y casi

igualaba la de SideturCSN.

Complejo siderúrgico Nacional

Page 30: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

El Complejo Siderúrgico Nacional produce acero de la mejor calidad

para los mercados de la construcción y metalmecánico, tanto nacional como

extranjero. Cuenta con dos centros operativos encargados de la producción

de acero líquido: Planta Casima y Planta Barquisimeto. Estas dos plantas

elaboran semiterminados utilizando hornos de arco eléctrico y modernos

procesos de colada continua.

Planta Casima.

Planta Antímano.

Page 31: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Planta Guarenas

Planta Valencia

Planta Lara

Page 32: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Planta Barquisimeto

Sivensa

Sivensa es una corporación venezolana dedicada a la manufactura de

productos largos de acero para las industrias de la construcción, manufactura

e infraestructura. Mediante continuos programas de inversión en sus

divisiones, Sidetur e IBH, Sivensa contribuye al desarrollo del país al generar

nuevos empleos, dinamizar la economía regional y participar de manera

protagónica en las actividades de reciclaje de material ferroso. Las empresas

filiales de Sivensa tienen presencia a nivel nacional; sus nueve plantas

operativas están ubicadas en los estados Bolívar, Carabobo, Miranda, Lara y

Distrito Federal. Adicionalmente, Sidetur tiene 14 centros de recolección de

material ferroso ubicados en diferentes ciudades. Las filiales Sidetur e IBH

guardan una estrecha relación con las comunidades donde operan,

desarrollando desde hace más de tres décadas una amplia gestión de

compromiso social.

Page 33: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Desde un punto de vista crítico debemos analizar profundamente esta

pregunta, ¿A qué se debe que las plantas no estén produciendo el cemento

suficiente, para cubrir las necesidades de todo el pueblo? Esta es una

realidad que partió de una buena idea pero luego fue presa de las malas

decisiones adoptadas por el ejecutivo nacional.

El 28 de Mayo del 2008, el Presidente de la República Hugo Chávez

Frías, dicta el “Decreto con Rango, Valor y Fuerza de Ley Orgánica de

Ordenación de las Empresas Productoras de Cemento” (Decreto No. 6091),

por su con vinculación estratégica para el desarrollo de la Nación, por

razones de “conveniencia nacional” y a fin de reservar al Estado la industria

de fabricación de cemento. En este sentido se ordena la transformación de

las sociedades mercantiles y empresas filiales y afiliadas, que hasta esa

fecha desarrollaban las actividades del sector cemento en el país, en

Empresas del Estado.

No cabe duda que la producción de cemento es una tema estratégico

para el desarrollo de la nación, por eso mencionábamos al principio del texto

que lo que sucede hoy en día en Venezuela nació de una idea fundamentada

en el nacionalismo, ya que muchas de nuestras empresas fueron vendidas a

transnacionales extranjeras. Pero en todo ámbito debe existir un punto de

equilibrio, en la política el equilibrio debe ser entre lo público y lo privado. El

estado no puede manejar el 100% de las industrias, eso le generaría

pérdidas importantes como sucede hoy en día cuando se estatiza una

empresa, la producción baja y los trabajadores dependen de un subsidio del

estado.

Lo que sucedió aquí, fue el pretender estatizar todas las empresas a

ligera, incluyendo aquellas con varias décadas en el país con records de

producción, sin estar preparados.

Page 34: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

Estudios de organismos importantes, dicen que la producción en los

últimos dos años en general ha disminuido en un 48% y la demanda

aumentada, sin contar las fallas en la distribución en todo el país.

Una empresa debe de tener supervisión, competencia para alcanzar el

tope de su capacidad y buena distribución. Aspectos en los que han fallado

las empresas estatizadas. Por eso nuestra visión crítica, independientemente

del tinte político siempre debe existir la crítica constructiva para solucionar

los problemas.

CONCLUSIÓN

Page 35: Propiedades Fisicas y Mecanicas Del Concreto y Acero de Refuerzo

El acero y el concreto son materiales esenciales para el ingeniero civil,

estos tienen una gran resistencia al momento de construir, que los vuelven

indispensables para esta.

En Venezuela son muchas las empresas que están encargadas de

producir y comercializar cemento, derivados y explotación de materias

primas destinados a la construcción a nivel nacional. Al igual que son

muchas las empresas que se encarga de hacer este trabajo con el acero.

El acero es tal vez el material más ampliamente utilizado en las grandes

edificaciones actuales, muy importante en las estructuras. En la construcción

de puentes colgantes, los hilos, las cerchas y vigas que sostienen a estos

son hechos de acero. La rapidez de las construcciones lo hace el favorito de

la mayoría de las constructoras ya que en cuanto menor tiempo pase para la

culminación de un edificio, más rápido se van a lograr ganancias, además en

comparación con las construcciones de concreto las de acero son más

livianas, ofrecen espacios mucho más amplios, es sencillo hacer ventanales

panorámicos y edificaciones más altas.

El concreto cuyas características de resistencia, versatilidad,

durabilidad y economía, lo han convertido en el material de construcción más

utilizado en todo el mundo, se le puede definir como la mezcla de cemento

portland, agua, agregados y aire su apariencia es a la de una roca artificial

que puede parecer simple pero con una compleja naturaleza interna. La

mayoría de los materiales para construir son de gran importancia cuando se

utilizan en su área las propiedades que los hacen ser el mejor son las

propiedades detener una gran resistencia, durabilidad, fracción entre otras.