FUNDAMENTOS DE CONCRETO ARMADO
INTRODUCCIÓN
Compuesto por cuatro elementos básicos como
son: grava, arena, cemento (tipo I, II, III, IV, V) y
agua, con ellos se genera una “piedra” sumamente
dura y resistente, es por esto que se usa en
estructuras ofreciendo una muy buena capacidad
para someterse a compresión.
Agregados pétreos (Aprox ¾ partes)
Indispensable que sean de la mejor calidad, esto es:
Grava: Se debe buscar la mayor cantidad de
superficies planas y angularidad (triturados son los
más indicados), con ello se garantiza una mayor
cobertura de la mezcla y un mejor trabe entre los
componentes (adherencia y cohesión); especial
cuidado en el tamaño máximo. Evitar el cuarzo (por
ello y por su forma el material de río no es
recomendable)
Arena: Libre de materia orgánica, con una finura
correcta, según gradación de diseño. Evitar cuarzo.
Concreto Simple
Es el concreto que conocemos, pero sin la presencia de
acero de refuerzo, este material solo podrá usarse en
elementos sometidos a compresión.
Tiene especial importancia estructural cuando su uso
final es construcción de elementos que trabajan por
gravedad (peso propio), ej.: Concreto ciclópeo
(concreto simple + Rocas con tam > 10”), estribos
de puentes y “muertos” para anclaje de cables en
puentes colgantes o atirantados, bases para ciertas
estructuras o equipos.
CONCRETO ARMADO Usado comúnmente y en el cual los elementos formados
son elativamente esbeltos. El tamaño máximo de
agregado no debe ser mayor de 2/3 de la separación entre
armaduras y el encofrado. La resistencia de estos
concretos esta entre 180 kg/cm2 y 350 kg/cm2.
CONCRETO ARMADO Se le da este nombre al concreto simple + acero de
refuerzo; básicamente cuando tenemos un elemento
estructural que trabajará a compresión y a tracción
(tensión). Ningún esfuerzo de tensión será soportado
por el concreto, es por ello que se debe incluir un
área de acero que nos asuma esta solicitación, dicho
valor se traducirá en el número de varillas y su
diámetro, así como su disposición.
TENSIÓN COMPRESIÓN
TIPOS DE CONCRETO
13/10/2011 Ing. Lialbert Marrufo
CONCRETO EN MASA
SON LOS CONCRETOS EMPLEADOS EN REPRESAS HIDRÁULICAS, ASÍ
COMO EN PIEZAS DE GRANDES PROPORCIONES VOLUMÉTRICAS,
TALES COMO: ESTRIBOS DE PUENTES, FUNDACIONES DE GRAN
TAMAÑO. LA PROPORCIÓN DE SU SUPERFICIE EXPUESTA Y SU
VOLUMEN ES MUY BAJA. DEBE COLOCARSE CON UNA
CONSISTENCIA RELATIVAMENTE SECA (1”).
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TIPOS DE CONCRETO
CONCRETO ALTA RESISTENCIA
EL COMITÉ ACI 363 DENOMINA CONCRETO DE ALTA
RESISTENCIA AQUELLOS CUYA RESISTENCIA ESPECIFICADA
SUPERE LOS 420 KG/CM2. PERO DEPENDERÁ DE LA ZONA
GEOGRÁFICA.
TIPOS DE CONCRETO
13/10/2011
PARA EL LOGRO DE ESTAS ALTAS RESISTENCIAS EXISTEN LOS SIGUIENTES RECURSOS:
EMPLEO DE ELEVADAS DOSIS DE CEMENTO
LOS AGREGADOS DEBEN CUMPLIR LOS REQUISITOS DE TAMAÑOS MÁXIMOS,
MANTENIÉNDOSE ENTRE ½” Y ¼”
DE ADITIVOS, PARTICULARMENTE LOS
PLASTIFICANTES– RETARDADORES DE ALTO
EMPLEO INDISPENSABLE
SUPERPLASTIFICANTES O
RENDIMIENTO.
BAJA RELACIÓN AGUA/CEMENTO (0,30 O MENOR).
EXCELENTES CALIDAD DE AGREGADOS.
COMPACTACIÓN CON PRECISIÓN.
CURADO EFICIENTE.
TIPOS DE CONCRETO
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CONCRETO PROYECTADO
SE DENOMINA CONCRETO PROYECTADO, LANZADO, SHOTCRETE O GUNITA, A
AQUEL APLICADO A PRESIÓN DE AIRE, QUE AL CHOCAR CON UNA SUPERFICIE, LA
CUBRE Y SE ADHIERE A ELLA.
SU APLICACIÓN PUEDE SER EN PROTECCIÓN DE TALUDES.
PAREDES DE TÚNELES.
FABRICACIÓN DE TUBOS, TANQUES Y ELEMENTOS
ESTRUCTURALES DE FORMA COMPLEJA.
TIPOS DE CONCRETO
13/10/2011 Ing. Li albert Marrufo
CONCRETO PROYECTADO
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TIPOS DE CONCRETO
PRESENTA LAS SIGUIENTES PROPIEDADES:
• ELEVADAS RESISTENCIAS MECÁNICAS.
• BAJA ABSORCIÓN.
• BUENA RESISTENCIA AL AMBIENTE Y A AGENTES QUÍMICO.
• EXCELENTE DEFENSA CONTRA EL FUEGO.
CARACTERÍSTICAS:
• TAMAÑO MÁXIMO DEL AGREGADO LIMITADO A ¾”
• EMPLEO DE ADITIVOS QUÍMICOS PARA PRODUCIR ATIESAMIENTO CASI
INSTANTÁNEO.
• OPERACIÓN DE COLOCACIÓN “DIFÍCIL”.
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TIPOS DE CONCRETO
CONCRETO LIVIANO ESTRUCTURAL
ES EL CONCRETO PREPARADO CON AGREGADOS LIVIANOS, PUEDEN
SER DE ORIGEN NATURAL, PERO, CON MÁS FRECUENCIA DE ORIGEN
ARTIFICIAL. TIENEN UN PESO UNITARIO ENTRE 1.500 Y 1.850
Kgf/cm2. PARA EL DISEÑO DE LA MEZCLA SE UTILIZAN LAS
“RECETAS” QUE PROPORCIONAN LOS PRODUCTORES DE
AGREGADOS LIVIANOS, YA QUE SEGÚN SU PROCEDENCIA, PUEDEN
Y SUELEN TENER CARACTERÍSTICAS DIFERENTES.
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TIPOS DE CONCRETO
CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES:
ROTURA DE TIPO FRAGIL, SU RESISTENCIA SE LIMITA A 300 KG/CM2,
CUANDO ES UTILIZADO EN ESTRUCTURAS QUE DEBEN SATISFACER
REQUERIMIENTOS SISMORRESISTENTES.
MAS SENSIBLES A LOS ATAQUES DE AGENTES QUÍMICOS, DEBIDO A
SU ALTA POROSIDAD Y CAPACIDAD DE ABSORCIÓN..
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TIPOS DE CONCRETO
CONCRETO CELULAR
NO ES PROPIAMENTE UN CONCRETO PORQUE NO CUENTA CON
AGREGADO GRUESO, Y A VECES TAMPOCO CON FINOS. ES UNA
PASTA DE CEMENTO Y AGUA, EN OCASIONES CON POCA ARENA. A
ESA MEZCLA SE LE AÑADE UNA ESPUMA ESPECIAL, ESTABLE Y
PERSISTENTE.
LA MEZCLA SE LLEVA A CABO EN UNA MEZCLADORA DE ACCIÓN
SUAVE, QUE NO LLEGA A ROMPER LA ESTRUCTURA DE LA MASA
ESPUMOSA
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TIPOS DE CONCRETO
CONCRETO CELULAR
EL CONCRETO CELULAR TIENE UN PESO UNITARIO QUE OSCILA
ENTRE 800 Y 1500 Kg/cm2, CON RESISTENCIAS QUE VARÍAN
ENTRE 30 Y 60 Kg/cm2.
EL USO MAS CONOCIDO ES EL DE CERRAMIENTO EN FORMA DE
BLOQUES O DE PANELES.
SU ESTRUCTURA INTERNA POROSA LO HACE EXCELENTE
AISLANTE TÉRMICO Y ACÚSTICO.
DISEÑO Y RELACIÓN A/C
Primero que todo se tiene que conocer la gradación
(porcentaje de partículas ordenadas en tamaños) de
cada uno de los agregados; hay varios métodos,
pero todos ellos conducirán a dosificar por peso la
grava, la arena, el agua y dejarlos en función de un
saco de cemento, por ej.: para un concreto de 210
Kg./cm2, tenemos un saco de cemento + 60 Kg. de
grava + 50 Kg. de arena + 85 Kg. agua (1kg agua= 1
Lt. Agua)
También podemos encontrar la dosificación para
producir 1 m3 del concreto deseado, por ej.: para 1
m3 de concreto de 210 kg/cm2 se requiere:
320 Kg. de cemento + 1530 Kg. de grava + 770 Kg. de arena + 180 Kg. de agua.
Por cada diseño habrá una relación agua – cemento (a/c) la cual será inmodificable y cualquier cambio en ella irá en detrimento de la manejabilidad y resistencia.
En general una relación agua/cemento (a/c) baja, medida al peso, que mantenga una adecuada trabajabilidad en el Concreto fresco, conduce a hormigones de mayor resistencia y mejor calidad.
Se requiere aproximadamente una relación a/c mínima de 0.25 para que todo el cemento presente en la mezcla reaccione químicamente con el agua formando pequeños puentes cristalizados entre las superficies de las partículas de agregados. Estos cristales son los responsables de la cohesividad entre las partículas y de la resistencia del Concreto en general.
• Lamentablemente una relación a/c cercana a 0.25
(que en teoría nos proporcionaría la mayor
resistencia), no puede ser conseguida en un Concreto
normal, pues la disminución de agua de amasado
provoca una pérdida importante de trabajabilidad e
inclusive puede llegar a imposibilitar la consecución
de una mezcla apropiada. Para asegurar una mezcla
homogénea y una trabajabilidad razonable en un
hormigón normal (sin aditivos) serán necesarias
relaciones a/c mínimas del orden de 0.60
• La falta de agua de curado durante el fraguado del Concreto (particularmente en los primeros días en que las reacciones son más intensas) tiene efectos adversos sobre la resistencia final del hormigón, pues provoca que las partículas de cemento no reaccionen totalmente, dando lugar a pocos cristales de unión entre partículas de áridos, con lo que disminuye la cohesión.
CONTROL DE MEZCLAS EN OBRA
Las propiedades más importantes a controlar en obra son: Asentamiento (slump) y la resistencia a compresión
• Asentamiento: Nos indica la trabajabilidad del
concreto e indirectamente nos muestra su reacción inicial (fraguado inicial); consta de una muestra que se toma bajo ciertos parámetros, la cual es ensayada en el cono de Abrams y se reporta una medida en centímetros o pulgadas, dependiendo del sistema de medición que aplique según el país. A mayor asentamiento mayor fluidez (trabajabilidad)
Resistencia a la compresión: Se toman muestras en
unas camisas cilíndricas, las cuales serán sometidas
a compresión controlada a los 7, 14 y 28 días
PATOLOGÍAS DEL CONCRETO Debido al mal vibrado se ocasionan “hormigueros”, estos
son bolsas de aire que quedaron al momento del vaciado.
Oxidación el acero, perder adherencia, acabados.
Al haber altas temperaturas, mucho viento y un mal curado,
el concreto se “consume” toda el agua presente y se
“reseca”, generando una contracción que puede producir
fisuras y hasta grietas.
Variación de la relación a/c, implica reducción en la
resistencia final; en obra es común la adición de agua
para recuperar manejabilidad y debido a ello se modifica
ostensiblemente dicha relación.
Exceso de aditivos, ya sea para retardar, acelerar,
plastificar, puede desencadenar grandes problemas en el
fraguado y en la resistencia.
M
U
R
O
Diagrama
Esfuerzos
H
La presión ejercida por el
concreto, es función de la
altura del elemento, del
espesor y de la densidad
del concreto = 2.4 ton/m3.
Al restringir la base, el
mayor esfuerzo estará
concentrado a 1/3 de H,
por ello hay que poner
especial cuidado en esta
zona!! 1/3 H
Al bombear se ocasionará
una mayor solicitación
en nuestras formaletas,
pues además de la
densidad del concreto
(peso por metro
cúbico), tendremos un
llenado a presión lo
cual incrementará los
esfuerzos ejercidos.
AREAS Y VOLUMENES
Área: HxA (cara de contacto)
Volumen: HxAxE
Área: BxH/2 (cara de contacto)
Volumen: Área x E
H
E
A
H
E B
Área: (b1+b2)xh/2
cara de contacto
Vol.: Área x E
Área: (πxd)xh cara de
contacto
Vol.: (πxd²/4)xh
π: 3.1416 (valor constante)
b2
h
E
b1
h
d