PROPIEDADES DE LOS MATERIALES CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL CONCRETO

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Las deformaciones por flujo plástico son proporcionales al nivel de carga, hasta niveles del 50 por ciento de la resistencia. Para niveles mayores la relación deja de ser proporcional.

El flujo plástica continúa a través en el tiempo a una tasa cada vez menos y se detiene en un periodo de dos o cinco años. Alcanza aproximadamente una magnitud de 1.2 a 3 veces la deformación unitaria instantánea.

La contracción produce deformaciones en el concreto debidas a que el agua de la mezcla se evapora y hace que el elemento se deshidrate, con lo que se producen cambios volumétricos en la estructura interna del concreto provocando las deformaciones. Si el curado inicial del concreto se hace muy cuidadosamente, disminuirá el efecto de la contracción, la mayor parte de la deformación por esta causa suele ocurrir en los primeros meses.

Resistencia a la Tensión

La resistencia del concreto a la tensión es mucho menos que su resistencia a la compresión constituyendo aproximadamente entre un 8% a 15% de ésta. No se realiza ningún ensayo debido a las dificultades que se presentan, para estimarlo se han diseñado métodos indirectos como la prueba brasilera o Split test, consiste en cargar lateralmente el cilindro hasta que se rompa. Este procedimiento viene especificado por la norma ASTM-C-496-46. La resistencia a la tensión es igual a:

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Donde: f Resistencia a la tensión del concreto

P carga de rotura

h longitud del cilindro

d diámetro del cilindro

CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL ACERO

Como ya se ha visto anteriormente el concreto no resiste esfuerzos a tensión y por si sólo tiene un uso limitado. Para compensar esta falla y aumentar su resistencia, precisa del acero. En éste trabajo se explorara el acero no sólo como el acero de refuerzo típico de varillas corrugadas, sino también con perfiles de acero.

El acero es una aleación de elementos como: carbono, manganeso, silicio, cromo, níquel y vanadio. El carbono determina sus propiedades mecánicas. A mayor contenido de carbono, la dureza, la resistencia a la tensión y el límite elástico aumentan, pero, por el contrario disminuye la ductilidad y la tenacidad. El manganeso aumenta la forjabilidad del acero, su templabilidad y resistencia al impacto. Sin embargo, disminuye su ductilidad. El silicio se incluye para propósitos de desoxidación combinado con el oxígeno disuelto en la mezcla, El cromo aumenta la resistencia a la abrasión y la templabilidad, el nique mejora la resistencia al impacto y finalmente el vanadio mejora la temperabilidad. El principal componente del acero es el hierro.

El acero que se utiliza en el concreto armado se fabrica bajo las normas ASTM-A-615/615M-00 Y A706/706M-00.

Como se agrupan el acero de acuerdo a su composición

Las propiedades del acero son:

- La elasticidad que es la capacidad de un metal de regresar a su forma original después de aplicar una carga y retirarla. La Astm normaliza aceros con límites elásticos entre 1690 a 7000 kg/cm2

- La fatiga que ocurre cuando un metal es sometido a esfuerzos en forma repetida por arriba de su límite de fatiga por medio de muchos ciclos de carga.

- La ductilidad es la capacidad de un cuerpo de deformarse sin fracturarse en el rango más allá del límite elástico.

- La resistencia última que es resultado de dividir a la carga entre el área original del acero.

- La tenacidad se define como la combinación de resistencia y ductilidad.

Las propiedades mecánicas del acero pueden examinarse graficando los resultados de una prueba de tensión en donde la carga es aumentada hasta el punto de fractura, esto grafica una curva esfuerzo-deformación. Se presenta en la figura una curva típica de acero dúctil.

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En el rango elástico la relación de esfuerzo-deformación permanece lineal y directamente proporcional, este material obedece a la ley de HOOKE sólo en este rango. La pendiente de la curva de la deformación unitaria (dentro del rango elástico) se denomina E, el módulo de elasticidad. Se alcanza rápidamente el punto superior de fluencia, el esfuerzo permanece constante, aunque la deformación aumenta. Esta región de la curva se le denomina rango plástico, y aquí ya no obedece la ley de Hooke. Después de alcanzar el valor máximo de esfuerzo, este decrece con una deformación unitaria que asciende en valores rápidamente y entonces ocurre la fractura.

Resistencia a la fatiga

(pendiente)

Adherencia entre acero y concreto (Hamsen)

(pendiente)

COLUMNAS SUJETAS A FLEXOCOMPRESIÓN

Todas las columnas son sometidas a flexión y a cargas axiales, es necesario diseñarlas para resistir ambas solicitudes. Se mostrarán los aspectos generales de la flexocompresión y se desarrollará un caso de estudio primeramente con columnas de concreto reforzado para la generalización del método y posteriormente la obtención del diagrama de interacción.

Según sea la importancia de las deformaciones en el análisis y diseño de columnas, éstas pueden ser cortas o largas. Las columnas cortas son aquellas que presentan deflexiones laterales que no afectan su resistencia, en cambio las columnas largas ven reducida la resistencia por ellas. El objeto de estudio en adelante será el de las columnas cortas,

Una columna sometida a flexocompresión se considera la consecuencia de tener una carga axial excéntrica, dando como resultado una carga axial y un momento flexionante. Para poder analizar la exentricidad de la carga axial se toma respecto al centro plástico, podemos encontrarlo porque tiene la propiedad de que una carga aplicada directamente sobre él produce deformaciones uniformes en toda la sección. En secciones simétricas el centro plástico coincide con el centroide de la sección bruta y en secciones asimétricas coincide con el centroide de la sección transforma, si la carga axial se aleja del centro plástico, la distribución de deformaciones es modificada.

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