Resistencia y Ductilidad de Elementos de Concreto Reforzado con Armapref.Ing. Miguel Cruz A., Dr. Se.

Catedrtico, Universidad de Costa Rica.

El trabajo realizado consisti en analizar elcomportamiento de elementos de concreto reforzadoutilizando estructuras de acero de ArmaPref, ascomo el comportamiento de sistemas de paredes demanipostera confinada con elementos de borde deconcreto reforzados con las mismas armaduras. Elcomportamiento de elementos de concreto reforzadose obtuvo de ensayos de dos tipos de elementos, chatosy esbeltos; los resultados prcticos se compararon conlos valores tericos obtenidos al aplicar las teoras deconcreto reforzado aceptadas en el mbito ingenieril.El anlisis de las paredes se realiz analticamente,aplicando modelos puntal-tensor y modelaje medianteelemento finito.

1. Anlisis experimental de elementos de concretoreforzado utilizando ArmaPref.

El anlisis experimental de los elementos de concretoreforzado consisti en la aplicacin de carga lateralmonotnica y carga cclica en la parte superior de doselementos chatos (relacin altura/ancho = 1.4) y dosesbeltos (relacin altura/ancho = 4.83} reforzados con laarmadura 2508 de ArmaPref, con el fin de determinar lacapacidad al corte de los elementos chatos y la capacidada flexin y ductilidad de los elementos esbeltos, ycomparar los resultados con los obtenidos tericamente.La geometra de los elementos esbeltos se muestra en lafigura 1.

En la tabla 1 se muestran los resultados experimentalesde cada caso analizado, as como los resultados tericos,calculados con base en las propiedades tericas de losmateriales (fy = 4916 kg/cm2, fe = 210 kg/cm2).

En la figura 2 se muestran los especmenes chatos yesbeltos luego de aplicar las cargas ltimas. Ntese elpatrn de agrietamiento caracterstico de cada condicin(falla a cortante y a flexin respectivamente).

Figura 1: geometra de los modelos experimentales esbeltos.

Tabla 1: Comparacin de resultados prcticos y tericospara elementos de concreto reforzado con utilizandoArmaPref.

Caracterstica Resultadoprctico

Resultadoterico

Elementos Chatos

Esfuerzo ltimo acero fu

Resistencia a compresindel concreto f

Cortante ltimo ante cargamonotnica V

u

Cortante ltimo ante cargacclica Vu

8755 kg/Cm2

293 kg/cm2

11115.25

kg12500 kg

6145 kg/cm2

210 kg/cm2

7199 kg

7199 kg

Elementos esbeltos

Esfuerzo ltimo acero Fu

Resistencia a compresindel concreto P

Flexin mxima ante cargamonotnica M

u

Flexin mxima ante cargacclica M

u

Ductilidad ante cargamonotnica u.

7307 kg/cm2

356 kg/cm2

1961 kg*m

2175 kg*m

9.75

6145 kg/cm2

210 kg/cm2

1068 kg*m

1068 kg*m

1.60

Figura 2: Patrn de agrietamiento en a) elementos chatos y b)elementos esbeltos.

2. Anlisis de paredes confinadas.

Se realiz el anlisis terico de una pared chata (altura = 2.7m, largo = 3.0 m) elaborada a partir de mampostera clase Asegn el CSCR-02, reforzadas con barras de acero ArmaPref((J>: 0.72 cm, A$: 0.41 cm2, grado 70) a cada 60 cm, tantovertical como horizontalmente. Los elementos de bordesson de concreto reforzado con armadura de ArmaPref.

El clculo de la carga ltima se realiza mediante tresprocedimientos:

Capacidad a cortante segn seccin 9.7.5 del CSCR-02,para paredes reforzadas no confinadas.

Capacidad ante carga lateral segn seccin 9.8.9 delCSCR-02, para paredes confinadas, mediante modelopuntal-tensor.

Capacidad a cortante y flexin de elementos de borde,capacidad a cortante de la mampostera y capacidada tensin de las barras en la mampostera utilizandomodelaje de elemento finito.

Los resultados obtenidos del procedimiento ///. muestranque la capacidad est regida por la mampostera, y que para

el caso en consideracin se tiene una carga lateral ltimade 815 ton. Por otra parte, el procedimiento /. indica que laresistencia ante carga lateral es de 11.5 ton, correspondientea la fuerza generada en una vivienda de dos niveles de 53m2 que posea un peso de 800 kg y con coeficiente ssmicoCS = 0.27 (Zona III, tipo sitio S3, Sobre-resistencia = 2.0,Importancia = 1.0, ductilidad de 1.5). Los resultados decapacidad obtenidos mediante el procedimiento //. sonmayores a los de los dems procedimientos. Por ltimo serealiz el procedimeinto U. utilizando acero convencionalgrado 40, los resultados respecto a los obtenidos conArmaPref son similares.

Conclusiones

Los elementos de concreto reforzado construidos conarmadura tipo ArmaPref, presentaron resistenciassimilares o mayores a las predichas por la teora delconcreto reforzado.El comportamiento cclico no produjo una prdidade resistencia ni una prdida de la capacidad dedeformacin, ni en los modelos sujetos a falla porcortante, ni en los modelos sujetos a falla por flexin.

La ductilidad que mostraron los elementos largos, delorden de 10, permite concluir que cuentan con capacidadde disipacin de energa a la hora de movimientoscclicos intensos.La pared de mampostera con elementos de borde deconcreto reforzados con armadura tipo ArmaPref, escapaz de tolerar cargas de 11 500 kg, correspondientesa un peso nercial de 42300 kg y una aceleracin picoefectiva de 0.36 con ductilidad de 1.5 y factor de sobre-resistencia de 2.0.La pared armada con ArmaPref muestra resistenciasanalticas similares a la pared armada con aceroconvencional grado 40.

Referencias.

Colegio Federado de Ingenieros y de Arquitectosde Costa Rica, "Cdigo Ssmico de Costa Rica 2002",Editorial Tecnolgica de Costa Rica, Cartago, 2003.

Nilson, A.H., Darwin, D., Dolan, C.W. "Design ofConcrete Structures" McGraw Hill, New York, 2004.

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Park, R., Paulay, T., "Reinforced Concrete Structures".John Wiley and Sons, New York, 1975.

Paulay, T., Priestley, M.J.N. "Seismic Design ofReinforced Concrete and Mansory Buildings". JohnWiley and Sons, Inc., New York, 1992.