3.2 concreto

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CONCRETO ARMADO Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson

SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson

Arquitecta Universidad Nacional

Doctorado en Arquitectura – 2006 University Of Nottingham, UK

Especialización en Enseñanza CPS: 2009 University of Liverpool, UK

Concreto Armado


CONTENIDO

Características físicas de los materiales constitutivos

Composición

Generalidades – Usos Históricos

Tipos de concretos


Usos Historicos

Se cree que la cultura Egipcia (2,500 AC) fue la primera en usar calizas y yeso

mezclados en agua como mortero en la construcción de pirámides. Barro y paja eran

utilizados como agregados para formar bloques prefabricados.


Usos Historicos

En la Antigua Grecia (500 A.C.), se mezclaban compuestos de caliza calcinada con

agua y arena, añadiendo piedras trituradas, pedazos ceramicos y tobas volcánicas

extraídas de la isla de Santorini, dando origen al primer hormigón de la historia, CONCRETO ARMADO

Sistemas de Construcción y Estimación – Prof: Carolina Stevenson

La cultura Romana (siglo I y II DC) uso un material muy similar al cemento moderno en

construcciones como el Coliseo Romano y el Panteon. Productos animales como

cabello y sangre era usados como aditivos para hacer el concreto mas resistente,

maleable o evitar su congelamiento.

Roman Coliseum

Usos Historicos

Roman Pantheon, Rome, circa 126 AD

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John Smeaton construyo en 1759 el faro de Edystone, en la costa Cornwall, empleando

piedras unidas con un mortero de cal calcinada para conformar una construcción

monolítica que soportara la constante acción de las olas y los húmedos vientos.

Usos Historicos


En 1824 Joseph Aspdin y James Parker, patentaron el cemento portland en Leeds,

Inglaterra, su nombre proviene de su parecido a una piedra color gris verdoso oscuro

originaria de la isla de Portland. Isaac Johnson obtiene en 1845 el prototipo del cemento

moderno elaborado de una mezcla de caliza y arcilla calcinada a alta temperatura,

hasta la formación del clinker.

Portland Cement pattent, 1824

Usos Historicos


En 1836 se realizaron en Alemania las primeras pruebas sistemáticas de tensión y

compresión al concreto. Cemento Portland fue usado para construir el túnel del Támesis

y el sistema de alcantarillado de Londres 1859-1867.

Thames Tunnel, by I. K. Brunel 1843, the world's first underwater

tunnel J. J. Lambot, small reinforced concrete boat ,1848.

Usos Historicos


Varios sistemas de concreto reforzado fueron desarrollados la rededor del mundo en la

segunda mitad del siglo XIX.

Joseph Monier system’s reinforced concrete 1881.

William Wilkinson, reinforced concrete system ,1854.

Francois Hennebique reinforced concrete system, 1870

Usos Historicos


El siglo XIX trajo las primeras innovaciones y avances en concreto…

First US reinforced concrete building ,1871-1875.

First concrete reinforced bridge, USA,1889

World's first reinforced concrete skyscrape. Ingalls Building, 1903,

Cincinnati, Ohio.

Usos Historicos



A principios del siglo XX los químicos franceses Vicat y Le Chatelier y el alemán

Michaélis, logran producir cemento de calidad homogénea. La invención del horno

rotatorio para calcinación y el molino tubular; y los métodos de transportar

hormigón fresco ideados por Juergen Hinrich Magens (1903 -1907) facilitaron la

producción del cemento portland en grandes cantidades para la industria y la

construcción.

Usos Historicos

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/23/Joseph_Aspdin-BP_5022_1.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/Thamestunnel.jpg

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Ingalls_building_cincinnati_2006.jpg

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First US reinforced concrete building ,1871-1875. Con estos adelantos importantes estructuras en concreto fueron posibles como el

Grand Coulee Dam (1933), Hoover Dam (1936) el domo en concreto para el Assembly

Hall , University of Illinois (1967).

Hoover Dam ,1936.

Grand Coulee Dam ,1933.

Concrete domed sport structure, University of Illinois,1967.

Usos Historicos



Concrete domed sport structure, University of Illinois,1967.

System Dom-ino, 1914

by Le Corbusier,.

Reinforced concrete cantilevers, Falling water, 1936

by Frank Lloyd Wright Villa Savoye,1929-30, by Le Corbusier.

Ronchamp, 1955 by Le Corbusier

El desarrollo del concreto durante los siglos IXX y XX influencio enormemente el auge

de la arquitectura moderna y contemporánea…

Usos Historicos


Los avances tecnológicos del concreto posibilitaron la construcción de rascacielos más

altos, puentes de mayor luz, amplias cubiertas e inmensas presas.

South Wacker Drive, Chicago, 1992 Petronas Towers, Kuala Lumpur, 1998 The CN Tower, toronto, 1972

Usos Historicos


En el siglo XXI, preocupaciones ambientales han incentivado la investigación y el

mejoramiento del concreto en cuanto a:

•Reducción y control de las emisiones y mejora de eficiencia energética en el

proceso productivo.

•Optimización logística del producto y de las materias primas.

•Minimización del uso de recursos naturales (gestión sostenible de las canteras,

uso de materiales reciclados)

•Aplicación de la nanotecnología para crear hormigones con nuevas prestaciones.

South Wacker Drive, Chicago, 1992 Petronas Towers, Kuala Lumpur, 1998 The CN Tower, toronto, 1972

Usos Historicos


El concreto puede ser definido como la mezcla de un material aglutinante

(cemento), un material de relleno (agregados), agua y eventualmente

aditivos, que al endurecerse forma un sólido compacto y después de cierto

tiempo es capaz de soportar grandes esfuerzos de compresión.

Que es el concreto?


Propiedades: FISICAS

El concreto es un material semilíquido y maleable que se endurece al secar. Ofrece tres

ventajas principales sobre la piedra.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/20/Assembly_Hall.jpg

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1. Se puede combinar con otros materiales (agregados, refuerzo y aditivos) para

mejorar sus cualidades estructurales.



2. Se puede moldear en infinitas formas…



3. El proceso de vaciado permite la formación de conexiones continuas entre elementos

estructurales…



Como producto cerámico, el concreto es

intrínsecamente resistente a la compresión.

Tiene alta rigidez.

Es poco resistente a la tensión (sin refuerzo). Falla

explosivamente.

Propiedades: MECANICAS


El modulo de elasticidad del concreto es relativamente constante ante niveles bajos de

estrés pero decrece rápidamente al altos niveles generándose agrietamiento.

Propiedades: MECANICAS


Gracias a la baja conductividad térmica del concreto, este es frecuentemente usado

para proteger las estructuras de acero contra el fuego....

Propiedades: TERMICAS

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Aunque, ante altas temperaturas durante un largo periodo de tiempo, el concreto se

deshidrata perdiendo gran parte de su resistencia estructural…



Masa térmica, en términos generales, es la habilidad

de un material para almacenar calor.

El concreto combina una gran capacidad de almacenaje térmico con una moderada

conductividad térmica. Esto significa que la transferencia de calor entre la superficie del

material y el interior del espacio se asimila a las necesidades térmicas de confort,



Aunque moderada, la conductividad térmica del concreto permite que se desarrollen

(cold-bridging) en elementos expuestos sin aislamiento…



Pros

•Puede ser dejado a la vista (no necesita

pintura o protección al fuego).

•Buena masa térmica.

•Parte de este puede ser reciclado como

agregado.

Cons

•Recursos finitos.

• Su producción emite gran cantidad de

CO2. Cada tonelada de cemento produce

casi una tonelada de CO2.

•Alta demanda de energía para obtener los

componentes del concreto.

Es el concreto un material verde?

Propiedades: AMBIENTALES


Tipos de Concreto

Concreto armado

In Situ

Prefabricado

Concreto simple

Refuerzo de Acero

Refuerzo con fibra

Pre-tensionado

Post-tensionado

Elementos de mampostería

Sistemas de paneles

Elementos de autoclave

Por método constructivo

Por aditivos

Por composición

Diferentes químicos

Diferentes agregados

Diferentes cementos

Vidrio, corcho, aire, cal, etc.

Alta resistencia, rápido fraguado,

impermeabilizante etc.

Portland, puzolánico, siderúrgico, etc.

Elementos estructurales: columnas, vigas,

pórticos, etc.

Ciclópeo

Mezcla


Composición

Hay diferentes variedades y tipos de concreto generados de acuerdo a la composición y

calidad de los siguientes cuatro ingredientes…

+ químicos

+

cemento

H2O +

+ agua

+

+ agregados

+

+ refuerzo

El concreto permite la escogencia no solo del modo de producción pero también de las

propiedades del material...

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Composición: CEMENTO

El cemento es un polvo fino gris resultado de un proceso de transformación de calizas y

arcillas sometidas a altas temperaturas. El tipo más usado en Colombia es el cemento

Portland.


Composición: AGUA

Deben descartarse aguas estancadas, fangosas, procedentes de pozos contaminados

con residuos orgánicos, químicos o ácidos. También deben rechazarse aguas

azucaradas y el agua de mar se puede emplear únicamente para preparar concretos

simples.


Composición: ARENA

Arena de Río Arena de Mar

Arena de Cantera Arena Cuarzosa, calcáreas y esquistosas

La arena de mar debe lavarse con agua dulce. Arena de cantera contiene arcilla, debe

lavarse antes de emplearse. En caso de no encontrar estas clases de arenas, pueden

obtenerse por el triturado de diversas piedras.


Composición: ARENA

MÉTODOS EN EL LAVADO DE ARENAS

MÉTODO DE PILETAS

MÉTODOS INDUSTRIALES


PRUEBA DE ARENAS: CONTENIDO DE ARCILLA

1. En un probeta de 1000 cm³ llenar hasta 500

cm³ con arena, luego llenar con agua.

2. Se agita vigorosamente

3. Reposo de 8 horas

CONT. MATERIA ORGÁNICA - COLORIMETRÍA

1. En un probeta de 1000 cm³ llenar hasta 500

cm³ con arena, luego llenar con una solución

de soda al 3%.

2. Se agita vigorosamente

3. Reposo de 24 horas

RESULTADOS:

A. Si el líquido que queda por encima de la arena es

incoloro o ligeramente amarillo, la arena es buena.

B. Si el líquido es anaranjado, la arena debe

rechazarse para trabajos delicados.

C. Si el líquido es pardusco, la arena sólo debe

emplearse en trabajos de poca importancia de debe

lavarse con agua pura.

D. Si el líquido es negruzco, la arena debe ser

rechazada.

Composición: ARENA


AGREGADO GRUESO: Su tamaño varía entre los 5 y 50

mm. Estado natural de GRAVA y GRAVILLA. Cuando

proviene de la trituración mecánica de las piedras

naturales, recibe el nombre de TRITURADO.

GRAVAS DE RÍO: La forma y dimensiones del grano tiene

gran influencia sobre la resistencia del concreto; las

formas aplanadas y lisas tienen poca adherencia al

cemento. Las gravilla de origen calizo, no es aconsejable.

Se deben utilizar gravas limpias sin barro o arcillas.

NO USAR CANTOS RODADOS: Lisos y Redondeados

GARANTIZAR GRANULÓMETRIA VARIADA

Composición: AGREGADOS

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Los agregados se pueden utilizar para cambiar la apariencia del concreto o agregar

cualidades estéticas…



Cemento Blanco

Agregado Grueso: Agregados de la Sabana 1”

Agregado Fino: Arena Roja Ibagué

Cemento Blanco

Agregado Grueso: Grava de Mármol 1”


Agregado Fino 2: Arena Rozo Roja 1



Cemento Blanco

Agregado Grueso: Grava Roja de Ibagué 1”


Agregado Fino 2: Polvo de Ladrillo

Cemento Blanco

Agregado Grueso: Grava de Mármol 1”

Agregado Fino: Arena Mármol

Agregado Fino 2: Polvo de Ladrillo



Cemento Blanco

Agregado Grueso: Grava Roja Ibagué 1”


Agregado Fino 2: Arena Rozo Roja 1

Cemento Blanco

Agregado Grueso: Grava Mármol 1”


Agregado Fino 2: Arena Vinculo

Cemento Santa Rosa

Agregado Grueso: Agregados de la Sabana


Pigmento: Bayferrox 118 M



Composición: ADITIVOS

-PLASTIFICANTES: Reducen el contenido de agua

-RETARDANTES: Compensan el rápido fraguado ocasionado por altas temperaturas

-ACELERANTES: Reducir el tiempo de fraguado

-INCLUSORES DE AIRE: Retiene intencionalmente burbujas de aire

-IMPERMEABILIZANTES: Reduce la velocidad con que el agua circula a través del

concreto

-AYUDAS DE BOMBEO: Mejora las características de bombeabilidad

-INHIBIDORES DE CORROSIÓN: Detienen la corrosión del acero embebido

-COLORANTES

Son ingredientes del concreto o mortero que aparte de agua y agregados son

adicionados antes o durante el mezclado. Se utilizan para modificar las propiedades del

concreto durante el fraguado para hacerlo más adecuado al trabajo o exigencia

conforme con especificaciones estructurales.


-Trabaja conjuntamente con el concreto para

asumir esfuerzos de tensión y cortante en

estructuras.

-El concreto y el acero tienen el mismo

coeficiente de dilatación

-El refuerzo para el concreto se usa en forma de

varillas redondas, cuyos diámetros se expresan

en pulgadas y fracción

-Los tipos de acero más conocidas son ACERO

DULCE y ACERO DURO con resistencia a la tensión

de 37.000psi – 60.000psi

-ACERO DULCE - Varillas lisas

-ACERO DURO - Varillas corrugadas

Composición: REFUERZO

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TRASLAPO Y SOLDADURA

-Traslapo es cuando las varillas la longitud

requerida y deben traslaparse para

alcanzarla. 40 veces el diámetro de la varilla

más delgada

-La soldadura puede utilizarse cuando no sea

prudente recurrir al traslapo.

-Soldadura eléctrica

MÉTODOS DE SOLDADURA

A) A TOPE: Hacer pasar corriente a

través de dos varillas enfrentadas, al

tocarse estalla el corto circuito,

quedando unidas.

B) POR AMIGO: Segmento de varilla

adicional que vincule otras dos.



RECUBRIMIENTO Y SEPARACIÓN DE

VARILLAS

-La distancia entre varillas debe ser por lo

menos el diámetro de la varilla mayor

-Se debe dejar el espacio suficiente para el

quipo de vibración del concreto

-El recubrimiento debe ser aquel indicado en

los planos, pero no debe ser inferior a 2.5

cm para vigas y columnas y de 1.5 cm para

cimientos

TOLERANCIAS EN ALTURA ÚTIL Y RECUBRIMIENTO



DOBLECES PARA GANCHOS, BARRAS Y

ESTRIBOS O FLEJES DIÁMETROS MÍNIMOS PARA DOBLAMIENTO DE BARRAS GANCHO ESTANDAR 180º

LONGITUD DE GANCHOS ESTANDAR 180º

DIÁMETROS MÍNIMOS PARA DOBLAMIENTO DE FLEJES



DOBLECES PARA GANCHOS, BARRAS Y ESTRIBOS O FLEJES

GANCHO ESTANDAR 90º

LONGITUD DE GANCHOS ESTANDAR 90º

LONGITUD DE GANCHO PARA FLEJES DE 90º

LONGITUD DE GANCHO PARA FLEJES DE 135º

LONGITUD DE GANCHO PARA FLEJES DE CONFINAMIENTO CON

CAPACIDAD DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA DMO Y DES DE 135 º



Otras Consideraciones

Ventajas:

•Material adaptable/ maleable.

•Relativo bajo costo.

•Puede ser trabajado en sitio,

prefabricado y reforzado.

Tenerife Concert Hall, Spain, 2003 by Santiago Calatrava


Desventajas:

•Baja resistencia a la tensión (sin refuerzo)

•Puede tomar meses en endurecer.

•Después de endurecer no puede ser

moldeado.

•La mayoría del concreto requiere continuo

mantenimiento.

Otras Consideraciones

3.2 concreto

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