Acciones que afectan a la estructura

La principal función de un sistema estructural es la de absorber las acciones o solicitaciones que se derivan del funcionamiento de la construcción.

Acciones:

Son todos los agentes externos que inducen en la estructura fuerzas internas, esfuerzos y deformaciones.

Respuestas:Se representa por un conjunto de parámetros físicos que describen el comportamiento de la estructura ante las acciones que le son aplicadas.

Estado límite:

Es cualquier etapa en el comportamiento de la estructura a partir de la cual su respuesta se considera inaceptable.

Tipos de estados limite

Estado límite de falla

Son los que se relacionan con la seguridad y corresponden a situaciones en que la estructura sufre una falla total o parcial o que presenta daños que afectan su capacidad para resistir nuevas acciones

.Estado límite de servicio

Son los que se asocian con la afectación del correcto funcionamiento de la construcción y comprenden deflexiones, agrietamientos y vibraciones excesivas

Resistencia:

Es la intensidad de una acción hipotética que conduce a la estructura o alguna sección a un estado límite de falla. Por ejemplo, la resistencia a flexión será el momento máximo que es capaz de resistir la sección.

Acciones y sus efectos sobre los sistemas estructurales

Clasificación

Atendiendo los conceptos de seguridad estructural y de los criterios de diseño, la clasificación mas racional de las acciones se hace en base a la variación de su intensidad con el tiempo. Se distinguen así los siguientes tipos de acciones:

Acciones permanentes.

Son las que actúan en forma continua sobre la estructura y cuya intensidad pude considerarse que no varía con el tiempo. Pertenecen a este grupo las siguientes.

1.- Cargas muertas debidas al propio peso de la estructura y al de los elementos no estructurales de la construcción

2.- Empujes estáticos de líquidos y tierras

3.- Deformaciones y desplazamientos debido al esfuerzo de efecto del pre-esfuerzo y a movimientos diferenciales permanentes en los apoyos

4.- Contracción por fraguado del concreto, flujo plástico del concreto, etc.

Acciones variables.

Son aquellas que inciden sobre la estructura con una intensidad variable con el tiempo, pero que alcanzan valores importantes durante lapsos grandes.

Se pueden considerar las siguientes:

1.- Cargas vivas, o sea aquellas que se deben al funcionamiento propio de la construcción y que no tienen carácter permanente

2.- Cambios de temperaturas

3.- Cambios volumétricos

Acciones accidentales.

Son aquellas que no se deben al funcionamiento normal de la construcción y que puede tomar valores significativos solo durante algunos minutos o segundos, a lo mas horas en toda la vida útil de la estructura.

Se consideran las siguientes

1.-Sismos

2.-Vientos

3.-Oleajes

4.-Explosiones

Para evaluar el efecto de las acciones sobre la estructura requerimos modelar dichas acciones como fuerzas concentradas, lineales o uniformemente distribuidas.




PESOS VOLUMÉTRICOS

Modulo de elasticidad: Concreto y acero

El concreto no es un material eminentemente elástico, esto se puede observar fácilmente si se somete a un espécimen a esfuerzos de compresión crecientes hasta llevarlo a la falla, si para cada nivel de esfuerzo se registra la deformación unitaria del material, se podría dibujar la curva que relaciona estos parámetros, la figura muestra la curva esfuerzo-deformación (expresada en ocasiones como la curva).

Modulo de elasticidad del concreto: Es la pendiente de la parte inicial de la curva esfuerzo-deformación unitaria del concreto y aumenta con la resistencia del concreto a compresión. Se usa normalmente el denominado módulo secante, que se obtiene de la pendiente de la recta que une el origen de la curva de esfuerzos v.s. deformación unitaria del concreto, con un punto correspondiente a un esfuerzo de 0,45 f ’c. Esta propiedad del concreto es muy importante para la predicción de las deflexiones producidas por cargas de corta duración en los elementos a flexión. Aunque es un valor que es variable según la resistencia del concreto a compresión, su valor puede asumirse como 200000 kg/cm2, para muchos casos en que no sea necesaria demasiada precisión. La NSR-98 sugiere un expresión para su cálculo de: Ec = 21500 (kg/cm2)

ACERO

Las características estructurales del acero estrucutral tipo A-36 se pueden apreciar en las curvas “esfuerzo-deformación unitaria” a tensión, mostradas. En ella se muestran, también, los aceros estructurales A572 y A-36 fabricados por Acerías de Caldas (ACASA) en la región.

En la figura se pueden ver varias zonas:

Un comportamiento elástico hasta un esfuerzo alto. Se aplican las relaciones lineales entre el esfuerzo y la deformación, definidas por la Teoría de la Elasticidad. Los parámetros básicos son el Esfuerzo de Fluencia (f_y) y la deformación unitaria de fluencia (E_y).

Una zona de comportamiento plástico, en la cual el esfuerzo permanece prácticamente constante, pero aumenta continuamente la deformación unitaria.

Un punto de falla o de ruptura la deformación unitaria en la falla es de 0,20 (curva inferior de la figura) para el acero Estructural usado corrientemente en la construcción de estructuras.

Los aceros de "alta resistencia" como los usados para los cables de preesforzado (fig.2.9 parte alta) y aceros especiales, no presentan la fluencia definida que se muestra en la figura para los aceros tipo A-36 (curva inferior de la figura), ni tienen el grado de ductilidad del acero estructural. En ellos, el esfuerzo de fluencia no se presenta tan claro como en los tipo A-36 y debe definirse. El acero para preesforzado tiene la resistencia más alta de las mostradas: fpu = 240 ksi (240.000 psi = 17.500 kgf/cm2).

La deformación del acero a partir de la fluencia es denominada ductilidad. Esta es una cualidad muy importante en el acero como material estructural y es la base de los métodos de diseño plástico. Permite, que la estructura absorba grandes cantidades de energía por deformación, circunstancia muy importante en zonas sísmicas, en las cuales es necesario que la estructura libere la energía introducida en su base por los terremotos.

El Módulo de Elasticidad es prácticamente independiente del tipo de acero está alrededor de 2000000 kgf/cm².

Tabla: Modulo de elasticidad del concreto y del acero

Tipos de losas reticuladas

¿Qué es  un forjado?
Elemento estructural horizontal o inclinado que recibe directamente las cargas y que las trasmite a los restantes elementos de la estructura.


FUNCIONES DE UN FORJADO

• Soportarse a sí mismo + cargas

• Soportar su proceso de construcción
• Solidarizar todos los elementos de la planta
• Función de plano rigidez. Reparto  de cargas horizontales entre todos los elementos

• Presentar compatibilidad de deformaciones con sus funciones
• Aislar térmicamente y acústicamente las plantas entre sí
• Resistencia al fuego.

TIPOS DE FORJADOS

Momento

MOMENTO

El momento de una fuerza con respecto a un punto o en torno a un eje es la medida de la tendencia a girar de un cuerpo cuando se le aplica una fuerza.  

El momento de torsión se define como la tendencia a producir un cambio en el movimiento rotacional.

Torsión

TORSIÓN

Está solicitación se produce cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas iguales, con la misma dirección y sentido contrario. Dichas fuerzas están situadas en planos paralelos.No olvides que es una solicitación tangencial, es decir, las fuerzas o acciones que los originan están situados en un plano de la sección.

 Es así como entendemos que la Torsión es la deformación de un eje,  producto de la acción de dos fuerzas paralelas con direcciones contrarias en sus extremos.

Cortante

FUERZA CORTANTE

Es la suma algebraica de todas las fuerzas externas perpendiculares al eje de la viga (o elemento estructural) que actúan a un lado de la sección considerada. La fuerza cortante es positiva cuando la parte situada a la izquierda de la sección tiende a subir con respecto a la parte derecha.

Varillas de acero

Su superficie está provista de resaltes (corrugaciones) que inhiben el movimiento relativo longitudinal entre la varilla y el concreto que la rodea. Son de sección circular fabricadas a través de la laminación en caliente de lingotes de acero.

FORMA DE EMPAQUE

• Las varillas se presentan en atados por número de piezas de 1 y 2 toneladas (métricas o cortas)
• Los atados llevan de 3 a 7 amarres, dependiendo de su longitud.

USOS

Las varillas de acero utilizadas como acero de refuerzo en aplicaciones tales como concreto reforzado y mampostería estructural.

Varillas

FORMULA PARA OBTENER PESO KG/ML DE VARILLA

Peso en kg/m es igual al número de la varilla elevado al cuadrado y dividirlo entre 16.
Ejemplo: varilla 5/8" es decir no. 5 se tiene:  5 al cuadrado = 25, 25/16 = 1.5625 kg/m que es prácticamente igual al peso nominal de 1.560 kg/m

Proceso de fabricación del concreto en Fábrica

Proceso de fabricación del concreto en Fábrica

Proceso de fabricación del concreto en obra

 ¿CÓMO PREPARAR CONCRETO?

El concreto u hormigón, consiste en una mezcla de Cemento Portland, arena y piedra picada, en proporciones que dependen del uso que se le va a dar, a la cual se le añade de agua, para inducir una reacción química que se llama fragua. La mezcla, después de añadirle el agua, se seca y endurece en un lapso de horas, haciéndose muy resistente a la compresión, aún cuando no resiste mucha tracción, por lo cual en algunos de sus usos se le incorporan barras de acero para aumentar su resistencia a la tracción. Las proporciones de componentes son:

1. Una parte de cemento

2. De dos a tres partes de arena

3. Tres a cuatro partes de piedra picada, mezclada con una cantidad de agua que no debe exceder a la cantidad de cemento.

El cemento debe guardarse en un sitio muy seco: si se humedece no sirve. Se fabrica en dos tipos: gris y blanco, usándose este último para trabajos ornamentales y pavimentos.

La arena tiene varias graduaciones, según su origen: debe estar limpia y correr con fluidez. La arena de las playas no sirve porque contiene sal.

La piedra picada tiene diversos tamaños (entre 1/2" y 3"), debe ser limpia y dura. Como alternativa se le sustituye por agregado liviano de arcilla expandida o escoria.

Para concretos de pisos, aceras, terrazas, escalones, la proporción del concreto puede ser aproximadamente 1:2:3. El máximo espesor de la piedra picada será de 1,5", aunque es preferible menos de 1". Seleccione un piso existente o una plancha metálica lisa para preparar el concreto lo más cerca posible del lugar donde lo piense usar. Mida las cantidades de arena y piedra, mézclelas, añada cemento, continúe mezclando hasta que se uniformice el color, añada el agua. 

Un saco de cemento equivale a una y media lata de 18 litros, luego, si utilizamos una lata para medir, tomaremos:

- 1 saco  de cemento,

- 3,5 latas de arena,

- 7 latas de piedra,

- 1,5 latas de agua.

.-  Dosificación  de  los  ingredientes
2.-  Modo  de  añadir  el  agua
3.-  Mezcla   de  los  ingredientes
4.-  Prueba  de  consistencia
5.-  Modo  de  extender  el  concreto

Proceso de fabricación del concreto en obra

Concreto - Investigación

Concreto

Clasificación del concreto por su resistencia, consistencia y peso volumetrico

Investigación- Cemento Portland

Cemento Pórtland

Museo del chocolate Nestlé