04 Clase 04 Propiedades Mecanicas Del Acero Rev2

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CONCRETO ARMADO I INGENIERÍA CIVIL

PRESENTADA POR M.Sc.-ING. ROSA AGUIRRE GASPAR

PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO

CLASE 4

1

ACERO DE REFUERZO

1997: Torres Petronas en Kuala Lumpur, Malasia, 88 pisos y 452 metros de altura. Concreto de 820.

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO 1) Resistir los esfuerzos de tracción. En el diseño por resistencia, solemos asumir que el concreto circundante es incapaz de tomar tracciones.

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO

2) Proveer fuerzas de compresión cuando el concreto sólo no puede resistir los esfuerzos actuantes, esta situación es muy frecuente en las columnas.

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO 3) El refuerzo en compresión mejora la ductilidad de las secciones, reduce las deflexiones ocasionadas por el Creep bajo cargas sostenidas y aumenta la resistencia en flexión.

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO 4) Asegurar que los anchos de grieta, bajo condiciones de servicio, no excedan de ciertos límites. Debe recordarse que el refuerzo, dentro de los límites prácticos de economía, no puede prevenir el agrietamiento, solo lo controla.

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO 5) Prevenir o controlar el agrietamiento excesivo producido por la retracción y los cambios de temperatura restringidos.

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO 6) Los estribos proveen resistencia ante los esfuerzos de tracción diagonal originados por las fuerzas cortantes.

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO 7) Restringir el pandeo de las armaduras en compresión (estribos).

FUNCIONES O PROPÓSITOS DEL REFUERZO 8) Proveer confinamiento al concreto en las zonas de esfuerzos de compresión altos de vigas, columnas, nudos.

SIN EMBARGO…

El concreto es un material débil en tracción por lo tanto se le usa junto con acero de refuerzo capaz de resistir los esfuerzos de tracción. Los estribos, ayudan a resistir los esfuerzos de tracción diagonal en el concreto causados por las fuerzas cortantes. El acero también se utiliza para ayudar al concreto a soportar los esfuerzos de compresión, por ejemplo en el caso de las columnas o elementos que trabajan en compresión o flexocompresión.

Para que el acero trabaje de manera efectiva es necesario que exista una fuerte adherencia entre el concreto y el acero, para que no ocurran deslizamientos entre las barras de refuerzo y el concreto circundante. Adhesión del tipo químico que existe en la interfase entre el acero y el concreto. Rugosidad natural que tienen las superficies del refuerzo de hacer laminado en caliente. Corrugaciones (resaltes) con las cuales se fabrican las barras de refuerzo corrugadas.

Otras características: Los coeficientes de dilatación térmica del acero y del concreto son similares. El concreto que rodea a las barras de refuerzo provee una buena protección contra la corrosión del acero. El concreto protege al acero de la exposición a temperaturas elevadas.

BARRAS DE REFUERZO LAMINADAS EN CALIENTE El refuerzo de acero con resaltes o corrugaciones en la superficie para mejorar la adherencia con el concreto. Los aceros lisos casi no se usan como refuerzo, salvo el de ¼» que se utiliza en nuestro medio, para el refuerzo de retracción y temperatura en los aligerados y para estribos de columnas y elementos secundarios.

BARRAS DE REFUERZO LAMINADAS EN CALIENTE

EVOLUCION DEL ACERO DE REFUERZO

El área de las barras puede ser calculada directamente del diámetro nominal. Las barras de producción nacional vienen en longitudes de 9m, bajo pedido Aceros Arequipa puede fabricar barras de 12 m de longitud.

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO Norma Peruana Itintec 341.031-A-42. Acero Grado 60. Norma ASTM A615. Acero Grado 60. Norma ASTM A706. Acero de baja aleación, soldable. Grado 60 La A615 cubre los aceros de refuerzo que se utilizan con mayor frecuencia. En nuestro medio son prácticamente los únicos que utilizamos. Esta Norma no limita la composición química de los aceros, salvo el contenido de fósforo (fósforo ≤ 0.06%)

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO La A706 cubre los aceros para aplicaciones especiales en las cuales la soldabilidad, la facilidad de doblado y la ductilidad, sean consideraciones importantes para la selección del acero. Limita la composición química del acero de tal modo que el carbono equivalente sea menor que el 0.55.

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO En el Perú solo se fabrica acero de refuerzo Grado 60 bajo la Norma ASTM A615. Acero Arequipa, bajo pedido, fabrica acero A706.

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO

En general los fabricantes de acero se preocupan por cumplir con el valor mínimo de fy. Los ensayos de laboratorio indican que el valor de fy real puede ser mayor que el nominal, no es de extrañar valores de fy un 10% a 30% por encima del nominal.

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO

Coef. Var. = 9% 10% de los resultados con 1.33 fy nominal

Esfuerzos de fluencia medidos en ensayos de tracción. Aceros Grado 60. Producción USA.

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO Un valor de fy real muy por encima del nominal no es conveniente, ya que el elemento tendrá una marcada sobre resistencia en flexión la que puede ocasionar una falla frágil por esfuerzo cortante.

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO Aceros Arequipa – barras corrugadas G60 – valores (en kg/mm2) de una campaña típica – Valores de fy

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO Aceros Arequipa – barras corrugadas G60 – valores (en kg/mm2) de una campaña típica – Valores de fu

CALIDADES DEL ACERO DE REFUERZO Aceros Arequipa – barras corrugadas G60 – valores de una campaña típica – Valores de Elongaciones de Rotura

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO

Ensayo a tracción del acero de refuerzo.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO Para los aceros con una resistencia especificada mayor que la correspondiente al Grado 60 (fy= 4200 kg/cm2) el ACI exige que el esfuerzo de fluencia (en este caso virtual) se calcule para una deformación de 0.35%.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO

Curvas típicas para aceros nacionales de 5/8» Grado 60.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO Fy= 4800 kg/cm2 Fu= 7110 kg/cm2 Fu/fy = 1.5 Alarg. Rotura = 18%

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO Fy= 4560 kg/cm2 Fu= 7290 kg/cm2 Fu/fy = 1.6 Alarg. Rotura = 13.5%

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS BARRAS DE REFUERZO

El alargamiento o elongación en la rotura medido en una longitud de 8» es una medida de la ductilidad del acero.

Elongaciones mínimas de rotura

RESUMEN PROPIEDADES BARRAS GRADO 60 ASTM A615 * fy min = 4200 kg/cm2 (fluencia nominal. Valor mínimo) * fu min = 6300 kg/cm2 * Es = 2000000 kg/cm2 (módulo de elasticidad) * Deformación en el inicio de la fluencia (Ɛy) = 0.0021 * Longitud de la plataforma de fluencia = variable * Deformación de rotura >> deformación de fluencia (30 a 40 veces) * Elongación a la rotura entre el 7% y 9% *Coeficiente de dilatación = 11x10-6 1/C° . Valor muy parecido al del concreto el cual es = 10x10-6 1/C°

SOLDABILIDAD El acero ASTM A615, por su composición química (carbono equivalente mayor a 0.5%) no es soldable en esencia. El alto contenido de carbono equivalente lo hace un acero difícil de soldar, con una alta posibilidad que se originen uniones frágiles y de baja resistencia. Es necesario utilizar procedimientos muy cuidadosos para lograr una soldadura «decente». En general no es recomendable soldar este acero, salvo bajo procedimientos supervisados y con mano de obra especializada.

SOLDABILIDAD El acero fabricado bajo la Norma ASTM A615 si es soldables. Su uso es recomendable en zonas de alto riesgo sísmico ya que facilita las reparaciones y el refuerzo de estructuras dañadas luego de sismos intensos, o cuando se requiere reforzar o ampliar una estructura. También su uso facilita los empalmes de barras por soldadura, si fuesen necesarios.

EFECTO DE LA TEMPERATURA El acero expuesto a altas temperaturas pierde (reduce) sus propiedades mecánicas (fy, fu, Es). A partir de los 450 C° aproximadamente, la reducción en fy y fu crece rápidamente. El recubrimiento de concreto protege, dentro de ciertos límites, al acero de refuerzo del fuego, prolongando el tiempo necesario para que sus propiedades mecánicas se vean afectadas por el efecto de altas temperaturas.

EFECTO DE LA TEMPERATURA

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Colapso de la estructura (incendio)

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Efecto de altas temperaturas en la resistencia del acero.

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Efecto de altas temperaturas en la resistencia del acero.

MALLAS ELECTROSOLDADAS Refuerzo prefabricado para el concreto. Alambres lisos o corrugados colocados horizontal y verticalmente. Los alambres se sueldan eléctricamente en las intersecciones conformando mallas con aberturas cuadradas o rectangulares. Se las usa como refuerzo en pavimentos, losas, muros y en general en estructuras con refuerzo longitudinal y transversal dispuesto en un patrón regular.

MALLAS ELECTROSOLDADAS

MALLAS ELECTROSOLDADAS

MALLAS ELECTROSOLDADAS Fy= ? kg/cm2 Fu= 6000 kg/cm2 Fu/fy = ? Alarg. Rotura = 5% Diámetro real = 5.6mm

Fy calculado al 0.35% de deformación = 5500 kg/cm2

MALLAS ELECTROSOLDADAS

MALLAS ELECTROSOLDADAS El uso de las mallas electro soldadas debe evaluarse cuidadosamente en aquellas estructuras que requieren ductilidad (disipación de energía). Esto se debe a que el alambre con el cual se fabrican las mallas suele ser frágil con una elongación a la rotura entre el 1% y el 3%. La reducción en la ductilidad se origina por el proceso de estiramiento en frío (trefilado) al cual son sometidos los alambres.

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN

A

N U LG

A T N U G E R P A

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