PROPIEDADES DEL CONCRETO REFORZADO

CONCRETO REFORZADO

PROPIEDADES DEL CONCRETO REFORZADO

Antes de entrar en el diseño de los diferentes elementos estructurales que componen los sistemas estructurales más usados como lo son el sistema de pórticos, o el sistema de albañilería confinada, debemos conocer las propiedades principales de cada material estructural, estas propiedades están determinadas a través de diferentes pruebas experimentales que se hicieron a través de los años, estos valores son dados en las diferentes normas locales que cada país posee, a continuación como ya se menciono veremos las propiedades que necesitaremos para entrar en el diseño de cada elemento estructural.

RESISTENCIA A LA COMPRESIÓN

La resistencia a la compresión del concreto se determina por medio de pruebas a la falla de cilindros de concreto de 15cm x 30cm de diámetro de 28 días a una velocidad especificada de carga.

Los valores de resistencia del concreto están regulados por la norma que usamos, y se muestra a continuación:

ACI318-19, sección 19.2.1.1

NB1225001, sección 9.6

Tabla 1. Resistencia mínima a la compresión del concreto (ACI318-19).

Tabla 2. Resistencia mínima a la compresión del concreto.

MÓDULO DE ELASTICIDAD

El módulo de elasticidad lineal, para cada material podemos definirlo de la siguiente manera.

Módulo de elasticidad del concreto: El concreto no tiene un módulo de elasticidad definido, ya que éste valor varía en función a la resistencia del concreto, de su peso específico "wc", y esta propiedad esta definida por el ACI318-19, en su sección 19.2.2, y dice:

Para valores de wc entre 1440 y 2560 kg/m3:

ACI 318-19, sección 19.2.2

Para concretos de peso normal:

Módulo de elasticidad del acero de refuerzo: Éste valor puede ser asumido en base a lo que dicta el código ACI318-19, en su sección 20.2.2.2, que dice, que el módulo de elasticidad "Es", para barras y alambres no preesforzados puede tomarse un valor de:

ACI318-19, sección 20.2.2.2

MÓDULO DE POISSON

Al someter un cilindro de concreto a cargas de compresión, éste no sólo se acorta a lo largo, sino que también se expande lateralmente. La proporción de ésta expansión lateral respecto al acortamiento longitudinal se denomina módulo de Poisson. Su valor varía de aproximadamente 0.11 para concretos de alta resistencia (resistencias iguales o mayores a 49MPa), hasta 0.21 para concretos de bajo grado (menores que 19MPa), con un valor promedio de 0.16.

RESISTENCIA A LA TENSIÓN DEL CONCRETO

La resistencia a la tensión del concreto varía de aproximadamente 8% a 15% de su resistencia a la compresión. Una razón principal para esta baja resistencia es que el concreto contiene un gran número de grietas muy finas. Las grietas tienen poca importancia cuando el concreto está sometido a cargas de compresión, porque estas ocasionan que las grietas se cierren y permitan entonces la transmisión de la compresión. Obviamente, este no es el caso para la tensión.

La resistencia a la tensión del concreto en flexión es muy importante al considerar grietas y deflexiones en vigas. Para estas consideraciones se ha usado por mucho tiempo el "módulo de ruptura" (que se define como la resistencia a la tensión por flexión del concreto), que está definido en el código ACI318-19, en la sección 19.2.3.1, que dice:

ACI 318-19, sección 19.2.3.1

DEFORMACIÓN UNITARIA

Podemos definirla como el cambio de dimensión por unidad de longitud. Este valor esta dado en el código ACI318-19, con la finalidad de diseñar elementos de concreto reforzado "dúctiles", y estos valores son:

Deformación unitaria del concreto: Este valor esta dado en la sección 22.2.2.1 del código ACI318-19, que dice que la máxima deformación unitaria utilizable en la fibra extrema sometida a compresión del concreto debe suponerse igual a 0.003

ACI318-19, sección 22.2.2.1

Deformación unitaria a tracción: Este valor esta dado en la sección 21.2.2.1 del código ACI318-19, que dice que para refuerzo corrugado de grado 420 (fy=420MPa), se permite tomar un valor de 0.002, y/o en otros casos se debe aplicar la siguiente expresión:

ACI318-19, sección 21.2.2.1

ACERO DE REFUERZO

El refuerzo usado en en las estructuras de concreto puede ser en forma de varillas o de malla soldada de alambre. Las varillas pueden ser lisas o corrugadas. Las varillas corrugadas, que tienen protuberancias en sus superficies (los patrones difieren según los fabricantes) con la finalidad de aumentar la adherencia entre el concreto y el acero, se usan en casi todas las aplicaciones. El alambre corrugado es dentado y no con protuberancias por laminado. Las varillas lisas no se usan con frecuencia, excepto para rodear las varillas longitudinales. sobre todo en columnas.

En mi país (Bolivia) se puede usar los siguientes diámetros de varillas corrugadas comerciales en todo el país, esta tabla esta dada por la norma NB1225001-1 en su anexo B.2

NB1225001-1, sección Anexo B.2

Tabla 3. Varillas de acero comercial en Bolivia.