06 fundamentos del hormigón armado
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8/16/2019 06 Fundamentos Del Hormigón Armado
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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL SAN RAFAEL
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
COMPORTAMIENTO A FLEXIÓN DEELEMENTOS DE HORMIGÓN CONFINADO
1
Cristian BayIngeniero Civil
- 2.015 -
HORMIGÓN
2
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
Comportamiento a Tracción
-CIRSOC 201-05
= 0,70
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Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
- Relación tensión-deformación
HORMIGÓN
Comportamiento a Compresión
4
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
- Comportamiento a cargas monotónicas
HORMIGÓN
Comportamiento a Compresión
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Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
ACERO DE REFUERZO
Comportamiento a Tracción
6
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
ACERO DE REFUERZO
Comportamiento a Compresión
0.00 0.05 0.10 0.15
C om p r e s s i v e s t r ai n
C o m
p r e s s i v e s t r e s s
f y
e i n f o c i n g ba r i n c omp r e s s i o n
Loos e l y r e s t r a in ed ba r
C l o s e l y
r e s t r a i n ed ba r M i r r o ed t e n s i l e
s t r e s s - s t r a i n re s pons e
Bonelli, 2010. Sismo de Chile
Alarcon, 2014. Effectof axial
load in seismicbehavoirof
reinforced concrete Wall withunconfined Wall boundaries.
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Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
ACERO DE REFUERZO
Comportamiento a Compresión
8
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
ACERO DE REFUERZO
Prescripciones reglamentarias
E=200000Mpa
Fy=420Mpa
fy REAL < 1,30fy
fu REAL
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Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
HORMIGÓN CONFINADO
Comportamiento a Compresión
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
DIAGRAMA MOMENTO CURVATURA
CURVA ESQUEMATICA
F
L
Mu=F x L
Mcr
ϕcr ϕy ϕu
MuMy
MODELO
I
Definido por el inicio del agrietamiento en el hormigón.
II Definido por el inicio en la fluencia del acero de tracción.
III Definido por el agotamiento en la deformación de compresión en el hormigón.
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Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
DIAGRAMA MOMENTO CURVATURA
• Este punto define la rigidez elástica de la sección
• No se considera la colaboración del acero
• Las consideraciones realizadas son las mismas de la
resistencia de materiales
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INICIO DEL AGRIETAMIENTO DEL HORMIGÓN
Mcr
ϕcr
000
2
607
14,0
.3557
'.
c
w
CR
ww
h
c f hb Mcr
ε
ϕ
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
DIAGRAMA MOMENTO CURVATURA
• Este punto indica el inicio de la fluencia en la sección.
• Se considera una variación lineal del bloque de hormigón
• Proceso iterativo con la variación del eje neutro
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INICIO DE FLUENCIA DE LA CAPA TRACCIONADA
d k d
d k
Es
Fy
d k
Ec
Esn
d bw
As
d bw
As
nnd
d n j
d d Ass f jd d jd bc f My
c
y
y
w
.
.
.1
;
.
'';
.
.'.''.
2.'
)''.(.´2 / ..´85.0
22
ε
εϕ
ρρ
ρρρρρρ
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Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
DIAGRAMA MOMENTO CURVATURA
• Este punto indica el inicio de la fluencia en la sección.
• Se considera una variación lineal del bloque de hormigón
• Proceso iterativo con la variación del eje neutro
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INICIO DE FLUENCIA DE LA CAPA TRACCIONADA
Mcr
ϕcr ϕy
My
'.
.56.1
d d Fy As My
d
y
y
ε
ϕ
Según N.Priestley(2000)
Cristian Bay
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ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
DIAGRAMA MOMENTO CURVATURA
• Está definido por la capacidad de deformación última del hormigón.
• El acero de tracción se encuentra en fluencia completa.
• Proceso iterativo con la variación del eje neutro.
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RESISTENCIA FINAL DE LA SECCIÓN
ca
f b
fs A Asa
Fya
d a Es Es f
f ACs
Fy AsTs
ab f Cc
d d Csd Cc Mu
cuu
c
s
s
ss
wc
a
004.0.
..85.0
...003.0.
.
.
..85,0
'.
1
'
'
'1'
s
'
''
'
2
βεϕ
βε
β
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ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
DIAGRAMA MOMENTO CURVATURA
• Está definido por la capacidad de deformación última del hormigón.
• El acero de tracción se encuentra en fluencia completa.
• Proceso iterativo con la variación del eje neutro.
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RESISTENCIA FINAL DE LA SECCIÓN
Mcr
ϕcr ϕy
My
Mu
'. d d Fy As Myc
cuu
ε
ϕ
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
LIMITES DE DESEMPEÑO
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Curvatura,f
M o m e n t o , M
00
M f
Mn
1
Ec It
Mcr Ci
Si Ciii
Civ Sii
Siii
f u
Cv
o
Siv
f ’ y
Curvatura de fluencia inicial
(la menor entre Si y Cii)
Cii
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• Ci) Agrietamiento del concreto
• Consecuencia: aparición de grietas
• Acción requerida: ninguna, las grietasprácticamente desaparecerán
Nota: Generalmente no se considera los esfuerzo causados por la
retracción del concreto
e ct
(+) (-)
e ct = e cr
Límites de Desempeño en el Concreto
Cristian Bay
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ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Cii) Esfuerzo máximo acompresión en el concreto noconfinado
• Consecuencia: ninguna
• Acción requerida: quizá ninguna
’
c-f
(+)
(-)
e c = -0.002
e c
Límites de Desempeño en el Concreto
-εc
’cf
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LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Ciii) Descascaramiento inicial delrecubrimiento
• Consecuencia: descascaramiento, se obtienela capacidad nominal a flexión
• Acción requerida: quizá ninguna
(+)
(-)
e c = -0.004
e c
Límites de Desempeño en el Concreto
Cristian Bay
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Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Civ) Delaminación del recubrimiento
• Consecuencia: delaminación del recubrimiento,exposición del refuerzo
• Acción requerida: reparar y restaurar laprotección del refuerzo contra la corrosión yfuego
(+)(-)
e c = -0.004 e c
Long. bar
Límites de Desempeño en el Concreto
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LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Cv) Aplastamiento del núcleo de concreto
• Consecuencia: pandeo del refuerzo longitudinal,posible deformación de los ganchos del refuerzotransversal, pérdida rápida de la resistencia a la
flexión. Fin de la capacidad de rotación.
• Acción requerida: reparación exhaustiva odemolición
(+)
(-)
e c
Long. bar
Límites de Desempeño en el Concreto
Cristian Bay
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Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
LIMITES DE DESEMPEÑO
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(+)
(-)
e s
e s = e y
Límites de Desempeño en el Refuerzo Longitudinal
Barra crítica
• Si) Fluencia a tracción del refuerzolongitudinal en el extremo de la sección
• Consecuencia: aparecerán algunas grietasresiduales. Éstas serán de un ancho menor a0.2mm.
• Acción requerida: no se require ninguna acción
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LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Sii) Deformación unitaria del 1% en la barraextrema a tracción
• Consecuencia: grietas residuales puedenalcanzar 0.8 mm de ancho
• Acción requerida: considere inyectar las grietas,especialmente si el medio ambiente es agresivo
(+)
(-)
e s
e s = 1
Límites de Desempeño en el Refuerzo Longitudinal
Cristian Bay
UTN-FRSR
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Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Siii) Comienzo del pandeo
•Consecuencia: ninguna, imperceptible, lo únicoque se nota es la pérdida del recubrimiento
• Acción requerida: se necesita restaurar elrecubrimento
(+)
(-)
e cf
f
e s
10
100
h
bs c
s
d ε ε
sh = hoop spacing
d b = long. bar diameter
Límites de Desempeño en el Refuerzo Longitudinal
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LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Siv) Fractura del refuerzo longitudinal
• Consecuencia: pérdida rápida de la resistencia ala flexión. Fin de la capacidad de rotación.
• Acción requerida: reparaciones costosas,considere incluso la demolición del elemento
(+)
(-)
e c
ff
e s
414
30.004
100 2
h
b sus c c
s
d and
εε ε ε
sh = hoop spacing
d b = long. bar diameter
Límites de Desempeño en el Refuerzo Longitudinal
Cristian Bay
UTN-FRSR
ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
LIMITES DE DESEMPEÑO
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• Siv) Fractura del refuerzo longitudinal
luego del pandeo
Microgrieta
Límites de Desempeño en el Refuerzo Longitudinal
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LIMITES DE DESEMPEÑO
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• DS1: no se requiere ninguna acción remedial
• DS2: estado de ocupación inmediata. Se necesitan reparar los daños perola reparación no requiere el desalojamiento de la edificación o lainterrupción de operaciones en una obra civil
• DS3: estado de prevención de pérdida de vidas, se requieren reparacionessubstanciales, incluso se debe considerar la demolición de la estructura
Clasificación de los Límites de Desempeño de los Materiales
DS1
ci
cii
ciii
si
sii
DS2
civ
siii
DS3
cv
siv
Cristian Bay
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Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
LIMITES DE DESEMPEÑO
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ANÁLISIS ESTRUCTURAL II
Comportamiento a flexión de elementos de hormigón confinado
RESPUESTA MOMENTO CURVATURA EN VIGAS
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