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GUIA LABORATORIO ENSAYO Nº 5 FALLA DUCTIL EN VIGUETAS

NOMBRES DE LOS ESTUDIANTES

DOCENTE:

UNIVERSIDAD DE SUCRE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL SINCELEJO – SUCRE 2007

TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION El conocimiento de las propiedades de los materiales así como su comportamiento ante diferentes circunstancias, en ingeniería, es un aspecto fundamental para el diseñador en su propósito de desarrollar las mejores soluciones a las diversas situaciones que se presentan en las labores constructivas de su cotidiano que hacer. Las estructuras de concreto reforzado, requieren del uso de acero de refuerzo para en conjunto integrar el denominado concreto reforzado, el refuerzo lo constituyen barras de diferente diámetro, corrugaciones y cuyo subjetivo principal es aportar resistencia a la tensión en zonas donde se presente flexión, además de servir de refuerzo a cortante y material confinante para un elemento estructural. A continuación nos encontraremos un ensayo que nos servirá para analizar los diferentes estados en el comportamiento de una vigueta, cuando la carga en esta se incrementa de modo gradual desde cero hasta la magnitud que producirá la falla, teniendo en cuenta principalmente la ductilidad de esto.

ENSAYO Nº 5 Ensayo para falla dúctil en viguetas estándar reforzadas a cortantes y a flexión simple, con cuantía entre la mínima y la máxima. OBJETIVO GENERAL Obtener la falla dúctil para viguetas estándar reforzadas a cortante y a flexión simple, con cuantía entre la mínima y la máxima. OBJETIVOS ESPECIFICOS Analizar el comportamiento de la probeta bajo la acción de cargas realizadas. Reconocer el procedimiento de obra para el armado y posición del hierro en estas viguetas. Comprobar y analizar en el laboratorio la naturaleza teórica de la falla obtenida. Aprender y familiarizarnos con el proceso constructivo llevado a acabo en la fabricación de un elemento estructural.

JUSTIFICACION En el campo de la construcción muchas veces nos encontramos con procesos constructivos que se ven influenciados por diversos factores que afectan de manera directa los elementos estructurales. Este ensayo se va a llevar acabo con el fin de observar, analizar e interpretar los diferentes comportamientos que se presentan cuando se realiza una falla dúctil con cuantía entre la mínima y la máxima sometiendo una viga estándar a procesos de carga directa. Para nosotros como ingenieros es de gran importancia debido a que se puede comprobar en campo los datos teóricos realizados en oficina, así como también aprender los métodos de manipulación de los componentes esenciales necesarios para toda construcción. MARCO TEORICO DISEÑO DE VIGAS RECTANGULARES REFORZADAS A TENSION El diseño de estructuras de concreto se fundamenta en proporcionar suficiente resistencia para soportar sobrecargas hipotéticas. Esto de la resistencia nominal. Multiplicando por un coeficiente de reducción de resistencia φ se obtiene la resistencia de diseño. La resistencia requerida, en caso de que se alcance realmente el estado hipotético de sobrecarga, se obtiene aplicando factores, mayores que la unidad, a las cargas realmente esperadas. De esta manera los miembros de concretos reforzados se diseñan de manera que satisfagan las siguientes inecuaciones: MU≤φMn ; Pu≤φPn ; Vu≤φVn

Así como es conveniente conocer el comportamiento a flexión de una viga par cargas de servicio, también resulta de mucho interés predecir la máxima resistencia que la sección pueda tener es decir, calcular el momento máximo que la viga pueda resistir. Para esfuerzos en el concreto por encima de ½ f´c la relación esfuerzo deformación deja de ser lineal y su distribución se obtiene de la curva esfuerzo-deformación del material. Se parte del hecho que la falla puede provenir por fluencia del acero en tensión o aplastamiento del concreto en compresión. Para el primer caso, se obtiene que f s=fy, y para el segundo se ha encontrado experimentalmente que cuando la deformaciones en el concreto alcanzan la magnitud єcu=0.003 se presenta la falla por aplastamiento. Debido a que la falla por aplastamiento es explosiva, el diseño debe hacerse por fluencia del acero, por la cual debe proporcionarse una cantidad de acero debajo de un límite. Este límite se conoce como cuantía balanceada. Por razones arquitectónicas o por la variación de esfuerzos en un miembro debido a la distribución de las cargas aplicadas o por aspectos prácticos constructivos, puede resultar que un miembro tenga una sección transversal mucho mayor que las requeridas por los cálculos. En estos casos la cantidad de esfuerzos obtenidos es relativamente pequeña hasta tal punto que le esfuerzo de tensión en el concreto puede llegar a ser mayor que el que es capaz de absorber la armadura de acero, pudiendo presentarse una falla frágil, esta relación se conoce com o cuantía mínima. Para calcular la cuantía mínima deberá suministrase una cantidad mínima de acero tal que el momento flector resistente sea por lo menos igual al momento resistente para el agrietamiento, es decir para alcanzar el esfuerzo máximo a tensión en el concreto. El procedimiento de diseño solo se ha limitado a calcular el área total de acero As, pero la selección de las dimensiones de la sección transversal de una viga, el diámetro o diámetros y espaciamiento entre ellas debe hacerse con base en ciertos requisitos prácticos o de funcionalidad. MATERIALES CEMENTO PORTLAND TIPO I AGREGADO FINO (ARENA) AGREGADO GRUESO (GRAVA) FORMALETA DE MADERA (10x10x50) cm ACERO CORRUGADO (¼¨) EQUIPO DE PRUEBA ALAMBRE Y PINZA PROCEDIMIENTO

Con el objetivo de diseñar la viga, para una resistencia que no sea tan elevada, y no poder ser ejercida por el equipo disponible, se procede a diseñar la viga tal que sus dimensiones son de (10x10x50)cm Una ves establecidas las dimensiones de la viga y con el respectivo diseño de mezcla previo, para una resistencia del concreto (f´c= 4200kg/cm2) parámetros de diseño del

procedemos con los

ensayo correspondiente.

Calculamos la cuantía mínima, la cuantía balanceada y la cuantía máxima para así poder establecer el criterio del diseño del ensayo que corresponde, a que la cuantía del acero este entre la mínima y máxima y por debajo de la cuantía balanceada para garantizar que la falla sea por fluencia. Teniendo la cuantía requerida; se calcula el diámetro y el numero de varillas a utilizar para refuerzo en cuanto a flexión. Se calcula el momento nominal, el cual va a ser el mismo momento resistente con el que se diseña la viga para así obtener la carga o la fuerza que debe resistir la viga. Para garantizar que la viga quede reforzada adecuadamente a cortante debemos calcular la separación de los estribos. Una ves obtenido los parámetros de diseño del ensayo se continua con la preparación de la mezcla y su respectivo encoframiento para esto ahí que tener en cuenta lo siguiente: 

Vaciar el concreto lo mas rápido posible sin que se produzca segregación o perdidas de ingredientes teniendo en cuanta el espaciamiento entre barras y el tamaño de los agregados.



Vibrar y compactar el concreto así como también adecuar el vaciado a la geometría de la formaleta a utilizar.



Realizar el desencoframiento a los tres días de fundido.



Realizar el curado durante tres semanas luego de desencofrar.



Realización del ensayo a los 28 días. CALCULOS

f´c=

fY=

Determinamos la cuantía requerida ρmin= (0.8√f´c)/ 25 ρbal = 0.85β( f´c / fy ) ( 6000/ 6000+fy ) ρmax = 0.75ρbal = 06 Utilizando varillas # (¨) se tiene que: 2

d = AV= πd /4 = π Tomando N varillas se tiene: As= ρ= As / bd = > ρ= 0.0079

Luego la cuantía cumple que ρmin ≤ ρ ≤ ρmax => Como la falla es por fluencia: fs=fy

a=( As fy )/(0.85f´cb) = m

Mn= As fy (d- a/2) = 0.46 Kg.cm MR = Mn = 18304.46 Kg.cm

M = PL/6 6 P= Hay que asegurar que no falle por cortante V= P/2 = ΦVc+ ΦVs

o V= Vc+Vs

Pero primero debemos asegurarnos si necesita refuerzo a cortante Tmax = Vmax/bd = Kg/cm ΦVc = 0.53√f´c Kg/cm

2

2

Si es necesario reforzarlo a cortante Tomando S= utilizando estribos rectangulares de (¨) V= Vc+Vs => P/2= 0.53 √f´c b d + (d/S) Av f y P/2 = 5818.2 > Pcort = Pcor = KN

RESULTADOS OBTENIDOS

Para la vigueta Nº 1 (10x10x45)cm. ;P=KN Para la vigueta Nº 2 (10x10x45)cm ;P=KN Para la vigueta Nº 3 (10x10x40)cm ;P=KN ANALISIS DE RESULTADOS RECOMENDACIONES CONCLUSIONES