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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

CURSO: Concreto armado I DOCENTE: Dr. Ing. Hermes R. Mosqueira Ramírez ALUMNO: BUSTAMANTE LARA JORGE ALEX CHAMAYA CARUAJULCA EDWIN GUEVARA SEGURA EDWIN

CICLO: VII

Cajamarca - 2018

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PARTE I 1. DESCRIBA LOS PRINCIPALES MODOS DE FALLA EN LAS ESTRUCTURAS POR RESISTENCIA. a. Corte o Cizallamiento: La estructura o alguno de sus elementos se rompe en un plano de cortante máximo o insuficientemente reforzado para resistir las fuerzas cortantes actuantes. b. Flexión: La estructura o alguno de sus elementos se fisura y agrieta en una sección de máximos momentos flectores o es insuficientemente reforzada para resistir los momentos flectores actuantes c. Torsión: La estructura o alguno de sus elementos se fisura y agrieta en una sección de máximos momentos torsores o es insuficientemente reforzada por torsión. Generalmente se da en estructuras irregulares en planta o en altura d. Rigidez: La estructura o alguna de sus partes falla al producirse deformaciones excesivas horizontal o verticalmente, que, al ser de gran magnitud, vuelven inútil a la estructura sin que necesariamente se rompa. e. Fatiga: Cuando los materiales son sometidos a cargas reiteradas veces por las máximas cargas de servicio, pierden resistencia y pueden fallar ante cargas menores a las máximas previstas ante la cuales se comportaban con eficiencia inicialmente. Por ejemplo el caso de puentes donde la carga viva ingresa y sale miles de veces 2. DESCRIBA LAS PRINCIPALES CUALES SON LOS MEGAPROYECTOS QUE HAN IMPULSADO EL DESARROLLO EN EL MUNDO.  La Represa de tres gargantas en la China para evitar inundaciones y producir 18.2 Millones de Kw.  El Túnel trasatlántico que une a Nueva York y Londres en menos de una hora de viaje, en un tren que viaja a 8000km/h y que levita magnéticamente.  El Rompeolas de Acropodas en Viena para evitar grandes inundaciones cuando la marea aumenta.  La gran autopista de 10 carriles en Boston de 12.6 Km de largo, túneles y el puente colgante más ancho del mundo.  Una ciudad en el aire en la bahía de Tokio autoabastecida y en forma de pirámide, con capacidad de aforo para abastecer a 750,000 personas.  El Puente Millau, construido en Francia siendo actualmente el más alto de Mundo.  El Puente Colgante Akaski, construido en el Japón y el puente colgante más lardo del mundo.  El puente atirantado Tátara, construido en el Japón y es el atirantado más largo del mundo.  Dubái posee el "Burj Dubai Down Town", que el Edificio más alto del mundo posee 160 pisos y una altura de 818 m, superando al Taipéi de 101

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pisos; posee 49 pisos para oficinas, 1000 departamentos y el Lujoso Hotel Aymars. 3. CUÁLES SON LOS PRINCIPALES TIPOS DE FALLAS DE LAS EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO. a. HUNDIMIENTO O COLAPSO: Puede estar localizado en una parte de la estructura o en toda ésta. Este tipo de falla es la más catastrófica y solamente debe presentarse en casos de desastres excepcionales en estructuras diseñadas por un Ingeniero. b. INUTILIDAD SIN COLAPSO: Sucede cuando la estructura queda inútil por alguna deficiencia estructural sin llegar a colapsar. Es una falla menos catastrófica que la anterior ya que la estructura puede en general se reparada representando una seria pérdida económica para sus propietarios. Está asociada a fallas dúctiles. c. AGRIETAMIENTO: La estructura presenta pérdida de rigidez debido a la aparición de fisuras, pero éstas son fácilmente recuperables de manera tal que conserva su capacidad para cumplir sus funciones. Es una falla permisible y que puede presentarse con relativa frecuencia, principalmente en las estructuras nuevas cuando son sometidas a cargas importantes. d. DESLIZAMIENTO: La edificación sin necesariamente romperse, falla por estabilidad, desplazándose lateralmente. Se debe a una falla de suelo o a falta de dispositivos de anclaje apropiados y es producida por cargas laterales como empuje de tierra, presión de agua, fuerzas de viento, aceleración sísmica, etc. e. PANDEO: La estructura o alguno de sus elementos falla por estabilidad de su plano. Se trata de columnas, la inestabilidad se produce ante cargas de compresión cuando se produce la carga critica de Euler (Pc), se producen momentos de segundo orden y la estructura colapsa y si se trata de una viga u otro elemento como un muro y/o placa sometido a flexión, la falta se produce en la parte comprimida. f. VOLTEO: La edificación sin necesariamente romperse falla por estabilidad rotando sobre uno de los vértices de sus apoyos. La causa puede ser debido a fallas del suelo o a un mal proyecto de cimentación, a una excesiva esbeltez. Se produce por la presencia de cargas laterales como empuje de tierra, presión de agua, fuerzas de viento, aceleración sísmica, etc.

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4. EN LA GRÁFICA FC VS Ɛ C, DE UN ENSAYO A COMPRESIÓN DEL CONCRETO. ¿CALCULE EL MÓDULO DE ELASTICIDAD DEL CONCRETO, DEFINA SU RESULTADO Y DEL VALOR QUE CONSIDERA LA NORMA PARA CONCRETOS DE PESO NORMAL?

Calculamos el módulo de elasticidad del concreto para los datos de la gráfica: Deformación unitaria = 0.002 cm/cm Esfuerzo = 300 kg/cm2 𝐸𝑆𝐹𝑈𝐸𝑅𝑍𝑂 𝐸𝑐 = 𝐷𝐸𝐹𝑂𝑅𝑀𝐴𝐶𝐼𝑂𝑁 𝑈𝑁𝐼𝑇𝐴𝑅𝐼𝐴 𝐸𝑐 =

300 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 = 150000 𝑘𝑔/𝑐𝑚2 0.002 𝑐𝑚/𝑐𝑚

De acuerdo con la norma el módulo de elasticidad del concreto se calcula con la formula 𝐸𝑐 = 15000√𝑓´𝑐

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5. EN LA GRÁFICA P VS ΔS, DE UN ENSAYO A TRACCIÓN DEL ACERO DE REFUERZO DE DIÁMETRO 5/8” DE GRADO 60 ¿CALCULE LA RIGIDEZ PARA LA FLUENCIA? DEFINA GRÁFICAMENTE FRAGILIDAD Y TENACIDAD.

 PROPIEDADES DE LAS BARRAS DE GRADO 60 Características mecánicas –ASTM A615  fy min = 4200 Kg/cm²  fu min = 6300 kg/cm²  Es = 2 0000 000 kg/cm²  y = 0.0021  Longitud de plataforma variable.  Deformación de rotura >>Deformación de fluencia (30 a 40 veces)  Elongación entre el 7%-9%  Coeficiente de dilatación 11x 10 -6 1/°C

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La fragilidad es la capacidad de un material de fracturarse debido a su escasa o nula deformación permanente. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo plásticas. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil.

Curvas representativas de Tensión-Deformación de un material frágil (rojo) y un material dúctil y tenaz (azul) La energía absorbida por unidad de volumen viene dada por:



La tenacidad puede estar relacionada con la fragilidad según el módulo de elasticidad, pero en principio un material puede ser tenaz y poco frágil (como ciertos aceros) y puede ser frágil y nada tenaz (como el barro cocido).



 MEJORA DE LA TENACIDAD La mejora de la tenacidad es uno de los ejes principales de investigación en Ciencia de Materiales. Este punto ha sido especialmente estudiado en los aceros industriales que en algunos casos, dependiendo de la composición y procesado, pueden dan lugar a materiales peligrosamente frágiles. El logro de la mejora de la tenacidad de materiales como el vidrio supondría perder susceptibilidad a su fractura en casos accidentales o desafortunados como podrían ser los impactos de piedras o balas. La forma más habitual de evitar la fractura frágil de los vidrios es mediante el laminado de una película de polivinilbutiral (que es un termoplástico viscoelástico con índice de refracción similar al vidrio) entre dos láminas de vidrio de forma que sea este quien absorba la energía derivada de la propagación de las grietas. En cuanto a los polímeros, la tenacidad de estos suele ser mejorada mediante la adición de partículas elastoméricas que relenticen la propagación de las grietas por su seno. Un ejémplo clásico de esto es el poliestireno de alto impacto (high impact polystyrene, HIPS).

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6. CUÁLES SON LOS FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA DEL CONCRETO, DE EJEMPLOS. La relación agua – cemento(a/c): La resistencia del concreto depende de la relación agua-cemento: a mayor relación agua-cemento, menor es la resistencia. El aire incorporado reduce la resistencia a compresión: el problema de aire incorporado en el concreto es producto de una compactación incompleta. El tipo de cemento Gradación (porosidad), textura (adherencia) y origen de los agregados Condiciones de humedad, temperatura y tiempo del curado La velocidad de carga o deformación: Las resistencias de una probeta en el que la carga máxima se alcanza en centésimas de segundo es aproximadamente 50% mayor que la que alcanza su carga máxima en 66 seg. Por otra parte, para una probeta en que la carga máxima se alcanza en 69 minutos, la resistencia disminuye en un 10%. Efectos de la velocidad de deformación: Si la velocidad de deformación es grande, la rama descendente es brusca, en tanto que, si la deformación se aplica lentamente, la rama descendente es bastante suave Efectos de la esbeltez y del tamaño del espécimen: Se ha tomado arbitrariamente como 100% la resistencia de una probeta con relación de esbeltez igual a dos. Para esbelteces mayores de 6 la resistencia baja hasta llegar a un 85%. En especímenes geométricamente semejantes, pero de distinto tamaño la resistencia disminuye para un espécimen mayor. 7. CUÁLES SON LAS PRINCIPALES PROPIEDADES QUE POSEE EL ACERO DE REFUERZO: De acuerdo con el reglamento nacional de edificaciones el acero de refuerzo debe cumplir las siguientes condiciones:  Debe ser corrugado  Se puede utilizar refuerzo consistente en perfiles de acero estructural o tubos y elementos tubulares de acero.  El refuerzo que va a ser soldado, así como el procedimiento de soldadura el cual debe se compatible con los procesos de soldabilidad del acero que se empleara. Las soldaduras en la barra de acero deben estar de acuerdo con structural welding code – reinforcing Steel.  Las barras de acero corrugado deben cumplir con los requisitos para barras corrugadas de las siguientes normas NTP 341.031 y NTP 339.186.  Los refuerzos lisos deben cumplir con las siguientes normas: (ASTM A 421M), (ASTM A 416M), (ASTM A 722M).

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8. DESCRIBA LAS ETAPAS DEL COMPORTAMIENTO DE UNA VIGA SIMPLEMENTE APOYADA A FLEXIÓN PURA Y GRAFIQUE M-Φ.

en la gráfica A: observamos un comportamiento dúctil de la estructura esto quiere decir que la estructura por acción de las fuerzas tiende a flexionarse hasta llegar a un momento máximo, este momento se mantiene constante es aquí donde la estructura se presenta fisuras antes que la estructura colapse en la gráfica B: esta grafica representa a una falla balaceada se observa el primer tramo donde el momento resistente llega a un punto máximo, es en este punto dónde el momento resistente desciende de maneta abrupta generando el colapso de la estructura sin previo aviso. En la gráfica C: esta grafica representa a una estructura sobre reforzada, al igual que en el caso anterior la estructura llega a un punto donde el momento resistente disminuye generando de esta forma que la estructura colapse 9. MENCIONES LOS TIPOS DE FALLA DE ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXIÓN. A. Falla por tracción: Se le conoce también como sección subreforzada en este caso el acero está en fluencia antes que el concreto alcance la deformación máxima. La falla a tracción es dúctil por lo que tiene capacidad de disipación de energía y de rotación inelástica. B. falla balanceada: es u caso particular que marca el limite entre la falla por tracción y la falla por compresión el concreto alcanza la deformación de agrietamiento en simultaneo con el acero que alcanza la deformación de fluencia en este estado permite calcular el acero balanceado acero que nos sirve para trabajar el acero máximo en tracción que debe tener en sección C. falla por compresión se le conoce también con el nombre3 de sección sobrereforzad.

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El concreto alcanza la deformación máxima y el acero permanece aún elástico es decir sin haber llegado a la fluencia. La falla en compresión es frágil con poca capacidad de dispersión de energía.

c>cb d

As b

Es>Ey F tracción

cb Es=Ey F balanceada

c 𝜌𝑏 esta viga falla a compresión. e. Calculo del momento ultimo resistente:

𝑎 𝑀𝑢 = ∅ ∗ 𝐴𝑠 ∗ 𝑓𝑦 ∗ (𝑑 − ) 2

𝑀𝑢 = 0.9 ∗ 25.5 ∗ 4200 ∗ (23.78 − 𝑀𝑢 =

10 ) 2

1810204.2 = 18.1 𝑡𝑛 100000

 Por lo tanto, de los datos obtenidos concluimos que la viga de 36 x 60 es más resistente que la viga de 60 x 30 esto se debe a que el peralte de la primera viga es mayor que su base esto lo hace más resistente; mientras que en la segunda viga el peralte es menor que la base lo que lo hace menos resistente y le permite flexionarse con más facilidad  También podemos decir que en el primer caso la viga falla a tracción mientras que en el segundo caso a compresión