Formigón armao

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Armadura y estribos o aníos antes del hormigonado.

La técnica constructiva del concretu armáu, concretu reforzáu o, n'España, formigón armáu consiste nel usu de formigón o concretu reforzáu con barres o mallas de aceru, llamaes armadures. Tamién puede armase con fibres, tales como fibres plástiques, fibra de vidriu, fibres d'aceru o combinaciones de barres d'aceru con fibres dependiendo de los requerimientos a los que va tar sometíu. El formigón armáu utilizar en edificios de too tipu, caminos, pontes, preses, túneles y obres industriales. L'usu de fibres ye bien común na aplicación de formigón proxectáu o shotcrete, especialmente en túneles y obres civiles polo xeneral.

Historia[editar | editar la fonte]

Pilar d'una ponte de formigón armáu.
Armáu de la construcción de la basílica de la Sagrada Familia.

La invención del formigón armáu suelse atribuyir a Joseph-Louis Lambot, qu'en 1848 produció'l primer barcu de formigón armáu conocíu y ensayar nel llagu de Besse-sur-Issole. El prototipu orixinal caltener nel muséu de Brignoles.[1] Esti barcu foi patentáu'l 30 de xineru de 1855 y presentáu na Esposición universal en París, esi añu 1855. Lambot, tamién publicó'l llibru -yos bétons agglomerés appliqués á l'art de construire (Aplicaciones del formigón al arte de construyir), onde espón el sistema de construcción.[2] François Coignet en 1861 escurrió l'aplicación n'estructures como techos, parés, bóvedes y tubos. De la mesma el francés Joseph Monier patentó dellos métodos na década de 1860. Munches d'estes patentes fueron llograes por G. A. Wayss en 1866 de les empreses Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de formigón armáu, onde se realizaben pruebes pa ver el comportamientu resistente del formigón, asistiendo l'arquiteutu prusianu Matthias Koenen a estes pruebes, efectuando cálculos que fueron publicaos nun folletu llamáu «El sistema Monier, armazones de fierro cubiertos de cementu», que foi complementáu en 1894 por Edmond Coignet y De Tédesco, métodu publicáu en Francia amestando'l comportamientu de la elasticidá del formigón como factor nos ensayos.

Estos cálculos fueron confirmaos por otros ensayos realizaos por Eberhard G. Neumann en 1890. Bauschinger y Bach comprobaron les propiedaes del material frente al fueu y la so resistencia llogrando causar una gran puxanza en Alemaña pola seguridá del productu. Foi François Hennebique quien escurrió un sistema convincente de formigón armáu, patentáu en 1892, qu'utilizó na construcción d'una fábrica de filaos en Tourcoing, Lille, en 1895.[3]

N'España, el formigón armáu enfusa en Lleida de la mano del inxenieru militar Francesc Macià que diseñó'l depósitu d'agua de Puigverd cola patente del francés Joseph Monier. Pero la espansión de la nueva técnica va producir pol emburrie comercial de François Hennebique per mediu del so concesionariu en San Sebastián Miguel Salaverría y del inxenieru José Eugenio Ribera, entós destináu en Asturies, qu'en 1898 va construyir los forxaos de la cárcel de Uviéu, el tableru de la ponte de Ciañu y el depósitu d'agües de Llanes.

El primer edificiu d'entidá construyíu con formigón armáu ye la fábrica de farines La Ceres en Bilbao,[4] de 1899-1900 (entá güei de pies y rehabilitada como viviendes) y la primer ponte importante, con arcos de 35 metros de lluz, el llevantáu sobre'l Nervión-Ibaizabal en La Peña, pal pasu de la tranvía de Arratia ente Bilbao y Arrigorriaga (sumíu nes riaes del añu 1983).[5] Nenguna de los dos obres foi dirixida por Ribera, quien llueu s'independizó de tutelar del empresariu francés, sinón polos mozos inxenieros Ramón Grotta y Gabriel Rebollo de la oficina madrilana de François Hennebique.

Diseñu d'estructures de formigón armáu Hennebique

y los sos contemporaneos basaben el diseñu de les sos patentes en resultaos esperimentales, por aciu pruebes de carga; los primeres apurras teóricos realizar prestixosos investigadores alemanes, tales como Wilhem Ritter, quien desenvuelve en 1899 la teoría del «Reticuláu de Ritter-Mörsch». Los estudios teóricos fundamentales van xestar nel sieglu XX.

Esisten delles característiques responsables del ésitu del formigón armáu:

  • El coeficiente de dilatación del formigón ye similar al del aceru, siendo despreciables les tensiones internes por cambeos de temperatura.
  • Cuando'l formigón cuaya contráise y prime fuertemente les barres d'aceru, creando amás fuerte adherencia química. Les barres, o fibres, suelen tener resaltes na so superficie, llamaes corrugas o trefilado, que favorecen la adherencia física col formigón.
  • A lo último, el pH alcalín del cementu produz la pasivación del aceru, fenómenu qu'ayuda a protexelo de la escomiu.
  • El formigón qu'arrodia a les barres d'aceru xenera un fenómenu de confinamientu que torga'l so pandeo, optimizando'l so empléu estructural.

Monier patentó dellos métodos na década de 1860. Munches d'estes patentes fueron llograes por G. A. Wayss en 1866 de les empreses Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de formigón armáu, onde se realizaben pruebes pa ver el comportamientu resistente del formigón, asistiendo l'arquiteutu prusianu Matthias Koenen a estes pruebes, efectuando cálculos que fueron publicaos nun folletu llamáu «El sistema Monier, armazones de fierro cubiertos de cementu», que foi complementáu en 1894 por Edmond Coignet y De Tédesco, métodu publicáu en Francia amestando'l comportamientu de la elasticidá del formigón como factor nos ensayos.Monier patentó dellos métodos na década de 1860. Munches d'estes patentes fueron llograes por G. A. Wayss en 1866 de les empreses Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de formigón armáu, onde se realizaben pruebes pa ver el comportamientu resistente del formigón, asistiendo l'arquiteutu prusianu Matthias Koenen a estes pruebes, efectuando cálculos que fueron publicaos nun folletu llamáu «El sistema Monier, armazones de fierro cubiertos de cementu», que foi complementáu en 1894 por Edmond Coignet y De Tédesco, métodu publicáu en Francia amestando'l comportamientu de la elasticidá del formigón como factor nos ensayos.Monier patentó dellos métodos na década de 1860. Munches d'estes patentes fueron llograes por G. A. Wayss en 1866 de les empreses Freytag und Heidschuch y Martenstein, fundando una empresa de formigón armáu, onde se realizaben pruebes pa ver el comportamientu resistente del formigón, asistiendo l'arquiteutu prusianu Matthias Koenen a estes pruebes, efectuando cálculos que fueron publicaos nun folletu llamáu «El sistema Monier, armazones de fierro cubiertos de cementu», que foi complementáu en 1894 por Edmond Coignet y De Tédesco, métodu publicáu en Francia amestando'l comportamientu de la elasticidá del formigón como factor nos ensayos.

Cálculu d'elementos de formigón[editar | editar la fonte]

Enconto[editar | editar la fonte]

Muséu del Formigón Angel Mateos

El formigón en masa ye un material moldiable y con bones propiedaes mecániques y de durabilidad, y anque aguanta tensiones y esfuerzo de compresión apreciables tien una resistencia a la tracción bien amenorgada. P'aguantar afechiscamente esfuerzos de tracción ye necesariu combinar el formigón con una cadarma de aceru. Esta cadarma tien la misión aguantar les tensiones de tracción qu'apaecen na estructura, ente que'l formigón va aguantar la compresión (siendo más baratu que l'aceru y ufiertando propiedaes de durabilidad fayadices).

Per otru llau, l'aceru confier a les pieces mayor ductilidad, dexando que les mesmes se deformen apreciablemente antes de la falla. Una estructura con más aceru va presentar una manera de fallu más dúctil (y, por tanto, menos fráxil); esa ye la razón pola que munches instrucciones esixen una cantidá mínima d'aceru en ciertes secciones crítiques.

Nos elementos llineales allargaos, como vigues y pilastraes asítiense barres llonxitudinales d'aceru, llamaes armáu principal o llonxitudinal. Estes barres d'aceru se dimensionan d'alcuerdu a la magnitú del esfuerzu axial y los momentos flectores, ente que el esfuerzu cortante y el momentu torsor condicionen les característiques de l'armadura tresversal o secundaria.

Tipos d'esfuerzos[editar | editar la fonte]

  • Tracción: Un elementu ta sometíu a Tracción cuando sobre él actúen fuerces que tienden a espurrilo. los tensores son elementos resistentes qu'aguanten perbién esti tipu d'esfuerzos
  • Compresión: Un elementu ta sometíu a Compresión cuando sobre él actúen fuerces que tienden a entartallalo.Les pilastres y columnes son exemplos d'ello.
  • Flexón:[6] Un elementu ta sometíu a Flexón cuando actúen sobre él cargues que tiendan a doblar. A esti tipu d'esfuerzu vense sometíes les vigues d'estructures.[7]

Cálculu de vigues y pilastres de formigón armáu[editar | editar la fonte]

La simple teoría de vigues de Euler-Bernoulli nun ye afecha pal cálculu de vigues o pilastres de formigón armáu. Los elementos resistentes de formigón armáu presenten un mecanismu resistente más complexu por cuenta de la concurrencia de dos materiales distintos, formigón y aceru, con módulos de Young bien distintos y los momento d'inercia son variables d'alcuerdu al tamañu de les fisuras de los elementos. Les distintes propiedaes mecániques de formigón y aceru impliquen que nun elementu de formigón armáu la tensión mecánico de les armadures y el formigón en contactu con elles sían distintos; esi fechu fai que les ecuaciones d'equilibriu qu'enllacen los esfuerzos internos inducíos poles fuerces y tensiones en formigón y aceru nun sían tan simples como les de secciones homoxénees, usaes na teoría de Euler-Bernouilli.

Na Instrucción Española del Formigón Estructural les ecuaciones de equilibriu mecánicu pal esfuerzu axil N y el momentu flector M d'una sección rectangular pueden escribise de forma bien averada como:


Onde:

, son magnitúes xeométriques. Respectivamente: el cantar útil, el recubrimientu y la fondura de la fibra neutra al respective de la fibra más estruyida del formigón.
son respectivamente la "tensión de l'armadura de tracción" (o menos estruyida), la "armadura de compresión" (o más estruyida) y la tensión de diseñu del aceru de les armadures.
, son les cuantíes mecániques, rellacionaes cola área tresversal d'aceru de les armadures.
, son l'esfuerzu axil y el momentu flector resultantes de les tensiones de compresión nel formigón, en función de la posición de la llinia neutra.

Si usa'l diagrama rectángulo normalizáu pa representar la relación de tensión-deformación del formigón entós les tensiones de l'armadura de tracción y de compresión pueden espresase nes funciones anteriores como:


Per otra parte los esfuerzos soportaos pol bloque estruyíu de formigón vienen daos por:


Dimensionado de secciones[editar | editar la fonte]

El problema del dimensionado de secciones referir a daes unes cargues y unes dimensiones xeométriques de la sección determinar la cantidá d'aceru mínimo pa garantizar la fayadiza resistencia del elementu. La minimización del costu xeneralmente implica considerar delles formes pa la sección y el cálculu de les armadures pa caúna d'eses secciones posibles, pa calcular el costu emponedor de cada posible solución.

Una sección d'una viga sometida a flexón simple, rique obligatoriamente una armadura (conxuntu de barres) de tracción asitiada na parte traccionada de la sección, y dependiendo del momentu flector puede riquir tamién una armadura na parte estruyida. La área de dambes armadures d'una sección rectangular puede calculase aprosimao por aciu los siguientes xuegos de fórmules:


Onde:

, ye la cuantía mecánica d'armadura de compresión.
, ye la área total de l'armadura de compresión.
, ye la cuantía mecánica d'armadura de compresión.
, distancies dende la fibra más estruyida a l'armadures de tracción y a l'armadura de compresión.
, anchu de la sección.

Coles mesmes notaciones, l'armadura de tracción calcúlase como:


Comprobación de secciones[editar | editar la fonte]

El problema de comprobación consiste en dada una sección dafechu definida poles sos dimensiones xeométriques y un ciertu númberu de barres con una disposición bien definida, comprobar por aciu cálculu si dicha sección va ser capaz de soportar los esfuerzos inducíos nella pola acción de cargues conocíes.

Definiciones[editar | editar la fonte]

  • Armadura principal (o llonxitudinal): Aquella riquida p'absorber los esfuerzos de tracción na cara inferior en vigues solicitaes a flexón compuesta, o bien l'armadura llonxitudinal en columnes.
  • Armadura secundaria (o tresversal): Toa armadura tresversal a la exa de la barra. En vigues toma esfuerzos de corte, caltién les posiciones de l'armadura llonxitudinal cuando'l formigón atopar n'estáu frescu y amenorga el llargor efectivu de pandeo de les mesmes.
  • Ensobia: Nome xenéricu dadu a una barra o alambre individual o continuu, qu'abraza y confina l'armadura llonxitudinal, doblada en forma de círculu, rectángulu, o otra forma poligonal, ensin esquines reentrantes. Ver Estribu.
    • Cercu: Amarra zarrada o doblada continua. Una amarra zarrada pue tar constituyida por dellos elementos de refuerzu con gabitos sísmicos en cada estremu. Una amarra doblada continua tien de tener un gabitu sísmicu en cada estremu.
    • Estribu: Armadura abierta o zarrada emplegada p'aguantar esfuerzos de corte nun elementu estructural; polo xeneral, barres, alambres o malla electrosoldada d'alambre (llisu o estriáu), yá sía ensin dobleces o doblaos, en forma de L, d'O o de formes rectangulares, y asitiaos perpendicularmente o n'ángulu, con al respective de l'armadura llonxitudinal. El términu finco aplícase, de normal, a l'armadura tresversal d'elementos suxetos a flexón y el términu ensobia a los que tán n'elementos suxetos a compresión. Ver tamién Ensobia. Cabo señalar que si extisten esfuerzos de torsión, l'estribu tien de ser zarráu.
    • Zuncho: Amarra continua endolcada en forma de hélice cilíndrica emplegada n'elementos sometíos a esfuerzos de compresión que sirve pa confinar l'armadura llonxitudinal d'una columna y la porción de les barres doblaes de la viga como anclaje na columna. L'espaciamientu llibre ente espirales tien de ser uniforme y alliniáu, non menor a 80 mm nin mayor a 25 mm ente sigo. Pa elementos hormigonados n'obra, el diámetru de los zunchos nun tien de ser menor que 10 mm.
  • Barres de repartición: Polo xeneral, son aquelles barres destinaes a caltener el distanciamientu y el fayadizu funcionamientu de les barres principales nes lloses de formigón armáu.
  • Barres de retracción: Son aquelles barres instalaes nes lloses onde l'armadura por flexón tien un solu sentíu. Instalar n'ángulu rectu con al respective de l'armadura principal y distribúyense uniformemente, con una separación non mayor a 3 vegaes la espesura de la llosa o menor a 50 cm ente sigo, al envís d'amenorgar y controlar los resquiebros que se producen por cuenta de la retracción mientres el procesu de cuayáu del formigón, y p'aguantar los esfuerzos xeneraos polos cambeos de temperatura.
  • Gabitu sísmicu: Gabitu d'un estribu, cercu o traba, con una doblez de 135º y con una estensión de 6 vegaes el diámetru (pero non menor a 75 mm) qu'enllaza l'armadura llonxitudinal y proxéctase escontra l'interior del estribu o cercu.
  • Traba: Barra continua con un gabitu sísmicu nun estremu, y un gabitu non menor de 90º, con una estensión mínima de 6 vegaes el diámetru nel otru estremu. Los gabitos tienen d'enllazar barres llonxitudinales perifériques. Los gabitos de 90º de dos trabes tresversales consecutives qu'enllacen les mesmes barres llonxitudinales, tienen de quedar colos estremos alternaos.

Normatives rellacionaes[editar | editar la fonte]

  • La normativa española Instrucción Española del Formigón Estructural EHE-99 de 1999, quedó derogada definitivamente'l 1 d'avientu de 2008 en favor de la EHE-08.[8]
  • La normativa d'ámbitu européu, anque non d'obligáu cumplimientu, ye'l Eurocódigo 2: Proyectu d'Estructures de Formigón.
  • La normativa arxentina de referencia ye'l Reglamentu CIRSOC 201 - 2005, que reemplaza al antiguu CIRSOC 201-1982. La nueva normativa ta basada nel reglamentu ACI estauxunidense, en contraposición col de 1982, que tomaba la base de l'antigua normativa DIN alemana.
  • El citáu reglamentu estauxunidense ye'l ACI 318-05 (American Concrete Institute).

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

Bibliografía[editar | editar la fonte]

  • Mattheiss, Jürgen (1980). Formigón armáu, formigón armáu allixeráu, formigón pretensado. Ed. Reverté S. A.. ISBN 84-291-2057-2.
  • Rosell, Jaume (1995). Los oríxenes del formigón armáu y la so introducción en Bizkaia. La fábrica Ceres de Bilbao. Colexu Oficial d'Apareyadores y Arquitectos Técnicos de Bizkaia. ISBN 84-922167-0-0.

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]



Concreto armado