Relación resistencia del hormigón salinidad agua

El formato de seguridad definido por el eurocodigo es el método semiprobabilistico de los estados límites. Explique: Porque es un método semiprobabilistico?

Es un método semiprobabilistico porque hay incertidumbres que se tratan probabilísticamente, por ejemplo algunas acciones y la resistencia carácterísticas de los materiales, y otras incertidumbres se tratan deterministamente, con coeficientes de seguridad aplicados a los materiales, que afectan a la capacidad resistente estimada, o a las acciones, que afectan a los esfuerzos utilizados.

Indique el significado de los estados límite. Explique que son los estados límite último y de dos ejemplos y que los estados límite de servicio y de dos ejemplos.

Los estados límite últimos corresponden a situaciones de rotura o falta de equilibrio como solido rígido o inestabilidad. Ejemplos de estados limite últimos son los debidos a equilibrio, tensiones normales, cortante, torsión, punzonamiento, inestabilidad, etc. Los estados límite de servicio corresponden a condiciones de servicio, por lo que las acciones no están mayoradas. Ejemplos de estados límite de servicio son deformaciones, fisuración, vibraciones, etc. 

En relación con las combinaciones de esfuerzos para determinar el efecto de las acciones sobre la estructura explique Los coeficientes de combinación psi01, psi02 y psi03 son valores mayores o menores que 1 y cuál es su significado.
 

Los coeficientes de combinación son menores que 1 y representan la parte de la acción considerada que se considera en cada combinación. Tienen en cuenta la no concomitancia del valor máximo de un acción con respecto al resto de las acciones que pertenecen a la combinación.

Los coeficientes de mayoración de acciones de las combinaciones persistentes de estado limite ultimo son mayores que la unidad o menores y porque? Y los de las combinaciones accidentales son mayores o menores que 1 y porque? Y los de las combinaciones sísmicas son mayores o menores y porque?
 

Los coeficientes de mayoración de acciones de las combinaciones persistentes son mayores que la unidad, normalmente 1,35 para las cargas permanentes y 1,5 para las sobrecargas, porque esta mayoraciòn tiene en cuenta las incertidumbres que hay en las propias acciones y las incertidumbres en los modelos de presentación de las cargas y la estructura. Los coeficientes de mayoración de acciones de las combinaciones accidentales son iguales a la unidad, porque se trata de acciones extraordinarias con una baja probabilidad de ocurrencia, por ejemplo el fuego o impacto de vehículos. En el caso de la combinación sísmica son iguales a la unidad porque se trata de una combinación accidental, de baja probabilidad de ocurrencia.

Explicar qué posibles causas están detrás de la aparición de fisuras en las estructuras de hormigón

Las fisuras son el resultado de la aparición de tracciones en el hormigón que éste no ha sido capaz de resistir.

Pueden producirse en la fase de endurecimiento por heladas, asentamiento plástico, retracción plástica o por movimientos del encofrado o de la sub-base. A edades tan tempranas el hormigón, que ya ha empezado a endurecer y no es un fluido, aunque tenga comportamiento viscoso, tiene muy poca resistencia a compresión y a tracción.

Pueden aparecer después de la fase de endurecimiento, como consecuencia de deformaciones impuestas (retracción de secado, variaciones de temperatura en piezas coartadas, movimientos de apoyo, etc.).

También pueden tener origen químico, como consecuencia de la corrosión de las armaduras o reacciones árido-álcali o ataques por sulfatos.

Finalmente, las fisuras pueden producirse como consecuencia de la aplicación de cargas que inducen estados tensionales (también producen estados tensionales las otras causas indicadas) en los que la tensión de tracción iguale o sobrepase la resistencia a tracción del hormigón y se produzca, consiguientemente, una fisura que es perpendicular a la tensión de tracción inmediatamente antes de la fisuración.

Explicar razonadamente por qué, en el dimensionamiento a flexión simple de secciones de hormigón estructural, se dispone armadura en compresión a partir de un cierto valor del momento solicitante.

De no seguirse esa práctica, a partir del momento que da lugar a una fibra neutra en agotamiento (del hormigón) igual a la límite (es decir, la armadura traccionada está en el límite elástico), la cantidad de armadura necesaria crece asintóticamente a infinito porque, para garantizar el equilibrio sin armadura comprimida la sección tiene que movilizar mayor profundidad de la fibra neutra. Con el fin de no producir armados antieconómicos, asegurar una mayor ductilidad de las secciones y mejorar el comportamiento en servicio, especialmente las flechas, se adopta el criterio de disponer armadura comprimida a partir, al menos, del valor del momento solicitante igual al límite.

Explicar la razón de ser de los coeficientes de combinación. ¿Son exclusivos de los estados límite últimos?

Los coeficientes de combinación intentan tener en cuenta la no concomitancia de los valores pésimos, carácterísticos, de las cargas en una combinación de acciones. Los coeficientes de combinación, por tanto, son valores menores que la unidad. En estado límite último se aplican a las cargas que acompañan a la acción principal y actúan concomitantemente con ella. Por ejemplo, para el tablero de un puente se debe considerar el tráfico como carga principal y el resto de las posibles sobrecargas actuantes como concomitantes. Para todas estas sobrecargas concomitantes se define un coeficiente de combinación. En estado límite servicio el concepto es el mismo pero también tienen en cuenta que algunas sobrecargas no actúan con su valor máximo para ciertas combinaciones. Por ejemplo, para la combinación permanente, ninguna de las sobrecargas puede actuar con su valor máximo y por lo tanto los coeficientes de combinación se aplican a todas las sobrecargas. Los coeficientes de combinación entonces son aplicables tanto para los ELU como para los ELS.

Explicar el concepto de longitud de transferencia y cuál es su relación con la abertura de fisura. Explicar por qué la separación entre fisuras depende del recubrimiento.

La longitud de transferencia (lt) es un concepto importante que influye en el proceso de formación de fisuras y es la distancia entre una fisura existente y la sección en la cual el acero transmite, por adherencia, al área efectiva de hormigón una tensión igual a la tensión de fisuración. Si, durante el proceso de formación de fisuras, se forman dos fisuras con una separación inferior a 2lt no se podrá formar una fisura intermedia. La situación límite es cuando dicha separación el ligeramente inferior a 2lt , en cuyo caso la separación entre fisuras (sr) sería igual al doble de la longitud de transferencia (si se omite el efecto del recubrimiento). Si, por el contrario, dicha distancia es ligeramente superior a 2lt , la separación entre fisuras será igual a la longitud de transferencia.

Por tanto se puede poner simplificadamente que lt<><2lt .="">2lt>

El recubrimiento influye en la separación entre fisuras, porque las barras controlan la fisuración dentro de un área de influencia. Además de las fisuras pasantes, en torno a las barras se forma una serie de fisuras secundarias. Algunas de estas fisuras progresan y llegan a la superficie. Si la barra está muy lejos de la superficie (tiene mucho recubrimiento) el número de fisuras que se observa en superficie es menor: hay menos fisuras secundarias que llegan a la superficie y la deformación diferencial entre hormigón y acero se concentra en ellas, dando lugar a fisuras de mayor entidad.

En el contexto del cálculo de flechas, explicar el concepto de límite de esbeltez e indicar cómo varía con la cuantía de armadura y por qué

El límite de esbeltez es la relación luz/canto útil por debajo de la cual no es necesario llevar a cabo un cálculo específico de flechas.

El límite de esbeltez disminuye con la cuantía, debido a que la deformación de servicio de la armadura es siempre más o menos la misma (del orden de 1 por mil) y la profundidad de la fibra neutra aumenta al aumentar la armadura. Por tanto, secciones más armadas tienen mayor curvatura en servicio y, puesto que las flechas son la doble integral de curvaturas, también tendrán mayores flechas.

Dibujar la disposición típica de armadura de rasante conjuntamente, en su caso, con la de flexión transversal del ala de una pieza en T.

La armadura de rasante, como se ha indicado en la pregunta anterior, es necesario disponerla perpendicular a la directriz de la viga porque en esa dirección aparecen las tracciones del modelo de bielas y tirantes.

La altura a la que se ponga el baricentro de esas armaduras debería ser, estrictamente, la del baricentro de las compresiones del cordón superior (si éste está comprimido) y la de la armadura longitudinal si las alas están en tracción, para ser coherentes con el modelo de bielas y tirantes de la pregunta anterior.

La armadura de flexión transversal negativa se ha de disponer lo más cerca posible del paramento superior para no perder brazo. En piezas de ala con espesor suficiente (a partir de 0,15 m aprox.) como para disponer dos ramas, la superior debe servir para absorber la tracción debida al momento transversal, y la rama inferior de ese mismo cerco puede servir para absorber el rasante. Si no es un cerco, sino armaduras independientes, la inferior es de piel.

En piezas de alas estrechas, donde sólo es posible disponer una rama, la armadura transversal tiene las dos misiones; rasante y flexión transversal. El modelo de EN 1992-1-1 (6.2.4) indica que en la cara traccionada por la flexión hay que disponer, si νEd > 0,4 fctd, el mayor de los siguientes valores: el 100% de la armadura necesaria por rasante ó la armadura necesaria por flexión más la mitad de la necesaria por rasante. Si νEd

Explicar el concepto de resistencia carácterística de un material (acero u hormigón). Explicar el concepto de valor carácterístico de una acción.
 

Resistencia carácterística de un material es el valor asociado a la probabilidad de que sólo un 5% de las probetas ensayadas dieran una resistencia menor que ésta. El valor carácterístico de una acción puede ser el asociado a que la probabilidad de que ésta se vea superada sólo sea del 5%, pero también puede ser un valor nominal asignado.

Enumerar al menos tres causas de la fisuración de estructuras de hormigón. Explicar el criterio seguido para la comprobación de este estado límite en piezas de hormigón, indicando si es de agotamiento o de servicio.

Entre las múltiples causas de la fisuración se encuentran: 

Las acciones mecánicas exteriores, que provocan la aparición de tensiones de tracción que, si igualan a la resistencia a tracción, dan lugar a fisuras, ortogonales a las tracciones y alineadas con las compresiones. 

Movimientos impuestos como consecuencia de giros o descensos en apoyos, o acciones térmicas o reológicas coartadas (retracción). 

Corrosión de las armaduras, que provocan expansiones de la herrumbre que rompen el hormigón. En este grupo se pueden incluir las fisuras inducidas por ataques químicos (árido-álcali, sulfatos).

El criterio seguido para comprobar este estado límite de servicio (en condiciones de uso) en el proyecto de obras nuevas consiste en evaluar la abertura probable de fisura y compararla con un límite admisible, función de las condiciones de exposición. La abertura evaluada es el producto de la deformación media de las armaduras, relativa al hormigón, por la separación media de fisuras. La primera es una media entre la deformación elástica del acero sin armaduras y la deformación compatible con el hormigón no fisurado a lo largo de la pieza. La separación media es el resultado de un ajuste semi-empírico en el que intervienen el recubrimiento, la separación entre barras, el diámetro de éstas y el área de hormigón que rodea eficazmente a las armaduras.

Dibujar un diagrama tensión-deformación típico del hormigón ensayado hasta rotura, tanto en tracción como en compresión, explicando su significado y los órdenes de magnitud de tensiones, deformaciones y módulo de deformación longitudinal

El diagrama es cuasi-lineal en compresión hasta valores de tensión en torno a 0,4-0,5 veces la tensión máxima. A partir de ahí, las micro-roturas internas que se producen en el hormigón provocan un aumento de la deformación hasta la rotura, que se produce para la tensión máxima y una deformación cu igual aprox. A 0,002 si el ensayo no controla la deformación. Si el ensayo se hace con un servo-mecanismo que controla la deformación, se puede registrar una rama post-crítica, sobreviniendo la rotura para una deformación máxima cu en torno a 0,0035, y una tensión menor que la máxima. La tensión máxima está en el orden de los 25-30 MPa para estructuras de edificación y los 40-50 MPa en obra civil. El módulo de deformación longitudinal, en el tramo cuasi-lineal, es del orden de 25-30 GPa. En tracción, el comportamiento es más frágil, y más parecido al lineal, con una resistencia del orden de la décima parte de la tensión máxima en compresión.

Dibujar un diagrama típico tensión-deformación de una barra de acero de armar, de dureza natural, explicando su forma y los órdenes de magnitud de tensiones, deformaciones y módulo de deformación longitudinal. ¿Por qué se utilizan, desde hace unos 50 años, las barras corrugadas con preferencia sobre las lisas?

El acero exhibe un comportamiento prácticamente lineal perfecto hasta tensiones, en aceros de dureza natural (sin tratamientos térmicos o mecánicos posteriores a la laminación), igual al límite elástico. El módulo de deformación típico, muy uniforme, es de 200 GPa. A partir de la plastificación, se manifiesta una pseudo-meseta y, a partir de deformaciones que pueden estar en el entorno del 2%, se produce un “endurecimiento” o incremento cuasi-lineal de las tensiones con las deformaciones. Si el ensayo no es de deformación controlada se produce la rotura para una tensión máxima del orden del 20% más que la de límite elástico. Si el ensayo es de deformación controlada, se registra una rama post-crítica y el valor de la tensión cae por debajo del máximo, aumentando la deformación a valores que pueden ser del orden del 15 al 20%. Las barras corrugadas mejoran sustancialmente la adherencia con el hormigón, fenómeno esencial para entender las estructuras de hormigón con armaduras. Se trata, más bien, de un encaje mecánico, no de adherencia en sentido físico-químico, similar al que se produce entre la tuerca (hormigón) y el tornillo (barra corrugada).

1. El formato de seguridad definido por el eurocodigo es el método semiprobabilistico de los estados límites. Explique: Porque es un método semiprobabilistico?

2. Indique el significado de los estados límite. Explique que son los estados límite último y de dos ejemplos y que los estados límite de servicio y de dos ejemplos.

3. En relación con las combinaciones de esfuerzos para determinar el efecto de las acciones sobre la estructura explique Los coeficientes de combinación psi01, psi02 y psi03 son valores mayores o menores que 1 y cuál es su significado.
 

4. Los coeficientes de mayoración de acciones de las combinaciones persistentes de estado limite ultimo son mayores que la unidad o menores y porque? Y los de las combinaciones accidentales son mayores o menores que 1 y porque? Y los de las combinaciones sísmicas son mayores o menores y porque?

5. Explicar qué posibles causas están detrás de la aparición de fisuras en las estructuras de hormigón

6. Explicar razonadamente por qué, en el dimensionamiento a flexión simple de secciones de hormigón estructural, se dispone armadura en compresión a partir de un cierto valor del momento solicitante.

7. Explicar la razón de ser de los coeficientes de combinación. ¿Son exclusivos de los estados límite últimos?

8. Explicar el concepto de longitud de transferencia y cuál es su relación con la abertura de fisura. Explicar por qué la separación entre fisuras depende del recubrimiento.

9. En el contexto del cálculo de flechas, explicar el concepto de límite de esbeltez e indicar cómo varía con la cuantía de armadura y por qué

10. Dibujar la disposición típica de armadura de rasante conjuntamente, en su caso, con la de flexión transversal del ala de una pieza en T.

11. Explicar el concepto de resistencia carácterística de un material (acero u hormigón). Explicar el concepto de valor carácterístico de una acción.

12. Enumerar al menos tres causas de la fisuración de estructuras de hormigón. Explicar el criterio seguido para la comprobación de este estado límite en piezas de hormigón, indicando si es de agotamiento o de servicio.

13. Enumerar al menos tres causas de la fisuración de estructuras de hormigón. Explicar el criterio seguido para la comprobación de este estado límite en piezas de hormigón, indicando si es de agotamiento o de servicio.

14.

Dibujar un diagrama típico tensión-deformación de una barra de acero de armar, de dureza natural, explicando su forma y los órdenes de magnitud de tensiones, deformaciones y módulo de deformación longitudinal. ¿Por qué se utilizan, desde hace unos 50 años, las barras corrugadas con preferencia sobre las lisas?