DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

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El presente trabajo se ha desarrollado bajo un objetivo claro que es proveer a estudiantes y profesionales de una herramienta que les permita obtener información actualizada y clara acerca del diseño de estructuras de concreto armado. A los primeros como un primer acercamiento al diseño en concreto armado y a los segundos, como un apoyo en su desempeño profesional. En nuestro medio, lamentablemente, es difícil conseguir este tipo de información en nuestro idioma. El trabajo ha sido desarrollado bajo la iniciativa original del Ingeniero Teodoro E. Harrnsen quien imparte la cátedra de Concreto Armado en la Pontificia Universidad Católica del Perú. Esta iniciativa pudo plasmarse después de casi dos años de trabajo conjunto, en los cuales se organizaron
sus apuntes de clase complementándolos con información adicional y ejemplos de aplicación. El libro busca dar énfasis a los principios del comportamiento del concreto armado los cuales sirven de base al desarrollo de la formulación propuesta por los códigos de diseño. En este sentido, la presentación de los temas ha buscado partir del comportamiento del material bajo
diversas solicitaciones para llegar a la formulación del “Building Code Requirements for Stwctural Concrete (ACI 318-95)”, código que ha sido tomado para el presente trabajo. Los temas han sido expuestos en el orden en que son presentados en el curso de Concreto Armado dictado en la Pontificia Universidad Católica del Perú. El texto ha sido desarrollado en veinticuatro capítulos. Los tres primeros son una introducción al concreto armado: su desarrollo histórico, los métodos de diseño empleados, los materiales que lo constituyen y el concepto de adherencia concreto-acero.

DISEÑODEESTRUCTURASDECONCRETOARMADO

INTRODUCCION

El concreto fue usado por primera vez en Roma alrededor de la tercera centuria antes de Cristo. Estaba constituido por agregados unidos mediante un aglomerante conformado por una mezcla de cal y ceniza volcánica. Este material podía sumergirse en agua manteniendo sus propiedades a diferencia de los morteros de cal usados siglos antes en la antigua isla de Creta. La obra más
grande erigida por los romanos fue el Panteón con su bóveda de 43.20 m. de diámetro. El.uso de este material en la construcción paso al olvido con la caída del Imperio y no fue sino hasta mediados del siglo XVIII que su uso se extendió nuevamente. El primer registro del uso de concreto en los tiempos modernos, se remonta a 1760 cuando, en Inglaterra, John Smeaton descubrió, mientras proyectaba el faro Eddystone, que una mezcla de caliza calcinada y arcilla daba lugar a un conglomerante hidráulico resistente al agua. En 1824, Joseph Aspdin elaboró cemento mezclando arcilla y caliza de diferentes canteras y calentándolas
en un horno. El concreto obtenido con este aglomerante se asemejaba a las piedras propias de la isla de Portland, al sur de Inglaterra, motivo por el cual se le llamó cemento Portland, material que comenzó a fabricarse con mayor fuerza desde entonces. En ocasiones, la mezcla era calentada en exceso y se endurecía, siendo desechada por considerarse inútil. En 1845, T.
C. Johnson descubrió que el mejor cemento provenía de la pulverización de esta sustancia “inútil” denominada clinker. Este es el cemento que se conoce hoy en día. El concreto armado se usó desde la tercera década del siglo XIX. Entre 1832 y 1835, Sir Marc
Isambard Brunel y Francois Martin Le Brun erigieron, en Inglaterra y Francia, respectivamente, estructuras de este material tales como arcos y edificaciones. En 1848, Joseph Louis Lambot construyó un bote de concreto reforzado el cual presentó en la Exposición de París en 1854 y patentó en 1855. En Inglaterra, W.B. Wilkinson, registró, en 1855, un piso de concreto reforzado
con cuerdas de acero desechadas en las minas. Un año después, Francois Coignet patentó un sistema de refuerzo para pisos consistente en barras de acero embebidas en el concreto. A pesar de los precedentes antes indicados, Joseph Monier, francés, es considerado el creador del concreto reforzado. Dedicado a la jardinería, fabricó macetas de concreto con refuerzo de
mallas de alambre, registrando el sistema en 1867. En los años siguientes patentó el uso de esta técnica para la construcción de tanques, puentes, tuberías, vigas, columnas y escaleras. En 1879, G.A. Wayss, de la firma Wayss and Freitag de Alemania, compró la patente de Monier y en 1887, publicó un libro acerca de sus métodos constructivos. Por su parte, Rudolph Schuster, de Austria, adquirió también los derechos de patente. De este modo, el nombre de Monier, como creador del concreto armado, se extendió por todo Europa. En Estados Unidos, Thaddeus Hyatt, abogado e ingeniero, realizó experimentos en vigas de concreto reforzado alrededor de 1850. Sus resultados no se publicaron sino hasta 1877. Investigó  acerca de la resistencia del concreto al fuego y llegó a la conclusión que los coeficientes de dilatación térmica, tanto del concreto como del acero eran muy similares. Con sus estudios,Hyatt sentó los principios sobre los cuales se desarrolla el análisis y diseño de los elementos de concreto reforzado. En Francia, el desarrollo del uso del concreto reforzado se debió en gran parte a Francois Hennebique quien estableció un estudio de ingeniería y proyectó cientos de estructuras del nuevo material. En 1900, el Ministerio de Obras Públicas de Francia convocó a un comité a cargo de Armand Considere para la elaboración de especificaciones técnicas para concreto armado. Estas fueron publicadas en 1906. En los años siguientes, Perret, Ribera, Garnier, Freyssinet, Maillart, Boussiron, Mex Berg, entre otros, proyectan y construyen obras en concreto armado que van descubriendo poco a poco las multiples posibilidades de este nuevo material. En el Perú, los primeros barriles de cemento llegaron en 1850. El concreto con él elaborado se usó para la construcción de cimentaciones y para mejorar los acabados de las estructuras. Posteriormente, se le utilizó en combinación con acero para la construcción de edificios, puentes, acueductos, etc. En 1915, llegaron los primeros hornos para la fabricación de cemento encargados por la empresa estadounidense Foundation Co. Un año después, éstos fueron comprados por la Compañía Peruana de Cemento Portland. En los años 50, se estableció, en Lima, la primera empresa de concreto premezclado. De ahí a la fecha, han ido apareciendo numerosas empresas productoras de cemento y de concreto premezclado. En la actualidad, este material es el más utilizado en la construcción en nuestro país.

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Christian Asmat Vidarte
Egresado de Ingeniería Civil en la Universidad Privada Antenor Orrego , con conocimientos en los software de SAP2000 , Civil 3D , AutoCAD, Revit , Risa 3D.
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