DISEÑO ESTRUCTURAL GENERALIDADES La flexión representa el estado límite de servicio que generalmente rige las di me n si o n e s de las viga vigass de conc concrreto eto refo refor rad ado! o! "sua "sualm lmen ente te## las las dime dimens nsio iones nes provenientes del dise$o por flexión se someten a revisión por cortante u otras acciones estructurales! A continuación se descri%ir&n los aspectos fundamentales de este tipo de dise$o estructural!
Seg'n la (ec&nica de materiales# materiales# la flexión es el estado interno de esfueros esfueros cu)a acción genera genera en una sección sección del elemento elemento flexionad flexionado o un par de fuera fuerass ( *+igura *+igura ,- cu)a cu)a intensidad puede esta%lecerse a partir de las condiciones de equili%rio en vigas isost&ticas o de las condiciones condiciones de equili%rio equili%rio ) compati%ilida compati%ilidad d de desplaa desplaamientos mientos en el caso de vigas est&ticamente indeterminadas! indetermi nadas! Siendo la magnitud de este par de fueras una constante de la sección# es posi%le modificar el valor de las fueras componentes . ) / alterando alterando la la distancia entre ellas! ellas! En la +igura , se ilustra ilustra el anterior anterior concepto concepto o%servando que si aumentamos la distancia 0# la magnitud de las fueras componentes del par disminu)e en la misma proporción# de acuerdo a la expresión1 (E/2D2 DE RESIS/EN.IA RESIS /EN.IA 3L/I(A1 Se plantea una condición virtual de lograr la falla estructural que se prevea ocurrir& cuando la estructura estaría sometida a cargas muc4o ma)ores que las de servicio! En este contexto de plantea la resistencia otorgada a la estructura sea ma)or o igual a la respuesta mec&nica originada por las cargas ultimas! (a)ores que qu e , amplifican amplifican las cargas cargas reales para así Factore res s de carga carga (α). (a)ores Facto o%tener las cargas ultimas amplificadas de dise$o! Factores de reducción (). Son factores que reducen la resistencia teórica que se trata a la estructura
(E.ANIS(2 DE ADE5EREN.IA EN/RE EL RE+"ER02 6 EL .2N.RE/2 CONCRETO
POR: ABEL EDWAR ESTEBA
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El comportamiento del concreto armado como material estructural se %asa entre otros principios en la plena ad4erencia entre el .7 ) el A7 mediante el cual el concreto que rodea ) cu%re el A7 desarrolle esfueros a tracción o compresión incluso 4asta su límite de tra%a8o Son tres mecanismos que permiten desarrollar la ad4erencia entre el acero ) el concreto
CONCRETO
POR: ABEL EDWAR ESTEBA
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,! Ad4erenciaquíia 9! fricción* rugosidad natural entre el .7 ) el A7 en su superficie:! aplastamiento del concreto por las corrugaciones de las varillas +ALLAS AD5EREN.IA
;2R
.uando el concreto que cu%re a la varilla no es capa de desarrollar los esfueros esperados se evidencia dos tipos de fallas1 ,! fisura miento radial del concreto por tensión 9! desliamiento longitudinal de la varilla La ad4erencia del concreto so%re la varilla de acero est& condicionada a tres factores mu) importantes! ,! Recu%rimiento de la varilla! 9! Espaciamiento entre varillas! :! Longitud disponi%le de empotramiento! Si se plantean de manera adecuada estos tres factores se estar& asegurando que los esfueros de ad4erencia en el concreto no superen el valor crítico "u ) por ende garantiara que no ocurran las fallas por fisuramiento radial o por desliamiento longitudinal! RE."
(INI(2
DEL
El recu%rimiento de%e ser controlado para evitar las fallas por ad4erencia ) para garantiar una distri%ución del acero que facilite el procedimiento constructivo! Adem&s es necesario asegurar un recu%rimiento mínimo del concreto para proteger el refuero contra la corrosión# el fuego# la a%rasión# etc! +unciones
del
recu%rimiento1
Asegurar la ad4erencia entre el .7 ) el A71 )a que evita la formación de grietas radiales por tensión del concreto ;rotección del refuero1 contra agentes externos .loruros 5umedad +uego
Sulfatos +acilita el vaciado del concreto
Ta!a"os !#$i!os en e% concreto T&' ta!a"o !#$i!o no!ina%. es el primer tami que produce retenido T& ta!a"o !#$i!o. es el menor tami donde pasa el ,==> de grava T&' *er!isi+%e ,?@ de la dimensión m&s peque$a del elemento de concreto
:? del espacio li%re entre las %arras de acero del refuero ) entre las varillas de refuero ) las cim%ras ,?: de la profundidad de las losas
ES;A.IA(INE/2 (INI(2S ;ER(ISI
"n espaciamiento mínimo permisi%le asegura la ad4erencia entre las %arras de concreto evitando las fisuras por tracción sin em%argo tam%iBn el espaciamiento garantia el flu8o al concreto fresco dentro de los espacios entre %arras de tal modo que no se generen cangre8eras en el concreto! El espaciamiento dado por1
est&
Dónde1
%1 anc4o del elemento C1 di&metro del acero longitudinal 1 di&metro del estri%o RE.1 recu%rimiento N7 n'mero de varillas
LO',ITUD DE A'CLA-E
La longitud de empotramiento de una varilla en el concreto determina los niveles de esfuero de ad4erencia# se de%e verificar que1
El A.I! 5a encontrado expresiones experimentales que permiten o%tener la longitud mínima de ancla8e Ld! para compresión ) tracción!
;ARA LA .2NDI.I2N A1 Factor de u+icación
,!:= ,!==
Factor *or recu+ri!iento.
.on epóxido
,!@= *RE. li%re H :D% S F JD%β = 1.20 β 1.00
Sin epóxido Sin em%argo el factor Factor di#!etro de %a ari%%a
CH :?KKKKK C M?KKKK!!! Ti*o de concreto
.oncreto normal .oncreto ligero
,!== ,!:=
AN.LAOE DE LAS
en
Si la armadura excede a la requerida por el c&lculo1
%- 0unc4os ) estri%os cerrados Si la armadura longitudinal est& encerrada por un unc4o con D% ,= mm ) un paso s H ,= mm# o dentro de estri%os cerrados con D% ,9 mm# de acuerdo con el artículo M!,=!@! ) una separación entre centros de %arras o alam%res s H ,= mm! AN.LAOE DE L2S ;AQ"E/ES DE
"n 9=> para un paquete de : %arras "n ::> para un paquete de %arras
;ara determinar los factores de modificación que se especifican en el artículo .ada paquete de %arras de%e ser tratado como si fuera una sola %arra de un di&metro D%# determinado en función del &rea total equivalente! ;ara las %arras ) alam%res conformados# el valor de Ldc se de%e considerar como el ma)or valor entre * - ) c D% =#9 f ? f ) *=#= f)- D%# donde la unidad de la constante =#= es en mm?N! L2NGI/"D DE DESARR2LL2 .2N GAN.52S ES/ANDAR La longitud de anclaje ldh, en mm# para las %arras o alam%res conformados
solicitados a tracción# que se de%e determinar de acuerdo con el artículo! 6 con los factores de modificación aplica%les# especificados en el artículo pero el valor de ldh siempre de%e ser1 terminan con un gancho normal
T U V
W1 coeficiente de corrección de longitud mínima de ancla8e en ganc4os est&ndar1 a- ;or recu%rimiento adecuado W =!M= %- ;or confinamiento adecuado de estri%os W=!=
DISEÑO ESTRUCTURAL DE ELE&E'TOS SO&ETIDOS A FLE/IO'
.orresponde a la caracteriación estructural de elementos que su8etos a cargas transversales de%en tener la resistencia (seguridad) frente a los momentos flectores ocasionadas1 En el dise$o estructural de%e cumplir1
Donde! 1 factor de reducción de resistencia 1 respuesta ultima estructural actuando en com%inación m&s adecuadas! 1 momento nominal correspondiente a los siguientes par&metros de resistencia .alidad de los materiales Dimensiones transversales .antidad de aceroX
0era%te e1ectio (d)
Es la distancia desde la fi%ra m&s comprimida de la sección 4asta el centroide de la varilla en tracción! Se puede tener en cuenta peralte efectivo positivo o negativo ;ara o%tener el peralte efectivo se tiene1
Sin em%argo cuando no se conoce los di&metros del acero# el peralte efectivo se puede estimar de la siguiente manera1
;ara refuero en una sola capa d 4YJcm! ;ara refuero en dos capas d 4YZcm!
Cuant2a de acero en tracción.
;ara elementos simplemente reforados la cuantía del acero en tracción es la proporción del &rea de acero de refuero respecto al &rea del concreto efectivo de la
sección
Ti*os de 1a%%as en 1%e$ión
Existen tres tipos de fallas en la flexión estos est&n relacionados directamente con la cuantía %alanceada que ofrece los materiales usados tanto el concreto como el acero
"NI[ERSIDAD NA.I2NAL DEL AL/I;LAN2 INGENIERIA .I[IL
3. +alla por tracción1
4. +alla por compresión1
5. +alla %alanceada1
;ara desarrollar el dise$o por flexión el elemento de%e estar m&s aproximado a que ocurra falla por tracción *falla d'ctil- para así poder aplicar las equivalencias de \5I/NE6! Cuant2a +a%anceada * -
=!@ si ],M=#9=^
Dónd e
=!= si :@= =!M@ si
9=
;ara evaluar el momento nominal de%emos realiar por las equivalencias de \5I/NE6 o%teniendo tres mBtodos para ca%cu%ar %a cantidad de acero re6uerido I! II! III!
(Btodo de tanteo (Btodo de la ecuación cuadrada (Btodo de las ta%las del A.I!
Sin em%argo con los dos 'ltimos mBtodos es m&s eficiente calcular la cantidad de acero por lo que en este pro)ecto analiaremos por el !7todo de %a ecuación cuadrada. ,! Se calcula primeramente el valor de _a` ) luego se procede al c&lculo del &rea de 4acer*As-! ( ) (
)
Igualando *,- ) *9- tenemos1
.2N.RE/2 AR(AD2 I ;2R1 A
Entonces con la siguiente relación cuadrada se calcula el valor de _a` *
* -
El valor de a ser&1 T
;osteriormente el acero ser&1
-
