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bibliografia
BIBLIOGRAFIA
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERU
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA
Departamento de Ingeniera
Seccin Ingeniera Civil
APUNTES DEL CURSO
CONCRETO ARMADO 1
Ing. Gianfranco Ottazzi Pasino
Quinta Edicin 2004-2
INDICE
Captulo 1Introduccin
1.1 El consumo de cemento en el mundo.
2
1.2 El Concreto Armado
3
1.3 Ventajas y desventajas del Concreto Armado.
3
1.3.1 Principales ventajas.
1.3.2 Principales desventajas.
1.4 Breve resea histrica del Concreto y del Concreto Armado.
5
1.4.1 Morteros.
1.4.2 Concreto.
1.4.3 Cemento Portland.
1.4.4 Concreto Armado.
1.4.5 Concreto Preesforzado.
1.4.6 Concretos de Alta Resistencia.
1.5 Cdigos o Normas de Concreto Armado.
9
1.5.1 Cdigo del American Concrete Institute ACI.
1.5.2 Cdigo o Norma Peruana.
1.5.3 Cdigos Europeos.
Captulo 2Elementos Estructurales2.1 Elementos de Concreto Armado.
13
2.2 Edificios de losas con vigas.
13
2.3 Losas Nervadas.
14
2.4 Losas con vigas anchas.
15
2.5 Losas Nervadas en dos direcciones.
15
2.6 Edificios de losas sin vigas.
16
2.7 Losas armadas en dos direcciones.
17
2.8 Algunas configuraciones estructurales tpicas de edificios en Lima.
20
Captulo 3Propiedades Mecnicas del Concreto
3.1 Introduccin.
24
3.2 Resistencia a la compresin.
24
3.3 Principales factores que afectan a la resistencia en compresin.
25
3.4 Resistencia del Concreto en la estructura real.
30
3.5 Resistencia a la traccin del Concreto.
31
3.6 Mdulo de Elasticidad del Concreto.
34
3.7 Mdulo de Poisson del Concreto.
35
3.8 Mecnica de la fractura del Concreto en compresin.
35
3.9 Efecto del confinamiento (estados triaxiales).
37
3.10 Comportamiento del Concreto en compresin.
40
3.11 Modelos para el Concreto.
41
3.12 Concretos de alta resistencia.
43
3.13 Concretos Livianos.
43
Captulo 4Acero de Refuerzo
4.1 Introduccin
45
4.2 Barras de refuerzo laminadas en caliente.
45
4.3 Calidades del acero de refuerzo.
47
4.4 Propiedades mecnicas de las barras de refuerzo.
48
4.5 Propiedades de la barras Grado 60.
50
4.5.1 Caractersticas mecnicas ASTM A615.
4.5.2 Soldabilidad.
4.5.3 Dimetros mnimos de doblado del acero de refuerzo.
4.5.4 Efecto de la temperatura.
4.6 Mallas Electro Soldadas.
52
Captulo 5Requisitos de Resistencia y de Servicio
5.1 Introduccin.
54
5.2 Conceptos sobre los Estados Lmites de una estructura.
54
5.2.1 Estado Lmite ltimo.
5.2.2 Estados Lmites de Servicio.
5.2.3 Estados Limites
5.3 Coeficientes (factores) de Seguridad.
56
5.4 Diseo por Esfuerzos Admisibles (WSD)
60
5.5 Diseo por Resistencia.
60
5.6 Factores de Reduccin de Resistencia Resistencia de Diseo.
62
5.6.1 Factores de Reduccin de Resistencia Norma Peruana.
5.7 Factores de Carga (Resistencia Requerida).
64
5.7.1 Factores de Carga de la Norma Peruana (Resistencia mnima requerida).
5.8 Anlisis y diseo por Resistencia.
67
5.9 Estimacin de los coeficientes de seguridad globales.
68
5.10 Diseo Lmite.
73
Captulo 6Requisitos Generales para el Anlisis y el Diseo
6.1 Anlisis de las estructuras de Concreto Armado.
75
6.2 Cargas de servicio.
76
6.3 Mtodos de anlisis.
77
6.4 Rigidez.
77
6.5 Luces para el clculo.
78
6.6 Distribucin de la carga viva.
78
6.7 Modelo simplificado para el anlisis por cargas de gravedad.
84
6.8 Programas de cmputo para el anlisis por cargas verticales.
85
6.9 Mtodo aproximado de los Coeficientes.
86
6.10 Tabla para vigas continuas.
89
6.11 Influencia de la alternancia de la carga viva.
90
6.12 Tabla para prticos de un piso.
92
Captulo 7Detalles del Refuerzo
7.1 Introduccin.
94
7.2 Recubrimiento de Concreto para el refuerzo.
94
7.3 Espaciamiento del acero de refuerzo.
97
7.4 Paquetes de barras.
98
7.5 Tolerancias en la colocacin del refuerzo.
99
7.6 Dimetros mnimos de doblado.
100
7.7 Ganchos Estndar.
101
7.8 Peralte efectivo (d) en elementos en flexin.
101
7.9 Casos particulares del peralte efectivo.
103
Captulo 8Ejemplo de Introduccin al Diseo en Concreto Armado
8.1 Introduccin.
105
8.2 Viga sin armadura de refuerzo.
105
8.3 Seccin reforzada con acero en traccin.
106
8.3.1 Seccin sin fisurar.
8.3.2 Seccin fisurada.
8.3.3 Capacidad mxima de la seccin por Esfuerzos Admisibles.
8.3.4 Capacidad ltima o mxima de la seccin.
8.4 Seccin preesforzada.
114
8.4.1 Preesfuerzo en el centro de gravedad de la seccin.
8.4.2 Cable de preesfuerzo excntrico.
Captulo 9Flexin Simple
9.1 Introduccin.
118
9.2 Comportamiento elstico en flexin.
119
9.2.1 Seccin transformada no agrietada.
9.2.2 Seccin transformada agrietada.
9.2.3 Deduccin de la seccin transformada agrietada.
9.3 Anlisis y diseo de secciones en flexin (Diseo por Resistencia).
123
9.3.1 Relaciones Momento Curvatura de una seccin.
9.3.2 Hiptesis para el anlisis y diseo por flexin.
9.3.3 Caracterizacin del bloque de compresiones para el anlisis y diseo.
9.4 Falla de traccin, compresin y balanceada.
134
9.5 Anlisis de secciones rectangulares.
135
9.5.1 Anlisis de secciones rectangulares con falla en traccin.
9.5.2 Anlisis de secciones rectangulares con falla en compresin.
9.5.3 Secciones rectangulares con falla balanceada Acero Balanceado.
9.6 Acero mximo en flexin Norma Peruana, ACI.
141
9.7 Ecuacin general para la cuanta balanceada.
142
9.8 Acero mnimo por flexin.
144
9.9 Resumen Diseo de secciones rectangulares con acero en traccin.
146
Ejemplos de anlisis y diseo.
152
Captulo 10Anlisis y Diseo de Vigas T
10.1 Introduccin.
178
10.2 Esfuerzos en el encuentro ala alma.
178
10.3 Ancho efectivo del ala be en vigas T.
179
10.4 Anlisis de vigas T.
181
10.4.1 Zonas de momento negativo ala en traccin.
10.4.2 Zonas de momento positivo ala en compresin.
10.5 Cuanta balanceada en vigas T (momento positivo).
184
10.6 Acero mnimo en vigas T
185
Ejemplos de anlisis y diseo.
187
Captulo 11Aligerados
11.1 Introduccin.
195
11.2 Geometra tpica.
195
11.3 Peraltes (espesores) ms usados en nuestro medio.
195
11.4 Cargas de diseo.
196
11.5 Forma de trabajo en flexin de las viguetas
196
11.6 Acero mnimo y acero balanceado en aligerados.
196
11.7 Ensanches por cortante y flexin en aligerados.
197
11.7.1 Ensanches por cortante.
11.7.2 Ensanches por flexin.
Ejemplo de diseo.
200
Captulo 12Secciones con Acero en Compresin
12.1 Introduccin.
206
12.2 Verificacin de la fluencia del acero en compresin.
207
12.3 Influencia del acero en compresin en la resistencia.
209
12.4 Influencia del acero en compresin en el comportamiento.
210
12.5 Cuanta balanceada en secciones con acero en compresin.
213
12.6 Resistencia de una seccin rectangular con acero en compresin.
215
12.6.1 El acero en compresin fluye.
12.6.2 El acero en compresin no fluye.
12.7 Diseo de secciones rectangulares con acero en compresin.
217
Ejemplos
218
Captulo 13Casos Especiales de la Flexin Simple
13.1 Vigas con altura (peralte) mayor a 0.90 m.
226
13.1.1 Exigencias de la Norma Peruana relacionadas con Ask.
13.1.2 Exigencias del ACI 318-02 relacionadas con Ask.
13.2 Anlisis de vigas con refuerzo distribuido en el alma.
227
13.3 Cuanta balanceada en vigas con refuerzo en el alma.
228
13.4 Influencia del acero repartido en el alma en la resistencia.
229
13.4.1 Comparacin entre el acero repartido y el acero concentrado.
13.5 Diseo de secciones no rectangulares.
233
Captulo 14Diagramas Momento Curvatura
14.1 Introduccin.
237
14.2 Definicin de curvatura.
238
14.3 Ductilidad de curvatura.
239
14.4 Construccin de diagramas Momento Curvatura.
239
14.5 Factores que influyen en los diagramas M-( y en la Ductilidad de Curvatura. 240
14.6 Diagramas M-( aproximados.
245
Captulo 15Cambios Volumtricos del Concreto
15.1 Introduccin.
250
15.2 Creep o Flujo Plstico del concreto.
251
15.2.1 Algunas observaciones relativas al Creep.
15.2.2 Principales factores que afectan la magnitud del Creep.
15.2.3 Coeficiente de Flujo Plstico.
15.3 Retraccin o Contraccin del concreto.
254
15.3.1 Algunas observaciones relativas a la Retraccin.
15.3.2 Principales factores que afectan a la Retraccin.
15.3.3 Valores tpicos de la Contraccin.
15.3.4 Cmo controlar la Retraccin?
15.3.5 Retraccin por Carbonatacin del concreto.
Captulo 16Deflexiones en Elementos de Concreto Armado Sometidos a Flexin
16.1 Introduccin.
258
16.2 Principales razones para controlar las deflexiones.
259
16.3 Principales variables que influyen en las deflexiones.
259
16.4 Clculo de las deflexiones a partir de los diagramas Momento Curvatura. 260
16.5 Clculo de las deflexiones segn las Normas.
262
16.5.1 Cdigo del ACI 318-02.
16.5.2 Norma Peruana.
16.6 Espesores (h) recomendados para no verificar deflexiones.
264
16.7 Clculo de las deflexiones inmediatas.
265
16.8 Clculo de las deflexiones diferidas.
266
16.8.1 Efecto del Flujo Plstico en las curvaturas y deflexiones.
16.8.2 Efecto de la Retraccin en las curvaturas y deflexiones.
16.9 Deflexiones mximas permisibles.
268
Ejemplos.
271
Captulo 17Fisuracin en Elementos de Concreto Armado
17.1 Introduccin.
279
17.2 Tipos de fisuras en elementos de Concreto Armado.
279
17.3 Razones para controlar el ancho de las fisuras.
283
17.4 Principales factores que afectan el ancho de las fisuras.
284
17.5 Limitacin del ancho de las fisuras.
285
17.6 Disposiciones reglamentarias para elementos en flexin.
285
17.6.1 Norma Peruana.
17.6.2 Disposiciones del ACI 318-02 para elementos en flexin.
Ejemplos.
289
Captulo 18Redistribucin de Momentos Flectores
18.1 Introduccin.
292
18.2 Diagramas Momento Rotacin.
293
18.3 Requisitos generales para la Redistribucin.
293
18.3.1 Especificaciones de la Norma de Concreto Armado Redistribucin.
18.3.2 Limitaciones de la Norma.
18.4 Introduccin al Anlisis Lmite.
296
Ejemplos.
296
Captulo 19Diseo por Fuerza Cortante
19.1 Algunas ideas iniciales.
310
19.2 Etapas en el comportamiento a cortante de una viga.
311
19.2.1 Seccin no fisurada.
19.2.2 Seccin fisurada.
19.2.3 Comportamiento real.
19.3 Tipos de agrietamiento.
313
19.3.1 Agrietamiento por cortante en el alma o por traccin diagonal.
19.3.2 Agrietamiento por flexin y cortante.
19.4 Comportamiento de vigas sin refuerzo en el alma.
314
19.5 Comportamiento de vigas con refuerzo en el alma.
316
19.6 Diseo por cortante de acuerdo a la Norma.
317
19.6.1 Resistencia al corte suministrada por el concreto Vc.
19.6.2 Resistencia al corte suministrada por el refuerzo en el alma.
19.7 Tipos de refuerzo en el alma.
323
19.8 Aligerados y losas macizas en una direccin.
326
19.9 Metodologa para el diseo por corte.
326
Ejemplos.
330
Captulo 20Flexocompresin
20.1 Introduccin.
339
20.2 Clasificacin de las columnas.
339
20.3 Columnas cortas sin excentricidad Resistencia a la compresin.
341
20.3.1 Resistencia Nominal en compresin (Po).
341
20.4 Comportamiento de columnas con estribos y espirales.
343
20.4.1 Formula del ACI y la Norma Peruana para las espirales.
347
20.5 Detalles del refuerzo en columnas Refuerzo longitudinal y estribos.
348
20.5.1 Estribos en columnas.
20.6 Refuerzo mximo y mnimo en columnas.
350
20.6.1 Nmero mnimo de barras.
20.7 Predimensionamiento de columnas.
351
20.7.1 Tamao mnimo de una columna.
20.8 Acciones (solicitaciones) en las columnas.
352
20.9 Diagrama de Interaccin.
353
20.9.1 Algunos puntos notables de un Diagrama de Interaccin.
20.9.2 Factores de reduccin de la resistencia para Flexocompresin.
20.9.3 Centroide Plstico.
20.10 Eleccin del tipo de columna.
362
20.11 Construccin de los Diagramas de Interaccin.
362
20.12 Columnas en Flexotraccin.
368
20.13 Ayudas para el diseo de columnas bacos.
368
20.14 Ecuaciones para el diseo de columnas.
372
Captulo 21Flexin Biaxial
21.1 Introduccin.
384
21.2 Flexin biaxial en vigas.
384
21.3 Flexin biaxial en columnas.
389
21.3.1 Mtodo de Bresler.
21.4 Influencia de la Flexin Biaxial en la resistencia de columnas.
398
Captulo 22Adherencia y anclaje. Corte de fierro
402Captulo 23Diseo Unificado en Concreto Armado
23.1 Introduccin.
414
23.2 Disposiciones clsicas hasta el ACI-99 para elementos en flexin.
414
23.3 Algunas inconsistencias hasta el ACI-99.
415
23.4 Conceptos centrales del Diseo Unificado.
416
23.5 Nuevas definiciones en el ACI-02.
417
23.6 Disposiciones para vigas del ACI-02.
418
23.7 Redistribucin de Momentos.
419
23.8 Ventajas del Diseo Unificado adoptado por el ACI-02.
420
Ejemplos.
421
Anexo 1Planos de Estructuras de un Edificio en Concreto Armado.
436Anexo 2Ensayos de Vigas en Flexin en el Laboratorio de Estructuras. 438Bibliografa
1) Bsica
James G. MacGregor. 1997. Reinforced Concrete Mechanics and Design. 3ra. Edicin. Prentice Hall.
Arthur H. Nilson. 1999. Diseo de Estructuras de Concreto. 12a. Edicin. McGraw Hill Interamericana. R. Park y T. Paulay. 1975. Reinforced Concrete Structures. Wiley Interscience.
A. M. Neville. 1997. Properties of Concrete. 4ta. edicin. John Wiley & Sons.
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American Concrete Institute. 2002. Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-02) and Commentary (ACI 318R-02).
2) De consulta
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Teodoro E. Harmsen. 2002. Diseo de Estructuras de Concreto Armado. 3ra. Edicin. Fondo Editorial 2002 PUCP.
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Jos Calavera Ruiz. 1988. Clculo, Construccin y Patologa de Forjados de Edificacin. 4ta. Edicin. Ediciones Intemac, Madrid.
Boris Bresler. 1974. Reinforced Concrete Engineering. Volume 1. Materials, Structural Elements, Safety. John Wiley & Sons.
Richard N.White, Peter Gergely, Robert G. Sexsmith. 1974. Structural Engineering, Volume 3, Behavior of Members and Systems. John Wiley & Sons.
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Rafael Riddell, Pedro Hidalgo. 2002. Diseo Estructural. 3ra. Edicin. Textos Universitarios. Ediciones Universidad Catlica de Chile.
Russell s. Fling. 1987. Practical Design of Reinforced Concrete. John Wiley & Sons
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Arthur H. Nilson. 1987. Design of Prestressed Concrete. Second Edition. John Wiley & Sons.
Mark Fintel. 1985. Handbook of Concrete Engineering, Second Edition. Van Nostrand Reinhold, New York.
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