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Elementos concreto-reforzado

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  • 1. 1I. INTRODUCCINA) Diseo de elementos de concreto reforzado ..................... 10 Teoras para el diseo de estructurasde concreto reforzado Ventajas del diseo plstico Hiptesis en el diseo plstico Mtodo de Charles S. Whitney Factores de carga Factores de reduccinB) Elementos de una memoria de clculo . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Estructuracin Prediseo estructural Evaluacin de cargas Anlisis estructural Diseo estructural Verificacin de las dimensiones propuestasII. DISEO DE VIGAS DE CONCRETO REFORZADOA) Vigas rectangulares simplemente armadas . . . . . . . . . . . . . . . 24 Descripcin Obtencin de frmulasB) Requisitos de separaciones y recubrimientos libresdel acero de refuerzo en vigas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2. 2 Recubrimiento Lmites para el espaciamiento del refuerzo en vigasC) Deflexiones en vigas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 Deflexiones permisibles Control de deflexionesD) Algunos criterios para el dimensionamiento de vigas. . .. . 33E) Ejemplos de vigas rectangulares simplemente armadasF) Vigas doblemente reforzadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Descripcin y obtencin de frmulas EjemplosG) Vigas de seccin T. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57. Descripcin. Dimensionamiento de las vigas de seccin T. . . . . . . . 58. Frmulas para las vigas T. Ejemplos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63H) Agrietamiento en vigas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70. Caractersticas. Recomendaciones del ACI sobre agrietamiento. Ejemplo. Medios auxiliares de diseo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3. 3III CORTANTE EN VIGASI) Cortante en vigas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76. Caractersticas. Modos de falla de vigas sin refuerzo por tensin diagonala) Falla por flexinb) Falla por tensin diagonalc) Falla en compresin por cortante. Vigas con refuerzo en el alma. Mecanismos de falla por cortanteen miembros con refuerzo transversal. Efectos de las variables en la carga de agrietamientoa) Resistencia del concreto a tensinb) Porcentaje de acero longitudinalc) Esbeltezd) Tamaoe) Carga axialf) Corte de barras longitudinales. Expresiones para evaluar la resistenciaa efectos de fuerza cortante. Refuerzo mnimo por cortante. Lmites de separacin para el refuerzo por cortante. EjemploIV T O R S I O NJ) Torsin en vigas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78. Caractersticas 4. 4. Vigas con efectos importantes de torsina) Vigas que soportan marquesinab) Vigas con muros colocados excntricamentec) Vigas de borde en sistemas de pisod) Vigas curvas Torsin simple Comportamiento y modos de fallaen vigas de concreto simple Comportamiento y modos de fallaen vigas de concreto reforzado Evaluacin de la resistencia de elementosde concreto simple Evaluacin de la resistenciade elementos de concreto reforzado Torsin y cortante Torsin y flexin Flexin, cortante y torsin Expresin para evaluar la resistenciaa efectos de torsin EjemploV ADHERENCIA Y ANCLAJE.K) Adherencia y Anclaje. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 . Introduccin . Desarrollo de los esfuerzos de adherencia . Adherencia en anclaje . Adherencia de flexin . Longitud bsica de desarrollo 5. 5 . Desarrollo de varillas en tensin . Longitud de desarrollo de varillas corrugadas sujetas a compresin . Ejemplo . Ganchos estndar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .123 . Desarrollo del acero positivo en los apoyos libres de vigas y en los puntos de inflexin . Corte y doblado de barras . Anclaje del refuerzo transversal . Ejemplo . Empalme del refuerzo . Traslapes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .. .. .145 . Recomendaciones del reglamento ACI-318-04 . EjemploVI COLUMNAS7.1. Introduccin.7.2. Identificacin de los estados lmite, en general, involucrados en el diseo decolumnas.7.2.1. Estados lmite de falla.7.2.2. Estados lmite de servicio.7.3. Efectos de esbeltez o efectos de 2 Orden.7.3.1. El concepto de elemento corto.7.3.2. El concepto de elemento largo o esbelto.7.3.3. El efecto P-.7.3.4. El efecto P-.7.3.5. Requisitos del Reglamento ACI-vigente para tomar en cuenta los efectos deesbeltez. 6. 7.4. Resistencia ltima de una seccin en flexocompresin, con flexin uniaxial.7.4.1. Definicin de Resistencia ltima (MR, PR).7.4.2 Hiptesis en la determinacin de la resistencia.7.4.3 El concepto de falla balanceada.7.4.4 El concepto de falla en tensin.7.4.5. El concepto de falla en compresin.7.4.6. El concepto de diagrama de interaccin y su uso para fines de diseo y/orevisin.7.4.7. Identificacin de alternativas de solucin al problema de determinacin de laresistencia.a) Solucin por tanteos.b) Mediante frmulas desarrolladas para distintos casos de secciones y arreglosde refuerzo.c) Uso de diagramas de interaccin.d) Uso de Tablas de Resistencias.7.5. Resistencia ltima de una seccin en flexocompresin, con flexin biaxial.7.5.1. Definicin de Resistencia ltima (PR, MRx, MRy).7.5.2. El concepto de superficie de falla.7.5.3. Diagramas de interaccin.7.5.4. El Mtodo de la carga recproca de Bresler.7.6. Refuerzo mximo y mnimo.7.7. Resistencia a fuerza cortante.7.8. Especificaciones ACI-vigentes.7.9. Aplicaciones.6VII DISEO DE LOSAS DE CONCRETO REFORZADOA) Losas en una direccin . Introduccin . Comportamiento 7. 7 . Dimensionamiento . Acero de refuerzo . Revisin por cortante . EjemploB) Losas en dos direccionesC) Losas apoyadas perimetralmente. Comportamiento. Modos de fallaD) Losas Planas Introduccin Comportamiento de las losas planasE) Mtodo Generalizado para el Diseo de Losas Comportamiento de sistemas de piso Influencia de las columnas Efectos de la rigidez flexionante de las vigas Efectos de la rigidez torsionante de las vigas Influencia de tipo de cargaF) Mtodo de Diseo Directo Desarrollo Limitaciones Determinacin del momento esttico total Distribucin del momento esttico total en momentos negativo y positivo Momentos longitudinales 8. 8 Distribucin de los momentos a lo ancho de la franja Determinacin de la fuerza cortante en vigas y losas Determinacin de los momentos en columnas Efectos de cargas desfavorables Clculo de parmetros relacionados con las rigideces de los elementos Peraltes mnimos para losas en dos direcciones Refuerzo para losas en dos direcciones EjemploVII ZAPATAS9.1. Tipos y funcin de las zapatas.9.2. Zapatas rectangulares y cuadradas.9.2.1. Identificacin de estados lmite de falla y de servicio.9.2.2. Aspectos bsicos del comportamiento en el desarrollo de cada estadolmite.9.2.3. Tipos de refuerzo ordinario requerido.9.2.4. Especificaciones ACI-vigentes.AplicacionesIX. CONCLUSIONESX. BIBLIOGRAFA 9. 9IINTRODUCCIN 10. 10DISEO DE ELEMENTOS DE CONCRETO REFORZADOExisten dos teoras para el diseo de estructuras de concreto reforzado: La teoraelstica llamada tambin Diseo por esfuerzos de trabajo y La teora plstica Diseo a la ruptura.La teora elstica es ideal para calcular los esfuerzos y deformaciones quese presentan en una estructura de concreto bajo las cargas de servicio. Sinembargo esta teora es incapaz de predecir la resistencia ltima de la estructuracon el fin de determinar la intensidad de las cargas que provocan la ruptura y aspoder asignar coeficientes de seguridad, ya que la hiptesis de proporcionalidadentre esfuerzos y deformaciones es completamente errnea en la vecindad de lafalla de la estructura.La teora plstica es un mtodo para calcular y disear secciones deconcreto reforzado fundado en las experiencias y teoras correspondientes alestado de ruptura de las teoras consideradas.VENTAJAS DEL DISEO PLSTICO1. En la proximidad del fenmeno de ruptura, los esfuerzos no sonproporcionales a las deformaciones unitarias, si se aplica la teora elstica,esto llevara errores hasta de un 50% al calcular los momentos resistentesltimos de una seccin. En cambio, si se aplica la teora plstica, obtenemosvalores muy aproximados a los reales obtenidos en el laboratorio.2. La carga muerta en una estructura, generalmente es una cantidad invariabley bien definida, en cambio la carga viva puede variar mas all del controlprevisible. En la teora plstica, se asignan diferentes factores de seguridad aambas cargas tomando en cuenta sus caractersticas principales. 11. 3. En el clculo del concreto presforzado se hace necesario la aplicacin deldiseo plstico, porque bajo cargas de gran intensidad, los esfuerzos no sonproporcionales a las deformaciones.11HIPTESIS DEL DISEO PLSTICOPara el diseo de los miembros sujetos a carga axial y momento flexionante,rompiendo cumpliendo con las condiciones aplicables de equilibrio ycompatibilidad de deformaciones, las hiptesis son:A) Las deformaciones unitarias en el concreto se supondrn directamenteproporcionales a su distancia del eje neutro. Excepto en los anclajes, ladeformacin unitaria de la varilla de refuerzo se supondr igual a ladeformacin unitaria del concreto en el mismo punto.B) La deformacin unitaria mxima en la fibra de compresin extrema sesupondr igual a 0.003 en la ruptura.C) El esfuerzo en las varillas, inferior al lmite elstico aparente Fy, debetomarse igual al producto de 2.083 x 106 kg/cm2 por la deformacin unitariade acero. Para deformaciones mayores que corresponden al lmite elsticoaparente, el esfuerzo en las barras debe considerarse independientementede la deformacin igual el lmite elstico aparente Fy.D) Se desprecia la tensin en el concreto en secciones sujetas a flexin.E) En la ruptura, los esfuerzos en el concreto no son proporcionales a lasdeformaciones unitarias. El diagrama de los esfuerzos de compresin puedesuponerse rectangular, trapezoidal, parablico, o de cualquier otra formacuyos resultados concuerden con las pruebas de los laboratorios.F) La hiptesis anterior puede considerarse satisfecha para una distribucinrectangular de esfuerzos definida como sigue:En la ruptura

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