2.a Flexión Generalidades
-
Upload
jose-carlos -
Category
Documents
-
view
216 -
download
0
Transcript of 2.a Flexión Generalidades
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
1/61
xin - generalidades WesbPg
FLEXIN :
GENERALIDADES
CLCULO Y DISEO DE EDIFICIOS DE CONCRETO ARMADO
Sesin 4
Flexin:
Simple y Pura
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
2/61
xin - generalidades WesbPg
... Al aplicar carga transversal, se genera flexin (y Nx:
variables en la seccin) y desplazamiento transversal(deflexiones)
Teora de Flexin - Recordatorio
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
3/61
xin - generalidades WesbPg
M > 0 M < 0
Esfuerzos Mximos ( ) y Mdulo de Seccin ( S)
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
4/61
xin - generalidades WesbPg
Inicial
InicialFinalx
CD
CDCD
d
ddyx
yx
yEE xx
yE
x1
seccinladeCurvaturaZEI
Mz1
Y en Flexin Simple ? :El cortante Tranasversal y longitudinal
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
5/61
xin - generalidades WesbPg
En la seccin transversal se presentan (variables) producidos
por el Momento Flector My (variables) causados por la FuerzaCortante V
Veamos la distribucin de los producidos en la seccintransversal, por accin de V.
Existe en el interior del elemento, que siguen la direccinlongitudinal del eje X.
D.C.L.
Ejemplo: Viga (L=6m, de 25x60cm de seccin) y carga, mostradas:
Aislamos porcin de 0.50m
de longitud entre dos
secciones transversales
distantes 2 y 2.50m del
apoyo A , respectivamente.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
6/61
xin - generalidades WesbPg
Separemos la porcin en estudio, en dos partes mediante unplano horizontal a 15cm por debajo de la cara superior de la viga.
Encontramos los en el extremo inferior de la parte aislada:
La resultante de los en ambas caras de la parte aislada:
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
7/61
xin - generalidades WesbPg
Para el equilibrio, aparece F(Cortante Longitudinal) que sedesarrolla en las superficies de contacto horizontales, aisladas:
El cociente entre Fy la longitud en la direccin Xen la que sedesarrolla, se llama Flujo de Corte Lon gi tudin al : q
Para el ejemplo:
El producto q x 1 ser la fuerza que se desarrolla en una
unidad de longitud, por tanto, se puede calcular el promediolongitudinal dividiendo esta fuerza (q x 1) entre el rea en la quese desarrolla (1 x 25):
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
8/61
xin - generalidades WesbPg
La diferencia de Fuerzas Normales en los extremos de la porcin
en estudio origina longitudinales. Esta diferencia se debeexclusivamente a que los M en los extremos no son iguales,debido a la presencia de V(recuerde que V=dM/dx).
Por tanto, siempre que exista F, existirn longitudinales.
Esfuerzo Cortante en la Seccin TransversalVproduce longitudinales: en una superficie longitudinalhorizontal
Que ocurre en un elemento diferencial en la interseccin de lassuperficies longitudinales con la seccin transversal.
Los longitudinales estn acompaados de en la seccintransversal (iguales y con el sentido mostrado).
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
9/61
xin - generalidades WesbPg
Similarmente, si analizamos los en una superficie longitudinalvertical de la viga, vemos que tambin se presentan .
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
10/61
xin - generalidades WesbPg.
El en el segmento AB vara en direccin y magnitud, sinembargo, en la mayora de los casos, la variacin no essignificativa y por tanto, el valor calculado con la expresin
anterior es un valor promedio representativo del segmento
Finalmente, Recordar que:
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
11/61
xin - generalidades WesbPg.
Comportamiento Elsticoen Flexin
Herramienta para el anlisis de secciones bajo cargasde servicio
Permite investigar los esfuerzosen el acerode refuerzo
y en el concreto cuando el elemento se encuentra en
condiciones de servicio
No se utiliza sta metodologa para disear. El Diseopor Esfuerzos Admisibles (WSD)ya no se utiliza
Existen tres estadosposibles bajo condiciones de servicio:
Seccin no agrietada
Seccin parcialmente agrietada
Seccin completamente agrietada
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
12/61
xin - generalidades WesbPg.
Seccin Transformada No Agrietada
Sesccin Tranasformada No Agrietada
n = Es/Ec
c = Posicin del E.N.
(Centroide seccin
transformada)
Seccin Transformada No Agrietada
Sesccin Tranasformada No Agrietada
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
13/61
xin - generalidades WesbPg.
La posicin del E.N. se obtiene calculando el momento
de primer orden de las reas, con respectos al E.N.:
)()1()'(')1()5.0( cdAsndcsAnhcbh
Momento de inercia de la Seccin Transformada No Agrietada:
2233 )cd(As)1n()'dc(s'A)1n()ch(bbcItr 1/31/3
Los esfuerzosen el concretoy en el acerovienen dados por lasfrmulas clsicas estudiadas en R.M. para vigas de dos materiales:
Itr
M ccf
Itr
c-dn Mfs
)(
Seccin Transformada No Agrietada
Cuando el esfuerzo de traccin por flexin supera la
resistencia del concreto, se supone que la seccin se
agrieta completamente
La seccin, bajo cargas de servicio, no llega a agrietarsecompletamente
El agrietamiento completo sucede para MomentosFlectores cercanos a los que producen la primerafluencia del acero en traccin
Asumiremos por simplicidad, agrietamiento completo
del concreto desde la parte inferior de la viga (para M+)
hasta el E.N.
Seccin Transformada Agrietada
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
14/61
xin - generalidades WesbPg.
Seccin Transformada Agrietada
Seccin Transformada AgrietadaPara ubicar la posicin del E.N. es necesario resolver una ecuacin
cuadrtica, que proviene de calcular el momento de primer orden de
las reas, con respecto al E.N.:
)()1()'('12/2 cdAsndcsAnbc
223 1 )cd(nAs'dcs'A)n(bc1/3Icr
Ubicado el E.N., se calcula el momento de inercia de la seccin
agrietada transformada Icr y los esfuerzos en el acero y concreto.
Icr
M ccf
Icr
c-dn Mfs )(
Icr
)'d-c(n M's
f
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
15/61
xin - generalidades WesbPg.
El esfuerzo en el concretono debera exceder de 0.5fc
aproximadamente. Por encima de este valor la
suposicin implcita que el concreto se comporta
linealmente para el clculo de los esfuerzos utilizando
la seccin transformada, es cuestionable
El esfuerzo en el acerode traccin no debera superar
el 60% de fy, en caso contrario, es probable que seproduzca un fuerte agrietamiento por traccin en la
seccin, agrietamiento que es incompatible con los
estados lmites de servicio
Bajo cargas de servicio
Seccin Transformada Agrietada
Bajo cargas sostenidas, el creep produce una aumento
importante en el esfuerzo del acero en compresinfs
Para tomar en cuenta este efecto, diversos autores
proponen transformar el acero en compresin mediante
una relacin modular modificada equivalente a (2n-1)As
con lo cual el esfuerzo en el acero de compresin seduplica.
Seccin Transformada Agrietada
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
16/61
xin - generalidades WesbPg.
Deduccin de las expresiones para el clculo de losesfuerzos en una seccin agrietada, sin utilizar la
seccin transformada.
Suposicin: Seccin se encuentra completamente
agrietada
Uso de las ecuaciones de equilibrio, compatibilidad yrelaciones constitutivas
Esfuerzos (Elsticos) en una Seccin Agrietada
Secciones Rectangulares AgrietadasSin Acero en Compresin
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
17/61
xin - generalidades WesbPg.
1) Compatibilidad (secciones permanecen planas):
2) Relaciones Constitutivas:
3) Equilibrio:
1) y 2) en 3)
cdcsc
sss Ef ccc Ef
ssfAbcfc/21
sssc EAE2
1cb
cd
cs
Secciones Rectangulares Agrietadas
Sin Acero en Compresin
Definimos: n= Relacin modular (Es / Ec)
= Cuanta de acero en traccin = As/b d
c = k d
Con k se puede obtener c. Anlogo a calcular la
posicin del E.N. utilizando la seccin transformada
agrietada.
0n2nk2k2
nnnk 22
Secciones Rectangulares Agrietadas
Sin Acero en Compresin
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
18/61
xin - generalidades WesbPg.
Los esfuerzos en el concreto y en el acero se pueden
calcular utilizando la seccin transformada (Icr). Sinembargo, tiene ms sentido fsico analizar el equilibriode la seccin
La posicin del E.N. (c) es conocida
Secciones Rectangulares Agrietadas
Sin Acero en Compresin
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
19/61
xin - generalidades WesbPg.
2
2
dkjb
Mfc
Mjdfc b kd21MjdCc )()(
Rango de variacin de j
Valor razonable para clculos rpidos y cuantas
normales esj = 0.9
Concreto n (aprox) Cuanta Valor dej
210 9 0.2% 0.942
2.0% 0.851
280 8 0.2% 0.945
2.0% 0.857
Secciones Rectangulares Agrietadas
Sin Acero en Compresin
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
20/61
xin - generalidades WesbPg.
Anlisis y Diseo en Flexin :
Diseo por Resistencia
Ecuacin bsica:
Resistencia Efecto de las Cargas
-Calculada sobre la base de:
fc, fy, As, dimensiones.- Para su determinacin se utilizanlas ecuaciones de anlisis (SDM).
- Resistencia Requerida
- Efecto de las cargas factorizadas.Su magnitud proviene del anlisisestructural
0.9MuMn
Anlisis y Diseo en Flexin (Diseo por Resistencia)
Ecuacin bsica:
Resistencia Efecto de las Cargas
Cualquiera sea el mtodo de diseo utilizado, siempre se
debern cumplir los tres bloques fundamentales de
condiciones:
Equilibrio
Compatibilidad
Relaciones Constitutivas (-)
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
21/61
xin - generalidades WesbPg.
Relaciones Momento - Curvatura de una Seccin
cdc
sc
yCurvatura
EI
M
dx;dxdB
AAB
1
(Curvatura Rotacin por unidad de longitud
del elemento)Utilizando la definicin clsica de Curvatura:
Tipos de Falla en Vigas - Ensayos de Flexin
Seccin 0.20 x 0.40 m. Refuerzo 2 5/8
Esbeltez = 480/40 = 12
fc= 250 (medido en ensayos)
fy = 4,500 kg/cm (medido en ensayos)
P P
5.00
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
22/61
xin - generalidades WesbPg.
Dispositivo general de Ensayo de Flexin Pura
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
23/61
xin - generalidades WesbPg.
Deformacin de la viga cerca de la carga mxima
Agrietamiento por flexin cerca de la carga mxima
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
24/61
xin - generalidades WesbPg.
Viga V-1 Agrietamiento final
Viga V-1 Tipo de Falla ?
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
25/61
xin - generalidades WesbPg.
Viga V-2 Falla Sbita por Cortante
Viga V-2 Detalle de Falla por Cortante
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
26/61
xin - generalidades WesbPg.
Viga V-2 Detalle de la superficie de falla por Cortante
Viga V-3 Estado final
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
27/61
xin - generalidades WesbPg.
Falla en Zona de Compresin
Agrietamiento por flexin cerca a la carga mxima
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
28/61
xin - generalidades WesbPg.
Momento = P/2 x 1.6 Ductil. Desplazam.= 160/23 7
Valores Tericos:
a) Magrietamiento 1,700 kg-m Pagriet. 2130kg
b) Momento de fluencia
My 5,700 kg-m Py 7,100 kg
c) Momento mximo resistente (Hiptesis del ACI)
Mn = As fy(d-a/2) 6000 kg-m
Pmx/2 x 1.6 = 6000 Pmx 7,500 kg
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
29/61
xin - generalidades WesbPg.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
30/61
xin - generalidades WesbPg.
Beam 1 (Sin estribos falla por Cortante)
Beam 2 (Con estribos falla por Flexin)
Comparacin del Comportamiento entre Vigas con y sin Estribos
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
31/61
xin - generalidades WesbPg.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
32/61
xin - generalidades WesbPg.
Introduction (cont.)Strand and Rebars:
A416-gr270-7wires, 3/8 diameter, inside a PVC 5/8 duct. 4-W4.5 longitudinal and close stirrups W4.5 @ 6.
The strand and the anchor plates were donated by the companySuncoast Post-Tension, LP.
POST-TENSIONED BEAM (cont.)
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
33/61
xin - generalidades WesbPg.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
34/61
xin - generalidades WesbPg.
Falla en Zona Comprimida (Viga de Seccin Triangular)
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
35/61
xin - generalidades WesbPg.
Falla en ZonaComprimida
Rtula Plsticaen Apoyo de
Viga Continua
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
36/61
xin - generalidades WesbPg.
M = P/2 x Lo/3
Diagrama Momento - Curvatura (M-)Describe completamente el comportamiento de una seccin de C.A.
M = P/2 x Lo/3
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
37/61
xin - generalidades WesbPg.
El punto Acorresponde al agrietamiento de la seccin (1stCrack)
Los esfuerzos de traccin en el concreto se transfieren totalmente al acero.De all en adelante se supone que el concreto en traccin no aporta a laresistencia en flexin de la seccin.
La rigidez de la seccin hasta el punto A se puede calcular utilizando elmomento de inercia bruto de la seccin (Ec Ig)
El punto Bcorresponde a: Comportamiento bajo cargas de servicio,corresponde al Diseo por Esfuerzos Admisibles.
Variacin de los esfuerzos en el concreto aproximadamente lineal.
Acero elstico, por debajo del esfuerzo de fluencia fy.
Grietas de ancho pequeo de aproximadamente 0.1mm o menos.
Deflexiones pequeas, generalmente menores de 1/350 de la luz
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
38/61
xin - generalidades WesbPg.
El punto C corresponde a: Diseo por resistencia a estado lmite.
Grietas anchas.
Deflexiones importantes 1/60 de la luz.La rigidez del tramo AC se puede estimar utilizando el momento de inerciade la seccin agrietada transformada (Ec Icr). A partir del punto C larigidez de la seccin se reduce de manera importante.
El punto Dest asociado con la Resistencia ltimade la seccin (Mu) ycorresponde al Diseo por Resistencia.
Una viga o seccin alcanza su mxima capacidad cuando la pendiente deldiagrama M-es horizontal (Punto D).
La falla ocurre cuando la pendiente se vuelve negativa, que corresponde auna situacin en la cual la estructura se convierte en inestableya que lasdeformaciones aumentan y la carga decrece.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
39/61
xin - generalidades WesbPg.
1. Las secciones planas permanecen planas. Esta hiptesis se cumpleen vigas esbeltas; deja de tener validez en vigas de gran peralte o
vigas pared
Experimentalmente se ha encontrado que cuando L/h < 4, (L=Luz,
h=Peralte), deja de cumplirse la hiptesis de Navier
2. Adherenciaentre el acero y el concreto que lo rodea
3. Se puede despreciar la resistencia en traccin del concreto en los
clculos de resistencia de una seccin
4. Los esfuerzos en el concreto y en el acero pueden ser calculados a
partir de las deformaciones utilizando las relaciones constitutivas
(-) del acero y del concreto
Hiptesis Bsicas para el Anlisis y Diseo por Flexin
1. Con las cuatro hiptesis anteriores es posible
determinar la resistencia en flexin de cualquier
seccin de C.A., siempre que el elemento sea esbelto
2. Las Normas suelen introducir alguna hiptesis
adicionales, que las podemos llamar simplificadoras
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
40/61
xin - generalidades WesbPg.
Hiptesis Simplificadoras (Para el Anlisis y el Diseo)
4200fy0021.0y
1) El diagrama constitutivo del Acerode refuerzo se puede suponerelastoplstico
2) Se asume que el Concretofallacuando la deformacin encompresin (cu) alcanza un cierto valor lmite definido como:
ACI : cu=0.003 deformacin mxima utilizable
(vigas y columnas)
CEB : cu=0.0035 deformacin mxima utilizable (vigas)
Se pueden alcanzar valores mayores de cuen secciones confinadas
por estribos cerrados poco espaciados y/o en secciones con fuertes
gradientes de esfuerzos.
Hiptesis Simplificadoras (Para el Anlisis y el Diseo)
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
41/61
xin - generalidades WesbPg.
3) La relacin entre el esfuerzo de compresin en el concretoy su
deformacin correspondiente (-) puede asumirse como:
Rectangular
Trapezoidal
Parablica
Cualquier otra que prediga la resistencia acorde con los resultados
experimentales.
Hiptesis Simplificadoras (Para el Anlisis y el Diseo)
Curvas tpicas para el
concreto en
compresin, ms all
del esfuerzo mximo.(Ntese que en todos los
casos c Mx 0.0020)
Curvas tpicas
normalizadas a su
resistencia mxima,
para el concreto en
compresin
Deformacin mx. utilizable:ACI: cu=0.003; CEB: cu=0.0035
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
42/61
xin - generalidades WesbPg.
Bloque de Compresiones para el Anlisis y Diseo
Parmetros : k1, k2, k3
El ACI y la Norma Peruana aceptan reemplazar el diagrama real,
por un bloque equivalente de compresiones
a = Profundidad del bloque equivalente de compresiones
abf.cbc'fkkrealCc 'c85031
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
43/61
xin - generalidades WesbPg.
A la simplificacin adoptada por el ACI se leconoce con el nombre de bloque equivalente
de compresiones o Rectngulo de Whitney.
22 kg/cmkg/cm280 560c
f000,1
cf
714.005.11
22 kg/cmkg/cm280 560c
f000,1cf714.005.1
1
psi2
psi
2
kg/cmc
f.
kg/cmcf.
8000
4000
5606501
2808501
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
44/61
xin - generalidades WesbPg.
La distribucin del bloque de compresiones propuesta por el
ACI proviene del ajuste de resultadosde ensayos realizados
en vigas y lograr un buen nivel de aproximacin con los
resultados experimentales.
El bloque equivalente tiene la gran ventaja de susimplicidad.
Las ecuaciones que predicen la resistencia nominal de
secciones en flexin o flexo-compresin son ms simplesque las provenientes del empleo de otros modelos.
La aplicacin del bloque equivalente de compresiones
conduce a la siguiente relacin - para el concretocomprimido:
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
45/61
xin - generalidades WesbPg.
La relacin -del ACI no tiene demasiado significado fsico, es consecuencia dehaber adoptado un bloque equivalente que permite aproximar bastante bien la
resistencia de la seccin, en comparacin con los resultados experimentales.
364 ensayos de vigas con falla
controlada por traccin ( s > y)
=As/bd
Diagramaparbola-rectngulode clculo, propuesto por el CEB.
Al igual que el ACIse trata de un diagrama idealizado que conduce a resultadosconcordantes con la evidencia experimental existente.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
46/61
xin - generalidades WesbPg.
Bloque de compresiones adoptado por la Portland Cement Association (PCA)parael clculo de secciones de C.A.
Evolucinhistrica de lacaracterizacindel bloque de
compresiones
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
47/61
xin - generalidades WesbPg.
Evolucin histrica de la caracterizacin del bloque de
compresiones
Construccin del Diagrama (M-)
MONCUR: GOP, AMP. PUCP
X TRACT: V3.09 (FREE) Permite ingresar distintas opciones de Diagramas de Concreto
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
48/61
xin - generalidades WesbPg.
La diferencia entre los tres tipos de falla radica en la deformacin del
acero y en la posicin del E.N., cuando la seccin alcanza la falla.Una misma seccin, dependiendo de la cantidad de acero en traccin,
puede experimentar cualquiera de los tres tipos de falla:
Falla en Traccin, Compresin y Balanceada
La diferencia radica en la ductilidad de la seccin y del tipo de falla:
dctil o frgil.
Falla de Traccin, Compresin y Balanceada
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
49/61
xin - generalidades WesbPg.
Se estudian primero las secciones rectangulares por ser las ms
utilizadas en los elementos de C.A. y por corresponder a la geometrams simple.
Se deducen expresiones que permitan el anlisis y el diseo de
secciones rectangulares de C.A.
Se utilizan las hiptesis bsicas y las simplificadoras del ACI, y los tres
bloquesde condiciones que siempre se debern cumplir:
Equilibrio
Compatibilidad de deformaciones Relaciones Constitutivas
Anlisis de Secciones Rectangulares
Diseo de Secciones Rectangulares
fy= 4,200 kg/cm2
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
50/61
xin - generalidades WesbPg.
Las estudiamos, con la finalidad de calcular la cantidad
de acero en traccin (Asb) que causa la Falla Balanceada
Secciones Rectangulares con
Falla Balanceada - Acero Balanceado
Secciones Rectangulares con Falla Balanceada - Acero Balanceado
Compatibilidad:
La ecuacin anterior es vlida para cualquier seccin, es decir, esindependiente de su geometra.
La nica limitacin es que el plano de las cargas sea un eje de simetra
de la seccin y que las secciones permanezcan planas.
ycu
cu
d
bc
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
51/61
xin - generalidades WesbPg.
Secciones Rectangulares con Falla Balanceada - Acero Balanceado
Caso particular de cu=0.003; fy= 4200 y Es=2x106kg/cm :
ycu
cu
d
bc
.d
ba
b
cb
a
.d
bc
...
.
d
bc
15880
1
5880
5880002100030
0030
Secciones Rectangulares con Falla Balanceada - Acero Balanceado
Caso particular: cu=0.003; fy= 4200 y Es=2x106kg/cm :
Deduccin utilizando slo la definicin:
Equilibrio 0.85fc b ab=Asbfy (a)
Compatibilidad ab 0.588 1d (b)
0.85 fc b (0.588 1d) = Asb(4200)
Asb /b d 1.19 x 10-4fc 1 Cuanta Balanceada
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
52/61
xin - generalidades WesbPg.
Acero Mximo en Flexin - Norma Peruana, ACI
La Norma ACI hasta el ao 1999 y la actual Norma Peruana, fijan la
cantidad mxima de acero en traccin que se puede colocar en unaseccin en funcin del rea de acero que produce la falla balanceada
La idea central es que la falla de la seccin debe ser por traccin y no
se permite la falla en compresin o las secciones sobre reforzadas
mx= 0.75b
Asmx= 0.75 Asb
Acero Mximo en Flexin - Norma Peruana, ACI
La limitacin en la cantidad de acero en traccin, equivale a limitar lacantidad mxima de compresin en el concreto al 75% de la
correspondiente a la falla balanceada.
En las secciones rectangulares, para garantizar que As < 0.75 Asb ,
bastar verificar que la profundidad del bloque equivalente de
compresiones acon el acero realmente colocado, no exceda de:
a 0.75 ab
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
53/61
xin - generalidades WesbPg.
Acero Mximo en Flexin - Norma Peruana, ACI
En secciones rectangulares, la profundidad mxima del bloque
equivalente de compresiones amx, deber ser menor que 0.75ab :
0.003)4,200(
0.003)4,200(
cu
cu
fyd441.0c
fyd441.0ac75.0a75.0a
max
1max
b1bmax
Acero Mximo en Flexin - Norma Peruana, ACI
La limitacin amx= 0.75ab se cumple nicamente en las seccionesrectangulares, o en secciones donde la resultante de compresiones
en el concreto vare linealmente con la profundidad del E.N.
Por tano, no ser vlida p.e., en secciones circulares, triangulares,
secciones T, en las cuales el bloque de compresiones sea mayor que
el espesor del ala, etc.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
54/61
xin - generalidades WesbPg.
Acero Mximo en Flexin - Norma Peruana, ACI
La limitacin de la Norma tambin equivale a imponer una deformacin
mnima en el acero de traccin, cuando la seccin alcanza su Resistencia
Nominal
Ecuacin General para la Cuanta Balanceada
El plano de cargas debe ser un plano de simetra de la seccin. En casocontrario el E.N. no ser necesariamente perpendicular al plano de
cargas y existir una variable ms en el problema: la inclinacin del E.N.
La flexin debe ser uniaxial.
La carga axial debe ser nula, es decir la solicitacin debe ser flexin
simple (vigas)
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
55/61
xin - generalidades WesbPg.
Ecuacin General para la Cuanta Balanceada
ycu
cu
d
bcd
1bad
bc
fysb
Essbf
cu
bc
d'b
c
sbAccf.Ccb )( 850
sbfs'AAcc'f85.0fyAsb )()(
sbfA'sAccf85.075.0fymaxAs )()(
Alternativa a Asb- Nueva Norma Peruana E.060VIGAS
10030
00300030
c/td.
geomtricarelacin./.dt/c
t
t
Para cualquier geometra y distribucin del acero:
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
56/61
xin - generalidades WesbPg.
Alternativa a Asb- Nueva Norma Peruana E.060 - VIGAS
Se considera a una seccin como una viga si Pu< 0.1 fc Ag
La deformacin mnima del acero en traccin cuando la seccin
alcanza su resistencia debe ser:
Este lmite obliga a que c / dt 0.43
El lmite anterior, para una seccin rectangular, equivale a 0.72 b
0040.t
La deformacin mnima del acero en traccin cuando laseccin alcanza su resistencia debe ser:
Este lmite obliga a que c / dt 0.43
0040.t 0040.mint
004.0tmin fyAmax
maxA
Alternativa a Asb- Nueva Norma Peruana E.060 - VIGAS
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
57/61
xin - generalidades WesbPg.
Acero Mnimo por Flexin
Si el M externo, por cualquier motivo, superara al Mcr, la seccin
fallara sbitamente ya que su resistencia agrietada es menor que su
resistencia antes del agrietamiento.
En estos casos la falla suele ser frgil y repentina.Para evitar este tipo de falla es necesario proveer una cantidad
mnima de acero que garantice una resistencia de la seccin
agrietada mayor que la no agrietada
As pequeas >> y
Mnfisurada< Mcr
Acero Mnimo por Flexin
El acero mnimo permite una mejor transicin entre el estado no
agrietado y el agrietado de una seccin, provee cierta ductilidad y
ayuda a controlar parcialmente el ancho de las grietas trmicas y de
retraccin que se producen bajo condiciones normales.
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
58/61
xin - generalidades WesbPg.
Acero Mnimo por Flexin
Es convenienteproveer una cantidad mnima de aceroque garantice
una resistencia de la seccin agrietada mayor que la no agrietada:
La norma Peruana exige que el acero mnimo de cualquier seccin en
flexin, debe ser tal que garantice que la resistencia de la seccin
fisurada sea por lo menos 1.2 veces mayor que el momento flector
que causa el agrietamiento de la seccin
La exigencia de la Norma Peruana es aplicable a cualquier geometrade la seccin transversal
McrkMn
Acero Mnimo por Flexin
La experiencia de la Norma Peruana equivale a disear la seccin para
un Mexterno, positivo o negativo Mu, que sea como mnimo:
c
t
r ffry
IgfMcr
Mcr.Mu
2
21
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
59/61
xin - generalidades WesbPg.
Acero Mnimo por Flexin
En secciones T, normalmente se tiene: Acero mnimo negativo
mayor que el positivo:
Se debe tener cuidado con las secciones Tcuando el ala est entraccin, particularmente en volados y elementos isostticos
minsAminsA
minsAminsA
2
Acero Mnimo por Flexin
Para secciones rectangulares y secciones Tcon el ala en compresin,
el acero mnimo es:
dbfy
f7.0minAs
c
fc (kg/cm2) As min
175 0.22%b d
210 0.24%b d
280 0.28%b d
350 0.31%b d
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
60/61
xin - generalidades WesbPg.
Acero Mnimo por Flexin
Alternativamente, tanto el ACI como la Norma Peruana,aceptan que los requerimientos de acero mnimo seconsideren satisfechos, si en cada seccin del elemento el
acero negativo y el acero positivo que se coloque cumpla
con:
A-s y A+s colocados 1.33 As necesario por clculo.
Acero Mnimo por FlexinPara secciones rectangulares y secciones Tcon el ala en compresin,el acero mnimo es:
Deformaciones en el aceroen secciones rectangulares reforzadas conla cuanta mnima fy = 4200 kg/cm
dbfy
f7.0minAs
c
fc (kg/cm2) s s/y175 3.78% 18
210 4.20% 20
280 4.83% 23
350 5.25% 25
-
7/23/2019 2.a Flexin Generalidades
61/61
Acero Mnimo por Flexin
Para Losas macizas y Zapatas al acero mnimo en flexin que debecolocarse en la zona de M+, se le denomina acero de retraccin ytemperatura:
A+s min= 0.0018b h
El espaciamiento no debe exceder de 3hni de 0.40m
El refuerzo mnimo en Losas macizas es un poco menor que el
requerido para Vigas, ya que la accin en dos sentidos de las losasayuda a distribuir las cargas y una falla repentina es menos probable.
Acero Mnimo por Flexin
En Losas Macizasse le denomina acero de retraccin y temperatura:
A+s min = 0.0018b h
h =0.15 m As=2.7 cm/m 3/8" @ 0.25m
h =0.20 m As =3.6 cm/m 3/8" @ 0.20m
h =0.25 m As =4.5 cm/m 3/8" @ 0.15m
1/2" @ 0.28m