5 Capitulo 04.- Diseno Estructural en Concreto Armado

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  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 193 -

    4.1. DISEO DE LOSA ALIGERADA ............................................................................... 194

    4.1.1. DISEO POR FLEXIN ...................................................................................... 194

    4.1.2. CALCULO ALIGERADO TIPO -II ........................................................................... 195

    4.1.3. DISEO POR CORTANTE .................................................................................. 197

    4.2. DISEO DE VIGAS .............................................................................................. 199

    4.2.1. INTRODUCCION .............................................................................................. 199

    4.2.2. DISEO POR FLEXIN ...................................................................................... 199

    4.2.3. DISEO POR CORTANTE .................................................................................. 206

    4.3. DISEO DE COLUMNAS ....................................................................................... 207

    4.3.1. DISEO POR FLEXOCOMPRESION ...................................................................... 207

    4.3.2. DIAGRAMA DE INTERACCIN ............................................................................ 207

    4.3.3. DISEO POR CORTANTE .................................................................................. 210

    4.4. DISEO DE PLACAS, CAJA DE ASCENSORES, Y ESCALERAS ...................................... 211

    4.4.1. CAJA DE ASCENSORES ................................................................................... 211

    DISEO DE MUROS DE CORTE POR ELEMENTOS SHELLS. ................................................ 211

    4.4.2. DISEO DE PLACAS ........................................................................................ 214

    4.4.3. DISEO DE ESCALERAS ................................................................................... 217

    4.5. DISEO DE CIMENTACIONES ................................................................................ 220

    4.6. CONCLUSIONES ................................................................................................. 229

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 194 -

    CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN

    CONCRETO ARMADO

    4.1. DISEO DE LOSA ALIGERADA

    4.1.1. DISEO POR FLEXIN

    El diseo por flexin se basa en hiptesis que han sido comprobados experimentalmente se puede

    resumir en el siguiente esquema. Cuya formulacin nos permite encontrar la ecuacin para el clculo

    de rea del

    refuerzo.

    Fig. 86 Hiptesis de diseo por flexin

    Ecuaciones de la compatibilidad de deformaciones y esfuerzo:

    b'f85.0

    fAa

    C

    YS

    )2/a~d(f= YS

    La norma E-060 y como el ACI-89 da requisitos especficos que deben cumplirse para obtener

    diseos dctiles, como cuantas mximas, cuantas mnimas, ganchos y longitudes de desarrollo La

    norma tambin proporciona la forma como se debe cortar el refuerzo longitudinal, as como que rea

    del refuerzo debe correr tanto los momentos positivo y negativos, el siguiente esquema muestra tales

    consideraciones.

    HIPOTESIS DE DISEO POR FLEXION

    ESFUERZOSDEFORMACIONES

    fy

    a=B1 c

    0.85 f 'c

    esy=0.0021

    0.003

    As

    c

    b

    hd

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 195 -

    4.1.2. CALCULO ALIGERADO TIPO -II

    ASIGNACION DE CARGAS CARGA MUERTA

    CARGA VIVA 01

    CARGA VIVA 02

    CARGA VIVA 03

    > Ld

    Esquema: Corte del Refuerzo por Flexin

    Ln

    Mj(-) Mk(-)

    P.I. P.I. P.I. P.I.

    Mjk

    Asj(-)As(-)

    Asjk

    La1

    > Ld

    La

    Ask(+)

    > Ld

    La Mn

    Vu

    As(-) Asj(-)/3 La (d 12 db) La1 (d 12 db Ln/16)

    Ask (+) Ask (+)/3 Ld Mn/Vu + La

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 196 -

    Fig. 87.a Diagrama de momentos flectores en losa aligerada TIPO II

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 197 -

    4.1.3. DISEO POR CORTANTE

    En el diseo por cortante, el concreto debe absorber todo el corte que acta en la seccin crtica (a

    una distancia d de la cara del ncleo confinado frecuentemente), ello por la imposibilidad prctica de

    poner estribos. Generalmente los cortantes que acta son pequeos que en el peor de los casos es

    suficiente con ensanchar las viguetas.

    VcVu

    Dnde:

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 198 -

    dbc'f53.0Vc y 85.0

    De los diagramas de envolvente obtenemos los valores que actan en la seccin crtica, que para el

    caso de flexin es a la cara de los apoyos, calculamos el rea de acero segn el diagrama de flujo

    mostrado para el diseo por flexin y luego realizamos el corte del refuerzo (ver planos).

    Fig. 88, Diagrama de fuerzas cortantes en losa aligerada TIPO II

    VcVu

    El grafico se tiene Vu = 1.09 Ton.

    kgVc 55.2534221521053.0

    kg.36.215455.253485.0 kgxVc

    Ton. 154.209.1 Ton ok..!

    1VA

    -16

    -30

    X5

    01V

    A-1

    6-3

    0X

    50

    1VB

    -16

    -30

    X5

    01V

    B-1

    6-3

    0X

    50

    1VC

    -16

    -30

    X5

    01V

    C-1

    6-3

    0X

    50

    1VD

    -16

    -30

    X5

    01V

    D-1

    6-3

    0X

    50

    1V3-AD-25x45

    1V4-AD-25x45

    1V3-AD-25x45

    1V4-AD-25x45

    1V3-AD-25x45

    1V4-AD-25x45

    1 1/2"

    1.151.151.151.15

    1 1/2"1 1/2"1 1/2"1 1/2" 1 1/2"

    1.151.15

    1 1/2"1 1/2"1 1/2"

    1.151.15

    1 1/2"1 1/2"1 1/2"

    1.151.15

    1 1/2"1 1/2"1 1/2"

    3.85

    C-2

    C-2

    C-2

    C-2C-3 C-3

    C-4 C-4

    Vigueta

    Vig

    ue

    ta

    VV

    3

    4

    3

    4

    2.85

    3.85

    3.853.85

    3.85

    2.85

    3.853.853.853.853.85

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 199 -

    4.2. DISEO DE VIGAS

    4.2.1. INTRODUCCION

    Las vigas son elementos horizontales apoyadas en columnas o muros, utilizadas bsicamente para

    absorber los esfuerzos solo de flexin, la fuerza axial que est siempre presente se desprecia por ser

    muy pequea. Las hiptesis aplicables en el diseo son las de flexin pura.

    4.2.2. DISEO POR FLEXIN

    En el diseo por flexin se pone especial cuidado al tipo de falla, es conveniente que sea por traccin,

    porque permite ver grandes deflexiones y fisuras antes del colapso. Por ello la norma limita la cuanta

    del refuerzo a 0.75 de la balanceada ( bacmax75.0

    ). La falla balanceada se produce cuando el

    concreto alcanza la deformacin unitaria ultima de 0.003 simultneamente al inicio de la fluencia del

    acero, la falla es frgil y por ello no deseada.

    Fig. 88 Diagrama de envolvente - Momentos Flectores prtico 1-1 (Ton-m)

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 200 -

    Fig. 89-a Diagrama de envolvente - Momentos Flectores prtico 1-1, del 7mo, 8vo, 9no Nivel (Ton-m)

    Fig. 90 Diagrama de envolvente -fuerzas cortantes prtico 2-2 bloque

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 201 -

    Para calcular el acero realizaremos en el programa SAP 2000 y haremos una comparacin con el clculo realizado de manera manual. CALCULO MEDIANTE EL SAP 2000

    Seleccin de combinaciones para el diseo:

    Fig. 91 cuadro de seleccin de combinaciones de carga para el diseo

    Calculo de acero:

    Fig. 92 imgenes donde se muestra el clculo de acero respectivo

    A continuacin se analizara un tramo de la viga mediante el sap2000 y la ayuda de una hoja electrnica de Excel.

    El tramo seleccionado es la viga 101 tramos AD

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 202 -

    Fig. 93 areas de acero en el primer nivel obtenidos mediante el programa SAP2000

    Momentos obtenidos, en el tramo seleccionado es la viga 101 tramos AD

    Diagrama de momento por carga muerta

    Diagrama de momento por carga viva

    Fig. 94 grafico resumen de fuerza cortante y momento flector de la envolvente

    Tramo de viga donde se calcular y comprobar el resultado obtenido

  • CAPITULO IV.- DISEO ESTRUCTURAL EN CONCRETO ARMADO

    - 203 -

    rea de acero obtenido, en el tramo seleccionado es la viga 101 tramos AD

    El anlisis ahora mediante las hojas de clculo Excel

    VIGA 101 TRAMO A-D

    = fy = 4200 Kg/cm2 VIGA: b = 25 cm r = 5.0 cm 0.85f'c = 210 Kg/cm2 h = 45 cm, r = 6.0 cm L 3.85

    Modulo de elasticidad del concreto:

    en funcion de su resistencia

    Es=

    25

    1.- VERIFICACION: NECESIDAD DE ACERO EN COMPRESION:

    2.- CALCULO DE MUC :

    ; a =

    3.- CALCULO DE ACERO: VIGA SIMPLEMENTE REFORZADA

    As Diam Area a =

    2 3/8" 0.95 2 1 a =

    2 1/2" 1.27 1.267 2

    3 5/8" 1.59 1.979 3 = (Acero en Traccin)

    4 3/4" 1.91 2.85 4

    5 1" 2.54 5.067 5

    3

    o o 2 1" cuantia minima

    colocar aceros long.

    o o 2 1"

    o o o o 3 3/4"

    Nota: Se debera colocar aceros longitudinales por proceso constructivo

    en la zona intermedia del peralta (ver planos)

    217370.65

    25

    0.0214

    0.01605

    19.7 Ton-m

    9.13 Ton-m

    16.05 cm2

    > Mu

    15.10

    DISEO