Licenciatura en Arquitectura

ESTRUCTURAS DE CONCRETOING. JORGE ENRIQUE SILVA RAMIREZ

Instituto Tecnológico de CampecheAnálisis y Diseño de Vigas

Quinto Semestre Grupo VQ-5

Trabes Simplemente Armadas

Las trabes armadas son vigas de acero compuesto que requieren un módulo de sección mayor que el de las vigas laminadas. La forma más común consiste en dos placas pesadas o patines entre las cuales se solda una placa de alma relativamente delgada.

Las trabes armadas son particularmente apropiadas para puentes carreteros, porque permiten una visión ilimitada y

minimizan los problemas de altura libres en intersecciones y en complejos a desnivel de múltiples niveles. Las trabes armadas suelen usarse también en varios tipos de edificios y plantas industriales para soportar cargas pesadas.

La altura de las trabes varía entre aproximadamente un vigésimo y un sexto de la longitud, dependiendo de los requisitos del claro y de la carga. Las trabes menos altas son apropiadas si las cargas de servicio son ligeras, las trabes más altas son necesarias si las cargas son pesadas o si se desea mantener las deflexiones a un mínimo.

La viga simplemente armada es la que sólo tienen refuerzo en la zona de tensión, en la figura 1 se muestra un esquema general de ella.

Trabes rectangulares simplemente armadas

Una trabe de concreto es rectangular cuando su sección transversal cuenta con una altura mayor que su base en donde la altura se denotara “h” y su base con una “b”.

Trabes Doblemente Armadas

Las normas de diseño de vigas reforzadas especifican o recomiendan que sólo se necesite refuerzo a tensión y rija el diseño por fluencia del acero para lo cual se establece una cuantía máxima r 75rb = 0. Si la sección escogida no satisface los requisitos entonces se procede a escoger una sección de mayor tamaño. Ocurre, sin embargo, que debido a limitaciones arquitectónicas no es posible incrementar la sección; también puede deberse a conveniencias estructurales como cuando una sección satisface para ciertos valores de momentos, pero para otros no, sobre todo cuando la viga es continua.

Es preciso tener en cuenta que la presencia de refuerzo a compresión disminuye el efecto del flujo plástico y por tanto las deflexiones a largo plazo; de igual manera mejora la ductilidad, no obstante el diseño de vigas con refuerzo a compresión no es económico.Aunque la viga tenga refuerzo a compresión, si la cuantía a tensión es menor que la balanceada, la resistencia de la viga puede calcularse sin tener en cuenta el refuerzo a compresión ya que el acero a compresión está muy poco esforzado y su presencia no altera mucho el brazo de momento.

Vigas “T”

Estas se presentan generalmente en las losas que se cuelan monolíticamente con las vigas, tomando las nervaduras como el alma de la viga y el concreto a compresión como el patín. En la figura se muestra un esquema general de una viga T.

Para diseñar una viga T, lo primero que se debe hacer es definir el ancho b efectivo de la sección T.

Es el sistema más eficiente de losas para cubrir claros desde 10.00 hasta 24.50metros sin ningún apoyo intermedio y con capacidad de soportar cargas altas como las de bodegas o puentes

Regularmente se usa en puentes con claros

medianos (10.00 hasta 24.50 m), en pasarelas o en

edificaciones donde se requieren entrepisos o techos

de concreto con combinaciones de cargas y claros,

que imposibilitan el uso de sistemas convencionales

de losa.

Ventajas 

- Cubre grandes claros sin apoyos intermedios. 

- Soporta cargas altas, inclusive mayores a las de puentes. 

- Optimiza el diseño según las necesidades de cada proyecto. 

- La prefabricación industrializada y la instalación con grúa agilizan y garantizan la calidad necesaria.

- Al ser pretensadas, se evitan grietas, protege el contenido de acero, evitando su corrosión.

- Se reduce el tiempo de construcción: se construyen losas de techo o entrepiso y superestructuras de

puente en menor tiempo que cualquier otro sistema.- Garantía de por vida.

Ancho efectivo 

El ancho del patín que se considere trabajando a compresión en secciones T

a cada lado del alma será el menor de los tres valores siguientes: 

a) La octava parte del claro menos la mitad del ancho del alma; 

b) La mitad de la distancia al paño del alma del miembro más cercano; y c)

c) Ocho veces el espesor del patín.

Diseño del refuerzo 

Se comprobará que el área del refuerzo transversal que se suministre en el patín, incluyendo el del lecho inferior, no sea menor que 10 veces el área transversal del patín. La longitud de este refuerzo debe comprender el ancho efectivo del patín y a cada lado de los paños del alma.La viga T se considera dividida en dos vigas: una formada por el alma y una parte del acero y la otra formada por el patín y otra parte del acero.

Vigas tipo “T” postensadas

Las vigas “T” postensadas son los elementos de gran dimensión, para aplicaciones de superestructuras de puentes de claros mayores de 25.00 metros. Este sistema permite lograr cubrir claros de hasta 40.00 metros con las cargas normales de un puente, ver figura 7. Se colocan varias vigas “T”, una a la par de la otra, para lograr el ancho de la losa de rodadura requerida

Vetajas

- Capacidad de cubrir grandes claros. 

- Capacidad de soportar cargas importantes. 

- Transportable, aun para claros de 40.00 metros (en secciones).

 - Costos competitivos contra sistemas alternativos.

 - Ningún mantenimiento, duración de por vida.

- Solución estética.

1.4 EFECTO DEL ESFUERZO CORTANTE Y LA TENSIÓN DIAGONAL

Las vigas son elementos estructurales muy usados en las construcciones para soportar cargas o darle estabilidad a las mismas. Para diseñar una viga es necesario conocer las fuerzas perpendiculares que va a soportar, su sección transversal y, en casos más especializados, las características del material que se utilizará en su construcción.

Esfuerzos cortantes

 

Las fuerzas aplicadas a un elemento estructural pueden inducir un efecto de deslizamiento de una

parte del mismo con respecto a otra. En este caso, sobre el área de deslizamiento se produce un

esfuerzo cortante, o tangencial, o de cizalladura, ver Figura 8. Análogamente a lo que sucede con el

esfuerzo normal, el esfuerzo cortante se define como la relación entre la fuerza y el área a través de la

cual se produce el deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área. El esfuerzo cortante (t) se calcula

como: Esfuerzo cortante = fuerza / área donde se produce el deslizamiento. Ver Figura 9.

t = F / A

Donde:t: es el esfuerzo cortanteF: es la fuerza que produce el esfuerzo cortanteA: es el área sometida a esfuerzo cortante

t = F / A

1.5 ESPECIFICACIONES DEL ACI/ IMCC

American Concrete Institute ACI 

Es una organización de Estados Unidos de América que publica normas y recomendaciones técnicas con referencia al concreto reforzado.

Instituto para el Mejoramiento Continuo y Capacitación IMCC 

Es una organización conformada por profesionales de las diversas ramas de la Ingeniería.La mayoría de las normas e informes de los comités del ACI se recopilan en el “ACI Manual

of Concrete Practice” el cual es revisado anualmente. 

Un reglamento para edificaciones prescribe únicamente los requisitos mínimos para proteger la salud y la seguridad del público. El reglamento se sustenta sobre este principio. Para cualquier estructura, el propietario o el diseñador estructural pueden exigir materiales o procedimientos constructivos mejores que los mínimos requeridos por el reglamento para proteger al público en general; no obstante, no se permiten inferiores.

1.6 DISEÑO DE REFUERZO POR CORTANTE Y TENSIÓN DIAGONAL Y ESTRIBOS.

La Figura, muestra un estribo o refuerzo transversal,

cuya característica geométricas es de forma

cuadradas, rectangular o triangular, de un material

elástico, habilitado y armado en alambrón de ¼” (un

cuarto de pulgadas de diámetros), cerrado

completamente y que se coloca en forma

perpendicular al eje del elemento estructural a una

separación “S” del paño de apoyo.

La presencia de estribos colocados en un

elemento estructural (vigas, trabes, columnas) a

lo largo del eje de las piezas, restringe el

crecimiento de grietas inclinadas a 45°

producidas por los esfuerzos antes señalados.

Donde: 

Vu = Fuerza Cortante factorizada en toneladas o kilogramos.

 V´u = Fuerza Cortante que absorben los estribos.

 VcR = Fuerza cortante que absorbe el concreto.

 X = Una distancia cualquiera en m.

 Vu = V´u + VcR -------------------- ec. 1

 V´u = Vu – VcR -------------------- ec. 2