DISEO DE ESTRUCTURAS POR EL MTODO DE ESFUERZOS DE TRABAJO

Este mtodo se utiliz en Costa Rica hasta que entro en vigencia el CSCR2002.Actualmente no es permitido el uso de este mtodo para diseos finales, por lo que el mtodo por Esfuerzos ltimosEl mtodo asume que la mampostera resiste los esfuerzos de compresin y el acero de refuerzo resiste las fuerzas de tensin, por lo que se establecen los lmites para los esfuerzos permisibles. El mtodo de esfuerzos de trabajo es la base conceptual del mtodo sugerido por el CSCR 2002 se considera conveniente revisar los principios bsicos en los que se fundamenta dicho mtodo.

SUPUESTOS BASICOS

Secciones planas permanecen planas despus de la flexin. El esfuerzo es proporcional a la deformacin, el cual es proporcional a la distancia del eje neutro.El mdulo de elasticidad es constante.La mampostera no resiste esfuerzos de tensin.La longitud del elemento es grande comparado con su peralte.

SUPUESTOS BASICOS

Los elementos que componen la mampostera se combinan para formar un elemento homogneo e isotrpico.Los momentos, fuerzas internas y externas estn en equilibrio.El acero acta con respecto al centro de gravedad de las varillas en la misma proporcin a su ubicacin con respecto a la fibra ms alejada en compresin.El elemento es recto y de seccin transversal uniforme.

SUPUESTOS BASICOS

SUPUESTOS BASICOS

DERIVACIN DE FRMULAS

El rea de acero puede ser transformada en un rea equivalente de mampostera.

SUPUESTOS BASICOS

DERIVACIN DE FRMULASTomando momentos de las reas de esfuerzo con respecto al eje neutro tenemos:

CAPACIDAD A FLEXIN DE UNA SECCINLa capacidad a flexin de una seccin puede ser limitada por los esfuerzos permisibles.

Existen 3 tipos de fallas para la flexin:

Cuando domina la mampostera: Seccin sobre-reforzada Cuando domina el acero: Seccin sub-reforzada.Cuando domina ambos materiales: Seccin balanceada.

CAPACIDAD A FLEXIN DE UNA SECCINCuando un elemento es diseado de modo que los esfuerzos permisibles alcancen sus valores mximos, se dice que se logra una condicin balanceada. Esta condicin balanceada es diferente a la que se asume en el mtodo de resistencia ya que todava los esfuerzos se encuentran dentro del rango elstico. Sin embargo en la mayora de los casos no es posible lograr esta condicin, por lo que la seccin estar sobre o sub-reforzada.

Momento resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera

Momento resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera

Momento resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera Aplicando el concepto clsico de esfuerzos por flexin tenemos:

Momento resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera Para una seccin rectangular slida, tenemos que el mdulo de seccin es:

Momento resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera ACERO MAMPOSTERIAcon para el acero.con para la mampostera y

EJEMPLO UTILIZANDO LOS ESFUERZOS DE TRABAJOSe requiere saber si la viga mostrada es capaz de soportar una carga puntual de 3,0 T en el centro del claro. Se utiliza mampostera clase A y acero grado 60. Utilice el mtodo de esfuerzos de trabajo con inspeccin.ELEVACIONSECCION TRANSVERSAL

EJEMPLO UTILIZANDO LOS ESFUERZOS DE TRABAJOFORMULAS:Esfuerzos permisiblesEsfuerzo Permisible para la mamposteraEsfuerzo Permisible para el acero de refuerzoEsfuerzo en la mampostera por flexinEsfuerzo en el acero de refuerzo por flexinMdulo de elasticidad del acero de refuerzo

SOLUCIONELEVACIONSECCION TRANSVERSAL

SOLUCIONELEVACIONSECCION TRANSVERSAL

SOLUCIONELEVACIONSECCION TRANSVERSALUsando el 100 % de los esfuerzos en el acero

SOLUCIONELEVACIONSECCION TRANSVERSALRevisar esfuerzo en mampostera con T = C El diseo es gobernado por la mampostera

SOLUCIONELEVACIONSECCION TRANSVERSAL El diseo es gobernado por la mampostera

SOLUCIONELEVACIONSECCION TRANSVERSALLA SECCION NO ES ADECUADA

Cortante resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera usualmente j=0.9 Si fv > fvm todo el cortante debe ser tomado por el refuerzo transversal.Esfuerzo Permisible en la Mampostera

Cortante resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera El principio de reforzamiento por cortante es proveer de acero (Aros o Ganchos) para resistir los esfuerzos de tensin diagonal que se desarrollan en el elemento.S = espaciamiento de los aros.Av = rea de acero por cortante.fs = Esfuerzo permisible del acero = 1400 Kg/cm2.b = ancho de la seccin.fv = esfuerzo cortante de la seccin.

Cortante resistente de la seccin basada en la resistencia del Acero y de la Mampostera Condiciones Lmites:Smax= d/2 : Separacin mxima1er Aro @d/4 de la cara del apoyo.Vn se toma a una distancia d a la cara del apoyo.

EJEMPLO DE DISEO POR CORTANTE UTILIZANDO LOS ESFUERZOS DE TRABAJOSe requiere saber el refuerzo por cortante en la viga para una carga puntual de 2.6 T en el centro del claro. Se utiliza mampostera clase A y acero grado 60. Utilice el mtodo de esfuerzos de trabajo con inspeccin.ELEVACIONSECCION TRANSVERSAL

EJEMPLO DE DISEO POR CORTANTE UTILIZANDO LOS ESFUERZOS DE TRABAJO

EJEMPLO DE DISEO POR CORTANTE UTILIZANDO LOS ESFUERZOS DE TRABAJOEsfuerzo Permisible en la Mamposterafv > fvm Es necesario colocar Aros.

EJEMPLO DE DISEO POR CORTANTE UTILIZANDO LOS ESFUERZOS DE TRABAJO Calculo de los aros Usando aros #2 Av= 2(0,32) = 0.64cm2 Smax = d/2 = 55/2 = 27.5 cm Colocar aros o 2 ganchos #2 @ 20 cm