VIGAS INTERCONECTADAS

I. CONCEPTOS GENERALES:

Las vigas interconectadas son vigas en dos sentidos, ortogonales uniéndose y arriostrándolos entre sí en sentido de la menor distancia. Se suelen colocar pilotes bajo las columnas ya que cualquier excentricidad constructiva introducirá esfuerzos de flexión no previstos.

1. TIPO DE VIGAS:

a) Vigas principales: Aquellas que soportan y transmiten toda la carga de la estructura hacia los pilotes y éstas al terreno.

b) Vigas secundarias: Aquellas que no necesitan dimensión parecida a las principales, generalmente funcionan como arriostre y soporte de muros longitudinales, se apoyan en las vigas principales.

II. OBJETIVOS:

1. Dimensionar de elementos auxiliares como vigas riostras principales y secundarias.

2. Las vigas deben tener un peralte mínimo de 1/12 de la distancia entre encepados y un ancho mínimo de 25 cm o del diámetro del pilote que intercepta.

3. Considerar en cuenta el peso propio y las cargas que descansen sobre la viga.

4. Considerar los momentos transmitidos por los encepados por excentricidad y previsión de los asientos diferenciales. Así como las fuerzas cortantes producidos.

III. CRITERIOS:

1. Eventualmente se podrá prescindir de las vigas riostras cuando los pilotes estén unidos por una losa continua de hormigón armado de espesor ≥20 cm, o el diámetro del pilote sea superior a 1m (en este caso hablaría de pilotes de uso frecuente en los que su diámetro son mayores a 0.30). Se muestra en la ilustración 1

2. Distribución de vigas en el sistema de cimentación sobre micropilotes y posibles cargas actuantes, de manera esquematizada se puede observar con la ilustración 2 el emparrillado de vigas y la repartición de cargas que gravitan sobre ellas, que son representación de muros o tabiques entre otros.

Figura 1

Figura 2

IV. EJEMPLOS

Ejemplo 1

A continuación se presenta un ejemplo de la vida real en el que se asume se tiene dimensiones de vigas, columnas y su respectiva armadura ya calculadas.Se presenta los datos para analizar los tres tipos de nudos interior, exterior y esquinero, se compara los resultados del cálculo del ejercicio aplicando las recomendaciones del ACI 2005 y del ACI 1985.

Datos: f’c = 210 kg/cm2 fy = 4200 kg/cm2

SOLUCIÓN:

a) DISEÑO DEL NUDO INTERIOR

Control de deterioro de adherencia

Chequeos iniciales:

El diámetro de las varillas de la viga, Ø25 es excesivo para la columna de 40*40 por no cumplir.

El área de acero en las vigas de 4Ø25 = 19.63 cm2, puede sustituirse por 5Ø22 = 19.00 cm2

Aún no cumple la condición, pero el valor ya es menor. Para que cumpla se puede aumentar la sección de la columna a 50*50, esta decisión se tomará si no cumple el cortante en el nudo calculado más adelante. Para las vigas de peralte 50 cm si se cumple la condición, para el mínimo valor.

En este nudo la columna es cuadrada y los aceros de las vigas en una y otra dirección son iguales, así que el diseño es el mismo para las dos direcciones, caso contrario el diseño se hace por separado cada dirección.

RESISTENCIA AL CORTANTE HORIZONTAL

Cortante aplicado al nudo Vj

Cortante resistido por el nudo, Vn:

Entonces se verifica:

EJEMPLO 2

Del mismo ejercicio rediseñar y aumentar el tamaño de la columna para cumplir con lo requerido.

Solución:

Aumentar el tamaño de la columna

Se aumenta la sección de la columna de 40*40 a 50*50 y se calcula en cortante resistido por el nudo Ahora la viga llega a una columna más ancha, por lo tanto tiene la siguiente condición:

|

Se verifica:

La armadura de la columna 8Ø25 es aceptable con las nuevas dimensiones de 50*50

RESISTENCIA AL CORTANTE HORIZONTAL

Cortante aplicado al nudo Vj

Para el ejercicio no cumple la condición de que el peralte de las vigas hc sea menor al peralte de la columna hv para que no exista problema de cortante vertical.

50 > 50 –> No cumple

Por lo tanto se debe rediseñar las dimensiones de viga o columna, se opta por aumentar las dimensiones de la columna a 60*60

REDISEÑO:

Condiciones iniciales:

Cortante horizontal resistido por el nudo:

La armadura de la columna 8Ø25 es aceptable con las nuevas dimensiones de 60*60

Cortante vertical aplicado al nudo:

Cortante vertical resistido por el nudo, Vn

El armado de la columna 8Ø25 cumple con lo mínimo requerido para resistir el cortante

Refuerzo de confinamiento, Ash

El nudo analizado si cumple con lo requerido para el confinamiento:

DISEÑO DEL NUDO EXTERIOR

Dirección de análisis “X” perpendicular al borde

Este nudo tiene características similares a las del nudo interior, la viga V-2 que llega perpendicular al borde tiene las mismas dimensiones al igual que la columna, por lo tanto será el mismo análisis del nudo interior considerando las fórmulas que corresponden para este caso.

Por lo visto anteriormente lo que define las dimensiones adecuadas de la columna es el cortante vertical por lo que se necesita una columna de 60 *60.

Resistencia al cortante horizontal

Cortante aplicado al nudo, Vj

Cortante resistido por el nudo, Vn

Se verifica:

Resistencia al cortante vertical

Cortante aplicado al nudo, Vjv

Refuerzo de confinamiento, Ash

Longitud de anclaje

Dirección de análisis “Y” paralela al borde

Se lo hará para las dimensiones ya establecidas en el sentido perpendicular a borde de 60*60, que son las mismas del nudo interior, por lo tanto se tomará el mismo procedimiento de análisis del nudo interior, considerando el armado correspondiente de las vigas V-5 y V-6.

Resistencia al cortante horizontal

Cortante aplicado al nudo, Vj