7/22/2019 Concreto Reforzado II Parcial
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DISEODEUNASECCINRECTANGULARCONREFUERZOENTENSIN
Si la cantidad de acero excede la cuanta mxima, elproblema se puede solucionar de tres maneras:incrementando el peralte de la seccin, mejorando lacalidad del concreto o utilizando refuerzo en compresin.Las dos primeras opciones son las ms econmicas.
n em argo, es poco pr c co cam ar a res s enc a a acompresin de un elemento a otro de una estructura y nosiempre es posible incrementar el peralte de las seccionespor cuestiones arquitectnicas. En estos casos, esconveniente utilizar refuerzo en compresin. En lassecciones de momento negativo, se suele utilizar el aceropositivo que se ancla en el apoyo como refuerzo encompresin
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
En muchas circunstancias, las dimensiones de loselementos por calcular estn limitadas por cuestionesajenas al diseo. No es extrao que en alguno de stoscasos, la seccin predimensionada no sea capaz de resistirel momento aplicado aunque se le provea de la cuanta
.
En estas situaciones es posible incrementar la capacidadresistente del elemento aadindole refuerzo en la zona decompresin.
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
En las figuras siguientes se puede apreciar la distribucin deesfuerzos en dos secciones: una sin refuerzo en compresin
y otra provista de l, ambas con igual cantidad de acero entensin.
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ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
El primer caso corresponde a la situacin de una vigasubreforzada. El concreto solo equilibra la tensin en elrefuerzo. La distancia entre la fuerza de compresin y la detensin es igual a j,d.
En el segundo caso, tanto el concreto como el acero encompresin equilibran la fuerza ocasionada por el refuerzo en
.de compresin es igual a j2d . Para secciones que, como en estecaso, tienen igual cuanta de acero en tensin, se cumple que
j2d > j1d. Esto se debe a que la presencia del refuerzo encompresin reduce el rea de concreto requerida paraestablecer el equilibrio y por lo tanto, la resultante decompresin tiende a subir.
Al incrementarse la distancia entre C y T, el momento resistentede la seccin aumenta. Por otro lado, el ascenso del eje neutro
disminuye la deformacin en el concreto, siendo posible resistirmayores cargas antes que ste se aplaste.
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
El efecto anteriormente descrito es casi imperceptible ensecciones poco peraltadas. El acero en compresin trabaja mseficientemente cuanto ms alejado se encuentra del eje neutro.Por ello, su uso no es recomendado en losas y vigas chatas o depoco peralte.
Ensayos con secciones doblemente reforzadas muestran queaunque el concreto se aplaste, la viga no colapsar si el acero encompresin es sujetado por refuerzo transversal cerrado.Cuando el concreto alcanza la deformacin de aplastamiento, lacobertura de concreto se desprende pero las varillas no pandeanpues se apoyan en el refuerzo transversal. Recprocamente, elrefuerzo en compresin sujeta el refuerzo transversal durantelas operaciones de vaciado y vibrado. El refuerzo transversalpuede estar constituido por estribos o malla de alambre
electrosoldada de rea equivalente.
ANLISISDEELEMENTOSDESECCINRECTANGULARCONREFUERZOENCOMPRESIONSOMETIDOSAFLEXION
Uno de los efectos ms importantes generados por la presenciadel acero en compresin, es el incremento en la ductilidad delelemento. Este comportamiento es adecuado en zonas de altories o ssmico o si se es era redistribucin de esfuerzos en laestructura. El refuerzo en compresin tambin disminuye lasdeflexiones a largo plazo, pues evita el acortamiento en eltiempo o creep (una deformacin plstica).
Anlisisdeunaseccinrectangularconrefuerzoencompresin
El comportamiento de una seccin rectangular con refuerzo encompresin puede considerarse como la superposicin de dosefectos, tal como se muestra en la figura:
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Anlisisde
una
seccin
rectangular
con
refuerzoencompresin
El primero corresponde a una viga rectangular simple. Para garantizar elcomportamiento dctil del elemento, se asume que el acero fluye. Lascondiciones requeridas para verificar este supuesto se presentan masadelante. Haciendo uso de las expresiones, se tiene
Anlisisde
una
seccin
rectangular
con
refuerzoencompresin
DeterminacindelacuantabsicaEn la figura siguiente se muestra las fuerzas que actan sobre laseccin balanceada y su diagrama de deformaciones. Como sepuede apreciar, el segundo es igual al mostrado para la deduccinde la cuanta balanceada de una seccin rectangular con acero entensin. El valor de Cb, es el mismo en ambos casos ya que stedepende nicamente de consideraciones geomtricas.
DeterminacindelacuantabsicaLa resultante de la compresin en el concreto es igual a:
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DeterminacindelacuantabsicaComo en el caso de las secciones con refuerzo en tensin, el cdigodel ACI recomienda una cuanta mxima (pmax) para seccionescon acero en compresin (ACI10.3.3). Esta se calcula a partir de laexpresin anterior, afectando el primer trmino del lado derechode la igualdad por un factor igual a 0.75, es decir:
El trmino reducido corresponde a la porcin del refuerzo entensin que equilibra la compresin en el concreto.
DISEODEUNASECCINRECTANGULARCONREFUERZO
ENCOMPRESIONEl procedimiento de diseo de una seccin rectangular conrefuerzo en compresin consta de dos etapas. En la primera, sedetermina el momento resistente nominal de la seccinconsiderando que sta cuenta nicamente con refuerzo enens n y s e es un porcen a e e a cuan a s ca. n a
segunda etapa del diseo, se determina la diferencia entre laresistencia requerida y la calculada en la primera fase. Estadiferencia deber ser asumida por el acero en compresin.
Finalmente,elrefuerzoentensincorrespondealasumadelaceroconsideradoenlasdosprimerasetapas.
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