DISEÑO DE VIGAS RECTANGULARES ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
Factores de carga Se usan para cargas aplicadas a todos los tipos de miembros, no solamente vigas y losas. Las cargas se aumentan para considerar las incertidumbres involucradas al estimar sus magnitudes. U = 1.4(D + F)
(Ecuación ACI 9-1)
U = 1.2(D + F + T) + 1.6(L + H) + 0.5(L r o S o R)
(Ecuación ACI 9-2)
U = 1.2 1.2D D + 1. 1.6( 6(L Lr o S o R) + (1.0L o 0.8W)
(Ecuación ACI 99-3)
U = l.2D l.2D + 1.6 1.6W W + 1.0 1.0L L + 0.5(L 0.5(Lr o S o R)
(Ecuación ACI 9-4)
U = 1.2D + 1.0E + 1.0L + 0.2S
(Ecuación ACI 9-5)
U = 0.9D + 1.6W + 1.6H
(Ecuación ACI 9-6)
U = 0.9D + 1.0E + 1.6H
(Ecuación ACI 9-7)
Factores de carga U = D F
carga de diseño o última que la estructura necesita poder resistir.
= carga muerta = cargas debidas al peso y presión de fluidos
= efectos totales de la temperatura, flujo, contracción, asentamientos diferenciales y concreto compensador de la contracción T
carga viva
L =
cargas debidas al peso y a la presión lateral del suelo, presión del agua subterránea o pr esión de materiales a granel
H =
Lr =
carga viva de techo
S=
carga de nieve
R =
carga pluvial
W= E =
carga eólica o de viento efectos sísmicos o de carga de terremoto
Pasos en el diseño de vigas Dependen usualmente de los requisitos arquitectónicos. Las secciones más económicas para vigas cortas (hasta 20 o 25 pies de longitud), se obtienen cuando la relación de d a b tiene un valor de entre 1 ½ a 2. Para claros mayores, se recomiendan secciones altas y estrechas. Las dimensiones de las vigas se escogen en pulgadas enteras. Además, los anchos de las vigas a menudo se seleccionan en múltiplos de 2 o 3 pulgadas.
El peso de la viga debe incluirse en el cálculo del momento flexionante que ésta va a resistir, ya que la viga debe soportar su propio peso así como las cargas externas.
Se deben seleccionar las varillas que proporcionen el área necesaria; las varillas #11 y menores son las mas usadas. Es conveniente usar varillas de un sólo tamaño en una viga, pero pueden utilizarse de dos tamaños. Las varillas para el acero de compresión y los estribos son usualmente de diferente tamaño.
Deflexiones en vigas El código ACI proporciona espesores mínimos de vigas y losas en una sola dirección para las cuales los cálculos de deflexión no se requieren, estos valores se muestran en la tabla 9.5a ACI (4.1 del texto). El propósito de tales limitaciones es prevenir deflexiones de magnitudes tales que interfieran con el uso de la estructura o que le causen algún daño.
Protección de concreto para el refuerzo Se debe brindar protección a las barras de acero contra el fuego y la corrosión. En la sección 7.7.1 del Código ACI se proporcionan los recubrimientos mínimos para la protección del acero de refuerzo. El concreto de los miembros que van a estar expuestos a sales descongelantes, aguas salobres, agua de mar o rocío de estas fuentes, debe tener las proporciones especiales que permitan resistir dicha exposición, según el capítulo 4 del ACI.
Protección de concreto para el refuerzo
Separación mínima entre barras Uno de los fines es permitir que el concreto pase entre las varillas. Sección 3.3.2 ACI: El tamaño máximo nominal del agregado se limita a (i) Un quinto de la menor dimensión lineal entre los lados de los encofrados, (ii) Un tercio del espesor de una losa, y (iii) Tres cuartos de la separación libre mínima entre las barras de armadura o entre los tendones o vainas de pretensado.
Separación mínima entre barras
Separación mínima entre barras
Losas en una dirección Las losas de concreto reforzado son grandes placas planas soportadas por vigas, muros o columnas de concreto reforzado, por muros de mampostería, por vigas o columnas de acero estructural, o por el suelo. Si están soportadas sólo en dos lados opuestos, se denominan losas en una dirección, porque la flexión es en sólo una dirección, es decir, perpendicular a los bordes de soporte. Si la losa está soportada por vigas en sus cuatro bordes, se denomina losa en dos direcciones porque la flexión se da en ambas direcciones. Se hace la suposición de que una losa en una dirección es una viga rectangular con una relación grande de ancho a longitud. Normalmente, una porción unitaria ( 1 pie o 1 m) de ancho de la losa se diseña como una viga, suponiendo que la losa consiste en una serie de tales vigas colocadas una al lado de la otra.
Losas en una dirección En una losa el refuerzo por flexion no debe estar separado entre centros a más de tres veces el espesor de la losa, o 18 plg. Los espesores de losas se redondean generalmente a ¼ de plg más cercano en el lado alto en losas de 6 plg o menores, y a la ½ plg más cercana en el lado alto en losas de 6 plg de espesor. Se coloca refuerzo perpendicular al refuerzo por flexión, para resistir los esfuerzos por contracción y por temperatura.
Losas en una dirección: refuerzo por contracción y temperatura 1. El código establece que para varillas corrugadas de grado 40 o 50, el porcentaje mínimo de este acero debe ser 0.002 veces el área total de la sección transversal de la losa (0.002 bh ). 2. El código estipula que el esfuerzo por contracción y temperatura no debe estar separado más de cinco veces el espesor de la losa, o más de 18 plg. 3. Cuando se usan varillas corrugadas grado 60 o malla soldada de alambre, el área mínima debe ser 0.0018 bh. 4. Para losas con f y > 60 000 lb/plg 2, el valor mínimo es (0.0018*60000)/f y > 0.0014.
