UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
VIGAS DE SECCION VARIABLE
1) INTRODUCCION Son elementos de sección variable, con los que se pretende buscar una adecuación resistente y en definitiva un diseño óptimo. Para analizar las estructuras de barras se utilizan fundamentalmente métodos matriciales, el método directo de la rigidez. Los paquetes estándar para este cometido están concebidos, generalmente, para las estructuras usuales en edificación, modeladas mediante pórticos ortogonales planos. uando el problema es más comple!o, es preciso acudir a programas de elementos finitos, en los que las estructuras de barras son un caso particular.
2) OBJETIVOS •
"nalizar los modelos de vigas acarteladas de sección variable, variable, su uso, las venta!as y desventa!as. .
3) CUESTIONARIO DISEÑO DE VIGAS DE SECCION VARIABLE
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Puente de nueva construcción en "ntioqu#a. $ste puente elevado de gran altura terminado en %&'& sustituyó un vi!o puente articulado. $l puente está formado por tramos continuos de sección variable. La má(ima longitud entre un tramo y otro es de %)* metros y la má(ima altura de la calzada sobre el nivel del agua es de )% metros.
VIGAS DE SECCIÓN VARIABLE Son estructuras compuestas de tramos de secciones rectas y variables que se presentan por razones de arquitectura entre las que destacan capillas, iglesias, etc. + en estructuras de grandes luces y altas sobrecargas como en el caso de los pórticos de los edificios y puentes iperestáticos, donde se colocan elementos acartelados en los e(tremos de las vigas con la finalidad de disminuir las defle(iones y los momentos positivos con el fin de incrementar los momentos negativos -igas de sección variable o llamadas también vigas de sección noprismáticas son aquellas donde su sección var#a de acuerdo a su longitud y por ende su inercia varia. $n realidad todo elemento prismático de concreto armado cuya sección transversal se agrieta se comporta como una viga de sección variable donde la inercia en la zona fisurada es menor al memento de inercia dela sección bruta correspondiente a la zona sin fisurar, pero, también ocurre que en los nudos la viga cambia abruptamente de peralte el peralte de la viga pasa a ser la altura de la columna con/, funcionando esa zona como un brazo r#gido 012/, por lo que para fines prácticos se supone que e(iste una compensación de rigideces y se traba!a como si la barra fuese prismática con 03cte./
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DESVENTAJA DE USO DE VIGAS DE SECCION VARIABLE La principal desventa!a de estos elementos estructurales es en la colocación del encofrado por los diferentes cortes, y el ángulo de inclinación del acero de refuerzo metálico, que son totalmente diferentes a las vigas de sección constantes
EXPERIMENTOS EN DISEÑO DE VIGAS DE SECCIÓN VARIABLE $(perimentos desarrollados en vigas de sección variable demostró que el área más vulnerable de la viga es en la parte donde se une la sección de área variable con la sección de área constante figura siguiente
VIGAS ACARTELADAS
ELEMENTOS TIPO VIGA-COLUMNA DE SECCIÓN VARIABLE.
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$ste es un método presentado por 4ena5olunga %&&6/, el cual se sustenta en los métodos desarrollados por 7amy %&86/. $l método parte de calcular los coeficientes de fle(ibilidad, con los cuales es posible determinar la matriz de rigidez local de un elemento de sección variable. $ste traba!o proporciona soluciones cerradas para elementos con secciones transversales tales como sección 94:, rectangular, cuadrada y circular, ya sea en el plano o en el espacio/. $n este método se considera la variación de las propiedades de la sección transversal a lo largo del e!e centroidal continuo del elemento y no se toma en cuenta el acoplamiento entre el momento, cortante y carga a(ial. Por otra parte, las deformaciones por cortante participan en la respuesta de los elementos.
Difee!"e# #e$$i%!e# &'e #e ('ee! *!*+i,* $%! e+ "%% e Te!*-C%+'!/* 01). $ste método está pensado para proporcionar estimaciones rápidas y confiables de los elementos mecánicos y defle(iones que se presentan en elementos de sección variable. "demás tiene la venta!a de que es muy fácil de implantar en programas de computadora. $n el apéndice ; se muestra la formulación y solución cerrada para elementos de sección variable con sección rectangular.
ELEMENTOS INITOS. 7ebido al auge que an tenido los programas comerciales de computadora dotados de interfaz gráfica, el método de los elementos finitos es cada vez más utilizado para resolver problemas de #ndole estructural. $(isten traba!os donde se a estudiado el comportamiento de elementos de sección variable al modelarlos con elementos finitos elástico5lineales. **%/, presentó un estudio de vigas con sección transversal 94: del cual se derivan resultados interesantes, tales como la distribución no lineal de los esfuerzos en cualquier sección transversal de un elemento de sección variable. $ste fenómeno se asocia a la variación del e!e neutro en la longitud del elemento y al acoplamiento entre la fuerzanormal y el momento $l5?ezaini,
et al @
%&&%/, que a su vez se deriva del efecto de arco que
proporciona la geometr#a de las trabes
COMENTARIOS. $s evidente que la información disponible sobre el comportamiento, e(perimental o anal#tico, de elementos de sección variables es escasa. "demás, la evidencia e(perimental de la que se tiene conocimiento está basada en prácticas constructivas no observadas en el pa#s. 7ebido a lo anterior, parece adecuado investigar el comportamiento de las trabes acarteladas de concreto reforzado a partir de lo observado en la construcción de edificios en ?é(ico. Por otra parte, parece razonable utilizar el enfoque tradicional en la determinación de la resistencia a cortante de trabes acarteladas de concreto reforzado, debido a que las Altima sversiones de los códigos de diseño más utilizados en ?é(ico B45*) y "05C%85*>/, mantienen esta filosof#a de diseño por
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cortante. "An y cuando an aparecido teor#as que e(plican de una manera racional el mecanismo resistente a corte de trabes de concreto reforzado con sección prismática, "S$5"0, >***/.
4) CONCLUSIONES Dna -iga 7e Sección variable se utiliza básicamente por tres razonesE
"rquitecturaE uando la arquitectura de la estructura lo demande como por e!emplo las iglesias y
capillas. $structuralesE uando se tiene grandes luces y con altas sobre cargas, con la finalidad de disminuir
las defle(iones y los momentos positivos a costa de de aumentar los momentos negativos. $conómicasE el uso de sección variable permite el aorro de materiales por ende disminuir el costo de la construcción. 7isminuir la cantidad de concreto
