VIGAS DOBLEMENTE REFORZADAS
Las secciones de las vigas doblemente reforzadas tienen acero de refuerzo tant tanto o en la cara cara de tens tensió ión n como como en la de comp compre resi sión ón,, por por lo gene genera rall únicamente donde existe un apoyo en la viga. Las vigas doblemente reforzadas son necesarias cuando se restrinja el peralte de éstas, debido a limitaciones arquitectónicas en el centro del claro o porque la sección en el centro del claro, no es suficiente para soportar el momento negativo que se presenta en el apoyo, aún cuando se aumente de manera suficiente el acero de tensión en dicho apoyo. s! la mayor!a de las varillas inferiores en el centro del claro se prolongan y anclan de manera apropiada en los apoyos para que actúen como refuerzo a compresión y reforzar adecuadamente en la cara de tensión "arriba# de la viga en el apoyo con el $rea de acero necesaria. %ara analizar o dise&ar una viga con refuerzo de compresión 's, se hace una división en dos partes a la sección como es nuestra en la siguiente figura siguiente(
Las dos partes de la solución son( )# La del refuerzo simple "como simplemente reforzada# incluyendo el bloque rectangular equivalente como se discutió en el tema anterior, siendo el $rea de refuerzo de tensión igual a "s * 's# y +# Las dos $reas de acero equivalentes 's tanto en la cara de tensión como en la de compresión para formar el par + y -+ como la segunda parte de la solución general. %uede verse en la fig. +.+ que el momento resistente nominal total "el que es capaz de soportar la sección# es n / n 0 n+, es decir, la suma de los momentos para las partes ")# y "+# de la solución. cont contin inua uaci ción ón se deci decidi dir$ r$n n las las fórm fórmul ulas as,, las las cual cuales es se cond condic icio iona nar$ r$n n suponiendo que el acero en compresión fluye al mismo tiempo que el de
tensión1 entonces, el momento + formado por las $reas iguales 's tendr$n esfuerzo a la ruptura. Momento Resistente Total de la Sección (El qe es ca!a" de #esisti#$
%orque( a( 2istancia de la m$xima fibra en compresión hasta la profundidad del diagrama rectangular de esfuerzos de compresión de 3hitney. 4 ( %orcentaje de acero en el $rea de tensión. 45(%orcentaje de acero en el $rea de compresión. + / 5s6y"d 7 d5# , "%roporcionado por el par adicional del acero#. 8i llamamos u al momento último que puede soportar la sección y si tomamos en cuenta que hay necesidad de reducirlo con el factor de reducción para flexión( 9/ :.;:
8iempre y cuando tanto el acero de tensión como el de compresión fluyen "alcancen el valor de 6y en la ruptura#.
hora, para encontrar el valor de
%ara saber si el acero en compresión fluye "condición para aplicar las fórmulas anteriores#, se hace lo siguiente(
hora vamos a encontrar el valor de
8ignifica que el acero en compresión no fluyó en la ruptura y que fy > 6y y el momento calculado u es mayor que el que realmente puede soportar la sección, entonces podemos despreciar la
-uando el acero de compresión no fluye y se quiere tomar en cuenta el momento que éste resiste, se puede determinar mediante(
2onde f's es el refuerzo en el acero y es menor que fy. %or lo tanto el momento resistente de la sección ser$(
?l reglamento del .-.@. A)BC:D espec!fica que el porcentaje m$ximo de acero para una viga debe ser(
continuación se ilustrara el uso de las formulas deducidas anteriormente con la solución de dos ejemplos de dise&o de secciones doblemente reforzadas(
E%EM&LO '
Ena trabe tiene que soportar el peso de una losa sólida de concreto reforzado, que le provoca un momento producido por el peso de la losa y la carga viva, adem$s de peso de la propia trabe "peso propio# de u / )B, +A: FgCm. %or razones arquitectónicas, la trabe debe tener un ancho b / )G cm "que es el ancho de los muros de construcción# y un peralte total h / DG cm. 8HLE-@HI(
%ara empezar, vemos si la sección ser!a capaz de resistir nuestro momento como simplemente reforzada(
%aso )( ?s necesario saber cu$l es el porcentaje m$ximo de acero que le podemos proporcionar a la viga, para eso usaremos(
%aso +( -alcular el momento que se puede soportar como viga simplemente reforzada, es decir1 )(
%or lo tanto la viga no podr!a soportar el esfuerzo actuante como simplemente reforzada, de aqu! que la solución ser$ )NA VIGA DOBLEMENTE REFORZADA
%aso A( Hbtener el $rea de acero de la sección como si fuera simplemente reforzada(
Jasta aqu!, hemos concluido con primera parte de la solución %aso D( 8e proceder$ ahora a la parte segunda de la solución, empezando en este paso con encontrar el $rea de acero del par adicional para producirle ala sección el momento que le hace falta para soportar el momento último(
%aso G( 2ebido a que las fórmulas anteriores se utilizaron suponiendo que el acero en compresión fluyó, es necesario verificar si realmente este acero fluye, ya que de lo contrario, los c$lculos anteriores son erróneos.
%or lo tanto, el acero en compresión realmente fluyó, las formulas usadas son correctas y nuestro dise&o es adecuado...
?K?%LH Io. + 8e siente una sección obligada de b / +: cm, hCD: cm, r/ G cm, d/ D cm. -alcular el $rea de acero necesaria para que resista el momento u/ )G,+G: FgCm, empleando concreto 6c / )B: FgMcmN y acero fy / D++: FgMcmN. %rimero investigaremos si la sección puede resistir como simplemente armada(
c#.C Orea de acero de la sección como simplemente armada(
8egundo( -alculamos el $rea de acero s del par de acero capaz de tomar +.
6inalmente, la sección ser$.
ercero( Perificaremos si el acero en compresión fluye.
%or lo tanto el acero en compresión fluye en la ruptura y la viga trabaja como doblemente reforzada.
VIGAS EN SE**ION + T,
Eno de los sistemas de piso m$s comúnmente utilizando en estructuras de concreto, consiste en vigas que soportan losas de concreto coladas monol!ticamente con ellas. 8e forman as! las llamadas viga <=.
8i se trata de vigas libremente apoyadas, las recomendaciones de la tabla +.) que fijan relaciones peralte M claro, pueden servir para una estimación preliminar de dimensiones. ?n una viga <= se le llama
DIMENSIONAMIENTO DE LAS VIGAS DE SE**ION +T,
?n una viga de sección transversal <= pueden identificarse los siguientes casos dependiendo de la profundidad del eje neutro
-aso )( %rofundidad del eje neutro
-aso +( %rofundidad del eje neutro c mayor que el espesor del pat!n t. ?n este caso "c S t# la profundidad del bloque de esfuerzo rectangular equivalente t, la viga puede considerarse para propósitos de dise&o como una viga rectangular. %or lo tanto se aplican las consideraciones del caso ). 8i ambos
-uando la sección <=, efectivamente trabaja como tal, es decir1 a S t para facilitar la obtención de fórmulas y para efectos de c$lculo, se descompone la sección en dos partes( ).C Ena Piga rectangular de escuadr!a "bT d# con su correspondiente $rea de acero " f s 7 5s# , que es capaz de tomar un momento ")#. "Per figura +.Bb#. +.C Ena sección compuesta por aletas del pat!n en compresión "b b #t T 7 . con su correspondiente $rea de acero en tensión " # f s que es capaz de tomar el momento "+#. "Per figura +.Bc#.
8i se considera la viga <= completa como una unidad, la profundidad de la cu&a o prima rectangular de esfuerzos de compresión "que adopta precisamente una forma de <=# se puede obtener al igualar la resultante total de los esfuerzos de compresión, con resultante de los de tensión de modo que( /-
-omo ya se vio anteriormente, en las vigas de sección rectangular se buscan que estas fallen en tensión por fluencia del acero y se evita que la falla sea súbita por el aplastamiento del concreto. 2e ah! que se ha limitado el porcentaje del refuerzo en la viga rectangular completamente en la que se dividió de la viga <= para su estudio, al UGV del valor del porcentaje correspondiente a la sección balanceada. 4b / Qelación de refuerzo balanceado para una sección rectangular con refuerzo en tensión únicamente.
E%EM&LO No '
8HLE-@HI( ).C -omo primer paso vemos si la sección trabaja como rectangular. 8i trabaja como rectangular, deber$ tener la profundidad del bloque rectangular de esfuerzos de compresión a una distancia m$xima, a partir del lecho superior igual a
2eterminaron del ancho
-omo R+,DUG Fg > RR,RRR Fg se concluye que la viga debe trabajar como viga <= a#.C Orea de acero de la sección compuesta(
?l momento resistente es(
b#.C Orea de acero de refuerzo del nervio, " s * sf# .
A.C ?l tercer paso consiste en verificar si los porcentajes de acero obtenidos se encuentran dentro de los l!mites recomendados.
%HQ LH IH, ?L -?QH 6LE@Q W LA VIGA FALLARA &OR TENSION Tam-i.n/ se le conoce como Falla D0ctil
