ING. JORGE ISAAC RODRGUEZ//ING. ROBERTO VELAZCO

PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIN EN CONSTRUCCION CIVIL TRAYECTO: IV TRIMESTRE: II

DISEO ESTRUCTURAL TEMA 1: DISEO DE VIGAS Y COLUMNAS SISMORESISTENTES.

Resistencia a corte en Vigas: cuando un miembro soporta momentos flectores variables a lo largo de su eje longitudinal, sus diferentes secciones sufren deslizamientos relativos. Para resistir estos deslizamientos se crean refuerzos tangenciales de corte que transforman el estado monoaxial de esfuerzos en flexin por un estado biaxial o plano. El efecto mas importante en un miembro de concreto armado sometido a esfuerzos cortantes es la presencia de esfuerzos inclinados de traccin, con respecto al eje longitudinal del elemento, lo cual puede producir la falla prematura, con una carga inferior a la que origina la falla por flexin. Mientras que la grietas por traccin debidas a la flexin suelen ser verticales. Los esfuerzos de traccin diagonal debidos al corte, producen las grietas inclinadas perpendiculares a su direccin. Para controlar la formacin de las grietas verticales, se coloca acero longitudinal y para evitar la formacin de las grietas diagonales por corte, se colocan barras de acero transversal en forma de estribos. Los esfuerzos de corte son parcialmente resistidos por el concreto y por el acero transversal. En miembros sometidos nicamente a flexin y corte, la resistencia nominal a corte del concreto es:

0.53 Sin embargo, en zona ssmica, se acepta que Vc=0 lo que produce una transferencia directa de todos los esfuerzos de corte al acero. La resistencia nominal del acero que resiste corte, a una distancia d de la cara del apoyo de la viga, se obtiene:

Donde Av es el rea de la seccin transversal de la armadura de corte, en forma de estribos perpendiculares al eje del miembro y a su separacin. La fuerza cortante total mayorada Vu debe cumplir que:

0.85 Siendo Vn la resistencia nominal a corte de la seccin de concreto con armadura transversal en forma de estribos. La resistencia cedente de diseo de la armadura de corte debe cumplir 4200"#/%&. Si resulta que:

' 2.1 Se excede el valor lmite permitido para la resistencia a corte del acero, y la seccin debe ser aumentada.

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Entre las funciones bsicas del acero transversal por corte de una viga flexada, se pueden enumerar las siguientes:

Restringe el crecimiento de las grietas inclinadas, logrando mayor profundidad de la zona comprimida.

Mejora la capacidad de adherencia del acero longitudinal, evitando la falla por desgarramiento Aumenta la ductilidad del conjunto, y si los estribos son cerrados, confinan el concreto

evitando la rotura frgil. Cuando se conoce la fuerza mayorada de corte Vu ara una seccin de la viga que se analiza, se obtiene el valor del esfuerzo mayorado vu:

) En todos los caso se debe cumplir que:

0.53 Adems:

* .+,- 3.5.#/%& Las normas para la separacin de los estribos en vigas exigen:

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LONGITUDES DE TRANSFERENCIA Se aplicarn al diseo y detallado de las longitudes de transferencia de las tensiones de diseo en los miembros estructurales, que comprende la transferencia entre el acero de refuerzo (las longitudes de empalmes) y del acero al concreto (longitudes de anclajes del acero de refuerzo) Longitud de transferencia del acero de refuerzo: En cualquier seccin de los miembros de concreto reforzado, la traccin o compresin en el acero de refuerzo se transferir a cada lado de dicha seccin mediante prolongacin del refuerzo o su anclaje mediante ganchos o dispositivos mecnicos, o una combinacin de ambos. Los ganchos no se considerarn efectivos para transferir compresin LONGITUD DE DESARROLLO Y EMPALME DE ARMADURA: la longitud de desarrollo Ld en cm, para las armaduras en traccin, resulta:

a) Barras o alambres estriados: Ld= nLdb 30cm. Siendo Ldb la longitud bsica de desarrollo y

n un factor de modificacin. Los valores Ldb:

Para barras 3/8 Ldb=0.06 1 0.0062

Los factores de modificacin

Para armaduras superiores (con 30cm o mas de concreto por debajo)

n=1.4

Para armaduras con Fy >4200Kg/cm2 n=2-(4200/Fy) La long. Bsica de desarrollo Ldb modificado por el facto n puede multiplicarse por los

siguientes factores de reduccin cuando: a) La separacin de las armaduras centro a centro sea 15cm y estn ubicadas a 8cm oi mas

desde la cara del miembro al borde de la barra, en la direccin de la separacin: =0.8 b) Se colocan armaduras en exceso con relacin a las necesarias segn el anlisis de los

miembros a flexin : =34567)65,89

34:59:95;,9-

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ld0.007Fy*db para Fy4200kg/cm

2 Para fc?@A

2) El acero mnimo por momento negativo, cumplir:

+,-B 1 3CDE

Siendo 4B es el acero que resiste el momento negativo en el apoyo.

3) Solapar el acero mnimo por momento negativo en la mitad de la luz (punto B), cumplindose la condicin que una cantidad de acero:

1 B/4 Sea continua en la parte superior de la viga 1 B/3 Se prolongue ms all del punto de inflexin C en la parte superior de la viga, una

longitud (a):

a

d 12db Luz libre/16 ld

Donde db es el dimetro de la barra y ld la longitud de desarrollo.

4) No anclar ninguna barra en zona a traccin. No anclar el acero por momento negativo en el apoyo.

5) No cortar en la misma seccin ms de 1/3 de la totalidad de las barras. Distanciar los cortes 60 cm entre si.

6) En los apoyos, el acero por momento positivo ser al 50% del acero negativo en el apoyo y deber prolongarse una distancia (a)

ald+d

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Corte en los nodos viga-columna de Edificaciones con ND1 Los nodos de los prticos con Nivel de Diseo ND1, tendrn acero de refuerzo transversal no menor que el requerido por la ecuacin (Vn = Vc + Vs) dentro de la columna, en una altura no menor que la altura menor de los miembros horizontales que se conectan al nodo. Se exceptan de este requisito los nodos restringidos por las cuatros caras por vigas o losas de altura aproximadamente igual.

Corte en los nodos viga-columna de Edificaciones con ND2 Los nodos viga-columna deben ser capaces de resistir en ambas direcciones principales las fuerzas cortantes debidas a los momentos tericos modificados con 1,1fy de las vigas y los momentos tericos de columnas concurrentes a ellos obtenidos en el diseo por corte: Fuerzas cortante de diseo La resistencia a fuerza cortante de las columnas Ve, dimensionadas para resistir carga axial mayorada, en cada nivel, direccin de anlisis, direccin de aplicacin de la carga lateral y combinacin de solicitaciones, podr ser obtenida de la siguiente manera: a. Con la carga axial mayorada Nu, que conduzca al mayor momento resistente terico Mc, en los extremos de la columna. b. El corte de las columnas, Ve, no necesitar exceder al obtenido de las resistencias a flexin de los nodos, basadas en los momentos resistentes tericos de los miembros transversales Mn, que se conectan a ellos. c. El corte de las columnas Ve, no ser menor el corte determinado por el anlisis Vu. La tensin en los aceros de refuerzo a traccin de las vigas se calcular con 1.1fy y el de las columnas con fs=fy. Corte en los nodos viga-columna de Edificaciones con ND3 Los nodos viga-columna deben ser capaces de resistir en ambas direcciones principales, las fuerzas cortantes debidas a los momentos mximos probables Mpr de las vigas y columnas concurrentes a ellos, siempre que no sean menores que los cortes mayorados Vu obtenidos del anlisis con las combinaciones de solicitaciones. Para efectos de clculo, la tensin en los aceros de refuerzo a traccin de las vigas, se tomar mayor o igual que 1,25 fy. La resistencia de diseo del nodo, segn la Tabla 9.4, se calcular con el factor de minoracin de resistencia = 0,85. Un nodo se considera confinado, cuando en todas sus caras llegan miembros confinantes. Un miembro se considera confinante cuando cubre al menos partes de la cara del nodo. EMPALMES:

No se permiten empalmes por solapes:

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1. Dentro de los nodos. 2. En una distancia igual a Lcf, segn las ecuaciones de la Tabla de longitud de confinamiento:

Ln/h Lcf 4 h

4< Ln/h10 F6 G

HF 2I

>10 2h 3. En ninguna otra zona donde el anlisis estructural indique que debido a las posibles incursiones de la estructura en el dominio no elstico de la respuesta, el acero de refuerzo por flexin alcance su tensin cedente.

En toda la longitud de solape se colocar acero de refuerzo transversal formado por estribos cerrados, siendo la separacin no mayor que d/4 10 cm.

En las columnas, solo se permite solapar dentro del tercio central de la altura libre del miembro. Estos empalmes se disearn como empalmes por traccin y debern quedar confinados por ligaduras cerradas separadas a una distancia no mayor que d/4 10 cm. En caso de utilizarse zunchos, el paso del zuncho no ser mayor de 7,5 cm

Anclaje: a. Longitud del refuerzo, o de un anclaje mecnico, o de un gancho o de una combinacin de los

mismos, necesaria para transmitir las tensiones de la barra a la masa de concreto.

b. Elemento de acero colocado antes del vaciado del concreto o en el concreto endurecido para transferir las cargas aplicadas. Se consideran anclajes: los pernos con cabeza, pernos con ganchos, esprragos con cabeza, pernos de expansin y pernos con entalladuras

Empalme por solape: Unin normalizada de dos barras opuestas y paralelas embebidas en un miembro de concreto reforzadas para transferir entre ellas fuerzas axiales de traccin o compresin. Empalme soldado total: Es la unin soldada a tope de barras con capacidad para desarrollar en traccin al menos un 1,25 fy de las barras Longitud de desarrollo. Vase longitud de transferencia. Longitud de transferencia: Longitud del acero de refuerzo embebido en el concreto, requerida para desarrollar la resistencia prevista en el diseo del refuerzo en una seccin crtica. Anteriormente designada longitud de desarrollo. Longitud de anclaje para una barra con gancho estndar: Es la distancia mas corta entre la seccin crtica donde se inicia la longitud de transferencia de tensiones y una tangente al borde exterior del gancho de 90. Nodo: Volumen de concreto comn a dos o mas miembros que se interceptan. Anteriormente Junta viga-columna.