2-3)Seminartio de Estructuras (11!07!14) Vigas

UNCP FACULTAD DE ARQUITECTURA SEMINARIO DE ESTRUCTURAS (11-07-14)

VIGAS

PRESENTADA POR M.Sc.-ING. NATIVIDAD SÁNCHEZ ARÉVALO

CONTENIDO - VIGAS 1. COMPORTAMIENTO DE LAS VIGAS 2. FUNCIÓN DE LOS ACEROS POSITIVOS Y NEGATIVOS 3. FUNCIÓN DE LOS ACEROS TRANSVERSALES 4. RECUBRIMIENTOS DE ARMADURA 6. ESPACIAMIENTO DE ARMADURA 7. RECOMENDACIONES PRÁCTICAS 8. DETALLADO DEL REFUERZO 9. ZONAS Y LONGITUDES DE EMPALMES

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

1. COMPORTAMIENTO DE LAS VIGAS

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

FLEXION Y CORTE EN LAS VIGAS .La flexión hace que la viga se curve, ante la acción de cargas perpendiculares a su eje longitudinal . Cuando la viga se flexiona en la sección de la viga aparecen simultáneamente esfuerzos normales de tracción y compresión

EL EFECTO DE FLEXIÓN SE PUEDE VISUALIZAR DE MANERA MAS OBJETIVA, TAL COMO SE MUESTRA

LAS VIGAS SOMETIDAS A FLEXIÓN, TAMBIÉN RESISTEN FUERZAS CORTANTES

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

FUNCIÓN DE LOS ACEROS POSITIVOS Y NEGATIVOS

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

TIPOS DE FALLA EN LOS ELEMENTOS SOMETIDOS A FLEXION 1)

Falla por tracción, el acero fluye y el elemento exhibe una falla dúctil. Secciones sub reforzadas.

2)

Falla por compresión. El acero no tiene oportunidad de fluir y el concreto falla repentinamente. Falla frágil. Secciones sobre reforzadas.

3)

Falla balanceada. Se produce cuando el concreto alcanza la deformación unitaria última de 0.003, simultáneamente al inicio de la fluencia del acero. Falla frágil.

FALLA DUCTIL

C < Cb

FALLA Frágil

C > Cb

FALLA BALANCEADA

C = Cb

REFUERZO MAXIMO DE TRACCIÓN

Cuantías Máximas de acero

3. ACERO MÍNIMO

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

REFUERZO MINIMO DE TRACCIÓN-NTE060 Sistema INTERNACIONAL

sistema mks

cuantía LA CUANTÍA MÍNIMA ϸmin = Tal como se observa la cuantía mínima de acero depende de la calidad del concreto F’C y del grado de refuerzo del acero FY. El nuestro país, fy 0 4200 k/cm2. Para concreto f´c = 210 k/cm2 ; ϸmin = 0, 0024

En conclusión Para garantizar Falla DUCTIL PARA GARANTIZAR QUE LA VIGA NO SE FISURE

5. RECUBRIMIENTOS DE ARMADURA

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

6. ESPACIAMIENTO DE ARMADURA

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

RECUBRIMIENTOS EN VIGAS

RECUBRIMIENTOS MINIMOS EN LOSAS

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

7. RECOMENDACIONES PRÁCTICAS PARA UN DISEÑO ORDENADO Y ECONÓMICO

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

RECOMENDACIONES PRACTICAS PARA UN DISEÑO ORDENADO Y ECONÓMICO

1)Considerar un número de varillas de refuerzo en relación al ancho del alma de la viga. b ≤ 30 cm. considerar 2 barras 30 < b ≤ 45 cm, por lo menos 3 barras 50 < b ≤ 70 cm. por lo menos 4 barras 2) Comparar el diseño de un elemento con otro u otros correspondientes a elementos de características similares. Si los elementos son similares el diseño final debe reflejar la uniformidad de estos. 4) No usar simultáneamente barras muy diferentes dentro del diseño de un mismo elemento. Ej. refuerzo corrido 2 barras de 3/4", usar bastones de 3/4" y de 1" o, bastones de 3/4" y de 5/8"

5) Escoger diámetros de barras de acuerdo a las características del elemento o de la estructura que se proyecta. Para las losas macizas o aligeradas, los refuerzos mas utilizados son: 8 mm,3/8" Y 1/2" ; y 5/8" en casos Necesarios. 6) Para el refuerzo de vigas de edificaciones de poca altura o luces pequeñas se puede utilizar barras de ½” y 5/8”. 6) Para el refuerzo de vigas de edificaciones con mayor importancia, mayor numero de pisos o luces considerables. Se suelen considerar barras de 5/8", 3/4" y 1"

7) Respecto a las dimensiones de las vigas se indica: - La relación ancho a peralte no será menor que 0.3. - El ancho no será menor que 25 cm. - Las vigas que estudiamos son esbeltas, lo cuál debe: La relación luz libre/peralte≥4 4) Debe evitarse empalmes en las zonas de esfuerzos altos como son las zonas localizadas dentro de "d" desde la cara del nudo para los momentos negativos. Y en el tramo central para los momentos positivos

¿ COMO PREDIMENSIONAR VIGAS?

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

8. DETALLADO DEL REFUERZO

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

Adherencia y anclaje del refuerzo Es importante que exista adherencia entre el acero de refuerzo y el concreto que rodea el acero, de manera que ambos materiales trabajen en conjunto. Se requiere que las barras tengan corrugaciones. Si no existe adherencia las barras de refuerzo se deslizan dentro de la masa de concreto, sin encontrar resistencia en toda su longitud y no acompañarían al concreto en sus deformaciones La adherencia cumple el objetivo de asegurar el anclaje de las barras y se origina por dos fenómenos: •

Adhesión físico-química, genera la adhesión del acero con el concreto, a través de fuerzas capilares y moleculares que se desarrollan en la interfase acero-concreto. Es como si el acero absorbiera pasta cementante.

LONGITUD DE ANCLAJE O DESARROLLO Se usa en los apoyos ó en las secciones críticas 1) En el apoyo: es la longitud mínima necesaria de una barra para asegurar la adherencia acero – concreto . Para una longitud menor la barra se saldrá del apoyo 2) En una sección crítica: es la longitud de anclaje que se requiere para embeber en concreto y garantizar el desarrollo de su resistencia de diseño a partir de una sección crítica .

Por equilibrio: As fy = µLd ∏ db ∏db²fy/4 = µ promLd∏db; despejando se tiene una expresión para Ld. El valor de µ prom, proviene de ensayos de adherencia, realizados en vigas y en ensayos de extracción. MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

La longitud de anclaje ó desarrollo de las barras en tracción, depende de numerosos factores, están reflejados en la ecuación que se acaba de deducir, además de la existencia de otros factores . Los mas importantes son: diámetro de las barras; tipo de barra lisa o corrugada; el fy del acero; la posición de la barra; tamaño y espesor del recubrimiento y espaciamiento entre barras; tipo de concreto; f´c; presencia de refuerzo transversal en la zona de anclaje para que controle el agrietamiento por hendidura. Las barras del lecho superior de una viga requieren mayor longitud de anclaje que las del lecho inferior. (el asentamiento plástico del concreto, puede generar una zona de vacios debajo de la barra y agrietamiento por encima de la barra; también el concreto en la parte superior de una viga, está menos compactado y tiene una relación agua/cemento mayor y también mayor contenido de finos.) Las barras superiores, según el ACI, encima de los 30 cms del concreto

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

son aquellas que están ubicada por

3/22/15

Las longitudes de anclaje en compresión son menores que las de tracción, por los siguientes motivos: • El concreto en la zona de compresión no se agrieta. • Parte de la carga en la barra se transfiere por apoyo directo del extremo de la barra en el concreto.

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

La longitud de anclaje o desarrollo de una barra depende: Diámetro de la Barra; si la barra es lisa o corrugada; Fy; Posición de la barra (superior o inferior); F’c Las barras del lecho superior de una viga requieren mayor longitud de anclaje que las del lecho inferior. Se define barras superiores aquellas que tienen más de 30 cms de concreto por debajo. Las disposiciones 12.2.2 y 12.2.3, se plasman en las tablas 12.1 y 12.2

ld a la tracción encontradas con la NTE-060 anterior

NTE-060, vigente los ld a tracción se incrementan en 40% aprox.

Para barras superiores estos nuevos valores de ld, deberán amplificarse por 1.3

Comprobando con los valores indicados en la nueva NTE-060, vigente, se encuentra que las ld a la compresión son casi similares a las consideradas en NTE anterior. Sólo que para diámetros menores Ld a la compresión deberá ser de 0.20 m como mínimo. En base a las fórmulas para encontrar Ld. Una forma fácil de encontrar las longitudes de anclaje a la compresión es: 22*db, pero no menor de 15 cm.

Aplicando la ecuación 12.5.2 De la NTE-060 vigente

Se obtienen los mismos valores de la NTE, anterior. Reemplazando valores en la formula con f´c = 210 k/cm2 Ldg = 22 db

9. ZONAS Y LONGITUDES DE EMPALMES

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

EMPALMES

Los empalmes deben usarse en las zonas menos esforzadas, para no disminuir la resistencia de la pieza. Es benéfico escalonar los empalmes, de manera que no haya extremos libres alineados en la misma sección.

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

EMPALMES Un empalme transfiere la fuerza de una varilla a otra a través del concreto que rodea a ambas varillas. En cualquier punto a lo largo de un empalme se transfieren las fuerzas desde una varilla por adherencia al concreto que la rodea y simultáneamente también por adherencia a la otra varilla que forma el par del empalme. Debido a las condiciones adversas que prevalecen en un empalme, la longitud ld requerida debe ser mayor que la longitud de desarrollo de una sola varilla. El empalme traslapado con contacto es mejor, pues se puede amarrar el acero con alambres.

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

EMPALMES Los empalmes son de tres tipos: traslape; soldados; y mecánicos

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15

MSc. Ing. Natividad Sánchez Arévalo

3/22/15