Avance T2
ESTRUCTURAS Y CARGAS
I.
DATOS INFORMATIVOS:
Título
: E.060 CONCRETO ARMADO:
CAPÍTULO 8 ANÁLISIS Y DISEÑO —
CONSIDERACIONES GENERALES
Medio de presentación
: Blackboard UPN
Estudiante
: Chavez Gutierrez, Diego Eduardo
Docente
: Gutierrez Chiara, Aylin Stefany
Facultad/Carrera
: Ingeniería / Ing. Civil
2021
La luz de los elementos que no estén construidos
monolíticamente con sus apoyos deberá considerarse
como la luz libre más el peralte del elemento.
Análisis estructural de pórticos o elementos
continuos para determinar los momentos flectores
Para resistir las fuerzas axiales que
provienen de las cargas amplificadas de
todos los pisos
Se permite adoptar cualquier conjunto de
suposiciones razonables para calcular las
rigideces relativas a flexión y torsión de
columnas, muros y sistemas de
entrepisos y cubierta
Las losas macizas o nervadas construidas
monolíticamente con sus apoyos, con
luces libres no mayores de 3 m
Para concretos de peso
unitario normal (wc = 2300
kg/m3 ), Ec, puede tomarse
como:
8.7 LONGITUD
DEL VANO
Para el momento máximo debido
a las cargas amplificadas
8.6 RIGIDEZ
Diseñarse
Considerarse la condición de carga
que produzca la máxima relación
(excentricidad) entre el momento y
carga axial.
En ausencia de resultados experimentales
confiables, el módulo de rigidez al esfuerzo
cortante del concreto se podrá suponer igual
a:
Para concretos de peso unitario wc
comprendido entre 1450 y 2500 kg/m3 ,
el módulo de elasticidad, Ec, para el
concreto puede tomarse como:
8.8 COLUMNAS
8.5 MÓDULO DE
ELASTICIDAD Y MÓDULO
DE CORTE
Carga muerta amplificada en todos los
tramos con la carga viva amplificada en
dos tramos adyacentes.
8.9 DISPOSICIÓN DE LA
CARGA VIVA
La disposición de las cargas está
limitada a las combinaciones
siguientes:
Carga muerta amplificada en todos los
tramos con la carga viva amplificada en
tramos alternados.
Para cualquier
distribución de carga
supuesta, en no más
de: 1000 t
Las alas y el alma deberán construirse
monolíticamente o, de lo contrario, deben estar
efectivamente unidas entre sí.
En vigas aisladas, de forma T, el ala debe tener un espesor no menor de la mitad del ancho del
alma y un ancho efectivo no mayor de cuatro veces el ancho del alma.
Excepto cuando se empleen métodos
aproximados para el cálculo de los
momentos flectores, se permite disminuir
los momentos amplificados (Mu)
8.4 REDISTRIBUCIÓN DE
MOMENTOS EN ELEMENTOS
CONTINUOS SOMETIDOS A
FLEXIÓN
Excepto para elementos
de concreto preesforzado
8.10 DISPOSICIONES
PARA VIGAS T
8.3 MÉTODOS
DE ANÁLISIS
Combinación monolítica de viguetas regularmente espaciados y una losa colocada
en la parte superior que actúa en una dirección o en dos direcciones ortogonales.
El ancho de las nervaduras no debe ser menor de 100 mm y debe tener una
altura no mayor de 3,5 veces su ancho mínimo.
Elementos estructurales deberán
diseñarse para resistir los efectos máximos
producidos por las cargas amplificadas,
determinados por medio del análisis
estructural
En pórticos arriostrados
lateralmente
Se permite utilizar para el análisis por cargas de
gravedad de vigas continuas, losas armadas en
una dirección y vigas de pórticos de poca altura,
los siguientes momentos y fuerzas cortantes
aproximados,
8.11 DISPOSICIONES
PARA LOSAS NERVADAS
Estructuras diseñadas para
resistir cargas durante su vida util.
El espaciamiento libre entre las nervaduras no debe
exceder de 750 mm.
Cuando se requiera embeber ductos o tuberías en la losa según lo permitido en
6.3, el espesor de ésta en cualquier punto deberá ser, como mínimo, 25 mm
mayor que la altura total del ducto o tubería
8.2 CARGAS
Los acabados de los pisos (falso piso o
sobrelosa) no deben considerarse como parte
de la sección resistente del elemento estructural
t es la deformación unitaria neta de
tracción en el acero más alejado del borde
comprimido de la sección, cuando esta
alcanza su resistencia nominal (Mn)
8.12 ACABADO DE LOS
PISOS, REVESTIMIENTOS,
ESPESOR DE DESGASTE
En superficies expuestas a abrasión, tal como la que
produce el tránsito intenso, no se tomará en cuenta como
parte de la sección resistente el espesor que pueda
desgastarse
E.060 CONCRETO ARMADO
CAPÍTULO 8
ANÁLISIS Y DISEÑO ?
CONSIDERACIONES
GENERALES
- Norma Técnica de Edificación
E.020 Cargas.
- Norma Técnica de Edificación
E.030 Diseño Sismorresistente
Prestar especial atención a
posibles efectos ocacionados
8.1 METODOS
DE DISEÑO
Factores de carga
(amplificación)
Diseño por resistencia
Factores de reducción de
resistencia
INVESTIGACIONES
Análisis y comportamiento de la resistencia
en vigas sometidas a flexión y en el
pandeo de columnas: ensayos de
laboratorio y estudio de casos
PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE UN EDIFICIO
DE VIVIENDA DE UN SOTANO Y OCHO PISOS EN
BARRANCO ( LIMA ).
Alberto Cantillo Ledesma1 , Álvaro Cruzate Balmaceda2 ,
Daniel Moreno Cortés3 , Glenda Peláez Julio4 , Juan Pérez
Puentes5 y Gustavo Sanez Chancy
JOSÉ RODRIGO ALVARADO BARZOLA
Análisis de elementos sometidos a esfuerzos de flexión y
pandeo de columnas.
Andrés Felipe Aguilar, Gabriela Aguilar, Ivonne Chacón, Carolina Herrera,
Duban Paternina, Andrés Ramos.
MARCO TEORICO
CASO DE
ESTUDIO
Ensayo Pandeo elástico de Columnas
Ductilidad
Propiedad presentada en materiales metálicos y en aleaciones que es que
estos pueden deformarse sin romperse bajo la acción de alguna fuerza
.
Histéresis.
La histéresis es un fenómeno del cual el estado de un material depende de la
historia previa de este y es manifestado por un retraso del efecto sobre la causa
que lo produce.
.
Pandeo de columnas.
Es entendido como un modo de fallo que se puede presentar, para este caso en
un elemento prismático, esto puede ser generado cuando el elemento se es
sometido a una determinada compresión que provoca una desviación súbita en
el elemento.
.
Esbeltez de columnas.
Es el parámetro que compara las dimensiones presentes en su sección
transversal con la longitud o luz, y dependiendo de este valor se dicta sobre la
resistencia del elemento frente al sometimiento de una compresión.
.
Reforzamiento de columnas esbeltas.
El refuerzo en las columnas tiene el final de poder controlar los casos de
pandeo. Por lo general como es en el caso del concreto reforzado, las fallas no
ocurren por pandeo puesto que son poco esbeltas.
Para este, las columnas utilizadas fueron de dos materiales: una de acero SAE
1045 y otra de madera [7]. Se procedió, con la ayuda de la máquina universal. A
partir de la máquina fue posible imprimir una carga axial sobre los
correspondientes ejes axiales de ambas columnas, de manera que su
deformación (deflexión) fue, como lo requiere el pandeo, de forma lateral. Con
este ensayo fue posible, con ayuda de las gráficas, obtener una relación entre el
acortamiento que sufrieron las muestras y las cargas aplicadas, a medida que
estas últimas aumentaban hasta el límite permisible antes de que sufriesen un
quiebre definitivo. El fenómeno del pandeo es entonces, y por su definición,
bastante común es estructuras civiles que involucren columnas sometidas a
cargas de compresión, como lo son las cerchas, puentes tipo arco y la
cimentación de puentes en general. Es por esto que los ensayos de pandeo son
fundamentales para determinar la magnitud de la carga que distintos tipos de
columnas son capaces de soportar.
ANÁLISIS DE
RESULTADOS
.
Pandeo de columnas
Estos elementos al recibir cargas de compresión, llegan a un punto donde pierde
estabilidad por sí misma y tiende a ladearse. Si se desea garantizar estabilidad, es
necesario conocer su carga límite o denominada carga crítica de pandeo La ecuación
usada comúnmente en la ingeniería de estructuras para determinar las cargas críticas al
pandeo es:
Donde E es el modulo elástico del material, I el momento de inercia de la sección
transversal al eje longitudinal, y L la longitud libre de la columna entre dos puntos de
apoyos.
MARCO
TEÓRICO
La flexión se da cuando una viga está apoyada en ambos extremos y
teniendo una carga puntual aplicada en el centro de esta, antes de que ser
aplicada estas cargas, la superficie neutra estará horizontal, luego del
ensayo esta superficie neutra se transforma en una curva..
La ductilidad es una característica que poseen ciertos materiales, en su
mayoría metales, y que tiene mucha influencia sobre el comportamiento del
material al ser sometido a cargas
La histéresis mecánica en materiales dúctiles consiste en la aplicación de
esfuerzos en repetición que llevan a los elementos a la zona plástica y
continuamente a la zona elástica, dando como resultado movimiento de
moléculas que tratan de reorganizarse debido al cambio sufrido, generando
energía perdida en dicho movimiento. A esta energía perdida se le llama
histéresis mecánica.
La esbeltez es aquella condición de algunos elementos que poseen
dimensiones de su sección transversal muy pequeña en consideración de
su longitud. Pero, esta condición le resta resistencia, pues provocaría que
los elementos fallaran por pandeo mucho antes que por resistencia en sí.
En este orden de ideas, ante dichos comportamientos que presentan estas
estructuras, surge la necesidad de recurrir al reforzamiento de columnas.
Precisamente en el factor de esbeltez interviene directamente la longitud
efectiva de pandeo, que es aquella longitud disponible a sufrir pandeo y
que depende de la clase de apoyo que tenga la estructura.
CASOS DE
ESTUDIO
En los experimentos realizados, entre muchos otros, se analizaron dos
fenómenos importantes en el estudio de la mecánica de materiales: pandeo
de columnas y flexión en vigas.
PANDEO DE COLUMNAS
Este experimento consiste en someter a cargas axiales de comprensión a
probetas de diferentes materiales y longitudes para observar la curvatura
que estas cargas le producen.
En el experimento realizado en la UTB se estudiaron probetas de diferentes
materiales: madera y Acero 1045. La probeta de madera era mucho menos
esbelta que la probeta de Acero 1045. Como la esbeltez se refiere a la
longitud que tiene el elemento (columna), entonces, a mayor longitud, mayor
esbeltez, y viceversa.
Este fenómeno de inestabilidad elástica fue resuelto gracias a la ecuación
de Euler o Ecuación de Pandeo de Euler
REDUCCIÓN DE RIESGOS
DE PANDEO:
REFORZAMIENTO DE
COLUMNAS ESBELTAS
Pretender reducir el riesgo de pandeo requiere de varias elecciones; a
nivel de diseño, es preciso disminuir la relación de esbeltez. De
acuerdo con Gere & Goodno (2013, 884) la relación de esbeltez2 (L/r),
?? depende sólo de las dimensiones de la columna. Una columna que
es larga y esbelta tendrá una relación de esbeltez alta y, por lo tanto, un
esfuerzo crítico bajo. Una columna que es corta y robusta tendrá una
relación de esbeltez baja y se pandeará con un esfuerzo alto.?
Es por esto que desde hace tiempo se ha querido encontrar una
solución para la reducción del pandeo de columnas, y se ha propuesto
lo que se conoce como arriostramiento. Este método propone reducir la
longitud efectiva de pandeo para lograr que la relación de esbeltez que
se ha venido mencionando sea baja y la carga crítica, para la cual
debería pandear la columna, se eleve.
DISEÑO DE
COLUMNAS
PREDIMENSIONAMINETO
DE COLUMNAS
Las columnas se predimensionarán considerando básicamente la carga por
compresión, pues los momentos de flexión son muy bajos, debido a un
adecuado número de placas en cada dirección y porque las luces entre
columnas son menores a 6 ó 7 m. Por lo tanto, para predimensionar las
columnas se considera como regla práctica usar un área total tal que:
Para columnas exteriores Para columnas interiores
En el diseño de las columnas se considera que actúan dos efectos
simultáneamente , el que ejercen los momentos flectores y las cargas axiales.
A este efecto se le denomina flexo compresión. Se asumen las mismas
hipótesis del diseño por flexión teniendo presente un problema adicional, la
esbeltez del elemento.
Una manera de diferenciar una columna de una viga, independientemente de
su ubicación en la estructura, es por el nivel o intensidad de la carga axial que
soporta. Se acepta que cuando la carga axial Pu es menor de:
Para columnas exteriores
donde: Ag es el área bruta de la sección transversal
Para columnas interiores
DISEÑO POR FLEXOCOMPRESIÓN
Si no se cumplen los criterios anteriores se busca una sección de área
mínima del orden de 1500 a 2000 cm². Para columnas sujetas a flexo
compresión que resistan fuerzas de sismo, el ancho mínimo debe ser 25 cm y
la relación de dimensiones, lado corto a lado largo, debe ser por lo menos 0.4.
DISEÑO POR CORTE
Cálculo de Factor de Corrección por Efecto Local de Esbeltez