13 May
Conceptos Fundamentales en Vigas de Concreto Reforzado
Corte en Vigas
Corte en vigas: distribución de tensiones en la sección: tracción diagonal.
El concreto se agrieta cuando las tensiones, producidas por flexión o corte, alcanzan su resistencia a tracción.
Función del Acero Transversal
Función del acero transversal:
- Confinamiento del núcleo de concreto
- Adherencia del acero longitudinal
- Efectividad de empalmes por solape
- Arriostramiento del acero longitudinal
- Resistencia al corte
Fallos Frágiles
Las fallas por confinamiento, adherencia, empalmes, pandeo y corte son fallas frágiles, que afectan negativamente la resistencia y la capacidad de disipar energía inelástica.
Nivel de Diseño
Nivel de diseño: Conjunto de requisitos normativos para diseñar los miembros del sistema resistente a sismos.
Las solicitaciones actuantes sobre miembros y conexiones se deben determinar de las combinaciones que produzcan los efectos más desfavorables.
Diseño por Capacidad
Diseño por capacidad: filosofía de diseño que favorece el desarrollo de mecanismos de falla dúctiles e impide mecanismos frágiles.
Para el diseño a corte de vigas:
- Mecanismo dúctil → Flexión
- Mecanismo frágil → Corte
Momento Máximo Probable (Mpr)
Momento máximo probable (Mpr): momento resistente en un extremo del miembro calculado con φ = 1 y sus propiedades reales → Acero de refuerzo longitudinal colocado y refuerzo a tracción desarrolla al menos 1,25 fy.
Un detallado adecuado del acero de refuerzo transversal garantiza su efectividad, sobre todo cuando las vigas de concreto reforzado incursionan en el rango de comportamiento plástico.
Torsión en Vigas
Torsión primaria o de equilibrio: no es posible redistribuir las solicitaciones.
Torsión secundaria o de compatibilidad: es posible la redistribución.
Las normas permiten reducir la torsión de diseño cuando las estructuras pueden redistribuir las solicitaciones, una vez se produce el agrietamiento del concreto.
Torsión en Vigas de Concreto Reforzado
Torsión Pura
Torsión pura en vigas no reforzadas:
- Teoría de la elasticidad: supone concreto homogéneo e isotrópico. Subestima la resistencia real.
- Teoría plástica: supone comportamiento plástico del concreto a corte. Estima mejor la resistencia real.
- Teoría de Hsu: basada en observaciones experimentales. Base del método de diseño alternativo.
Torsión pura en vigas reforzadas: solo acero longitudinal. Comportamiento similar a vigas no reforzadas.
Analogías de Diseño
Analogía de la viga de pared delgada: vigas macizas y vigas huecas muestran comportamientos similares.
Analogía de la armadura espacial: esta analogía relaciona una viga de concreto reforzado con una armadura espacial, conformada por:
- Acero longitudinal (flexión y torsión)
- Acero transversal (corte y agrietamiento)
- Puntales de concreto (compresión)
Torsión, Corte y Flexión Combinados
Torsión, corte y flexión en vigas reforzadas:
- Armadura espacial: fuerzas internas en acero longitudinal por torsión y flexión.
- Para el diseño a torsión: Las alas se desprecian si (Acp²/pcp) calculado con las alas es menor que sin ellas.
- Momento torsor mayorado:
- Si proviene de una losa → Distribuido uniformemente
- Secciones críticas → Similar al diseño por corte
- Estructuras hiperestáticas (torsión secundaria) → Tu reducido
Acero Longitudinal en Torsión
Acero longitudinal en torsión:
- Distribuido alrededor del perímetro de los estribos cerrados y ubicado dentro de ellos
- Al menos una barra en cada esquina
- Separación máxima de 30 cm
- Diámetro ≥ 0,042 s y No. 3
- Anclado en ambos extremos del miembro
Un detallado adecuado del acero longitudinal y transversal garantiza su efectividad en vigas de concreto reforzado sometidas a torsión.
Preguntas y Conceptos Clave
La ubicación de la sección crítica para diseñar ND1 depende únicamente de dónde se aplican las cargas sobre la viga: F
Los diseños por corte y torsión de una viga de concreto reforzado se realizan conjuntamente: V
El momento máximo probable es igual al mayor de los momentos resultantes de aplicar las combinaciones de solicitaciones normativas: F
Los estribos cerrados siempre deben estar constituidos por una sola pieza: F
La falla por corte de una viga de concreto reforzada es: frágil
No se exige acero de refuerzo transversal cuando Vu ≤ 0,5 φ Vc al diseñar según el nivel de diseño: 1
Al diseñar una viga de concreto reforzado, el acero de refuerzo longitudinal aporta resistencia a: Flexión y torsión
Los estribos aportan resistencia a corte en una viga de concreto reforzado mediante un mecanismo de: Tracción
El detallado especial del acero transversal en zonas de posibles rótulas plásticas a flexión en vigas de concreto reforzado busca evitar mecanismos de falla: frágil
El momento máximo probable se calcula suponiendo que el acero de refuerzo longitudinal desarrolla “endurecimiento” por deformación.
Para resistir momentos torsores se requiere siempre el uso de estribos: cerrados
La torsión secundaria que actúa sobre un miembro estructural también se identifica como torsión de: compatibilidad
Mecanismos que dispone un miembro de concreto para resistir corte: acero longitudinal, adherencia, resistencia dada por el concreto, acero de los estribos cerrados.
Diferencia fundamental entre diseñar a corte según el ND2 y el ND3: el ND3 se diseña con los máximos momentos probables que, a diferencia del ND2, estos se obtienen después de multiplicar la Fy por 1,25, y el ND3 busca un caso mayor al ND2, por lo que resiste sismos de mayor magnitud.
Flujo de cortante: distribución del esfuerzo cortante a lo largo de un material o estructura; este influye en estabilidad y resistencia; este ayuda a determinar cómo se distribuyen las tensiones en diferentes secciones de la viga.
Diseño por capacidad: es aquella filosofía o forma de diseñar en la que se proyecta que las fallas del miembro sean de manera dúctil, evitando fallas de tipo frágil.
Cuándo se pueden incluir alas de secciones L, T o I en el diseño a torsión de una viga de CR: Las alas se desprecian si (Acp²/pcp) calculado con las alas es menor que sin ellas.
Deja un comentario