presentacion de criterios estructurales

Competencia Esperada:

• Interpreta planos de detallado de

elementos de marcos espaciales no

arriostrado de concreto reforzado, para

dirigir o supervisar edificaciones de

dos o más niveles.

Objetivos del Módulo:

1. “Identificar las exigencias básicas que deben

satisfacer las estructuras, relativas a las acciones

mecánicas.”

2. “Distinguir los tipos y clases de sistemas

estructurales utilizados en construcción

arquitectónica y las referencias normativas”.

3. Cumplir con la normativa del detallado del

refuerzo de elementos de concreto armado.

Preguntas Generadoras:

1. ¿Nervadura de concreto reforzado?

2. ¿Elemento estructural de concreto

reforzado?.

3. ¿Fuerza y sus efectos?

4. ¿Propósito del Refuerzo transversal?.

5. ¿Propósito del refuerzo longitudinal?.

6. ¿Altura confinada y Zona confinada?.

7. ¿Grado del acero de refuerzo?

Temática:

1. Conceptos fundamentales

1.1. Sistemas Estructural

1.1.1. Elementos Estructurales

1.1.2. Requisitos Estructurales

2. Acciones

1.1. Tipos de cargas

1.2. Esfuerzos

1.3. Leyes y reglamentos

3. Materiales Estructurales

4. Detallado de elementos estructurales

1.4.1. Zapatas

1.4.2. Columnas

1.4.3. Vigas

1. Conceptos Fundamentales

1.1. Sistemas Estructurales

Conjunto de elementos que

interrelacionados entre sí,

cuyo objetivo es de

asegurar la estabilidad de la

edificación, transmitiendo

las acciones mecánicas al

terreno.

La estructura debe ser capaz soportar y transferir (a la cimentación) las cargas que recibe.

1. Están constituidos por

elementos estructurales y

por uniones entre ellos

(ensamblaje de elementos)

que mantiene su forma y su

unidad.

2. Las uniones mecánicas

pueden ser apoyos simples,

articulaciones y

empotramientos

Sistemas de Muros

Sistemas Pórticos Arriostrados

Sistemas de Pórticos

• Mampostería Simple (Sin Nervaduras)

• Mampostería Confinada (Sistema Mixto)

• Mampostería Armada (Sistema de Bloques de Concreto)

• Concreto Reforzado (Pantallas)

Sistemas de Muros

• Madera

• Acero

• concreto reforzado

Sistemas Arriostrados

• Madera

• Acero

• Concreto reforzado

Sistemas de Pórticos

1.1. Elementos estructurales (pórticos)

Elementos de un edificio de concreto reforzado. (Tomado de CRSI, 1971)

1.1. Elementos estructurales (pórticos)

Zapata Pedestal

Tensor

Columna

1.2. Requisitos Estructurales

a. Equilibrio: Todas las

fuerzas que actúan sobre los

elementos son

contrarrestadas sin afectar su

forma.

b. Resistencia: Conformación

de los elementos sin que

produzca falla o ruptura en

ellos bajo la acción de las

cargas que sobre ellos

actúan,

1.2. Requisitos Estructurales

a. Economía: Conducción correcta de las

cargas y fuerzas hacia al suelo, de la manera

más fluida posible y empleando el mínimo

de elementos sin comprometer la seguridad

del edificio.

b. Rigidez: Se refiere a su capacidad de

resistir la deformación y la torsión.

c. Continuidad Estructural: Debe ser

uniforme, continua y bien conectada.

ACCIONES TENSIONES

Cargas/fuerzas

Temperatura

Humedad/Químicos

Asentamientos

Esfuerzos

Deformaciones

Fisuras

Fracturas

2.1. Acciones Sobre las Estructuras

a) Cargas: Fuerzas que resultan del

peso de todos los materiales de

construcción.

b) Peso y actividad de sus ocupantes

con el equipamiento

c) Efectos ambientales y climáticos

tales como nieve, viento, lluvia, etc.

d) Fuerzas sísmicas y asentamientos

del terreno.

Principios e Hipótesis Básicos

2.1. Tipos de cargas

2. Acciones

Absorber todos los agentes externos que inducen en la estructura fuerzas

internas, esfuerzos y deformaciones.

Tipos de esfuerzos

• Los tipos de esfuerzos que pueden actuar sobre un elemento son:

• Tracción o tensión

• Compresión

• Cortadura

• Flexión

• Torsión

• Pandeo

Tipos de esfuerzos

• Tracción

Se llama esfuerzo de tracción a toda carga o fuerza que tiende

a alargar el objeto sobre el que actúa.

Tipos de esfuerzos

• Compresión

Se llama esfuerzo de compresión a toda carga o fuerza que al

actuar sobre un cuerpo sólido tiende a comprimirlo.

Tipos de esfuerzos

• Cortadura o cizalladura.

Se llama esfuerzo de cortadura a un par de fuerzas que al

actuar sobre un cuerpo sólido tienden a cortarlo en dos mitades.

Tipos de esfuerzos

• Flexión

Un elemento está sometido a flexión cuando sobre él actúan

una o más fuerzas que tratan de curvarlo. Actúan al mismo tiempo el esfuerzo de tracción y el de compresión.

Tipos de esfuerzos

• Flexión

Tipos de esfuerzos

• Torsión

Se llama esfuerzo de torsión a un par de fuerzas que el actuar

sobre un cuerpo sólido tienden a retorcerlo.

Tipos de esfuerzos

• Pandeo (flexocompresión)

El pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede

darse en elementos comprimidos esbeltos, y que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión.

Sismo:

Originan aceleraciones transmitidas por el terreno que

al actuar sobre la masa se traducen en fuerzas, a

mayor masa, mayor fuerza. La acción del sismo

puede tener cualquier dirección y provoca empujes,

(cargas) verticales y horizontales, pero en la práctica se

considera la más desfavorable que es la horizontal.

Las acciones se miden en:

2. Acciones

Unidades de fuerza

Unidades de fuerza / longitud

Unidades de fuerza/ superficie

Ejemplos

En el columpio se han

señalado los esfuerzos

que soporta cada uno de

sus elementos:

flexión compresión

tracción

flexión y

compresión

flexión

tracción

Leyes y reglamentos 1. Ley de Urbanismo y Construcción

2. Norma Técnica Para Control de Calidad de los Materiales Estructurales

3. Norma Técnica Para Diseño Por Sismo

4. Norma Técnica Para Diseño Por Viento

5. Reglamento Para la Seguridad Estructural de las Construcciones.

6. ACI 211.1-02: Práctica Estándar para para Seleccionar el Proporcionamiento de Concreto de Peso Normal, Pesado y Masivo.

7. ACI 613-44: Recomendaciones practicas para el diseño de mezclas de concreto

8. ACI 318-05:Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural

9. ACI 315-99: Detalles y detallado del acero de refuerzo del concreto

10. AISC

11. ASTM

CONCRETO

COMBINACIÓN CORRECTA

CEMENTO AGREGADO AGUA ADITIVOS

CONCRETO

ESPECIFICADO

Principios

cientificos

“TECNICOS”

Principios

empiricos

“ARTE”

TRABAJABILIDAD del

concreto fresco: Facilidad de

colocacion, compactado y

acabado

RESISTENCIA del concreto

endurecido a una edad

especificada

Requerimientos técnicos del concreto

a. Premezclado

b. Elaborado a pie de obra

1. Hechura o Elaboración

2. Transporte

3. Colocación o colado

4. Compactación

5. Desencofrado

6. Curados

Tipos de concretos:

Aspectos a Controlar:

Aspectos a verificar: (calidad, requerimientos)

1. Ingrediente

2. Resistencia (fc’)

3. Trabajabilidad

Para restringir el movimiento longitudinal de las

varillas relativo al concreto que las rodea, se rolan

costillas o protuberancias llamadas corrugaciones en

la superficie de la varilla. Las varillas corrugadas de

acero se producen en tamaños que van de los

números 3 al 18 en que el numero de la varilla

significa el numero de octavos en pulgada.

ACERO DE REFUERZO

Barra Nº

Diámetro Nominal

(cm y pulg)

Peso (Kg/m)

Área (cm2)

2 0.64 (1/4) 0,248 0,32

3 0,95 (3/8) 0,559 0,71

4 1,27 (1/2) 0,994 1,27

5 1,59 (5/8) 1,552 1,98

6 1,91 (3/4) 2,235 2,85

7 2,22 (7/8) 3,042 3,88

8 2,54 (1) 3,973 5,07

9 2,86 (1-1/8) 5,060 6,41

10 3,18 (1-1/4) 6,403 7,94

11 3,49 (1-3/8) 7,906 9,58

ACERO DE REFUERZO

Normas ASTM-1562 y ASTM-615-68 respectivamente.

ACERO DE REFUERZO

Especificación ASTM

Grado / Tensión mínima de fluencia

Pulgada-libra (psi)

Métrico (MPa)

A 615 y A 615M

40/40.000 60/60.000 75/75.000

300/300 420/420 520/520

A 616 y A 616M 50/50.000 60/60.000

350/350 420/420

A 617 y A 617M 40/40.000 60/60.000

300/300 420/420

A 706 / A 706M 60/60.000 520/520

Aspectos fundamentales a verificar:

ACERO DE REFUERZO

1. Grado

2. Calibre/corrugas/peso

3. Dobleces

4. Traslapos o empalmes (longitud y

ubicación)

5. Longitudes

6. Limpieza

7. Colocación (Posición /amarres y

separación)

8. Recubrimiento

Herramientas

de Corte

Cizalla Manual

Hoja de Sierra

Cizalla de Banco

Antes de la aplicación de las cargas

Deslizamiento entre acero y concreto

por efecto de las cargas

Fuerzas de adherencia en el

hormigón: Compresión

Fuerzas de adherencia en el

acero: Tracción

Tensiones de adherencia por flexión

“ entre el hormigón y el acero debe existir una perfecta adherencia tal que se

garanticen iguales deformaciones en los dos materiales bajo la acción de las cargas ”.

Interacción Acero de Refuerzo Concreto

Detallado de Elementos de Concreto Reforzado

Confinamiento:

a) Vigas

b) Columnas

Elementos:

1. Zapatas (cuadradas, flexibles, rígidas, corridas, etc.)

2. Tensores /Soleras de fundación

3. Columnas (cuadradas, rectangulares, circulares, etc.)

4. Vigas (simplemente apoyadas empotradas)

5. Losas densas (densas, aligeradas, unidireccionales,

bidireccionales)

1. Zapatas

Tipo de fallas en patas aisladas

Falla por flexión Falla por punsonamiento

1. Zapatas

Detalle típico de una zapata

Ejemplo de una Zapata cuadrada

1. Zapatas

2. Columnas

Definiciones: Columna,

elemento que tiene una

altura de por lo menos 3

veces su dimensión lateral

menor y se emplea para

cargas axiales de

compresión. (ACI 318-05,

sección 2.1)

2. Columnas

SECCIONES TÍPICAS DE

COLUMNAS DE CONCRETO

Ash de la sección puede ser cubierto por:

• Un estribo o corona.

• Un estribo y grapas.

• Dos o más coronas o estribos.

• Espiral

2. Columnas

3. Vigas

Datos:

bastón = refuerzo longitudinal adicional para absorber los momentos máximos negativos en los apoyos o en el centro del claro de la viga.

2h = en esta zona se colocan los estribos con menor separación, debido a que los esfuerzos cortantes son mayores en esta región.

b = ancho de viga

h = peralte de viga

Refuerzo Transversal fuera de la zonas Confinadas

• La separación de los estribos no será mayor de d/2 a todo lo largo de la zona no confinada.

• En toda la zona, la separación de los estribos no será mayor que la requerida por la fuerza cortante.

• Los estribos deben ser cerrados, de una pieza y deben rematar en una esquina con debleces de 135 grados, con una extensión de 6 diámetros de horquilla, pero no menor de 7.5 cm.

• Los radios de doblez deben cumplir con lo especificado en la sección 7.2 del ACI 318 –05.

3. Vigas

Viga columna

REQUISITOS PARA EL DETALLADO DEL ACERO DE REFUERZO

DIÁMETROS MÍNIMOS DE DOBLEZ ACERO DE REFUERZO LONGITUDINAL Ganchos estándar para refuerzo principal

Grado del Refuerzo Tamaño de barra Diámetro mínimo de

doblez

Todos los grados de

refuerzos

No. 3 al No. 8 6 diámetros de barra

No. 14 y No. 18 10 diámetros de barra

DIÁMETROS MÍNIMOS DE DOBLEZ ACERO DE REFUERZO TRANSVERSAL Ganchos estándar para estribos

Grado del

Refuerzo

Tamaño de barra

del estribo

Diámetro mínimo

de doblez

Todos los grados

de refuerzos

Mayor de No. 5 Igual que el refuerzo principal

Separación del acero de refuerzo

1. La distancia libre entre varilla paralelas en una

capa no debe ser menor del diámetro de la varilla (db) o 1 in (25.4 mm).

2. Cuando las barras paralelas del refuerzo se

colocan en dos o más capas, las barras de las

capas superiores serán colocadas en la misma

vertical de las capas inferiores, con una separación

libre entre las capas no menor de 2,5 cm.

(Elaborar esquema de interpretación)

3. La distancia libre entre varillas longitudinales

en columnas no deber menor de 1.5db o 1.5

in (38.1 mm).

4. Los valores límites para la separación libre

entre las barras se aplicarán también para la

separación libre entre los empalmes por

solape, y entre éstos y las barras adyacentes

5. El mínimo recubrimiento libre en vigas y columnas de

concreto coladas en el lugar no debes ser menor a 1.5

in (38.1 mm) cuando no existe exposición a

la intemperie o contacto con el suelo; este mismo

requisito de recubrimiento también se aplica a estribos,

amarres y espirales.

6. En muros, losas y placas (con excepción de losas y

placas nervadas), la separación para el refuerzo

principal no será mayor que tres veces el espesor del

muro, la losa o placa ni más de 45 cm

RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS ACI 3018-05

En ambientes corrosivos u otras condiciones de exposición muy

severas, el recubrimiento de concreto debe aumentarse adecuadamente

y tomar en consideración su compacidad e impermeabilidad o disponer

de otras protecciones.

Sección de Viga 0.25 x 0.50

Ejercicio de detallado de refuerzo en vigas

Viga VC

Viga V1

A - A B - B C - C

Armado longitudinal de Vigas

5.50 m

7.00 m

Sección de Viga 0.30 x 0.60

4# 7 + est .# 3 @ 0.10

4# 7 + est .# 3 @ 0.10 5 # 7 + est .# 3 @ 0.21

4 # 7 + 1# 8 + est .# 4 @ 0.18

4# 8 + 3 # 6+ est .# 4 @ 0.10

4# 7 + 2 #8 +est .# 3 @ 0.10

Ejercicio de detallado de refuerzo en columnas

4 # 8 + 4 # 7 + est. # 4 + [ # 4 @ 0.10

(altura confinada lo)

4 # 8 + 4 # 7 + est. # 4 + [ # 4 @ 0.14

Sección de columna

Primer Nivel

(altura no confinada)

Elevación de columna

Primer nivel

Ejercicio de detallado de refuerzo en columnas

0.40 4 # 7 + 4 # 6 + est. # 3 + [ # 3 @ 0.14

4 # 7 + 4 # 6 + est. # 3 + [ # 3 @ 0.10

Sección de columna

Segundo Nivel

(altura no confinada)

(altura confinada lo)

Elevación de columna

Segundo nivel

Asx = 11.88 cm2 y Asy =13.68 cm2

Ejercicio de detallado de refuerzo en zapata

Sección de zapata Planta de zapata

Referencias ACI 315-99: Detalles y detallado del acero de refuerzo del concreto.

ACI 318-05: Reglamento de las construcciones de concreto reforzado

SISMICA DE LAS EDIFICACIONES; Ing. Roberto Morales Morales

DISEÑO ESTRUCTURAL, Roberto Meli Piralla

NORMAS TÉCNICAS PARA EL DISEÑO SÍSMICO, MOP, EL SALVADOR.

GUTIERREZ DE LOPEZ, L.; El Concreto y otros materiales para la construcción, Universidad

Nacional de Colombia Sede Manizales, 2003

JARAMILLO, J.O.; Ingeniería Estructural, Universidad Nacional Sede Manizales, segunda edición,

KINNEY, J. Sterling, Indeterminate Structural Analysis. Ed. Addison Wesley, 1957

SALAZAR, J.E.; Mecánica básica para estudiantes de ingeniería, Universidad Nacional,

Manizales, 1999, 2001

URIBE, J.; Análisis de Estructuras. Ed. Uniandes, Bogotá, 1992.

WHITE, GERGELY y SEXSMITH; Ingeniería Estructural, Tomo 1, Introducción a los conceptos de

análisis y diseño, Ed. Limusa, México, 1980.

WINTER G.,NILSON A.; Design of Concrete Structures; Editorial Mc Graw-Hill, Nueva York,1972.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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