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Cátedra:

ESTRUCTURAS DE H°A° Y PRETENSADO

Trabajo Práctico Nro. 2: Ménsula corta Página 1 de 14

TRABAJO PRÁCTICO


Trabajo Práctico Nro.

: 2

Tema: Ménsula Corta

Fecha de presentación: 06/09/2017

Grupo Nro.: 6

Integrantes:

1. RIOS, Matías D.

2. ROTTCHEN, Brian J.

3. VIVANCO, Carmelo A.

4. ZURRO, Kevin S.

AÑO 2017

Cátedra:



1- CARACTERÍSTICAS GENERALES

Debido a que la estructura se encuentra en un sector con emisiones de gases de amoníaco en

concentraciones de aprox. 20 g/m³, tendremos que seleccionar el tipo de hormigón y el

recubrimiento adecuado, para soportar dichas emanaciones. En cuanto a la reglamentación del

CIRSOC 201-2005 tenemos:

En cuanto a los requisitos por durabilidad en la sección 2.2 ocupamos la tabla 2.3 “valores

límites de sustancia agresivas en aguas de contacto.

Con el valor: 20 gr/m³ = 20mg/litro entramos a la tabla y obtenemos el grado de ataque en

nuestro caso moderado.

Sabiendo el grado de ataque vamos a la tabla 2.2

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La designación es y vamos a la tabla 2.5 por requisitos de durabilidad a cumplir por los hormigones, en función del tipo de exposición de la estructura.

La resistencia del hormigón armado es de 30 MPa. En cuanto al recubrimiento queda definido

por la tabla. 7.7.2, lo cual el recubrimiento lo tomamos como 30 mm = 3 cm.

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2- PREDIMENSIONADO

Las dimensiones adoptadas corresponden a los elementos a los cuales está vinculada la ménsula

(columna-viga) las cuales serían 40cm de nervio, 45cm saliente y 40cm de alto. Dicha geometría

corresponde a un prisma rectangular como se muestra en la imagen 2.1.

Imagen 2.1: Dimensiones de la ménsula.

Para poder aplicar las especificaciones de los artículos 11.9.3 y 11.9.4 del CIRSOC 201 se debe

cumplir las siguientes dos condiciones:

3- ANÁLISIS DE CARGAS

La solicitación que nos determinará las condiciones de diseño será el corte. Por ese motivo, se

analizaron varias situaciones y se eligió aquella que resulte en el máximo valor de corte sobre la

ménsula.

- Análisis en el plano de la viga puente

En este plano se analizará el corte que produce sobre la ménsula el peso propio de la viga puente,

el cual es una carga muerta o permanente. El esquema es el siguiente:

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- Análisis en el plano de la viga de hormigón

En este caso se analizó la reacción en el apoyo central de un tren de vigas de dos tramos, ya que

está disposición es la que da valores más críticos:

- Carga móvil del puente grúa

Para la homologación de equipos de puentes grúa por normas IRAM, el mismo se debe probar

con una carga de izaje de un 10% más que la carga nominal del equipo. Esta diferencia está

comprendida dentro del coeficiente de mayoración de sobrecargas.

Esta sobrecarga o carga viva la consideramos, para los cálculos, como aplicada sobre los

extremos del puente grúa, es decir, directamente sobre la ménsula, lo que define una situación

crítica. Dicha carga es de 15tn, es decir, 147KN.

- Esfuerzos horizontales

La aceleración que produce el movimiento del carro sobre la viga del puente grúa somete a la

ménsula a esfuerzos horizontales, normales a su cara frontal. Este esfuerzo se calcula como:

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Una vez obtenidas todos los valores de esfuerzos, se pasa a mayorar cada carga con su

correspondiente coeficiente de mayoración. El polinomio queda definido de la siguiente manera

para la fuerza vertical:

Y para la horizontal:

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- Resistencia Nominal al corte

Para evitar la falla por biela comprimida en ménsulas con hormigones de densidad normal, la

resistencia al corte nominal debe ser menor que:

Realizando una comparación del corte máximo y el obtenido por cálculo, encontramos que el

valor de corte para evitar la falla por biela comprimida es el doble al que se encuentra sometido

la ménsula, por lo tanto no hace falta redimensionar el elemento.

4- CALCULO DE ARMADURAS

Existen dos mecanismos resistentes para la ménsula:

- Modelo resistencia 1:

Este mecanismo se produce cuando la viga del puente grúa se sitúa exactamente sobre la

ménsula

Modelo resistencia 2:

En este modelo se produce cuando la carga de la viga puente esta desfasada de la ménsula, la carga se transmite en toda la superficie de unión entre la ménsula y la viga de hormigón. Se

recomiendo descomponer la acción en el baricentro de la superficie por dos componentes, una en

la parte superior con 0,5 de la carga Vu y otra en la parte inferior colgando de 0,6 de Vu, esto es

debido a que no se sabe con certeza los valores de tensiones que tomaran la armaduras dispuesta

tanto en la parte superior como inferior.

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La armadura final se determinara realizando una envolvente entre estos dos modelos resistentes.

4.1- Armadura por corte por fricción.

Un tipo de falla puede ocurrir cuando se

produzca un deslizamiento y por

consiguiente una superficie de rotura sobre

la cara de la columna, haciendo que la

ménsula se desprenda completamente. Para

evitar esto se debe colocar estribos

perpendiculares a la superficie de la

columna de manera que “cosan” a la

ménsula. El CIROC establece la siguiente

expresión para su cálculo:

El coeficiente se extrae de la siguiente tabla, considerando que el vertido y moldeado de los

elementos (ménsula-columna) será en conjunto.

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4.2-Armadura de flexión.

Otra falla se produce por la figuración en la parte superior, intercepción entre columna y ménsula

debido a la flexión inducida por la carga vertical. Este apartado se debe tener cuidado en el

análisis para los mecanismos, ya que en el primer caso la acción horizontal se transmite en la

cara superior de la ménsula dando un menor brazo de palanca, en comparación con la situación

en que este mismo esfuerzo se transmite por medio del apeo de la viga carrilera.

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Este momento para el mecanismo 1 se calcula con la siguiente expresión:

Luego con este valor se calcula la armadura para el par momento representado en la siguiente

imagen al igual que se realizaba para vigas:

Para el mecanismo 2:

Este mecanismo posee 2 tipos de armadura a flexión. Una igual al caso anterior pero con una

carga de 0,5 aplicada en la parte superior, esto se calcula de la misma manera:

⁄

La otra es una carga que cuelga de la ménsula. Esta se resuelve con una armadura de suspensión,

siendo la carga soportada 0,6 de Vu. En la siguiente imagen se representa el diagrama de cuerpo

libre y el valor de tensión que debe soportar la barra.

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Por medio de la siguiente expresión se obtiene su sección:

4.3- Armadura por esfuerzo axial.

El último tipo de falla corresponde al caso en que se produce una tracción de la ménsula, esto puede

ser debido a fenómenos de dilatación o por el bamboleo del puente grúa. Esta es absorbida por

medio de la colocación de estribos perpendiculares a la superficie de la columna. Se calculan por

medio de la siguiente expresión:

4.4- Resultados.

Todos los valores calculados para los 3 casos y los 2 mecanismos de falla se resumen en las siguientes tablas:

Mecanismo N° 1

Mecanismo N° 2

4.5- Armadura Principal.

El CIRSOC establece la siguiente expresión para calcular la armadura principal, la cual considera la

predominación de los mecanismos de corte o de flexión ante una eventual falla.

Avf An Af

[cm2] [cm2] [cm2]

5,96 2,74 8,93

Avf An Af Afα

[cm2] [cm2] [cm2] [cm2]

5,96 2,74 5,64 7,86

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Luego el corte se determina en base a por medio de la siguiente expresión establecida en el

reglamento:

Mecanismo N° 1

Predomina la ecuación del caso A para armadura principal.

Mecanismo N° 2

Predomina la ecuación del caso A para armadura principal.

Con estos valores se debe hacer una envolvente y adoptar las secciones mayores entre ambos casos

las cuales cubren todas las situaciones.

4.6-Armadura principal.

Se adoptó

4.7- Armadura de estribos.

Se adoptó 3 estribos cerrados de 2 ramas cada uno de

4.8- Armadura de suspensión.

Se adoptó

4.9- Verificación de armadura mínima.

Asc Ah

[cm2] [cm2]

11,66 4,46

Asc Ah

[cm2] [cm2]

8,38 2,82

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El CIRSOC establece valores mínimos de cuantía para evitar la falla súbita en ménsulas.

Los valores de cuantía se expresan en la siguiente tabla.

ACLARACIONES Y OBSERVACIONES

Las barras de flexión y de suspensión están electrosoldadas a las barras longitudinales de la

viga que descarga sobre la ménsula, por lo que las mismas son ADN 420 S.

5- CONCLUSIÓN

La ménsula, en comparación con una viga en voladizo tradicional la cual presenta los mecanismos

de falla de rotura por flexión y corte, posee múltiples mecanismos de rotura, que deben ser

estudiados independientemente en profundidad, para luego analizar las combinaciones de casos que

tengan una posibilidad de suceder de manera simultanea para dimensionar el elemento y obtener las

secciones de acero ante todas estas. Caso que no ocurre con la viga esbelta que posee una

metodología aproximadamente lineal de resolución.

ρ ρ min ρ ρ min

0,008 0,003 0,006 0,003

Mecanismo N° 1 Mecanismo N° 2

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6

10 mm 6 35

35

20 mm 60

20 mm 97

10

Planilla de doblado de hierro

dbLargo

corte

Cantidades

TotalesLong Total ObservacionesFormas [cm]

70

70

70

2,22 m 3 6,66 m

1,30 m 4 5,20 m

1,07 m 3 3,21 m

Barra de armaduraØ20 ADN 420 S

Barra de armaduraØ10 ADN 420



Barra de armaduraØ10 ADN 420

Ménsula rectangularMénsula rectangular H°A°


0.97

0.10

0.65

0.5

6

0.06

0.06

0.08

0.03

0.10

0.1

3

0.32

0.40

0.4

00.0

6

Plano

5 3D con hierros

Tabla de Hierros

Diámetro debarra Cantidad

Longitud totalde barra

10 mm 3 6.63 m

20 mm 7 8.44 m

Total general 10 15.07 m

1 : 20Plano

3 Vista Frontal

1 : 20Plano

1 Vista Lateral

Detalle de las armaduras de la ménsula

1 : 20Plano

2 Vista Lateral Acotada

1 : 20Plano

4 Vista Frontal Acotada

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