filosofia del diseño de estructuras de concreto armado

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS CONCRETO ARMADO II

FILOSOFIA DEL DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO Pgina 1

INTRODUCCION

En el tema de Filosofa Del Diseo De Estructuras De Concreto Armado nos enfocaremos

a los conceptos fundamentales que gobiernan el comportamiento de las estructuras de

concreto armado ante solicitaciones de cualquier naturaleza. A partir de la comprensin

de la posible respuesta estructural ser posible fijar criterios de diseo y anlisis, y

contemplar aspectos ligados al funcionamiento, a la seguridad y a la economa. Por

definicin una estructura ofrece seguridad y funcionabilidad cuando:

Esta en condiciones de soportar, sin alcanzar un estado limite, todas las intensidades de

carga, en las posiciones y combinaciones mas desfavorables, que puedan actuar a lo largo

de la vida til para la cual fue proyectada la estructura.



INDICE

INTRODUCCION ................................................................................................................................... 1

INDICE .................................................................................................................................................. 2

FILOSOFIA DEL DISEO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO ................................................ 4

OBJETIVOS..........................................................................................................................................4

FUNCIONALIDAD. ...............................................................................................................................4

SEGURIDAD. .......................................................................................................................................4

ECONOMA .........................................................................................................................................6

PROCEDIMIENTOS DEL DISEO ESTRUCTURAL .....................................................................................6

DISEO DE UNA ESTRUCTURA DE UN EDIFICIO DE CONCRETO ARMADO ........................................ 7

CONOCIMIENTOS PREVIOS AL DISEO ESTRUCTURAL .........................................................................7

PLANOS DE ARQUITECTURA ................................................................................................................7

ACCIONES CRTICAS QUE CONTROLAN EL DISEO. ...............................................................................8

ESTADOS LMITES DEL DISEO. ...........................................................................................................8

Estado Lmite de Servicio: .......................................................................................................................................................... 8

Estado Lmite de Control de Dao ............................................................................................................................................ 8

Estado Lmite ltimo: ................................................................................................................................................................. 8

DEFINICIN DE TERREMOTOS DE DISEO.......................................................................................... 8

PERODOS DE RETORNO Y PROBABILIDAD DE OCURRENCIA. ................................................................8

CLASIFICACIN DE EDIFICIOS SEGN EL DESTINO .................................................................................9



PARMETROS DE COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL. .................................................................... 9

EDIFICIO. ACCIN vs. DEFORMACIN. CURVA DE RESPUESTA. .............................................................9

PARMETROS ESTRUCTURALES GLOBALES. .................................................................................... 11

RIGIDEZ ............................................................................................................................................ 11

RESISTENCIA ..................................................................................................................................... 11

DUCTILIDAD...................................................................................................................................... 11

CARGAS Y ACCIONES EN LAS ESTRUCTURAS .................................................................................... 13

CARGAS Y FUERZAS DE DISEO ......................................................................................................... 13

I. Cargas Permanentes (Dead Loads, D). ........................................................................................................................13

II. Cargas tiles o Sobrecargas (Live Loads, L) ................................................................................................................13

FUERZAS SSMICAS ....................................................................................................................................................................15

COMBINACIN DE LAS ACCIONES...................................................................................................... 16

DEFINICIONES DE NIVELES DE RESISTENCIA..................................................................................... 18

VARIABILIDAD DE LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES..................................................................... 18

LOS FACTORES DE REDUCCIN DE LA CAPACIDAD RESISTENTE........................................................... 19

Primer Tipo de Falla - Falla por flexin ( = 0.90): ..............................................................................................................19

Segundo Tipo de Falla - Falla por corte ( = 0.85):..............................................................................................................19

Tercer Tipo de Falla - Falla por compresin axial ( = 0.70 o = 0.75): .........................................................................20

Conclusiones ...................................................................................................................................... 21

Bibliografa ........................................................................................................................................ 21



FILOSOFIA DEL DISEO DE ESTRUCTURAS DE

CONCRETO ARMADO

Una Estructura son elementos constructivos cuya misin fundamental es la de soportar un

conjunto de cargas.

Una Estructura puede concebirse como un sistema, es decir, como un conjunto de partes

o componentes que se combinan en forma ordenada para cumplir una funcin dada.

OBJETIVOS Equilibrar las fuerzas a las que va a estar sometido, y resistir las solicitaciones sin

colapso o mal comportamiento (excesivas deformaciones).

Optimizacin del sistema, es decir, la obtencin de la mejor de todas las soluciones

posibles.

crear una estructura segura y que satisfaga tambin un conjunto de diversos

requisitos impuestos por factores tales como la funcin de la estructura,

condiciones del lugar, aspectos econmicos y esttica.

FUNCIONALIDAD. a) Que las deflexiones sean adecuadamente pequeas para que no se altere el

funcionamiento de la edificacin

b) Que las fisuras en el hormign se mantengan dentro de los lmites tolerables

c) Que las vibraciones y efectos de corrosin exterior sean minimizados

satisfactoriamente. Si la resistencia de una estructura, construida como se disea, se

pudiera predecir con exactitud y si las cargas con sus efectos internos (Momentos,

cortantes, torsiones y fuerzas axiales)

SEGURIDAD. La otra condicin fundamental que deben satisfacer las construcciones es la seguridad.

Se podra aducir con respecto a este requisito que dado cualquier proyecto arquitectnico,

siempre y cuando se satisfagan las condiciones de estabilidad, de rigidez, resistencia, se

apliquen los reglamentos pertinentes, se trabaje con los coeficientes de seguridad

adecuados y se ejecute la obra en forma adecuada, debera resultar una construccin con

riesgo cero o de muy baja probabilidad de falla.

Por otro lado la existencia de un gran nmero de factores asociados con el anlisis y



diseo estructural obligan al ingeniero a utilizar un enfoque no determinstico en la

solucin de estos problemas. Un ejemplo de algunos factores se ilustra a continuacin:

Las cargas reales pueden diferir de las utilizadas en el diseo

Las cargas reales pueden distribuirse en forma diferente a la usada en el diseo

Las hiptesis y simplificaciones en que se basan los mtodos de anlisis y diseo

pueden producir resultados tericos diferentes a los observados realmente en la

estructura.

El comportamiento real de la estructura puede diferir del asumido en los clculos por la

falta de conocimientos al respecto.

Las dimensiones reales de la estructura pueden diferir de las indicadas en los diseos,

por prcticas inadecuadas de construccin.

La posicin del refuerzo puede variar de la indicada en los diseos.

La resistencia real de los materiales puede diferir de la indicada en los diseos.

Estas consideraciones sumadas a las consecuencias de falla de una estructura nos

indican la importancia de realizar un riguroso estudio de la seguridad estructural. En

algunos casos una falla podra solo ser un inconveniente fcilmente superable con

algunas herramientas de rehabilitacin estructural. En otros casos la prdida de vidas y de

patrimonio es realmente irrecuperable para la comunidad

Estructura de un Edificio San Rafael, Mendoza,Mexico)

Colapso de estructuras de un edificio



ECONOMA En la medida que el proyecto de arquitectura pueda ser resuelto a travs de una

estructura simple, limpia y tambin agradable a la vista, y que adems permita que los

conflictos antes mencionados ni pongan en peligro la estabilidad del edificio ni provoquen

daos ante sucesivos movimientos ssmicos, la solucin estructural ser ms predecible y

por ende con mayor factor de seguridad y menores costos asociados. Es de hacer notar

que en diseo y construccin sismo resistente no slo interesa el costo inicial, sino el

costo asociado a toda la vida til de la construccin. Si por ejemplo un edificio con

deficiencias de rigidez (muy flexible globalmente, con excentricidades, con deformaciones

localizadas, etc.) debe ser reparado varias veces ante sismos que ocurren, digamos cada

10 aos, podra suceder que el costo de dichos arreglos supere ampliamente el costo

inicial. Muchas veces esta condicin es no contemplada y las consecuencias son, para el

propietario muy desagradables.

PROCEDIMIENTOS DEL DISEO ESTRUCTURAL Una estructura diseada correctamente debe cumplir lo siguientes:

Apropiada segn necesidades del propietario: Arquitectura

Econmica :Arquitectura + Ingeniera

Segura: Ingeniera

Durable: Ingeniera

Con el fin de cumplir los objetivos planteados, se debe seguir durante todo el proyecto un

Procedimiento ajustado y coordinado a las caractersticas particulares del trabajo. En

general son varias las fases operativas:

Definicin de necesidades y prioridades del propietario. Grupo de profesionales que

gerencia el proyecto (Arquitectos, Ingenieros, abogados, administradores).

Realizacin de anteproyectos. Se busca la solucin ptima. Arquitectos e Ingenieros

(Estructurales, geotcnicos, Hidrulicos, mecnicos, elctricos).

Ejecucin Proyecto definitivo. Diseos, Planos, Licitacin o adjudicacin directa

(Grupo de diseadores, propietario y gerencia proyecto).

Construccin de obras e instalacin de elementos. Trabajo de campo ensamble,

verificaciones y controles.( Ingenieros y Arquitectos)



DISEO DE UNA ESTRUCTURA DE UN EDIFICIO DE CONCRETO ARMADO

CONOCIMIENTOS PREVIOS AL DISEO ESTRUCTURAL Para poder comenzar con el planteo de la solucin estructural de cualquier proyecto

arquitectnico se debe tener una clara informacin de dicho proyecto. En particular, si el

diseo va a estar controlado por acciones ssmicas lo ideal es que el arquitecto y el

ingeniero trabajen juntos desde la concepcin misma del edificio a los efectos de que de

esa interaccin, los conflictos a resolver sean puedan ser suavizados y compatibilizados

para que la ecuacin funcin-seguridad-economa sea la mejor posible

PLANOS DE ARQUITECTURA Esta informacin debe ser suministrada por los responsables del proyecto arquitectnico,

generalmente un estudio de arquitectura. La documentacin debera con tener como

mnimo planos de planta, cortes y fachadas del edificio, lo ideal es que se entreguen en la

forma de archivos magnticos (usualmente en AUTOCAD), ya que esto permite:

a) Agilidad para el paso de la informacin.

b) La impresin en escalas adecuadas, segn necesidad del diseador.

c) Uniformidad en las dimensiones de las partes del edificio pues la base de dibujo

debera ser nica.

d) Rapidez para adaptar cambios durante el proceso de diseo.

e) Claridad para verificar interferencias entre la arquitectura y la estructura: por ejemplo

ubicacin de vanos en losas, vigas y/o tabiques para el paso de servicios.



ACCIONES CRTICAS QUE CONTROLAN EL DISEO. Lo importante en esta etapa del diseo es identificar los acciones crticas con sus posibles

combinaciones. Convengamos que para el edificio en estudio, por ubicarse en zona de

alta peligrosidad, las mayores demandas de resistencia y ductilidad estarn asociadas a

un terremoto severo, y lo que hay que decidir ahora es qu nivel de respuesta

Si se tratara de un edificio para industria o comercio de una planta, con techo liviano

(metlico, por ejemplo) y cerramientos tambin livianos, lo que podra controlar el diseo

son las acciones de viento y nieve

ESTADOS LMITES DEL DISEO. Para cargas gravitatorias y de viento la definicin del comportamiento que se espera no

es muy complicado pueden evaluarse con bastante aproximacin

Para solicitacin ssmica sin embargo, el tema es ms complicado y depende del pas y

dentro del mismo del reglamento que se aplique, que se utilizan distintos grados o niveles

de proteccin

Estado Lmite de Servicio: El hecho de que ocurran sismos frecuentes que inducen

solicitaciones relativamente pequeas no tendra que interferir con el normal

funcionamiento del edificio. Esto significa que no deberan ocurrir daos ni a la estructura

ni a los componentes. Es un requerimiento bsicamente de rigidez

Estado Lmite de Control de Dao: Para el caso de terremotos menos frecuentes (a veces

llamados ocasionales), se pude aceptar cierto nivel de dao, pues se admite que la

estructura alcance o est muy cerca del lmite de su resistencia

Estado Lmite ltimo: Para el caso de sismos muy severos, cuyos perodos de retorno

pueden ser grandes (entre 100 a 500 aos) se puede admitir que el edificio sufra daos

generalizados pero no se admite que colapse, es decir que ponga en peligro la vida de

sus ocupantes. Esto quiere decir que si bien se alcanz el nivel mximo de resistencia, la

estructura cuenta con suficiente ductilidad

DEFINICIN DE TERREMOTOS DE DISEO

PERODOS DE RETORNO Y PROBABILIDAD DE OCURRENCIA.

Suponiendo que los terremotos ocurren en el tiempo con una distribucin del tipo Poisson,



entonces la probabilidad p de que un la mxima severidad de un sismo, definido por su

perodo de retorno Tr va a ser superada al menos una vez en el tiempo de vida til tu (o

tiempo de exposicin) est dada por la siguiente expresin:

p = 1 [ 1 / etu/Tr ] (1a)

Esta ecuacin a veces es conveniente expresarla de este otro modo:

Tr = 1 / [1 (1-p)1/tu ] (1b)

CLASIFICACIN DE EDIFICIOS SEGN EL DESTINO Falta entonces indicar qu clasificacin establece el SEAOC para los edificios segn su

importancia. Bsicamente los agrupa en tres tipos:

A. Edificios de Seguridad Crtica: aquellos que contienen gran cantidad de materiales

peligrosos, que si son liberados resultan de gran peligro para la poblacin

B. Edificios Esenciales y Edificios Peligrosos: Los esenciales son aquellos que se

necesita que funcionen despus del sismo: hospitales, centrales de polica,

bomberos y comunicaciones

C. Edificios Bsicos: son todo el resto, incluyendo por supuesto los de viviendas,

oficinas, comercio, industria, etc. que excluyan las condiciones anteriores

PARMETROS DE COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL.

EDIFICIO. ACCIN vs. DEFORMACIN. CURVA DE RESPUESTA. Sin embargo, para el problema que nos ocupa que es disear el edificio de concreto

armado armado y verificar su posible comportamiento ante los diferentes estados lmites

ya enunciados, se optar por definir los parmetros de respuesta en funcin de una curva

que represente el modelo de comportamiento bajo las acciones combinadas. La Fig. 11

muestra en forma esquemtica el edificio en estudio sometido a la accin de cargas

gravitatorias y horizontales. Para hacer el modelo de respuesta, se supone que las cargas



verticales, provenientes de peso propio y sobrecargas de uso, permanecen constantes y

las horizontales, debidas a la accin ssmica, se incrementan desde cero hasta provocar

la falla completa del edificio. Hay que distinguir entre respuesta global del edificio,

respuesta local de los elementos estructurales y respuesta del material.

Fig. 11 Esquema de Edificio Sometido a Acciones Horizontales.

Para ambos tipos de respuesta, global y local, se utiliza una representacin en ordenadas

de la variable esttica (asociada a equilibrio, fuerza, momento) y en absisa de la variable

cinemtica (asociada a compatibilidad, por ejemplo desplazamientos, deformaciones,

rotaciones, etc.), y lo que las vincula es algn tipo de ley constitutiva. En las captulos

siguientes se trabajar con respuesta local, como lo son momento-rotacin, momento-

curvatura, corte-distorsin, tensin-deformacin de los materiales, etc.

Fig. 12. Respuesta Global. Comportamiento Lineal y No Lineal.

(a) acciones (b) desplazamientos (c) Esfuerzos de Corte.



se muestra un esquema obtenido de informacin japonesa sobre la diferencia conceptual

entre comportamiento Lineal y No lineal. Se ve que en el primer caso, luego que la accin

desaparece no quedan prcticamente deformaciones permanentes, y en el segundo caso

la verticalidad del edificio, dependiendo del grado de incursin inelstica, se ha afectado.

Obviamente esta es una manera de estudiar el comportamiento a carga combinada, es

muy instructiva y aunque est lejos de representar lo que sucede durante un sismo, la

informacin que se obtiene es muy valiosa. En este caso servir para clarificar los

conceptos de rigidez, resistencia y ductilidad

PARMETROS ESTRUCTURALES GLOBALES.

Los tres parmetros que son necesarios identificar para comprender los estados lmites

del diseo son la rigidez, la resistencia y la ductilidad.

RIGIDEZ Este parmetro relaciona directamente, por ejemplo en este caso, las fuerzas con los

desplazamientos, y sirve principalmente para verificar el estado lmite de servicio. En la

rigidez global intervienen los mdulos de elasticidad de los materiales, las caractersticas

geomtricas de los elementos estructurales y la topologa (distribucin y conexiones de

los elementos) de la estructura en su conjunto

RESISTENCIA La resistencia de una estructura est dada por la mxima carga, generalmente expresada

a travs del esfuerzo de corte en la base, que sta puede soportar bajo la combinacin de

cargas verticales y horizontales.Para prevenir una pronta incursin en el rango de

comportamiento inelstico, los elementos estructurales deben poseer la resistencia

suficiente como para soportar las acciones internas (momentos, cortes, axiales) que se

generan durante la respuesta dinmica del edificio.

DUCTILIDAD La habilidad de la estructura para ofrecer resistencia en el rango no lineal de la respuesta

se denomina ductilidad. Esta implica sostener grandes deformaciones y capacidad para

absorber y disipar energa. En la Fig. 13 se puede contrastar una falla dctil contra tipos

de falla frgil, las que se representan con lneas de trazo. Fallas frgiles implican prdidas



completas de la resistencia. En el concreto armadoimplican generalmente desintegracin

del hormign, y sobrevienen sin ningn tipo de aviso. Por razones obvias, este tipo de

comportamiento debe ser evitado y es el que ha causado la mayora de los colapsos

durante terremotos, responsable por lo tanto de las prdidas de vidas



CARGAS Y ACCIONES EN LAS ESTRUCTURAS

CARGAS Y FUERZAS DE DISEO A los efectos de llevar a cabo los anlisis de cargas y de fuerzas que actan sobre los

edificios, se debe reconocer, para las construcciones en general, las siguientes acciones:

I. Cargas Permanentes (Dead Loads, D).

II. Cargas tiles o Sobrecargas (Live Loads, L)

III. Fuerzas Ssmicas (Earthquake Forces, E).

I. Cargas Permanentes (Dead Loads, D). Son aquellas que permanecen constantes en magnitud y posicin en toda la vida til de la

estructura. Se puede afirmar que el peso propio constituye el ejemplo tpico de este tipo

de cargas. La determinacin de su valor es simple y solo se requiere conocer las

dimensiones y la densidad de los materiales que constituyen la estructura. El

procedimiento es determinar primero la masa de la estructura y luego calcular el peso o

fuerza de gravedad, en la tabla se muestra algunos valores referentes a la norma eE-020.

II. Cargas tiles o Sobrecargas (Live Loads, L) Este tipo de cargas puede actuar total o parcialmente en un determinado sitio o no estar

presentes, adems pueden cambiar de posicin y su magnitud y distribucin en cualquier

momento es desconocida. Ms aun su valor mximo a travs de la vida til de la

estructura no se conoce con precisin. Este efecto complica el diseo estructural porque

el ingeniero debe considerar los posibles casos de variacin de esta carga en la



estructura y prever el comportamiento bajo estas solicitaciones.

CARGAS AMBIENTALES Consisten principalmente de acciones directas de la naturaleza como por ejemplo la cada

de nieve sobre las estructuras, el efecto del viento, los sismos, presiones del suelo y los

cambios de temperatura. Al igual que las cargas vivas las cargas ambientales en

cualquier momento varan en magnitud, posicin y distribucin.

a) Cargas por nieve. La acumulacin de hielo en cubiertas, puentes y carreteras en

aquellas regiones que tienen estaciones es un factor a considerar en los diseos.

La magnitud de la carga depende de factores climticos, geometra y exposicin de

la estructura al hielo

b) Cargas de viento. La presin ejercida por el viento sobre las edificaciones es

proporcional al cuadrado de su velocidad. Debido a la rugosidad de la superficie de

la tierra, la velocidad del viento en un determinado momento se compone de la

velocidad promedio ms el efecto de la turbulencia generada (rfagas).



FUERZAS SSMICAS El mtodo ms empleado para evaluar el efecto ssmico sobre los edificios es conocido

como mtodo de las fuerzas horizontales estticas equivalentes.. La Fig. 17 muestra un

esquema del modelo utilizado para determinar las fuerzas ssmicas que se deben aplicar

en cada nivel del edificio. Primeramente se calcula la fuerza ssmica total, expresado

como esfuerzo de corte total en la base del edificio, y dada por:

Vb = C . Wt (1.6)



COMBINACIN DE LAS ACCIONES.

Segn el Cdigo ACI 2002 [CEC 9.2.1, ACI 9.2.1] establecen que ninguna estructura,

ningn elemento y ninguna seccin de un elemento podrn tener una capacidad

resistente inferior a las solicitaciones que provienen de la siguiente combinacin de

cargas bsica:

U = 1.4 D + 1.7 L Ecuacin (6.1)

Dnde:

U: Carga ltima

D: Carga Permanente

L: Carga Viva

El CEC 2001 [CEC 9.2.3] establece que cuando acten cargas ssmicas, adems de la

ecuacin anterior, las estructuras deben tener capacidad suficiente para resistir los

siguientes estados de carga:

U = 0.75 (1.4 D + 1.7 L + 1.87 E) Ecuacin (6.2)

U = 0.9 D + 1.43 E Ecuacin (6.3)

Dnde:

E: Carga Ssmica



La Ecuacin (6.1) proporciona solicitaciones mximas cuando el efecto del sismo se

aade al de las cargas permanentes y las cargas vivas (cuando tienen el mismo signo), y

el factor de reduccin de 0.75 que precede a la frmula toma en consideracin la

eventualidad de ocurrencia del sismo de diseo.

La Ecuacin (6.2) proporciona solicitaciones mximas reversibles cuando el efecto del

sismo se resta del efecto de las cargas permanentes. (tienen signo cambiado). En la

Ecuacin (6.3), est implcito un factor de reduccin semejante a 0.75 para la carga

ssmica (0.75 x 1.87 = 1.41 1.43).

Existen otras solicitaciones que deben ser consideradas en el diseo, tal es el caso de las

cargas de viento (W). Las combinaciones de cargas establecida por el CEC 2001 [CEC

9.2.2] son:

U = 0.75 (1.4 D + 1.7 L + 1.7 W) Ecuacin (6.4)

U = 0.9 D + 1.3 W Ecuacin (6.5)

Generalmente las cargas de viento no son crticas para estructuras de concreto armado

en nuestro medio, excepto en el diseo de bvedas cscara por su limitado peso.

El empuje lateral de suelos (H) es incluido en las combinaciones de carga de diseo en

los siguientes trminos [CEC 9.2.4]:

U = 1.4 D + 1.7 L + 1.7 H Ecuacin (6.6)

La presin hidrosttica de los fluidos (F) es incluida en las combinaciones de carga de

diseo en los siguientes trminos [CEC 9.2.5]:

U = 1.4 D + 1.7 L + 1.4 F Ecuacin (6.7)

Los cambios de temperatura, la retraccin de fraguado, el flujo plstico y los

asentamientos diferenciales (T) son considerados en el diseo mediante las siguientes

expresiones [CEC 9.2.7]:

U = 0.75 (1.4 D + 1.7 L + 1.4 T) Ecuacin (6.8)

U = 1.4 ( D + T) Ecuacin (6.9)

El ACI 2008 establece una combinacin de carga base en reemplazo de la que aparece

en el ACI 2002, cuando actan slo cargas gravitacionales [ACI 9.2.1]:

U = 1.2 D + 1.6 L Ecuacin (6.1a)



DEFINICIONES DE NIVELES DE RESISTENCIA

VARIABILIDAD DE LA RESISTENCIA DE LOS MATERIALES La resistencia de una estructura depende de las propiedades mecnicas de los materiales

usados en su construccin. La propiedad ms importante desde el punto de vista

estructural es su resistencia (traccin, compresin, flexin, cortante, torsin) por lo que en

el diseo el ingeniero especifica unos valores lo suficientemente adecuados (mnimos)

para que se garantice su posterior cumplimiento.

En el caso del concreto y del acero de refuerzo la tabla 1.16 ilustra ejemplos.



LOS FACTORES DE REDUCCIN DE LA CAPACIDAD RESISTENTE Adicionalmente a la mayor accin de las cargas, el CEC 2001 [CEC 9.3] y el ACI 2002

[ACI 9.3] establecen factores de reduccin de la capacidad resistente () de las

estructuras, factores que dependen del tipo de solicitacin que est siendo considerada

en el diseo estructural. Los valores de capacidad nominal se deben multiplicar por los

siguientes factores reductores para obtener la capacidad resistente real de los elementos

estructurales (tambin llamada capacidad ltima):

Primer Tipo de Falla - Falla por flexin ( = 0.90): Cuando se cumplen todas las normas

de diseo impuestas por los cdigos ACI y CEC, es el tipo de falla que primero se

produce en la estructura, ante un incremento inesperado de las cargas. Este tipo de falla

es totalmente dctil (el diseo a flexin cumple este precepto) y da aviso de su presencia

por las deformaciones exteriores visibles y progresivas en la estructura, especialmente en

vigas y losas. Las especificaciones de los cdigos de diseo apuntan a que el colapso de

la estructura est controlado por la aparicin sucesiva de secciones dentro de la

estructura que fallen dctilmente (se formen articulaciones plsticas).

Segundo Tipo de Falla - Falla por corte ( = 0.85): A diferencia de la falla por flexin, la

falla por corte es frgil, lo que condiciona el comportamiento de los elementos

estructurales. Si el miembro afectado es una viga perteneciente a un prtico, se produce

la falla del elemento pero generalmente no se llega a la falla de la estructura en su

totalidad.

Si la falla de corte se produce en una columna, se puede generar, adems de la falla del

elemento, tambin el colapso de la estructura total, por el papel que juegan las columnas



en la estabilidad de los prticos. Los cdigos promueven el criterio de diseo de Columna

Fuerte Viga Dbil, lo que corrige esa potencial deficiencia pues provoca que, luego de

las fallas por flexin, fallen las vigas a corte, y posteriormente fallen las columnas por el

mismo tipo de solicitacin.

Tercer Tipo de Falla - Falla por compresin axial ( = 0.70 o = 0.75): Es la falla de

tercera instancia. La falla por compresin es frgil y explosiva, lo que conduce al colapso

de toda la estructura, pues los elementos involucrados son generalmente las columnas. Al

reducir la capacidad resistente en mayor proporcin que bajo otros tipos de solicitaciones,

el cdigo de diseo obliga a reforzar an ms las columnas para asegurarse que esta falla

colapsiva se produzca cuando los otros tipos de falla se hayan agotado en la estructura.

El incremento de capacidad con relacin a la flexin es del orden del 20% al 29%

(0.90/0.75 y 0.90/0.70), razn por la que la probabilidad de ocurrencia de este tipo de falla

es an menor que la falla por cortante.

Los factores de reduccin ms bajos obligan a incrementar la capacidad resistente de los

elementos, en mayor proporcin, para el tipo de solicitacin especfica analizada. Eso

significa que las estructuras que se disean con el CEC 2001 y el ACI 2002 o ACI 2008

estn normalmente reforzadas para solicitaciones de flexin, se encuentran ms

reforzadas para solicitaciones de corte y estn mucho ms reforzadas para solicitaciones

de carga axial.



Conclusiones

De tal manera, el diseo estructural se realiza a partir de un adecuado balance

entre las funciones propias que un material puede cumplir, a partir de sus

caractersticas naturales especficas, sus capacidades mecnicas y el menor costo

que puede conseguirse.

El diseo estructural debe siempre de obtener un rendimiento balanceado entre la

parte rgida y plstica de los elementos, ya que en muchas ocasiones, un exceso

en alguno de estos dos aspectos pueden conducir al fallo de la estructura.

Bibliografa

FUNDAMENTOS DEL DISEO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGON -

COLOMBIA 2010

TEMAS DE HORMIGN ARMADO - Marcelo Romo Proao, M.Sc. Escuela

Politcnica del Ejrcito Ecuador

FILOSOFA DEL DISEO PARA ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO -

Carlos Ricardo Llopiz.

filosofia del diseño de estructuras de concreto armado

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