Apuntes de Vigas de Concreto Diseño Estructural

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TABLA (1-1) RESISTENCIA DEL CONCRETO ELABORADO CON CEMENTO TOLTECA PARA DIFERENTES USOS.

NOTA: ES IMPORTANTE UTILIZAR LA MENOR CANTIDAD DE AGUA QUE SEA POSIBLE, YA QUE EL EXCESO PERJUDICA LA RESISTENCIA.

MORTERO BULTO

ARENA

USOS

1

6

PLANTILLAS Y REVESTIMIENTO LIGEROS

1

5

APLANADOS Y CIMENTACIONES DE PIEDRA

1

4

MUROS DE CARGA, BLOCK O TABIQUE

1

3

FIRMES DE PISOS Y ENTORNADOS

1

2

ALTA RESISTENCIA

1

1

APLANADOS ESPECIALES

TABLA (1-2) PROPORCIONAMIENTO Y SUS DE MEZCLA MORTERO-ARENA.

B) CARACTERÍSTICAS DEL ACERO DE REFUERZO.

EL ACERO DE REFUERZO QUE SE UTILIZA PRINCIPALMENTE EN EL CONCRETO ES EL DE LINGOTE, PARA EL CUAL EXISTEN TRES GRADOS DE ACERO: EL ESTRUCTURAL, INTERMEDIO Y DURO; CUYOS ESFUERZOS UNITARIOS EN EL LÍMITE ELÁSTICO SON: 3000, 4200 Y 5200 KG/CM2, RESPECTIVAMENTE. TAMBIÉN EXISTE EL ACERO RELAMINADO CUYAS CARACTERÍSTICAS SON SIMILARES AL ACERO DE LINCOTE DURO, NO ES RECOMENDABLE EN AL CONSTRUCCIÓN YA QUE ES QUEBRADIZO AL SER DOBLADO. EN GENERAL, EL ACERO QUE SE RECOMIENDA EN EL CONCRETO REFORZADO ES EL DE LINGOTE CON GRADO DE ACERO INTERMEDIO.

A CONTINUACIÓN SE EXPONEN LOS TIPOS DE ACERO DE REFUERZO QUE MÁS SE UTILIZAN EN LA CONSTRUCCIÓN.

- VARILLAS CORRUGADAS

- VARILLAS LISAS

- MALLA DE ALAMBRE SOLDADA

- PLACAS METÁLICAS

EL ACERO DE REFUERZO ES UN MATERIAL QUE OBEDECE A LA LEY DE HOOKE, POR LO CUAL SE CONSIDERA QUE TRABAJA ELASTICAMBIANTE.

EN LOS ENSAYES DE LABORATORIO DE BARRAS SUJETAS A TENSIÓN HAN DADO COMO RESULTADO UN DIAGRAMA DE ESFUERZO-DEFORMACIÓN COMO SE ILUSTRA EN AL FIG. (1-1).

[pic 18]

FIGURA (1-1) DIAGRAMA TÍPICO DE ESFUERZO-DEFORMACIÒN EN ESTE DIAGRAMA SE LOCALIZAN LOS SIGUIENTES PUNTOS:

- FLUENCIA ELÁSTICA

- FLUENCIA PLÁSTICA

- ZONA DE ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN

- LIMITE SUPERIOR DE FLUENCIA

- LIMITE INFERIOR DE FLUENCIA.

PARA FINES DE ESTE TRABAJO SE DEFINEN LOS SIGUIENTES TRES LÍMITES:

- LÍMITE DE PROPORCIONALIDAD: ES EL MÁXIMO ESFUERZO QUE PUEDE SOPORTAR UN MATERIAL Y SEGUIR CUMPLIENDO CON LA LEY DE HOOKE.

- LÍMITE ELÁSTICO: ES EL MÁXIMO ESFUERZO QUE PUEDE SOPORTAR UN MATERIAL SIN QUE SUFRA DEFORMACIONES PERMANENTES.

- LÍMITE PLÁSTICO: ES EL ESFUERZO BAJO EL CUAL EL MATERIAL SUFRE UNA DEFORMACIÓN DENTRO DE LA PROPORCIONALIDAD DE ESFUERZO-DEFORMACIÓN. EL ESFUERZO MÁXIMO SERÁ AQUEL QUE DEFORMA EL MATERIAL UN 0.002 (Ds=0.002).

- MODULO DE ELASTICIDAD: ES LA RELACIÓN DEL ESFUERZO (F) APLICADO Y LA DEFORMACIÓN ORIGINADA POR DICHO ESFUERZO; DEFINIENDO CON ESTO EL COMPORTAMIENTO SEGÚN LAS PROPIEDADES DEL MATERIAL.

- MÓDULO DE ELASTICIDAD = Es = F/Ds.

PARA EL CONCRETO Ec = 10000 (f ´c)1/2

PARA EL ACERO Es= 2.0X106 KG/CM2

LAS VARILLAS DE ACERO QUE SE UTILIZAN EN LA CONSTRUCCIÓN SON ELEMENTOS QUE TRABAJAN A TENSIÓN, O BIEN, A COMPRESIÓN DEPENDIENDO DEL PROBLEMA QUE SE PRESENTE TANTO FÍSICO COMO ANALÍTICO.

C) CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO REFORZADO

ANTERIORMENTE SE DIJO QUE EL CONCRETO SIMPLE PRESENTABA ALTA RESISTENCIA A ESFUERZOS DE COMPRENSIÓN Y BAJA RESISTENCIA A ESFUERZOS DE TENSIÓN, MIENTRAS QUE EL ACERO PRESENTABA ALTA RESISTENCIA A LA TENSIÓN. AHORA BIEN, SI COMBINAMOS ESTOS MATERIALES PARA FORMAR UN ELEMENTO ESTRUCTURAL (CONCRETO SIMPLE PARA SOPORTAR ESFUERZOS DE COMPRESIÓN Y ACERO PARA SOPORTAR ESFUERZOS DE TENSIÓN) SE OBTENDRÁ UN ELEMENTO RESISTENTE PARA AMBOS ESFUERZOS, A ESTA COMBINACIÓN SE LE CONOCE CON EL NOMBRE DE CONCRETO REFORZADO.

EL ANÁLISIS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES ES DE GRAN IMPORTANCIA YA QUE LOS RESULTADOS DE ESTE NOS DIRÁN EN DONDE ES NECESARIO COLOCAR EL ACERO DE REFUERZO Y EL ACERO POR ESPECIFICACIÓN. LA APLICACIÓN DE LO ANTERIOR NOS DARÁ ELEMENTOS ESTRUCTURALES RESISTENTES Y ECONÓMICOS.

D). CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO AL LIMITE.

LOS MÉTODOS DE DISEÑO EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES A BASE DE CONCRETO REFORZADO, GENERALMENTE SON: DISEÑO ELÁSTICO Y DISEÑO AL LÍMITE.

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DISEÑO ELÁSTICO: SE BASA EN EL RANGO ELÁSTICO (VER FIG. 1-1). ACTUALMENTE ESTE MÉTODO YA NO ES RECOMENDABLE DEBIDO A QUE LOS ELEMENTOS RESULTANTES SUELEN TENER MATERIAL DE SOBRA (COCRETO Y ACERO); PROVOCADO CON ESTO UN ENCARECIMIENTO DE LA OBRA.

DISEÑO AL LÍMITE: TAMBIÉN LLAMADO PLÁSTICO O A LA RUPTURA, SE BASA EN OBTENER DE UNA PRUEBA LA CARGA QUE PRODUZCA LA FALLA DEL ELEMENTO. CON DICHA CARGA SE PROPONEN FACTORES DE SEGURIDAD Y SE OBTIENE UNA CARGA DE DISEÑO, CON LA CUAL, SE DISEÑA UN ELEMENTO SEGURO Y ECONÓMICO.

EL PRESENTE TRABAJO SE BASA EN EL DISEÑO PLÁSTICO, DEBIDO A QUE EN LA ACTUALIDAD ES EL QUE MAS SE UTILIZA, ASÍ MISMO SE APLICAN LAS NORMAS DEL RCDF.

LAS VENTAJAS QUE PRESENTA EL DISEÑO PLÁSTICO SOBRE EL DISEÑO ELÁSTICO SON:

- SE CONOCE EL COMPORTAMIENTO DE LOS ELEMENTOS