Elementos de concreto reforzado I

Jorge Olmedo Montoya Vallecilla

• Editorial: Ediciones Unibagué
• Año: 2017
• ISBN del libro electrónico: 9789587542660
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Ingeniería civil

El presente texto comprende la primera parte del libro Elementos de concreto reforzado. En términos generales, se estudian losas en una y dos direcciones, sometidas a flexión; columnas unicaxiales, vigas en flexión, cortante y torsión, vigas presforzadas y escaleras. En este primer volumen se trata el diseño de elementos sujetos a esfuerzos de flexión, cortante, torsión y flexocompresión.

1. Elementos de concreto reforzado

1.1 Elementos tipo viga

Las vigas son elementos cuya función principal es transmitir las cargas de muros, losas, viguetas y otras vigas, a las columnas. Por la naturaleza de las cargas, las vigas deben estar adecuadamente diseñadas para resistir principalmente esfuerzos cortantes y esfuerzos normales. Los esfuerzos cortantes obligan a una altura mínima del elemento, para que el concreto tome parte de dichos esfuerzos; la otra parte se suple con la inclusión de flejes o estribos localizados de forma paralela a la dirección de aplicación de las cargas transversales.

En cuanto a los esfuerzos de flexión, estos producen tracción en una sección del elemento y compresión en la otra. Se espera que los esfuerzos máximos de compresión sean absorbidos por el concreto con cierto margen de seguridad, en tanto que los de tensión sean absorbidos por barras de acero, localizadas a lo largo de la longitud del elemento (perpendicular a la fuerza transversal). En ocasiones, es necesario que el acero tome parte de los esfuerzos de compresión. En vigas de borde, debe verificarse el comportamiento de las vigas ante esfuerzos de torsión. En la Figura 1.1., se presenta un elemento tipo viga continuo entre tres apoyos.

Figura 1.1. Elemento tipo viga

Fuente: El autor

1.2 Elementos tipo losa

Las losas son elementos encargados de tomar las cargas provenientes de muros, particiones, acabados de pisos y cargas provenientes de mobiliarios y, en general, cargas vivas y transmitidas en la mayoría de las veces, a las vigas. La eficiencia de las losas para transmitir estas cargas en condiciones de seguridad y funcionalidad dependen del espesor y refuerzo de diseño. Las losas pueden transmitir las cargas en una o dos direcciones, lo cual depende de la necesidad y preferencia del diseñador. La mayoría de las veces, la transmisión de cargas desde la losa hasta las vigas principales, se hace por medio de viguetas. Un ejemplo gráfico de losa armada en una dirección se presenta en la Figura 1.2.

Figura 1.2. Elemento tipo losa

Fuente: El autor

1.3 Elementos tipo columna

Las columnas son elementos encargados de tomar las cargas de las vigas o losas y llevarlas a la cimentación. Por su naturaleza, las columnas trabajan bajo esfuerzos de flexo compresión, lo cual indica que deben resistir esfuerzos de compresión y tracción. Esto se debe a que la resultante de las cargas sobre una columna difícilmente pasa por el centroide de la sección transversal. Esto lleva a que los diseños de las columnas deban considerarse como biaxiales, ya que la posición descentrada de la resultante genera momentos flectores en las dos direcciones ortogonales.

En el diseño de columnas también debe prestarse principal atención a la esbeltez de la columna; esto es, a la relación que existe entre la longitud y las dimensiones transversales. Una columna esbelta puede fallar por pandeo, para fuerzas mucho menores de las que produciría la falla por aplastamiento, siendo esta última el tipo de falla deseable. La Figura 1.3 muestra columnas de diferentes geometrías. En estas, My y Mx representan momentos alrededor de los ejes y y x respectivamente, Pu es la carga axial y Vu es la fuerza cortante. Las columnas normalmente están sometidas a este tipo de solicitaciones.

Figura 1.3. Elementos tipo columna

Fuente: El autor

1.4 Elementos tipo muro

Los muros como elementos estructurales tienen responsabilidades de absorber cargas axiales, momentos flectores y fuerzas cortantes. Pueden trabajar de manera aislada o con la ayuda de columnas. Los muros estructurales pueden ser de concreto reforzado o de mampostería con refuerzo localizado. Estos elementos deben tomar los esfuerzos de tracción, compresión y cortante. Un tipo de muro de mampostería estructural se presenta en la Figura 1.4.

Figura 1.4. Elemento tipo muro

Fuente: El autor

1.5 Elementos de cimentación

La cimentación de una estructura puede ser superficial o profunda. Para el caso particular de las cimentaciones superficiales, comúnmente están compuestas por zapatas aisladas, combinadas o corridas. Las vigas de cimentación son de uso común para recibir las cargas provenientes de muros estructurales y llevarlas al suelo. En sistemas aporticados y combinados en general, estas vigas se enlazan con las zapatas formando el diafragma de la edificación, para mejorar así el comportamiento del conjunto ante cargas sísmicas. Las cimentaciones tienen la función de transmitir las cargas provenientes de la superestructura al estrato de suelo más adecuado, de acuerdo a las recomendaciones del geotecnista. Cuando el suelo circundante no reúne las características mínimas de comportamiento mecánico, es necesario el uso de cimentaciones profundas.

Las zapatas, en particular, deben ser diseñadas a cortante para que tengan un adecuado comportamiento como viga o como losa. Para esto, se busca que la altura sea tal que el concreto resista todos los esfuerzos por cortante. En el caso de la flexión, las zapatas deben resistir los momentos generados por el contacto con el suelo, para lo cual se diseñan barras en ambas direcciones. Es común en los diseños que los momentos generados por excentricidad en la aplicación de las cargas provenientes de la superestructura, sean tomados por las vigas de cimentación. Diferentes elementos de cimentación pueden apreciarse en las figuras 1.5., 1.6 y 1.7.

Figura 1.5. Viga de cimentación

Fuente: El autor

Figura 1.6. Zapatas

Fuente: El autor

Figura 1.7. Sistema de cimentación combinado

Fuente: El autor

1.6 Elementos de contención

Los muros de contención se utilizan para contener empujes laterales provenientes de llenos o taludes naturales, así como aquellos debidos a sobrecargas, como las generadas por una v...

Índice

• Cubierta
• Portadilla
• Créditos
• Agradecimientos
• Contenido
• Lista de figuras
• Lista de tablas
• Introducción
• 1. Elementos de concreto reforzado
• 2. Aspectos generales del concreto
• 3. Durabilidad de estructuras de concreto.
• 4. Flexión de vigas
• 5. Esfuerzo cortante y tensión diagonal
• 6. Control de fisuras y deflexiones
• 7. Losas en una y dos direcciones
• 8. Escaleras.
• 9. Diseño a torsión
• 10. Adherencia, anclaje y longitud de desarrollo
• 11. Aspectos básicos de concreto presforzado
• 12. Columnas uniaxiales
• Referencias
• Contracubierta