diseño de vigas a flexocompresion
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Publicado: 24 de noviembre de 2013
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5.8 DISEÑO DE COLUMNAS
Diseño por flexocompresión
Las columnas están sometidas a momentos flectores y cargas axiales
(flexocompresión). Para diferenciar el comportamiento de una columna al de una viga es necesario calcular la carga axial que actúa, entonces, si Pu < 0.1f`c(Ag), el elemento se diseñará como viga, caso contrario como columna.
El diseño serealiza para cada una de las combinaciones de carga y consiste en armar tentativamente una sección para graficar su diagrama de interacción, de tal forma que las combinaciones (Mu; Pu) queden dentro del diagrama.
La Norma E.060 limita la cuantía mínima para el acero longitudinal a 1% de la sección bruta de concreto y un máximo de 6 %. Para cuantías mayores al 4% será necesario detallar lacolocación del refuerzo en las uniones con vigas.
Diseño por corte
La resistencia a corte estará dada por el aporte del concreto y del acero de refuerzo
(estribos), de tal forma que: ΦVc + ΦVs ≥ Vu.
La fuerza cortante última se calculará siguiendo los criterios de diseño por capacidad:
La Norma limita la fuerza cortante máxima que puede actuar en una sección:La resistencia a corte se calculara siguiendo la siguiente expresión:
Donde : Nu: carga axial última
Ag: área bruta de la sección
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El aporte a la resistencia del acero de refuerzo (estribo) se calculará:
Con la finalidad de proveer una ductilidad adecuada se debe confinar una longitud Lo, donde:
En dicha zona de confinamiento el espaciamiento máximoS, será menor de:
Fuera de la zona de confinamiento, el espaciamiento S´ entre estribos no puede ser mayor a:
Ejemplo de diseño de columnas
A modo de ejemplo se presenta el diseño de la columna C1 (25x90 cm).
La tabla 5.8 muestra las diferentes combinaciones de carga axial y momento flector
(cargas últimas) calculados en la base de la columna del primer piso.Tabla 5.8 Combinaciones de carga
Se puede ver en la tabla 5.8 que las solicitaciones sísmicas son mínimas, por lo que se decide colocar cuantía mínima para el refuerzo longitudinal.
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La figura 5.16 muestra el armado propuesto para C1 y el diagrama de interacción generado de la sección reforzada.
Figura 5.16Armado de acero propuesto y diagrama de interacción
Los pares de cargas últimas (Mu, Pu) están dentro del diagrama, por lo que se concluye que es un diseño adecuado.
Analizando para las diferentes combinaciones de carga (ver tabla 5.8), se puede notar que las solicitaciones sísmicas no afectan el comportamiento de dicha columna, debido a la presencia muy próxima de grandesmuros de corte que absorben las fuerzas debidas a sismo, por lo que se decide no realizar el diseño por capacidad.
Del análisis se tiene que Vu =3.45, entonces para b=25 cm y d=84 cm, tenemos:
ΦVc = 20.46 ton > Vu, entonces se colocará estribos mínimos espaciados a 25 cm).
En la figura 5.17 se puede apreciar el diseño final de la columna
Figura 5.17Diseño de columna C1.
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Según Norma se debe verificar: ∑Mn columnas ≥ 1.4∑Mn vigas
∑Mn columnas =65.7 ton.m + 65.7 ton.m = 131.4 ton.m
∑Mn vigas = 21.3 ton.m + 9.26 ton.m = 30.56 ton.m
→ ∑Mn columnas = 4.3∑Mn vigas
Se verifica el cumplimiento de la exigencia de la norma. De esta forma se logrará que las rótulas plásticas se formen en las vigas antes que en las columnas.
5.9DISEÑO DE MUROS DE CORTE
Diseño por flexocompresión
La Norma E.060 de Concreto Armado establece que la cuantía de acero vertical debe cumplir con :
En el caso de que Vu ≤ 0.5ΦVc, la cuantía puede ser : El espaciamiento no excederá de:
L/5
3/t
45 cm
La sección de diseño se considerará en la parte inferior del muro, ya que dicha sección por lo general es la de mayor...
5.8 DISEÑO DE COLUMNAS
Diseño por flexocompresión
Las columnas están sometidas a momentos flectores y cargas axiales
(flexocompresión). Para diferenciar el comportamiento de una columna al de una viga es necesario calcular la carga axial que actúa, entonces, si Pu < 0.1f`c(Ag), el elemento se diseñará como viga, caso contrario como columna.
El diseño serealiza para cada una de las combinaciones de carga y consiste en armar tentativamente una sección para graficar su diagrama de interacción, de tal forma que las combinaciones (Mu; Pu) queden dentro del diagrama.
La Norma E.060 limita la cuantía mínima para el acero longitudinal a 1% de la sección bruta de concreto y un máximo de 6 %. Para cuantías mayores al 4% será necesario detallar lacolocación del refuerzo en las uniones con vigas.
Diseño por corte
La resistencia a corte estará dada por el aporte del concreto y del acero de refuerzo
(estribos), de tal forma que: ΦVc + ΦVs ≥ Vu.
La fuerza cortante última se calculará siguiendo los criterios de diseño por capacidad:
La Norma limita la fuerza cortante máxima que puede actuar en una sección:La resistencia a corte se calculara siguiendo la siguiente expresión:
Donde : Nu: carga axial última
Ag: área bruta de la sección
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El aporte a la resistencia del acero de refuerzo (estribo) se calculará:
Con la finalidad de proveer una ductilidad adecuada se debe confinar una longitud Lo, donde:
En dicha zona de confinamiento el espaciamiento máximoS, será menor de:
Fuera de la zona de confinamiento, el espaciamiento S´ entre estribos no puede ser mayor a:
Ejemplo de diseño de columnas
A modo de ejemplo se presenta el diseño de la columna C1 (25x90 cm).
La tabla 5.8 muestra las diferentes combinaciones de carga axial y momento flector
(cargas últimas) calculados en la base de la columna del primer piso.Tabla 5.8 Combinaciones de carga
Se puede ver en la tabla 5.8 que las solicitaciones sísmicas son mínimas, por lo que se decide colocar cuantía mínima para el refuerzo longitudinal.
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La figura 5.16 muestra el armado propuesto para C1 y el diagrama de interacción generado de la sección reforzada.
Figura 5.16Armado de acero propuesto y diagrama de interacción
Los pares de cargas últimas (Mu, Pu) están dentro del diagrama, por lo que se concluye que es un diseño adecuado.
Analizando para las diferentes combinaciones de carga (ver tabla 5.8), se puede notar que las solicitaciones sísmicas no afectan el comportamiento de dicha columna, debido a la presencia muy próxima de grandesmuros de corte que absorben las fuerzas debidas a sismo, por lo que se decide no realizar el diseño por capacidad.
Del análisis se tiene que Vu =3.45, entonces para b=25 cm y d=84 cm, tenemos:
ΦVc = 20.46 ton > Vu, entonces se colocará estribos mínimos espaciados a 25 cm).
En la figura 5.17 se puede apreciar el diseño final de la columna
Figura 5.17Diseño de columna C1.
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Según Norma se debe verificar: ∑Mn columnas ≥ 1.4∑Mn vigas
∑Mn columnas =65.7 ton.m + 65.7 ton.m = 131.4 ton.m
∑Mn vigas = 21.3 ton.m + 9.26 ton.m = 30.56 ton.m
→ ∑Mn columnas = 4.3∑Mn vigas
Se verifica el cumplimiento de la exigencia de la norma. De esta forma se logrará que las rótulas plásticas se formen en las vigas antes que en las columnas.
5.9DISEÑO DE MUROS DE CORTE
Diseño por flexocompresión
La Norma E.060 de Concreto Armado establece que la cuantía de acero vertical debe cumplir con :
En el caso de que Vu ≤ 0.5ΦVc, la cuantía puede ser : El espaciamiento no excederá de:
L/5
3/t
45 cm
La sección de diseño se considerará en la parte inferior del muro, ya que dicha sección por lo general es la de mayor...
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