Diseño de elementos de concreto r

Diseño de Elementos de Concreto Reforzado

Existen dos teorías para el diseño de estructuras de concreto reforzado: “La teoría elástica” llamada también “Diseño por esfuerzos de trabajo” y “La teoría plástica” ó “Diseño a la ruptura”.
La teoría elástica es ideal para calcular los esfuerzos y deformaciones que se presentan en una estructura de concreto bajo las cargas de servicio. Sinembargo esta teoría es incapaz de predecir la resistencia última de la estructura con el fin de determinar la intensidad de las cargas que provocan la ruptura y así poder [1]asignar coeficientes de seguridad, ya que la hipótesis de proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones es completamente errónea en la vecindad de la falla de la estructura.
La teoría plástica es un método para calcular ydiseñar secciones de concreto reforzado fundado en las experiencias y teorías correspondientes al estado de ruptura de las teorías consideradas.

Ventajas del Diseño Plástico

1. En la proximidad del fenómeno de ruptura, los esfuerzos no son proporcionales a las deformaciones unitarias, si se aplica la teoría elástica, esto llevaría errores hasta de un 50% al calcular los momentos resistentesúltimos de una sección. En cambio, si se aplica la teoría plástica, obtenemos valores muy aproximados a los reales obtenidos en el laboratorio.
2. La carga muerta en una estructura, generalmente es una cantidad invariable y bien definida, en cambio la carga viva puede variar mas allá del control previsible. En la teoría plástica, se asignan diferentes factores de seguridad a ambas cargas tomando encuenta sus características principales.
3. En el cálculo del concreto presforzado se hace necesario la aplicación del diseño plástico, porque bajo cargas de gran intensidad, los esfuerzos no son proporcionales a las deformaciones.

Hipótesis del diseño plástico

Para el diseño de los miembros sujetos a carga axial y momento flexionante, rompiendo cumpliendo con las condiciones aplicables deequilibrio y compatibilidad de deformaciones, las hipótesis son:

A) Las deformaciones unitarias en el concreto se supondrán directamente proporcionales a su distancia del eje neutro. Excepto en los anclajes, la deformación unitaria de la varilla de refuerzo se supondrá igual a la deformación unitaria del concreto en el mismo punto.
B) La deformación unitaria máxima en la fibra de compresiónextrema se supondrá igual a 0.003 en la ruptura.
C) El esfuerzo en las varillas, inferior al límite elástico aparente Fy, debe tomarse igual al producto de 2.083 x 106 kg/cm2 por la deformación unitaria de acero. Para deformaciones mayores que corresponden al límite elástico aparente, el esfuerzo en las barras debe considerarse independientemente de la deformación igual el límite elástico aparenteFy.
D) Se desprecia la tensión en el concreto en secciones sujetas a flexión.
E) En la ruptura, los esfuerzos en el concreto no son proporcionales a las deformaciones unitarias. El diagrama de los esfuerzos de compresión puede suponerse rectangular, trapezoidal, parabólico, o de cualquier otra forma cuyos resultados concuerden con las pruebas de los laboratorios.
F) La hipótesis anterior puedeconsiderarse satisfecha para una distribución rectangular de esfuerzos definida como sigue:
[2]
En la ruptura se puede suponer un esfuerzo de 0.85 f’c, uniformemente distribuido sobre una zona equivalente de compresión, limitada por los bordes de la sección transversal y una línea recta, paralela al eje neutro y localizada a una distancia a = ß1 c a partir de la fibra de máximadeformación unitaria en compresión y el eje neutro, se medirá perpendicularmente a dicho eje. El coeficiente “ß1” se tomará como 0.85 para esfuerzos f’c hasta de 280 kg/cm2 y se reducirá contínuamente en una proporción de 0.05 por cada 70 kg/cm2 de esfuerzo en exceso de los 280 kg/cm2.

Análisis de las Hipótesis

La hipótesis (A), acepta la variación lineal de las deformaciones unitarias. Lo cual es...