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Fundamentos de Diseño en Concreto Armado
Fundamentos de Diseño en Concreto Armado
Fundamentos de Diseño en Concreto Armado
El diseño por estado límite trata de lograr que las características acción-
respuesta de un elemento estructural o de una estructura estén dentro de
límites aceptables. Según este método, una estructura o un elemento estructural
deja de ser útil cuando alcanza un estado límite, en el que deja de realizar la
función para el cual fue diseñada.
Se propone que la estructura se diseñe con referencia a varios estados límite. Los
estados límite más importantes son: resistencia bajo carga máxima, deflexiones y
ancho de grietas bajo carga de servicio. En consecuencia la teoría de la
resistencia máxima se enfoca para el dimensionamiento de las secciones,
utilizando la teoría elástica solamente para asegurar el comportamiento bajo
cargas de servicio.
U =1.2D+1.01+1.6W ó
U =1.2D+1.0L+1.0E
U =0.9D+1.6W ó
U =0.9D+1.0E
Se debe verificar que las deflexiones bajo cargas de servicio estén dentro de los
límites aceptables. El control del agrietamiento también es muy importante para
fines de apariencia y durabilidad. El código ACI proporciona recomendaciones
para ambos.
CAPÍTULO 2
MATERIALES
f1 = fc + 4.1 f2
Donde:
BARRA DIÁMETRO
PESO kg/m AREA cm2 PERÍMETRO cms.
NÚMÉRICA pulg. cms.
3 3/8 0.95 0.559 0.71 2.99
4 1/2 1.27 0.993 1.27 3.99
5 5/8 1.59 1.552 1.98 4.99
6 3/4 1.91 2.235 2.85 5.98
7 7/8 2.22 3.042 3.88 6.98
8 1 2.54 3.973 5.07 7.98
9 1 1/8 2.86 5.028 6.41' 8.98
10 1 1/4 3.18 6.207 7.92 9.97
11 1 3/8 3.49 7.511 9.58 10.97
12 1 1/2 3.81 8.938 11.40 11.97
Generalmente el tipo de acero se caracteriza por el límite o esfuerzo de fluencia,
entre estos tipos tenemos los de grado 40, 50 y 60, que corresponden a los límites
de fluencia de 2800, 3500 y 4200 kg/cm2.
Las curvas esfuerzo-deformación del acero muestran una porción inicial elástica
lineal, una plataforma de fluencia (es decir donde la deformación continua sin
aumento del esfuerzo, a este valor del esfuerzo se le llama esfuerzo de fluencia),
una región de endurecimiento por deformación, y finalmente una zona donde el
esfuerzo decae hasta ocurrir la fractura.
El concreto no esta confinado fuera del área del refuerzo transversal, y se puede
esperar que este concreto d recubrimiento tenga características esfuerzo
deformación distintas a las del concreto dentro del núcleo. E recubrimiento
generalmente comienza a desprenderse cuando se alcanza la resistencia no
confinada, especialmente si la cuantía de acero transversal es elevada debido a la
presencia de un gran número de-varillas transversales crea un plano de debilidad
entre el núcleo y el recubrimiento lo que precipita el desprendimiento.
a. Contracción
Las deformaciones por contracción se deben esencialmente a cambios en el
contenido de agua del concreto a lo largo del tiempo. La contracción tiende a
producir esfuerzos debido a la restricción al libre desplazamiento del
elemento. Se puede estimar que las deformaciones unitarias debidas a
contracción varían entre 0.0002 y 0.0010.
b. Flujo Plástico
El flujo plástico es un fenómeno relacionado con la aplicación de la carga; se
trata esencialmente de un fenómeno de deformación bajo carga continua,
debido a un reacomodo interno de las partículas que ocurre al mismo tiempo
que la hidratación del cemento.
CAPÍTULO 3
De la figura tenemos:
Diagrama de deformación
unitaria
Donde cb : Distancia del eje neutro a la fibra extrema en compresión en
una sección con cuantía balanceada.
Entonces:
Finalmente: Pb = β1
0.85 f`c ba = As fy
Tomando Momentos respecto a un eje que pasa por el centroide del acero
tenemos:
Mn = As fy (d – a/2)
Mu = Mn = φ As Fy (d – a/2)
Para el diseño por flexión debemos saber que el tipo de falla deseable es
la falla dúctil con la cual la sección ha desarrollado grandes
deformaciones.
- Cuantía Máxima:
P max = 0.75 Pb
- Cuantía Mínima:
Sabemos:
Luego: Mu = φ Mn = φ As fy (d – a/2)
a. Proceso Iterativo:
As = pbd ; φ = 0.9
De la figura tenemos:
Sabemos que:
Fs = Es Єs = 2 x 106 Єs
Diagrama de deformación
unitaria
Mu = φ As fs (d – a/2)
3.3.3 Aplicaciones:
Aplicación No 01:
a) Fy = 4200 kg/cm2 y
b) Fy = 2800 kg/cm2