Vigas y losas armadas en una dirección

9. VIGAS Y LOSAS ARMADAS EN UNA DIRECCIÓN

9.1. MÉTODO DE ANÁLISIS

Las vigas y losas simplemente apoyadas son estructuras isostáticas, para la determinación de sus fuerzas internas pues se evalúan a través de las ecuaciones de equilibrio.

Por otro lado, las losas y vigas continuas, son estructuras hiperestáticas, el análisis de estas estructuras se efectúa por los siguientes procedimientos: el método elástico, el método plástico y el método aproximado. Todo según la NORMA ACI 318-14.

El método elástico, es utilizado en combinación con el método de diseño a la rotura, pero es contradictorio, ya que el diseño a la rotura asume que tanto concreto como acero han superado el límite elástico.

El análisis plástico es el más recomendable, ha demostrado ser una práctica que ha conducido a diseños seguros.

El método aproximado, el método aproximado.

El concreto es un material que por su naturaleza hace imposible cualquier método práctico de estimación de los esfuerzos reales:

• EI patrón incierto de fisuramiento del material ya que se desconoce las propiedades reales
• El comportamiento inelástico del concreto
• La sensibilidad de características mecánicas del concreto, en el proceso constructivo
• La dificultad para hallar los esfuerzos debido al creep, la contracción de fragua y asentamientos.

Recomendación: no pasar por alto el diseño de concreto son aproximaciones

9.2. MÉTODO DE COEFICIENTES DEL ACI

Este procedimiento es válido para vigas y losas armadas en una dirección.

9.2.1. Limitaciones
        *        La viga o losa debe contar con dos o más tramos.

*        Los tramos deben tener longitudes casi iguales, los tramos adyacentes no deben diferir de la menor en las del 20%

        *        Las cargas tienen que ser distribuidas

        *        La carga viva no debe ser mayor que el triple de la carga muerta

        *        Los elementos analizados deben ser prismáticos

9.2.2. Coeficientes de diseño

Los momentos flectores y fuerzas cortantes son la fusión de la carga ultima, la luz libre entre tramos y las condiciones del apoyo. Para eso se tomara en cuenta las tablas de la norma ACI 318-14 tabla 6.5.2 y 6.5.4

El método de los coeficientes nos brinda momentos y fuerzas cortantes conservadores. Por eso limita la carga viva en relación a la carga permanente.[pic 1]

9.3. ALTERNANCIA DE CARGAS

La carga muerta tiene una distribución que no varia con el tiempo. La carga viva es una carga móvil.

Debe ser considerado este patron de carga cambiante, para hallar los máximos esfuerzos en la estructura.

El máximo esfuerzo en una sección de un miembro continu, se determina usando el método de las líneas de influencia.

Las líneas de influencia son curvas que muestran la variación de un momento, fuerza cortante en una sección de carga unitaria que esta a lo largo del elemento.

Para determinar el patron de cargas critico para un esfuerzo, se puede usar el principio de Müller-Breslau, ya que este establece que la línea de influencia de una fuerza interna tiene la misma forma que la deformada del elemento en un desplazamiento unitario en la dirección de la fuerza aplicada.

El mayor momento negativo sobre un apoyo se debe considerar que la carga permanente se aplica sobre todo el elemento y la carga viva

Los máximos momentos positivos en el centro de un tramo se debe considerar que la carga permanente actúa a todo lo largo del miembro y la carga viva en el tramo

9.4. REDISTRIBUCIÓN DE MOMENTOS

Se recomienda el método elástico para el análisis de estructuras de concreto armado. Teniendo en cuenta la inelasticidad del concreto.

Se denomina redistribución de esfuerzos, la capacidad de trasladar carga de las secciones mas esforzadas a las menos esforzadas, para que no haya fallas de sobrecarga.

La Norma ACI 318-14 en el articulo 6.6.5, permite aumentar y reducir los momentos negativos de los apoyos de las vigas continuas, pero no mas 1000%E1 con un máximo de 20%. Donde E1 es la deformación unitaria del fierro en tracción.

Cualquier variación en el momento negativo en los apoyos deberá repercutir en el momento positivo .[pic 2]

9.5. VIGAS SIMPLEMENTE APOYADAS Y VIGAS CONTINUAS

Las vigas se analizan por cualquier método elástico o haciendo uso del método de los coeficientes, se debe considerar el efecto de la alternancia de cargas.

El diseño de las vigas involucra las siguientes etapas:

• Cálculo del refuerzo longitudinal por esfuerzo de tracción y compresión.
• Cálculo del refuerzo transversal por fuerza cortante.
• Cálculo del refuerzo transversal por torsión.
• Determinación de los puntos de corte del acero longitudinal y detallado del anclaje del refuerzo.
• Verificacion y control de deflexiones
• Control de rajaduras

Las vigas no suelen tener problemas de pandeo lateral, aun si son delgadas y peraltadas, a menos que estén sujetas a momentos torsores elevados.[pic 3]

Por integridad estructural, el código sugiere que las vigas perimetrales estén provistas, en toda su extensión, de refuerzo positivo igual o mayor a un cuarto del acero positivo requerido en el centro de la luz y por refuerzo negativo igual o mayor a un sexto del acero negativo provisto en el apoyo.

Para vigas no perimetrales, el código sugiere que toda la viga cuente con refuerzo positivo continuo igual a por lo menos un cuarto del requerido en el centro de la luz y proveer al menos dos barras continuas.

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