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U U..M M..SS..A A..

VIGA PARED

FACULTAD DE INGENIERIA

Docente: Alumnos:

INGENIERIA CIVIL

Ing. José Antonio Zelaya Univ. Choque Miranda Milton Fernando Univ. Callisaya Quispecahuana Rafael

Grupo 8

Civ 210 – Hormigón Armado II

VIGA PARED 1.

GENERALIDADES

Se consideran como vigas de gran canto las vigas rectas generalmente de sección constante y cuya relación entre la luz, l, y el canto total h, es inferior a 2, en vigas simplemente apoyadas, o a 2,5 en vigas continuas. En las vigas de gran canto, se considerará como luz de un vano: 

A la distancia entre ejes de apoyos, si esta distancia no sobrepasa en más de un 15 por ciento a la distancia libre entre paramentos de apoyos (l = luz libre).



A 1,15 veces la luz libre en caso contrario.

h

b l0 De acuerdo con la definición dada, el concepto de viga de gran canto (o viga-pared) no tiene un carácter absoluto, sino que depende de la relación canto/luz de la pieza. 1.1. Anchura mínima El comportamiento de la viga frente al riesgo de pandeo transversal de la zona de compresión, así como la resistencia del hormigón tanto a flexión, como a esfuerzo cortante, limitarán la anchura b de las vigas de gran canto. A estos efectos, el esfuerzo cortante máximo, debido a las cargas y sobrecargas, y determinado como en las vigas normales, no sobrepasará el valor: Vd = 0.10·b·h·fcd

si

hl

En vigas de gran canto de uno o varios vanos de igual longitud y solicitadas por una carga uniformemente repartida, actuando en su plano medio, las limitaciones anteriormente expuestas se reducen a:

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b

lo qd 3 8 f cd  h

b

;

lo q  d 0.2 f cd  h

Donde: B=

anchura o espesor de la viga;

h=

canto total de la viga;

lo =

luz libre;

qd =

valor de cálculo por unidad de longitud de la carga uniformemente repartida.

fcd =

resistencia de cálculo del hormigón en compresión.

En todo caso, la dimensión b deberá ser suficiente para poder alojar en su interior las armaduras necesarias respetando las condiciones generales de fisuración y recubrimientos mínimos. Siendo homogéneas las fórmulas dadas en este apartado, deberá entrarse en ellas con un mismo sistema de unidades, para todas las variables. La primera de las dos limitaciones establecidas para la anchura b se deriva de la condición de no pandeo de la pieza:

b

  qd  l f cd  h

con



l 16  b  2

Esta limitación no es necesaria si por disposición constructiva el arriostramiento de la cabeza de compresión es suficiente para impedir su pandeo. Por su parte, la segunda de las limitaciones establece la condición mínima de resistencia del hormigón, tanto a flexión como a esfuerzo cortante. 1.2. Cálculo de los esfuerzos longitudinales Los esfuerzos principales, momentos flectores y esfuerzos cortantes, debidos a las cargas y sobrecargas, se calcularán como si se tratase de vigas de relación canto/luz, normal. Los esfuerzos debidos a deformaciones impuestas, tales como retracción, fluencia, efectos térmicos y descensos de apoyo, se valorarán según la teoría de la elasticidad.

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1.3. Armaduras longitudinales principales 1.3.1. Vigas de gran canto simplemente apoyadas Se dispondrá una armadura longitudinal inferior, igual a la necesaria para resistir el momento de cálculo, en una viga de relación canto/luz normal, con la misma anchura b y un brazo mecánico igual a:

l  2i h

z = 0.2 (l + 2 h)

si

1

z = 0.6 · l

si

l 1 h

La armadura principal así calculada se mantendrá sin reducción de un apoyo a otro; se anclará en las zonas de apoyo, de modo que pueda equilibrarse, en una sección situada sobre el paramento del apoyo, un esfuerzo de tracción igual a los 8/10 del esfuerzo máximo para el cual se ha obtenido. Esta armadura principal se repartirá sobre una altura igual á 0,25 h(ver fig). Eje del Apoyo

0.25 h - 0.05 l

DETALLE DE ANCLAJE DE LAS BARRAS DE ÑA ARMADURA PRINCIPAL l

1.3.2. Vigas de gran canto continuas Se dispondrán armaduras longitudinales superiores e inferiores, iguales a las necesarias, para resistir los momentos de cálculo, en una viga de relación canto/luz normal, con la misma anchura b y un brazo mecánico igual a:

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l  2.5 h

z = 0.2 (l + 1.5 h)

si

1

z = 0.5 · l

si

l 1 h

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La armadura principal de tracción en el vano se dispondrá, en principio, sin reducción de sección, en toda la longitud del mismo. Su anclaje sobre apoyos de borde y su reparto en altura debe realizarse de acuerdo con la anterior figura. La armadura principal de tracción sobre apoyos se prolongará en su mitad, sobre toda la longitud de los vanos adyacentes. La otra mitad puede ser interrumpida a una distancia del paramento del apoyo considerado, igual a la más pequeña de las dos dimensiones, 0,4 h y 0,4 l, del vano correspondiente. Si la luz (l) es igual o mayor que el canto total (h), la armadura principal de tracción se dispondrá uniformemente en cada una de las bandas horizontales siguientes:  En la banda superior sobre una altura 0,20 h se colocará la fracción 1/2(l/h-1) de la sección total de la armadura principal horizontal.  En la banda intermedia situada entre las cotas 0,20 h y 0.80 h, se colocará el resto de la sección total de la armadura principal horizontal.  Si la luz (l) es menor que el canto total (h) se dispondrá:  En la zona superior situada más arriba de la cota l, un enrejado de armaduras ortogonales en el que las barras horizontales deben ser preponderantes. -Entre las cotas 0,2 l y l, la armadura principal horizontal uniformemente repartida. 1.4.

Armaduras de alma

Con el fin de limitar la importancia de la fisuración (que podría resultar de un gran alargamiento del acero), se da generalmente a estos estribos secciones superabundantes. Por otra parte, estos estribos deben envolver, sin discontinuidad, a las barras de la armadura principal inferior y ser prolongados, con toda su sección, en toda la altura de la viga de gran canto (o en la longitud igual a la luz, si esta última es inferior al canto total). En la proximidad inmediata de los apoyos, la longitud de estos estribos puede reducirse ligeramente. 1.4.1. Cargas aplicadas a la parte superior de la viga Se dispondrá una malla de armaduras ortogonales, compuesta de estribos verticales y de barras horizontales en cada una de las caras. La sección de las barras de la malla no será inferior a: Ah = 0.0025·b·sh

ó

Av = 0.0025· b · sv

en el caso de barras lisas.

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Ah = 0.002 · b · sh

ó

Av = 0.002 · b · sv

en el caso de barras corrugadas. sh y sv son las separaciones entre barras verticales y horizontales, respectivamente. En la proximidad de los apoyos se colocarán barras complementarias del mismo diámetro que la armadura de alma, tal como se indica en la figura siguiente. b = EL MENOR DE LOS VALORES 0.2 h Ó 0.2 l ZONA EN LA CUAL ES NECESARIA ARMADURA VERTICAL COMPLEMENTARIA

b

EL MENOR DE LOS VALORES 0.5 h Ó 0.5 l

ZONA EN LA CUAL ES NECESARIA ARMADURA HORIZONTAL COMPLEMENTARIA ZONA DE ARMADURA NORMAL PRINCIPAL

EL MENOR DE LOS VALORES 0.3 h Ó 0.3 l

Si la viga es continua, la armadura principal en los apoyos, dispuesta según se ha indicado puede ser considerada como perteneciente a la armadura horizontal de alma definida anteriormente. En el caso en que el esfuerzo cortante sobrepase el 75 por 100 del valor límite indicado en 59.2, se dispondrán barras oblicuas complementadas por la red ortogonal correspondiente a la armadura de alma, capaces de absorber en su dirección un esfuerzo igual a 0,8 Vd. Estas barras formarán cercos que envuelven la armadura principal inferior de la viga y se anclarán en la zona de apoyo. 1.4.2. Cargas aplicados en la parte inferior de la viga En este caso, se complementarán las armaduras indicadas en 59.5.1, incorporando unos estribos suplementarios, destinados a asegurar la transferencia de la totalidad de la carga SEMESTRE 1 / 2012

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entre su punto de aplicación y la parte superior de la viga de gran canto. Estos estribos deben dimensionarse de modo que su tensión de tracción no sobrepase la tensión de cálculo del acero.

1.4.3. Cargas de aplicación indirecta En el caso de vigas de gran canto cargadas en toda su altura por medio de un diafragma transversal o de un soporte de gran sección, prolongado hasta la parte inferior de la viga, se debe disponer una armadura de suspensión, dimensionada de forma que equilibre una fuerza igual a la carga total máxima transmitida por el soporte o el diafragma. Esta armadura de suspensión puede estar constituida por estribos verticales, dispuestos con toda su sección en una altura igual al más pequeño de los valores h o l. En los casos de cargas particularmente importantes, una parte de la armadura de suspensión puede estar formada debe equilibrarse por estas barras más del 60 por 100 de la totalidad de la carga. En el caso en que una viga de gran canto apoye en toda su altura sobre un soporte de gran sección o bien sobre un diafragma transversal, la armadura destinada a asegurar la transferencia de las cargas a los apoyos debe estar constituida, bien por una red ortogonal de barras horizontales y verticales o bien por barras oblicuas complementadas con una red ortogonal; esta armadura debe estar dimensionada de acuerdo con la hipótesis de celosía compuesta por barras a tracción y bielas comprimidas de hormigón.

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1.5.

Dimensionado de las zonas de apoyo

Para la obtención de las reacciones en los apoyos, se considerarán las vigas de gran canto, como vigas de relación canto/luz normal. En el caso de apoyos extremos, se aumentarán los valores así obtenidos en un 10 por 100. Si la viga está rigidizada en la zona de apoyo por elementos transversales de altura menor que el canto de la viga, la reacción de apoyo no será superior a:  0,80 b(a + hf)fcd (en los casos de un apoyo externo) y  1,20 b(a + 2 hf)fcd (en los casos de apoyos intermedios). Donde: b = anchura de la viga de gran canto. a = altura del apoyo considerado, no mayor de 1/5 de la menor de las luces adyacentes al apoyo considerado. hf = altura del elemento transversal. Si la viga está rigidizada por elementos transversales de altura igual a su canto, será suficiente comprobar que se satisfacen las condiciones del 59.2 y que las tensiones máximas, provocadas por las reacciones de apoyo en estos elementos, no sobrepasan las resistencias de cálculo. 1.6.

Cargas concentradas en la vertical de los apoyos

Si una viga de gran canto está sometida a una carga concentrada Q en la vertical de uno de Tus apoyos y si ningún nervio vertical permite asegurar la transferencia de esta carga al apoyo, con unas tensiones que no sobrepasen la resistencia de cálculo será necesario disponer una armadura complementaria de alma, repartida según dos bandas horizontales y susceptible de equilibrar en cada una de estas bandas, con la resistencia de cálculo del acero, un esfuerzo de tracción igual a Q/4.

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Esta armadura debe estar uniformemente repartida en toda la altura respectiva de cada una de estas bandas y dispuesta conforme a la figura siguiente. En este caso se contará con un esfuerzo cortante complementario, en la viga de gran canto igual al más pequeño de los valores: Qd l  2  a  2 l

Donde:

;

Qd h  2  a  2 h

a = anchura del apoyo considerado.

En el caso de carga concentrada Q sobre apoyo de borde, la armadura complementaria estará totalmente anclada más allá de la sección del paramento de apoyo y prolongada en el vano de borde en una longitud igual a la prevista para cada uno de los vanos adyacentes de un apoyo intermedio. En este caso, el esfuerzo cortante complementario definido anteriormente será igual al menor de los valores:

Qd  2.

la l

; Qd 

ha h

EJEMPLO DE APLICACIÓN

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Cálculo de materiales fck= 20 [MPa] fyk=400 [MPa]

1.- Verificación de viga pared Entonces es una viga pared isostática

2.- Análisis de carga gk = g1 + g2 + ppviga = 18 + 24 + 0.12x5x25 =57 KN/m gd = 57x1.5 = 85.5 KN/m

(mayorando)

qk = q1+q2 = 12 + 16 =28 KN/m SEMESTRE 1 / 2012

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qd = 28 x 1.6 = 44.8 KN/m

(mayorando)

qdt= 85.5 + 44. 8 = 138[KN/m]

(carga Total)

3.- Altura eficaz he = h

El menor de estos valores

he = l

se elige como altura efectiva

he = 5 [m] 4.- Verificar al corte Vd = 0,10 . b. h . fcd si h ≤ l Vu=(1/2)x138x7 = 456.05 [KN] Vd = 0.1x12x50x1.33 = 960 [KN] Vu < 960 [KN] 5.- Verificación al pandeo

b

lo qd 3 8 f cd  h

el valor que hemos asumido cumple

CÁLCULO DE ARMADURAS Armadura Horizontal Ah =12 * 100 * 0.002 = 2.4 [cm2] 2.4/2 =1.2 8c/20 Armadura vertical Av=r * b * S2  Vale según el tipo de armadura  = 0.002 para B400 Av=0.002*12*20 = 0.48 [cm2] 6c/25 SEMESTRE 1 / 2012

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6.- Brazo mecánico Z= 0.2x(7+2x5) = 3.4 m 7.- Cálculo de armadura z = 0.2 (l + 2 h)

si

1

l 2 h

7  12 Esta armadura principal se repartirá sobre una altura igual á 0,25 h-0,05 l con h ≤ l S = 0.25x5 – 0.05x7 = 0.90 m S = 0.15x5 = 0.75m Asumir S = 0.75 m

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