cap09 flexion3.doc

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Concreto Armado 1 - 134 9.4 Falla de Tracción, Compresión y Balanceada La figura 9-20 muestra, por simplicidad en una sección rectangular sin acero en compresión, los tres tipos de falla que puede experimentar una sección de concreto armado sometida a flexión si fuera llevada hasta la falla. La diferencia entre los tres tipos estriba en la deformación del acero y en la posición del eje neutro cuando la sección alcanza la falla. Una misma sección, dependiendo da la cantidad de acero en tracción, puede experimentar cualquiera de los tres tipos de falla. a) Falla de Tracción Se le conoce también con el nombre de sección subreforzada. En este caso el acero entra en fluencia antes de que el concreto alcance la deformación máxima cu. La falla de tracción es dúctil, la sección tiene capacidad de disipación de energía y de rotación inelástica. Las Normas establecen la cantidad máxima de acero en tracción por flexión que se permite colocar en las secciones de concreto armado, de tal modo que la falla sea por tracción. b) Falla Balanceada Es un caso particular que marca el límite entre las fallas de tracción y de compresión. El concreto alcanza la deformación de agotamiento -cu- en simultáneo con el acero que alcanza la deformación de fluencia y. Este estado permite calcular la cantidad de acero (Asb) que produce la falla balanceada de una sección. Las Normas fijan la cantidad máxima de refuerzo como una fracción del acero balanceado. c) Falla de Compresión Fig. 9-20 Tipos de fallas de una sección en flexión

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Concreto Armado 1 - 134

9.4 Falla de Tracción, Compresión y Balanceada

La figura 9-20 muestra, por simplicidad en una sección rectangular sin acero en compresión, los tres tipos de falla que puede experimentar una sección de concreto armado sometida a flexión si fuera llevada hasta la falla. La diferencia entre los tres tipos estriba en la deformación del acero y en la posición del eje neutro cuando la sección alcanza la falla.

Una misma sección, dependiendo da la cantidad de acero en tracción, puede experimentar cualquiera de los tres tipos de falla.

a) Falla de Tracción

Se le conoce también con el nombre de sección subreforzada. En este caso el acero entra en fluencia antes de que el concreto alcance la deformación máxima cu. La falla de tracción es dúctil, la sección tiene capacidad de disipación de energía y de rotación inelástica.

Las Normas establecen la cantidad máxima de acero en tracción por flexión que se permite colocar en las secciones de concreto armado, de tal modo que la falla sea por tracción.

b) Falla Balanceada

Es un caso particular que marca el límite entre las fallas de tracción y de compresión. El concreto alcanza la deformación de agotamiento -cu- en simultáneo con el acero que alcanza la deformación de fluencia y.

Este estado permite calcular la cantidad de acero (Asb) que produce la falla balanceada de una sección. Las Normas fijan la cantidad máxima de refuerzo como una fracción del acero balanceado.

c) Falla de Compresión

Recibe también el nombre de sección sobrereforzada. El concreto alcanza la deformación máxima -cu- y el acero permanece aun elástico (s < y) es decir, sin haber llegado a la fluencia.

La falla de compresión es frágil, con poca capacidad de disipación de energía y sobreviene casi sin previo aviso. Las Normas no permiten este tipo de falla en elementos en flexión.

Las diferencias en el comportamiento y ductilidad entre los tres tipos de falla mencionados, se pueden apreciar cualitativamente con la ayuda de los diagramas simplificados momento – curvatura que se muestran en la figura 9-21.

Fig. 9-20 Tipos de fallas de una sección en flexión

Concreto Armado 1 - 135

La curva A de la figura 9-21 corresponde a una sección con falla en tracción. La falla es del tipo dúctil y la ductilidad de curvatura (u / y) si la cantidad de acero es moderada, suele ser grande. Se producen deflexiones notables en el elemento cerca de la falla, con grietas anchas en la zona de tracción.

Las curvas B y C, si bien exhiben mayor resistencia que la A por tener mayores cantidades de acero en tracción, presentan fallas indeseables del tipo frágil. La ductilidad de curvatura es pequeña, cercana a la unidad salvo que hubiera una cantidad importante de refuerzo de confinamiento que permita aumentar la deformación de agotamiento del concreto (cu).

9.5 Análisis de Secciones Rectangulares

Iniciaremos el estudio con las secciones rectangulares por ser las más utilizadas en los elementos de concreto armado y por corresponder a la geometría más simple.

Deduciremos expresiones que permitan el análisis y el diseño de secciones rectangulares de concreto armado. Para ello utilizaremos las hipótesis básicas y las simplificadoras del ACI, explicadas en la sección 9.3.2 y haremos uso de los tres “bloques” de condiciones que siempre se deberán cumplir:

- Equilibrio- Compatibilidad de deformaciones- Relaciones Constitutivas

9.5.1 Análisis de Secciones Rectangulares con Falla en Tracción

La figura 9-22 muestra una sección rectangular que ha alcanzado su resistencia nominal a la flexión (Mn). Se indica el estado de deformaciones y de esfuerzos en el concreto y en el acero. Las compresiones “reales” en el concreto se han reemplazado por el bloque equivalente de compresiones de profundidad - a = 1 c - e intensidad 0.85 fc.Ya que hemos supuesto que la falla de la sección sea de tracción (falla dúctil) se deberá cumplir:

- As < Asb. Es decir, la cantidad de acero en tracción colocada es menor de la que originaría una falla balanceada.

- s >y y = 0.0021 para fy = 4,200 kg/cm²

Fig. 9-21 Diagramas idealizados momento-curvatura para los tres tipos de falla de una sección en flexión.

Concreto Armado 1 - 136

Ecuaciones:

La ecuación 9-16 permite determinar la profundidad del bloque equivalente de compresiones y a partir de ella la profundidad del eje neutro (c = a /1). Las ecuaciones 9-17 y 9-18 son equivalentes y permiten determinar la resistencia nominal en flexión de una sección rectangular con falla en tracción.

Las ecuaciones anteriores son para el análisis de secciones rectangulares con falla de tracción, sin embargo es posible modificarlas convenientemente para ser utilizadas en el diseño. En el diseño se conoce el momento Mu (resistencia requerida) las dimensiones de la sección transversal (predimensionamiento) y la calidad del concreto y del acero, la pregunta que hay que contestar es ¿cuál es la cantidad de acero en tracción necesaria para satisfacer la ecuación Mn Mu?. A continuación veremos como transformar las ecuaciones 9-17 y 9-18 para su empleo en el diseño de secciones rectangulares.

Fig. 9-22 Sección rectangular. Deformaciones y fuerzas internas en la falla.

Mn

Concreto Armado 1 - 137

Las ecuaciones 9-21 y 9-22 sirven para el análisis o para el diseño de secciones rectangulares con acero únicamente en tracción. La más utilizada es la 9-21 en la cual la incógnita es la que se obtiene al resolver la ecuación cuadrática. Generalmente la ecuación 9-21 se emplea para el diseño de secciones, para el análisis es más simple emplear las ecuaciones 9-16 y 9-17.

En la figura 9-16 se muestra el ajuste de la ecuación 9-22 con los resultados obtenidos de los ensayos de vigas en flexión.

El empleo de la ecuación 9-21 para diseño puede hacerse mediante el uso de tablas o calculadoras programables. Conocido fc, b, d, Mu (resistencia requerida) su empleo es muy simple, tal como se muestra a continuación:

La Tabla 9-1 (PCA) inserta al final de este Capítulo, permite resolver la ecuación 9-21. Su ventaja estriba en que, además de ser adimensional (basta usar un sistema de unidades consistente), es aplicable a cualquier calidad del concreto y del acero.

La ecuación 9-21 puede transformarse de otra manera para generar gráficos y tablas más simples que la Tabla 9-1, para su uso rutinario en el diseño de secciones rectangulares, veamos:

La figura 9-23 (PCA) muestra la solución gráfica de la ecuación 9-21 para acero grado 60 y cuatro calidades del concreto. Sirve tanto para análisis de secciones como para diseño.

Convertir las ecuaciones 9-21, 9-22 y 9-24 en tablas para el diseño es tarea simple. Las Tablas 9-2, 9-3 y 9-4 insertas al final del Capítulo, han sido generadas con una hoja de cálculo a partir de la ecuación 9-22 y sirven para análisis y diseño de secciones rectangulares. Para el diseño basta entrar a las tablas con el valor de Ku definido por la ecuación 9-24 y leer el correspondiente valor de la cuantía necesaria.

22)-(9 )0.59-(1 )59.01(2

)59.01(2

)7.1

1(2

cf

fy

cf

fy

bdcf

Mn

bdcfMn

bdcfMn

(9-21)

Fig. 9-23 Curvas de cuantía – resistencia ( - Mn)

fy = 4,200 kg/cm2

Concreto Armado 1 - 138

Existen muchas otras tablas y gráficos, en general ayudas para el diseño, disponibles. La metodología que se presenta a continuación es útil para su empleo en calculadoras programables ya que no es necesario resolver la ecuación cuadrática (ecuación 9-21) ni emplear tablas.

Partiendo de la ecuación 9-18:

Una de las raíces de la ecuación anterior es:

Conocido el valor de a (profundidad del bloque equivalente de compresiones) se puede calcular el área de acero con la ecuación 9-17:

Concreto Armado 1 - 139

9.5.2 Análisis de Secciones Rectangulares con Falla en Compresión

El concreto llega a su deformación de agotamiento - cu - antes que el acero haya llegado a la fluencia, en consecuencia el acero permanece elástico con un esfuerzo menor que el de fluencia.

En este tipo de secciones, también conocidas como sobrereforzadas, el área de acero es mayor que la asociada a la falla balanceada. La falla de la sección es frágil, con una ductilidad de curvatura muy baja, cercana a la unidad.

A diferencia de las secciones subreforzadas, en las cuales el acero está en fluencia y por lo tanto su esfuerzo es conocido, en las secciones con falla en compresión la dificultad estriba en conocer el esfuerzo en el acero de tracción (fs). Si bien la Norma no permite el empleo de secciones sobrereforzadas, es posible deducir la ecuación que predice la resistencia de la sección. La deducción se presenta a continuación:

Equilibrio de la sección (compresión en el concreto = tracción en el acero):

Compatibilidad de deformaciones (secciones planas):

Sustituyendo (b) y (c) en (a) se obtiene:

Resolviendo la ecuación 9-26 se encuentra la profundidad del bloque equivalente de compresiones - a - y a partir de este valor se puede calcular la resistencia de la sección, mediante:

Mn = 0.85 fc a b (d – a /2)

Será necesario verificar que la deformación en el acero de tracción sea menor que la deformación de fluencia. En caso contrario la solución no será válida.

La resistencia de la sección también se puede obtener tanteando sucesivos valores de "c" (la posición del eje neutro). Para cada valor de c se calcula la compresión total en el concreto (Cc) y la tracción en el acero. El proceso se repite hasta lograr la convergencia, es decir hasta lograr que la compresión en el concreto sea igual a la tracción en el acero:

Cc = Ts = As fs

Concreto Armado 1 - 140

9.5.3 Secciones Rectangulares con Falla Balanceada – Acero Balanceado

La figura 9-24 muestra una sección rectangular con acero en tracción con una falla balanceada. En la falla balanceada el concreto alcanza la deformación de agotamiento -cu - en el mismo instante en que el acero que alcanza la deformación de fluencia y.

Este tipo de secciones se estudia con la finalidad de determinar la cantidad de acero en tracción (Asb) que provoca la falla balanceada, de tal modo que sea posible distinguir las secciones con falla en tracción (As < Asb) de las secciones con falla en compresión (As > Asb) utilizando como indicador la cantidad de acero presente en la sección.

Compatibilidad:

La ecuación 9-27 es válida para cualquier sección, independientemente de su geometría. La única limitación es que el plano de las cargas sea un eje de simetría de la sección y que las secciones permanezcan planas.

Para el caso particular de cu = 0.003 , f y = 4,200 y Es = 2 x 10 6 kg/cm² la ecuación 9-27 se transforma en:

Para una sección rectangular tendremos:

Fig. 9-23 Sección rectangular con falla balanceada.

Concreto Armado 1 - 141

La ecuación 9-30 permite calcular la cuantía de acero en tracción que produce la falla balanceada de una sección rectangular. Es válida para cualquier calidad del concreto y del acero así como para cualquier valor de cu.

Para el caso particular de cu = 0.003 y Es = 2 x 10 6 kg/cm 2, la ecuación 9-30 se readuce a:

Para fy = 4,200 kg/cm2 la ecuación 9-31 se convierte en:

Nótese que pudo haberse llegado a la ecuación 9-32, haciendo uso exclusivamente de la definición de acero balanceado, veamos:

Del equilibrio en la falla balanceada (figura 9-23) se tiene:

0.85 f’c b ab = Asb fy (a)

De la ecuación 9-29: ab 0.588 1 d (b)

Sustituyendo la expresión (b) en (a) y considerando fy = 4,200 kg/cm2, obtendremos la ecuación 9-32:

0.85 f’c b (0.588 1 d) = Asb (4,200)

Asb / bd 1.19x10-4 fc 1 (9-32)

9.6 Acero Máximo en Flexión - Norma Peruana, ACI

La Norma ACI hasta el año 1999 y la actual Norma Peruana, fijan la cantidad máxima de acero en tracción que se puede colocar en una sección, en función del área de acero que produce la falla balanceada. La idea central es que la falla de la sección debe ser por tracción y no se permite la falla en compresión o las secciones sobre reforzadas. La cantidad de acero no debe exceder de:

Para una sección rectangular la limitación de la Norma en el acero máximo de tracción, equivale indirectamente a imponer una deformación mínima en el acero de tracción. Es posible demostrar que la deformación mínima en el acero (s min), cuando la sección está reforzada con acero solo en tracción y considerando cu = 0.003, es:

a) As = 0.75 Asb fy = 4,200 s min 1.8 y para fy = 2,800 s min 2.0 y

b) As = 0.65 Asb fy = 4,200 s min 2.3 y para fy = 2,800 s min 2.7 yc) As = 0.50 Asb fy = 4,200 s min 3.4 y para fy = 2,800 s min 4.1 y

La deformación que se obtiene con 0.65 Asb coincide con el valor mínimo de la deformación en el acero de tracción impuesto por el ACI-02 para que una sección pueda considerarse controlada por tracción (ver Capítulo 23).

Concreto Armado 1 - 142

La Tabla 9-5 resume las cuantías balanceadas para fy = 4,200 kg/cm2 y distintas calidades de concreto.

La limitación de la Norma en la cantidad de acero en tracción, equivale a limitar la cantidad máxima de compresión en el concreto al 75% de la correspondiente a la falla balanceada. Sobre la base de este concepto, es posible afirmar que en las secciones rectangulares, para garantizar que se cumpla con la limitación As < 0.75 Asb, bastará verificar que la profundidad del bloque equivalente de compresiones - a - con el acero realmente colocado no exceda de:

a 0.75 ab

Dicho de otro modo, en secciones rectangulares, la profundidad máxima del bloque equivalente de compresiones - a - deberá ser menor que 0.75 ab para garantizar que no se excede la cantidad máxima de acero permitida por la Norma, es decir:

Es necesario señalar que la limitación de amax = 0.75 ab se cumple únicamente en las secciones rectangulares, o en secciones en las cuales la resultante de compresiones en el concreto varíe linealmente con la profundidad del eje neutro. Por lo tanto no será válida por ejemplo, en secciones circulares, triangulares, secciones T en las cuales el bloque de compresiones sea mayor que el espesor del ala, etc. Para estas secciones será necesario utilizar ecuaciones como las que se presentan en la sección 9.7.

9.7 Ecuación General para la Cuantía Balanceada

La deducción del área de acero - Asb - que produce la falla balanceada presentada en el acápite 9.5.3, está limitada a secciones rectangulares con acero en tracción únicamente. En este acápite derivaremos una metodología para la determinación del acero balanceado en una sección genérica. Existen tres restricciones para la aplicación de la metodología que se presentará, estas son:a) Si la sección es aislada, el plano de cargas debe ser un plano de simetría de la

sección. En caso contrario el eje neutro no será necesariamente perpendicular al plano de cargas y existirá una variable más en el problema, la inclinación del eje neutro.

fy = 4,200 kg/cm2 d= peralte efectivo

Es = 2,000,000 kg/cm2 jd = brazo interno de palanca en la falla balanceadacu = 0.003 cm/cm jd = d - abal/2y = 0.0021 cm/cm

f 'c (kg/cm2) Beta 1 Cuantía 0.75 Pb 0.50 Pb cbal / d abal / d 0.75 abal/d Brazo

Balan. (Pb ) jd175 0.85 1.77% 1.33% 0.89% 0.588 0.500 0.375 0.750210 0.85 2.13% 1.59% 1.06% 0.588 0.500 0.375 0.750280 0.85 2.83% 2.13% 1.42% 0.588 0.500 0.375 0.750350 0.80 3.33% 2.50% 1.67% 0.588 0.471 0.353 0.765420 0.75 3.75% 2.81% 1.88% 0.588 0.441 0.331 0.779450 0.73 3.90% 2.93% 1.95% 0.588 0.429 0.321 0.786

Las cuantias balanceadas ( Pb , 0.75 Pb y 0.5 Pb ) son aplicables solo a secciones rectangularessin acero en compresiónLos valores de cbal/d , abal/d , 0.75 abal/d son aplicables a cualquier tipo de seccióncbal , es la posición del eje neutro en la falla balanceadaabal , es la profundidad del bloque equivalente de esfuerzos en el concreto en la falla balanceada

Tabla 9-5 Cuantías balanceadas

Concreto Armado 1 - 143

b) La flexión debe ser uniaxial. Para condiciones de flexión biaxial las ideas generales expuestas siguen siendo válidas, sin embargo no se conoce a priori la inclinación del eje neutro. El estudio de la flexión biaxial se hará mas adelante.

c) La carga axial (compresión o tracción) debe ser nula, es decir la solicitación debe ser de flexión simple (vigas). Los elementos en flexión compuesta (columnas) tienen sus propias disposiciones las que se estudiarán más adelante.

La primera restricción mencionada, es prescindible si es que el elemento forma parte de un sistema de piso conformado por vigas y losas indeformables en su plano. En este caso, la presencia de la losa de piso forzará a que el eje neutro sea perpendicular al plano de cargas (normalmente vertical) al evitar que la viga pueda desplazarse lateralmente libremente, cosa que no ocurre cuando el elemento es aislado.

La única complicación en el cálculo de Asb, puede radicar en la determinación de la resultante de compresiones en el concreto en la falla balanceada - Ccb - si la geometría del bloque comprimido es compleja.

A título ilustrativo presentaremos la metodología para la deducción de Asb para una sección genérica con acero en compresión como la mostrada en la figura 9-24.

La compresión en el concreto y la deformación del acero en compresión en la falla balanceada serán:

Donde Ac es el área del bloque comprimido en la falla balanceada.

A través de la ecuación de equilibrio será posible determinar Asb :

De acuerdo a la Norma (ver sección 9.6), la cantidad máxima de acero en tracción será:

36)-(91 dbadbc

Accf. Ccb )( 850

Fig. 9-24 Falla balanceada en una sección genérica.

Concreto Armado 1 - 144

Para el caso particular de cu = 0.003, fy = 4,200 y Es = 2x106 kg/cm² tendremos que el valor de ‘’ de la ecuación 9-36 será 0.588 aproximadamente y por lo tanto:

El ACI del año 2002 ha eliminado el concepto de cuantía o acero balanceado así como el límite absoluto en la cantidad de acero de tracción (0.75 Asb). Ha retenido el concepto de secciones con falla en compresión, que ahora se llaman secciones controladas por compresión, y de secciones con falla en tracción, ahora llamadas secciones controladas por tracción. En el Capítulo 23 se presentan los principales cambios introducidos en el ACI-02 relacionados con ese tema.

9.8 Acero Mínimo por Flexión

Existen situaciones en las cuales las vigas tienen una sección transversal mayor que la necesaria por resistencia, por ejemplo por razones arquitectónicas, o situaciones en las cuales los momentos flectores que obran en la sección son pequeños ya sea por la intensidad de las cargas externas, por la luz del elemento, etc.

En estos casos los cálculos conducen a áreas de acero en tracción por flexión pequeñas y podría suceder que la resistencia nominal de la sección fisurada sea menor que el momento flector que causa el agrietamiento por flexión de la sección (Mcr). Si el momento externo, por cualquier motivo, superara al momento de agrietamiento, la sección fallaría ya que su resistencia agrietada es menor que su resistencia antes del agrietamiento. En estos casos la falla suele ser frágil y repentina. Para evitar este tipo de falla es conveniente proveer una cantidad mínima de acero que garantice una resistencia de la sección agrietada mayor que la no agrietada.

El ACI-02 (artículo 10.5) especifica que en cualquier sección de un elemento estructural donde por flexión se requiera acero de refuerzo en tracción, el área de acero suministrada no deberá ser menor de:

La segunda ecuación representa, según el ACI, el mínimo absoluto, que para fy = 4,200 kg/cm2 equivale a:

As min = 0.33% bw d

La Norma Peruana (artículo 11.5) presenta un enfoque más general que el ACI para el cálculo del área mínima por flexión. La exigencia de la Norma Peruana es aplicable a cualquier geometría de la sección transversal a diferencia de las ecuaciones del ACI, que son aplicables únicamente a secciones rectangulares o a secciones T.

La Norma Peruana exige que el acero mínimo de cualquier sección en flexión, debe ser tal que garantice que la resistencia de la sección fisurada sea por lo menos 1.5 veces mayor que el momento flector que causa el agrietamiento de la sección.

En relación a la figura 9-25, la exigencia de la Norma Peruana equivale a diseñar la sección para un momento externo, positivo o negativo - Mu - que sea como mínimo el proveniente de la ecuación 9-40:

Concreto Armado 1 - 145

En secciones T, como la mostrada en la figura 9-25, normalmente se tendrá que el acero mínimo negativo será mayor que el positivo:

Lo anterior se debe a que el volumen de concreto en tracción para la acción de un momento negativo es bastante más grande que para la acción de un momento positivo. Por consiguiente hay que tener cuidado con las secciones T cuando el ala esta en tracción, particularmente en volados y elementos isostáticos.

Para secciones rectangulares el acero mínimo exigido por la Norma Peruana, viene dado por la ecuación 9-41 cuya deducción se presenta al final de esta sección.

La ecuación 9-41 para fy = 4,200 kg/cm2 resulta en los aceros mínimos en secciones rectangulares indicados en la Tabla 9-6.

fc (kg/cm2) As min

175 0.22% bd210 0.24% bd280 0.28% bd350 0.31% bd

Alternativamente, tanto el ACI como la Norma Peruana, aceptan que los requerimientos de acero mínimo se consideren satisfechos, si en cada sección del elemento el acero negativo y el acero positivo que se coloque cumpla con:

A-s y A+

s colocados 1.33 As necesaria por cálculo

Para losas macizas y zapatas al acero mínimo de flexión que debe colocarse en la zona de momento positivo, se le denomina acero de retracción y temperatura:

A+s min = 0.0018 b h

Donde h es el peralte de la losa (ver figura 7-12 y 7-22). El espaciamiento de este refuerzo no debe exceder de tres veces el espesor de la losa (3h) ni de 0.45 m.

Fig. 9-25 Acero mínimo por flexión – Norma Peruana.

Tabla 9-6 Acero mínimo en secciones rectangulares – fy =4,200 kg/cm2

Concreto Armado 1 - 146

El refuerzo mínimo en losas macizas es un poco menor que el requerido para vigas ya que la acción en dos sentidos de las losas ayuda a distribuir las cargas y una falla repentina es menos probable. Los aceros mínimos indicados no son aplicables para losas apoyadas sobre el terreno (pavimentos) que no se consideren estructurales.

Para losas macizas de distintos espesores tendremos:

h = 0.15 m As = 2.7 cm²/m 3/8" @ 0.25 mh = 0.20 m As = 3.6 cm²/m 3/8" @ 0.20h = 0.25 m As = 4.5 cm²/m 3/8" @ 0.15 ó 1/2" @ 0.28h = 0.30 m As = 5.4 cm²/m 1/2" @ 0.24

Deducción de la ecuación 9-41. Para una sección rectangular tendremos:

9.9 Resumen - Diseño de secciones rectangulares con acero en tracción

Las dimensiones de la sección transversal provienen del predimensionamiento realizado por el diseñador. Pueden existir restricciones del tipo arquitectónico o funcional para la elección de las dimensiones.

El momento flector Mu proviene del análisis estructural. Seleccionar fy. Dependerá de las calidades de acero disponibles en el mercado. Seleccionar f'c. Es responsabilidad del diseñador, la elección dependerá de criterios

tales como: resistencia necesaria, condiciones de servicio, economía, proceso constructivo, plazos de desencofrado, limitaciones en el tamaño de la sección, etc.

Estimar el peralte efectivo d h – 6 ó d h – 8 la estimación dependerá de la cantidad de armadura que se espera en la sección.

Concreto Armado 1 - 147

Calcular As necesario: Fórmulas, tablas, programas

Verificar que el As realmente colocado sea menor que 0.75 Asb (Tabla 9-5). Sabemos que esta verificación en secciones rectangulares, es equivalente a verificar que la profundidad del bloque de compresiones sea menor que el valor máximo dado por la ecuación 9-34:

Verificar el acero mínimo exigido por la Norma.

As colocado As mínimo ó As colocado 1.3 As calculado

La figura 9-26 muestra lo que podría ser el resultado final del diseño por flexión de una viga continua. Se han diseñado los aceros de refuerzo superiores (negativos) e inferiores (positivos) acordes con el diagrama de momentos flectores (resistencia requerida) obtenidos del análisis estructural. El diseño de los estribos por fuerza cortante se estudiará en el Capítulo 19.

Fig. 9-26. Armadura de una viga continua.

Concreto Armado 1 - 148

Mn / (fc b d2) = (1 - 0.59 )

= fy / fc a = As fy / (0.85 fc b)

Para diseño: Entrar a la tabla con Mu / ( fc b d2), leer el valor de y calcular = fc / fyPara análisis: Entrar a la tabla con = fy / fc leer el valor de Mn / (fc b d2) y calcular

Mn

Tabla 9-1 Secciones rectangulares con acero en tracción

Concreto Armado 1 - 149

Tabla 9-2 - Diseño en Flexión - Mu=Ku b d^2 cu = 0.003 pho bal = 2.13% f'c = 210Es= 2,000,000 0.5 pho bal = 1.06% fy = 4,200 y = 0.0021 0.75 pho bal = 1.59% Ku = Mu / bd^2Beta1= 0.850 Unidades: Kg, cm 0.9 As = pho (b*d)

pho Ku pho Ku0.10% 3.74 1.14% 37.300.12% 4.47 1.16% 37.850.14% 5.20 1.18% 38.390.16% 5.93 1.20% 38.940.18% 6.66 1.22% 39.480.20% 7.38 1.24% 40.010.22% 8.10 1.26% 40.550.24% 8.82 1.28% 41.080.26% 9.53 1.30% 41.600.28% 10.23 1.32% 42.120.30% 10.94 1.34% 42.640.32% 11.64 1.36% 43.160.34% 12.34 1.38% 43.670.36% 13.03 1.40% 44.180.38% 13.72 1.42% 44.680.40% 14.41 1.44% 45.180.42% 15.09 1.46% 45.680.44% 15.77 1.48% 46.170.46% 16.44 1.50% 46.660.48% 17.12 1.52% 47.150.50% 17.78 1.54% 47.630.52% 18.45 1.56% 48.110.54% 19.11 1.58% 48.590.56% 19.77 1.60% 49.06 0.75 Asb0.58% 20.42 1.62% 49.530.60% 21.07 1.64% 50.000.62% 21.72 1.66% 50.460.64% 22.37 1.68% 50.910.66% 23.01 1.70% 51.370.68% 23.64 1.72% 51.820.70% 24.27 1.74% 52.270.72% 24.90 1.76% 52.710.74% 25.53 1.78% 53.150.76% 26.15 1.80% 53.590.78% 26.77 1.82% 54.020.80% 27.39 1.84% 54.450.82% 28.00 1.86% 54.880.84% 28.60 1.88% 55.300.86% 29.21 1.90% 55.720.88% 29.81 1.92% 56.130.90% 30.41 1.94% 56.540.92% 31.00 1.96% 56.950.94% 31.59 1.98% 57.360.96% 32.18 2.00% 57.760.98% 32.76 2.02% 58.161.00% 33.34 2.04% 58.551.02% 33.92 2.06% 58.941.04% 34.49 2.08% 59.331.06% 35.06 2.10% 59.711.08% 35.62 2.12% 60.09 Asb1.10% 36.18 2.14% ---1.12% 36.74 2.16% ---

Concreto Armado 1 - 150

Para diseño: Entrar a la tabla con Ku = Mu / (b d2), leer el valor de y calcular As = bdPara análisis: Entrar a la tabla con =As / bd leer el valor de Ku y calcular Mu= Ku bd2

Tabla 9-3 - Diseño en Flexión - Mu=Ku b d^2 cu = 0.003 pho bal = 2.83% f'c = 280Es= 2,000,000 0.5 pho bal = 1.42% fy = 4,200 y = 0.0021 0.75 pho bal = 2.13% Ku = Mu / bd^2Beta1= 0.850 Unidades: Kg, cm 0.9 As = pho (b*d)

pho Ku pho Ku pho Ku0.10% 3.75 1.14% 38.74 2.18% 66.510.12% 4.49 1.16% 39.35 2.20% 66.970.14% 5.23 1.18% 39.95 2.22% 67.430.16% 5.96 1.20% 40.54 2.24% 67.890.18% 6.70 1.22% 41.14 2.26% 68.340.20% 7.43 1.24% 41.73 2.28% 68.790.22% 8.15 1.26% 42.32 2.30% 69.240.24% 8.88 1.28% 42.90 2.32% 69.690.26% 9.60 1.30% 43.49 2.34% 70.130.28% 10.32 1.32% 44.07 2.36% 70.580.30% 11.04 1.34% 44.65 2.38% 71.010.32% 11.75 1.36% 45.22 2.40% 71.450.34% 12.47 1.38% 45.79 2.42% 71.880.36% 13.17 1.40% 46.36 2.44% 72.320.38% 13.88 1.42% 46.93 2.46% 72.740.40% 14.58 1.44% 47.50 2.48% 73.170.42% 15.29 1.46% 48.06 2.50% 73.590.44% 15.98 1.48% 48.62 2.52% 74.010.46% 16.68 1.50% 49.17 2.54% 74.430.48% 17.37 1.52% 49.73 2.56% 74.840.50% 18.06 1.54% 50.28 2.58% 75.260.52% 18.75 1.56% 50.83 2.60% 75.670.54% 19.44 1.58% 51.37 2.62% 76.070.56% 20.12 1.60% 51.92 2.64% 76.480.58% 20.80 1.62% 52.46 2.66% 76.880.60% 21.48 1.64% 52.99 2.68% 77.280.62% 22.15 1.66% 53.53 2.70% 77.670.64% 22.82 1.68% 54.06 2.72% 78.070.66% 23.49 1.70% 54.59 2.74% 78.460.68% 24.16 1.72% 55.12 2.76% 78.840.70% 24.82 1.74% 55.64 2.78% 79.230.72% 25.48 1.76% 56.17 2.80% 79.610.74% 26.14 1.78% 56.68 2.82% 79.990.76% 26.80 1.80% 57.20 2.84% ---0.78% 27.45 1.82% 57.72 2.86% ---0.80% 28.10 1.84% 58.23 2.88% ---0.82% 28.75 1.86% 58.73 2.90% ---0.84% 29.39 1.88% 59.24 2.92% ---0.86% 30.03 1.90% 59.74 2.94% ---0.88% 30.67 1.92% 60.24 2.96% ---0.90% 31.31 1.94% 60.74 2.98% ---0.92% 31.94 1.96% 61.24 3.00% ---0.94% 32.58 1.98% 61.73 3.02% ---0.96% 33.20 2.00% 62.22 3.04% ---0.98% 33.83 2.02% 62.71 3.06% ---1.00% 34.45 2.04% 63.19 3.08% ---1.02% 35.08 2.06% 63.67 3.10% ---1.04% 35.69 2.08% 64.15 3.12% ---1.06% 36.31 2.10% 64.63 3.14% ---1.08% 36.92 2.12% 65.10 3.16% ---1.10% 37.53 2.14% 65.57 3.18% ---1.12% 38.14 2.16% 66.04 3.20% ---

Concreto Armado 1 - 151

Para diseño: Entrar a la tabla con Ku = Mu / (b d2), leer el valor de y calcular As = bdPara análisis: Entrar a la tabla con =As / bd leer el valor de Ku y calcular Mu= Ku bd2

Tabla 9-4 - Diseño en Flexión - Mu=Ku b d^2 cu = 0.003 pho bal = 3.33% f'c = 350Es= 2,000,000 0.5 pho bal = 1.67% fy = 4,200 y = 0.0021 0.75 pho bal = 2.50% Ku = Mu / bd^2Beta1= 0.800 Unidades: Kg, cm 0.9 As = pho (b*d)

pho Ku pho Ku pho Ku0.10% 3.75 1.14% 39.61 2.18% 69.690.12% 4.50 1.16% 40.25 2.20% 70.210.14% 5.24 1.18% 40.88 2.22% 70.730.16% 5.98 1.20% 41.51 2.24% 71.240.18% 6.72 1.22% 42.13 2.26% 71.760.20% 7.45 1.24% 42.76 2.28% 72.270.22% 8.19 1.26% 43.38 2.30% 72.780.24% 8.92 1.28% 44.00 2.32% 73.290.26% 9.65 1.30% 44.62 2.34% 73.800.28% 10.37 1.32% 45.23 2.36% 74.300.30% 11.10 1.34% 45.85 2.38% 74.800.32% 11.82 1.36% 46.46 2.40% 75.300.34% 12.54 1.38% 47.07 2.42% 75.800.36% 13.26 1.40% 47.67 2.44% 76.300.38% 13.98 1.42% 48.28 2.46% 76.790.40% 14.69 1.44% 48.88 2.48% 77.280.42% 15.40 1.46% 49.48 2.50% 77.770.44% 16.11 1.48% 50.08 2.52% 78.260.46% 16.82 1.50% 50.68 2.54% 78.750.48% 17.53 1.52% 51.27 2.56% 79.230.50% 18.23 1.54% 51.87 2.58% 79.710.52% 18.93 1.56% 52.46 2.60% 80.190.54% 19.63 1.58% 53.04 2.62% 80.670.56% 20.33 1.60% 53.63 2.64% 81.140.58% 21.02 1.62% 54.21 2.66% 81.610.60% 21.72 1.64% 54.79 2.68% 82.080.62% 22.41 1.66% 55.37 2.70% 82.550.64% 23.10 1.68% 55.95 2.72% 83.020.66% 23.78 1.70% 56.53 2.74% 83.480.68% 24.47 1.72% 57.10 2.76% 83.940.70% 25.15 1.74% 57.67 2.78% 84.400.72% 25.83 1.76% 58.24 2.80% 84.860.74% 26.51 1.78% 58.80 2.82% 85.310.76% 27.18 1.80% 59.37 2.84% 85.770.78% 27.86 1.82% 59.93 2.86% 86.220.80% 28.53 1.84% 60.49 2.88% 86.670.82% 29.20 1.86% 61.05 2.90% 87.110.84% 29.86 1.88% 61.61 2.92% 87.560.86% 30.53 1.90% 62.16 2.94% 88.000.88% 31.19 1.92% 62.71 2.96% 88.440.90% 31.85 1.94% 63.26 2.98% 88.880.92% 32.51 1.96% 63.81 3.00% 89.310.94% 33.17 1.98% 64.35 3.02% 89.750.96% 33.82 2.00% 64.90 3.04% 90.180.98% 34.47 2.02% 65.44 3.06% 90.611.00% 35.12 2.04% 65.97 3.08% 91.041.02% 35.77 2.06% 66.51 3.10% 91.461.04% 36.42 2.08% 67.05 3.12% 91.881.06% 37.06 2.10% 67.58 3.14% 92.311.08% 37.70 2.12% 68.11 3.16% 92.721.10% 38.34 2.14% 68.64 3.18% 93.141.12% 38.98 2.16% 69.16 3.20% 93.56

Concreto Armado 1 - 152

Para diseño: Entrar a la tabla con Ku = Mu / (b d2), leer el valor de y calcular As = bdPara análisis: Entrar a la tabla con =As / bd leer el valor de Ku y calcular Mu= Ku bd2