domingo, 25 de febrero de 2018

Capítulo 1. Fundamentos de Diseño de Concreto Armado

1.1 Diseño estructural:

La estructura debe concebirse como un sistema o conjunto de partes y componentes que se combinan ordenadamente para cumplir una función dada. El proceso de diseño de un sistema, comienza con la formulación de los objetivos que se pretende alcanzar y de las restricciones que deben tenerse en cuenta. El proceso es cíclico; se parte de consideraciones generales, que se afinan en aproximaciones sucesivas, a medida que se acumula información sobre el problema.

Idealmente el objeto del diseño de un sistema es la optimización del sistema, es decir la obtención de todas las mejores soluciones posibles. El lograr una solución óptima absoluta es prácticamente imposible, sin embargo puede ser útil optimizar de acuerdo con determinado criterio, tal como el de peso o costo mínimo; teniendo en cuenta siempre que no existen soluciones únicas sino razonables.

1.2 Diseño por estado límite:

El diseño por estado límite trata de lograr que las características acción- respuesta de un elemento estructural o de una estructura estén dentro de los 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 realiza la función para la cual fue diseñada.

Se propone que la estructura se diseñe con referencia a varios estados límite. Los estados límite más importantes son:

a. Resistencia bajo carga máxima
b. Deflexiones
c. 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.

Para revisar la seguridad de una estructura, se debe verificar que la resistencia de cada elemento estructural y de la estructura en conjunto sea mayor que las acciones que actúan sobre los elementos o sobre la estructura.
 La resistencia para la seguridad estructural de acuerdo al ACI, la cual se divide en factores de carga y factores de reducción de capacidad.

1.2.1 Los Factores de Carga

Los factores de carga tienen el propósito de dar seguridad adecuada contra un aumento en las cargas de servicio mas allá de las especificaciones en el diseño, para que sea sumamente improbable la falla.

Los factores de carga también ayudan a asegurar que las deformaciones bajo cargas de servicio no sean excesivas.
El código ACI 318-05 recomiendan que la resistencia requerida U para resistir las cargas sean:

a. Para combinaciones de carga muerta y carga viva.

U=1.2D+1.6L
Donde:

D: Carga Muerta
L: Carga Viva

b. Para combinaciones de carga muerta, carga viva y carga accidental.

U =1.2D+1.0L+1.6W   ó    U =1.2 D+1.0 L+1.0 E

Donde:

W: Carga de viento
E: Carga de sismo

1.2.2 Factores de Reducción de Capacidad

Los factores de reducción de capacidad Φ, toman en cuenta las inexactitudes de los cálculos y fluctuaciones en la resistencia del material en la mano de obra y en las dimensiones.

En las vigas se considera el más alto valor de Φ debido a que están diseñadas para fallar por flexión de manera dúctil con fluencia del acero en tracción.

En las columnas tienen el valor más bajo de Φ, puesto que pueden fallar en modo frágil cuando la resistencia del concreto es el factor crítico; adicionalmente la falla de una columna puede significar el desplome de toda la estructura y es difícil realizar la reparación.


Para flexión     :               Φ= 0.90 
Para cortante    :              Φ= 0.75
Para flexo-compresión:   Φ= 0.70 (columnas zunchadas)
                                             Φ=0.65  (columnas estribadas)

1.3 Consideraciones sobre el comportamiento para cargas de servicio y cargas factoradas:

Es importante Se debe verificar que las deflexiones bajo cargas de servicio estén dentro de los límites aceptables.El control de agrietamiento también es muy importante para fines de apariencia y durabilidad. El código ACI proporciona recomendaciones para ambos.

Es importante asegurar en el caso de cargas extremas que una estructura se comporte en forma dúctil. Esto significa asegurar que la estructura no falle en forma frágil sin advertencia, si no que sea capaz de sufrir grandes deformaciones bajo cargas cercanas a la máxima. El comportamiento deseable para estructuras sometidas a cargas sísmicas solo se puede obtener si la estructura tiene suficiente ductibilidad para absorber y disipar energía mediante deformaciones inelásticas. Para asegurar el comportamiento dúctil los diseñadores deben dar especial atención a los detalles tales como cuantía de esfuerzo longitudinal, anclaje del refuerzo y confinamiento del concreto comprimido, evitando así los tipos frágiles de falla.


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