imforme - diseño por fuerza cortante - huaroc

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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL HUANCAYO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ALUMNO: Huaroc Espinoza Edson Ronal CATEDRA: Concreto Armado I CATEDRATICO: Ing. Jorge Bejarano Dolorier SEMESTRE: VIII TURNO: Diurno Diseño por Esfuerzo Cortante

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Diseño Por Fuerza Cortante

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Page 1: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FILIAL HUANCAYOFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

ALUMNO:

Huaroc Espinoza Edson Ronal

CATEDRA:

Concreto Armado I

CATEDRATICO:

Ing. Jorge Bejarano Dolorier

SEMESTRE:

VIII

TURNO:

Diurno

Diseño por Esfuerzo Cortante

HUANCAY

O-2014

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

DEDICATORIA

Dedicado a Dios, por la bendición diaria en mi vida,a mis padres por su apoyo económico y moral en todo

el tiempo de mi formación; y así mismo a los docentes de la universidad en la cual me estoy formando, para ser una persona de bien en la vida y en la sociedad, a todos ellos,

también mi agradecimiento.

CONCRETO ARMADO I Página 2

Page 3: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

INTRODUCCION

Para Iniciar nuestro estudio es importante recordar algunos conceptos básicos

tratados en los cursos elementales de resistencia de materiales. Esto permite formar

una idea del comportamiento del hormigón armado cuando está sometido a bajos

niveles de carga donde aún está sin fisurar y el material compuesto se puede modelar

como un sólido homogéneo, elástico e isotrópico. Adicionalmente el estudio se limita al

estado plano de tensiones donde solo actúan la cortante y la fuerza axial.

El presente trabajo se desarrolla con el objetivo de diseñar una Viga de Concreto

Armado por Fuerza Cortante.

El cortante se desarrolla en diversas situaciones en las estructura de concreto. En la

mayoría de los casos del cálculo de vigas, lo que más nos interesa son los esfuerzos

de tensión diagonal, que generalmente acompañan a los esfuerzos de tensión

diagonal, que generalmente acompañan a los esfuerzos cortante, y no los propios

esfuerzos de corte, ya que, la mayoría de las fallas por cortante, se deben a la tensión

diagonal existente en el elemento.

Todos los análisis y cálculos de diseño se hicieron de acuerdo al Reglamento Nacional

de Edificaciones y a las distintas normas que lo componen, para el diseño en concreto

armado se utilizó el Manual de Diseño en Concreto Armado del autor Ing. Roberto

Morales Morales, en la EDICION 2006_ACI 318-05 del INSTITUTO DE LA

CONSTRUCCION Y GERENCIA (ICG).

CONCRETO ARMADO I Página 3

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

ContenidoDEDICATORIA.......................................................................................................................2

INTRODUCCION........................................................................................................................3

Capítulo 1 : EL PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO......................................................................7

1.1. Descripción de la Realidad Problemática:......................................................................7

1.2. Delimitaciones y Definiciones del Problema...................................................................8

1.2.1. Delimitaciones:......................................................................................................8

1.2.2. Definición del problema:........................................................................................9

1.3. Formulación del Problema.............................................................................................9

1.3.1. Problema Principal..............................................................................................10

1.4. Objetivo de la investigación.........................................................................................10

1.4.1. Objetivo General......................................................................................................10

1.4.2. Objetivo Especifico..................................................................................................10

1.5. Hipótesis De La Investigación......................................................................................10

1.6. Variables e Indicadores...............................................................................................11

1.6.1. Variables Independientes.....................................................................................11

1.7. Viabilidad de la investigación.......................................................................................11

1.7.1. Viabilidad técnica................................................................................................11

1.7.2. Viabilidad operativa.............................................................................................11

1.7.3. Viabilidad económica...........................................................................................11

1.8. Justificación e Importancia de la Investigación............................................................11

1.8.1. Justificación........................................................................................................11

1.8.2. Importancia.........................................................................................................12

1.9. Limitaciones de la Investigación..................................................................................12

1.10. Tipo y Nivel de la Investigación....................................................................................12

1.10.1. Tipo de investigación...........................................................................................12

1.10.2. Nivel de investigación..........................................................................................13

1.11. Técnicas e Instrumentos de Recolección de Información.............................................13

1.11.1. Técnicas..............................................................................................................13

1.11.2. Instrumentos.......................................................................................................13

Capítulo 2 : MARCO TEORICO.....................................................................................................13

2.1. Antecedentes de la Investigación:................................................................................13

2.2. Marco Histórico...........................................................................................................14

2.3. Marco Conceptual........................................................................................................14

CONCRETO ARMADO I Página 4

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

a) Los esfuerzos cortantes.................................................................................................15

b) La resistencia a cortantes en vigas..................................................................................16

c) Lineas de esfuezos........................................................................................................17

a) Flujo de compresiones............................................................................................17

4.0. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................................24

5.0. FUENTES DE INFORMACIÓN...........................................................................................25

6.0. ANEXOS:.........................................................................................................................25

Capítulo 1 : EL PLANTEAMIENTO METODOLÓGICO

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

1.1. Descripción de la Realidad Problemática:

Históricamente el problema de diseño se ha entendido perfectamente hasta el

punto de que los modelos teóricos de comportamiento, al comprobarlos con

pruebas reales en estructuras, presentan excelentes ajustes estadísticos

generando el reconocimiento que le otorgan la colocación directa de estos

resultados en normas y códigos de diseño y construcción. En contraste la

cortante igual que la torsión ha tropezado con toda serie de obstáculos

teóricos y experimentales que han impedido un correcto entendimiento del

problema. A pesar de lo anterior en las tres últimas décadas se ha realizado

un gran esfuerzo por encontrar modelos matemáticos que se ajusten al

comportamiento real de las estructuras hasta el punto de llegar a reconocer en

los últimos reglamentos de diseño, estas nuevas teorías que explican mejor

el problema y se ajustan a las pruebas experimentales. Igual que la práctica,

es fundamental adquirir unos prácticos, seguros y confiables procedimientos

para el diseño estructural a cortante. Lo anterior porque a diferencia del punto

de vista académico, donde se pueden aislar cada una de las tensiones para su

tratamiento y estudio, en la practica el problema es de mayor complejidad al

encontrar siempre un campo de tensiones donde interactúan simultáneamente

la flexión ( M ), la cortante ( V ), la torsión ( T ) y la fuerza axial ( N ).

1.2. Delimitaciones y Definiciones del Problema

El modo repentino de una falla por cortante, comparada con una falla dúctil

por flexión, hace más conveniente el diseño de los elementos de manera que

su resistencia al cortante sea igual o mayor que la resistencia a la flexión.

Para poder determinar la cantidad de refuerzo por cortante se establece que,

el refuerzo por cortante reside la totalidad del cortante transversal.

Se debe suponer que la resistencia ala cortante proporcionada por el concreto

es igual al cortante que produce agrietamiento inclinado, por lo tanto, es

posible diseñar el refuerzo por cortante en forma de que solo soporte el

exceso de cortante.

1.2.1. Delimitaciones:

A. Delimitación Espacial:

CONCRETO ARMADO I Página 6

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

Para el estudio se utilizara las instalaciones de una vivienda

particular en construcción del Jiron Ciro Alegria Nª 481, para diseñar

un tramo con cortante ultima, que se encontrara sometida a mayor

cortante de diseño de elemento.

B. Delimitación Temporal:

El énfasis temporal lo considere en el período 2014 desde el mes de

setiembre hasta octubre, estudiaremos elementos sometidos a

considerable esfuerzos de tracción.

C. Delimitación Conceptual

El esfuerzo de flexión provoca tensiones de tracción y compresión,

produciéndose las máximas en el cordón inferior y en el cordón

superior respectivamente, las cuales se calculan relacionando el

momento flector y el segundo momento de inercia. En las zonas

cercanas a los apoyos se producen esfuerzos cortantes o

punzonamiento. También pueden producirse tensiones por torsión,

sobre todo en las vigas que forman el perímetro exterior de un

forjado. Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia

mediante un modelo de prisma mecánico.

1.2.2.Definición del problema:

Dentro de la variedad de vigas, los métodos de diseño sismo resistentes de

estas son de gran importancia para mejorar la seguridad de la construcción

y brindar mayor protección al cliente solicitante. En tal sentido surgió el

método de diseño de Vigas de Concreto Armado con Refuerzo por Cortante.

Con lo que se lograra obtener unas vigas que soporten sismos de mediana

intensidad, diferenciándose en la forma, dimensiones y dispositivos de

transparencia de carga, cuya ventaja técnico económica se manifiesta. En

nuestro país la utilización de las Vigas con Refuerzo por Cortante son muy

pocas, se observó que la utilización de estas Vigas en la ciudad de Huancayo

son escasas a consecuencia de que no existen construcciones de gran

envergadura.

Ante tal situación, como un aporte al desarrollo en nuestra región Junín, se

presenta este trabajo, apoyados en la literatura existente y disponible lo que

CONCRETO ARMADO I Página 7

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

refleja, consideraciones y parámetros con respecto al diseño y utilización de

Vigas.

La parte fundamental de nuestro análisis, es la realización de métodos para el

diseño de Vigas con Refuerzo por Cortante.

1.3. Formulación del Problema

¿Cómo diseñar una Viga de Concreto Armado con Refuerzo por Cortante?

1.3.1.Problema Principal

El proceso de diseño que se plantea y el método de análisis que se va a

utilizar son de total vigencia tanto en nuestro país como en otros países,

que padecen este problema.

La idea es como se ha dicho: “Diseño de Vigas de Concreto Armado con

Refuerzo por Cortante”. Frente al colapso de una infraestructura frente

a la ocurrencia de un sismo que puede suceder en Junín, como por

ejemplo Huancayo.

1.4. Objetivo de la investigación

1.4.1.Objetivo General

“Diseño de una Viga de Concreto Armado con Refuerzo por Cortante, para las

edificaciones en la ciudad de Huancayo”.

1.4.2.Objetivo Especifico

1. Desarrollar el procedimiento metodológico para el diseño de Vigas por nuestra

normativa nacional.

2. Describir la factibilidad técnica de la aplicación de los métodos de diseño de

Vigas.

3. Explicar las diversas aplicaciones de un diseño de Vigas por Fuerza Cortante.

1.5. Hipótesis De La Investigación

La importancia de la investigación radica en que con el uso de este método, se

obtiene una viga con mejor comportamiento que el tradicional, frente a un

sismo severo.

CONCRETO ARMADO I Página 8

Page 9: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

Ello es posible debido a la aplicación de un cálculo estructural DISEÑO POR

FUERZA CORTANTE que nos proporciona el área de refuerzo en cada

estructura, que hará que este tipo de diseño tenga mejor comportamiento y

que a pesar de que colapse una edificación la vida humana quede a salvo.

Así mismo la importancia de esta investigación, radica en que contribuirá a

orientar a las familias y a la sociedad en prevención e implementación de

medidas adecuadas; así como llegar a conclusiones valiosas y aportes que

podrán ser tomadas en consideración por investigaciones futuras.

1.6. Variables e Indicadores

1.6.1.Variables Independientes Cargas y momentos actuantes sobre las columnas (P1, M 2 , etc.)

Distancias entre columnas (D)

Capacidad de carga del suelo (f S)

ys, yc , f ' c , f y

1.7. Viabilidad de la investigación

1.7.1.Viabilidad técnica

El presente trabajo permitirá complementar los conocimientos respecto a

los temas básicos de un diseño de Vigas y aplicarlos en forma directa en

los procesos de elaboración de las grandes estructuras en el campo de la

construcción, cubriendo así uno de los temas básicos de la ingeniería civil.

1.7.2.Viabilidad operativa

Es importante para cualquier ingeniero que desarrolle un proyecto de

edificación considerar un modelo de diseño sísmico con propiedades

sismo resistentes mediante la construcción de Vigas por Fuerza Cortante.

.

1.7.3.Viabilidad económica

Los beneficios de obtener estos conocimientos son la optimización de costos y materiales, así como el control de insumos para su elaboración, y tener en cuenta el tipo de cimentación para cada tipo de suelo, estructura y evitar gasto innecesarios.

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

1.8. Justificación e Importancia de la Investigación

1.8.1.Justificación

Según el énfasis de los datos estudiados se basas a la descripción de

las características de una técnica para estimar el diseño de vigas por

cortante.

Según el tipo de diseño de la investigación es Experimental, debido a

que el trabajo se basa a hechos en pleno acontecimiento, sin alterar en

lo mínimo el entorno estudiado.

Aunque cada país ha generado ciertas técnicas constructivas y de diseño muy particulares, basándose principalmente en sus necesidades y experiencias propias.

1.8.2.Importancia

Es importante para Iniciar nuestro estudio recordar algunos conceptos

básicos tratados en los cursos elementales de resistencia de materiales.

Esto permite formar una idea del comportamiento del hormigón armado

cuando está sometido a bajos niveles de carga donde aún está sin fisurar

y el material compuesto se puede modelar como un sólido homogéneo,

elástico e isotrópico. Adicionalmente el estudio se limita al estado plano

de tensiones donde solo actúan la cortante y la fuerza axial.

La responsabilidad del buen funcionamiento de un diseño por fuerza axial

recae sobre el que la estudia y proyecta. El constructor podrá tener

problemas para realizar lo que figura en los planos y especificaciones

pero no es responsable del mal criterio que se haya seguido para concebir

y diseñar el proyecto. También los que proyectan la estructura y deben

tomar las decisiones vitales han de enfrentase a problemas complejos.

1.9. Limitaciones de la Investigación

Una de las limitaciones es la poca información en diversos medios. En una buena investigación se requiere de un medio económico y en caso de

cimentación necesitaría muchas pruebas y ensayos y el costo de laboratorios es alto.

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

En todas las investigaciones se requiere de cierta experiencia, el cual te facilitara en el método de diseño.

1.10. Tipo y Nivel de la Investigación

1.10.1. Tipo de investigación

Monográfico ya que el presente trabajo contiene variables que son descritos por y los resultados obtenidos son un aporte al reconocimiento de los elementos que lo integran, asimismo contiene información recolectada de todas las fuentes posibles. Los resultados obtenidos serán un aporte al conocimiento.

1.10.2. Nivel de investigación

Generalmente se basa a nivel de investigación bibliográfica, con el punto de apoyo más importante se contó con el I.C.G. a partir de la cual se tiene una idea más clara de la aplicabilidad de la información.

Ya que lo presentado constituye la búsqueda de una técnica definida y establecida, por fragmentos de diversos autores,

1.11. Técnicas e Instrumentos de Recolección de Información

1.11.1. Técnicas Contar una buena cantidad de información de los diferentes autores. Leer estas informaciones y de ellos elegir informaciones que si nos van

hacer útil. Luego de saber la teoría, realizar el diseño.

1.11.2. Instrumentos Libros Internet

Capítulo 2 : MARCO TEORICO

1.12. Antecedentes de la Investigación:

Los primeros estudios sobre la cortante se realizaron a finales del siglo XIX

propiamente para el año de 1899 cuando el profesor Wilhen Ritter del

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

Politécnico de Zurich publico el libro “ Die Bauweise Hennebique” el modelo de

la analogía de la cercha como metodología adecuada para tratar el diseño a

cortante. Numerosos ensayos continuaron a principios del siglo XX ´para tratar

de explicar dar pautas claras al trabajo de Ritter.

1.13. Marco Histórico

Los primeros estudios sobre la cortante se realizaron a finales del

siglo XIX propiamente para el año de 1899 cuando el profesor

Wilhem Ritter del Politécnico de Zurich publico en su libro “ Die

Bauweise Hennebique” el modelo de la analogía de la cercha como

metodología adecuada para tratar el diseño a cortante.

Numerosos ensayos continuaron a principios del siglo XX para tratar

de explicar y dar pautas claras al trabajo de Ritter y en este sentido

Emil Mörsh en Alemania y Richart Talbot en Estados Unidos logran

los primeros avances al respecto. En esta época se presenta la gran

discusión de si la falla es a cortante horizontal, tensiones inclinadas o

tracción diagonal.

En 1904 la comisión alemana del hormigón armado presenta las

primeras especificaciones sobre el diseño a cortante basadas en el

trabajo de Mörsh y su formula general para evaluar la cortante por

tracción diagonal . Esta expresión por su sencillez fue utilizada

ampliamente por mas de 50 años. El desarrollo sostenible y su

aplicación a la construcción de Vigas de Concreto Armado con

Refuerzo por Cortante son fundamentales hoy en día en el sector de

la ingeniería civil.

1.14. Marco Conceptual

En ingeniería y arquitectura se denomina viga a un elemento

estructural lineal que trabaja principalmente a flexión. En las vigas, la

longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser

horizontal.

Un elemento de concreto tendera a fallar, según superficies

perpendiculares a las direcciones de la tensiones principales; esto se

CONCRETO ARMADO I Página 12

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

debe, a que la resistencia del concreto a esfuerzos de tensión baja.

En las vigas de concreto se hace necesario proporcionar refuerzos

de acero para poder contrarrestar los esfuerzos de tensión del

concreto en cualquier zona del elemento.

El principal efecto que produce la fuerza cortante en un elemento de

concreto, es el desarrollo de esfuerzos a tensión inclinados (grietas

inclinadas), con respecto al eje longitudinal del miembro. Para evitar

el desarrollo de los esfuerzos de tensión, se hace necesario reforzar

las vigas de concreto con refuerzo por cortante.El esfuerzo de flexión

provoca tensiones de tracción y compresión, produciéndose las

máximas en el cordón inferior y en el cordón superior

respectivamente, las cuales se calculan relacionando el momento

flector y el segundo momento de inercia. En las zonas cercanas a los

apoyos se producen esfuerzos cortantes o punzonamiento.

a) Los esfuerzos cortantes

Las fuerzas cortantes transversales externas V, que actúan sobre los elementos

estructurales, deben ser resistidas por esfuerzos cortantes internos τ, igualmente

transversales, pero que por equilibrio también generan cortantes horizontales

como se observa en la siguiente figura.

La Resistencia de Materiales permite definir las ecuaciones que describen la

variabilidad del flujo de cortante, y de los esfuerzos cortantes internos τ, en

función de la altura a la que se miden tales esfuerzos, para materiales

homogéneos, isotrópicos y elásticos.

En el caso del concreto armado, el ACI 2006 y el Código Nacional de la

Construcción 2001 se optaron por manejar un esfuerzo cortante referencial o

característico promedio v, lo que facilita la inclusión de los diferentes parámetros

que influyen en la resistencia al cortante, También pueden producirse tensiones

por torsión, sobre todo en las vigas que forman el perímetro exterior de un forjado.

CONCRETO ARMADO I Página 13

Fuerzas cortantes transversales externas V

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

Estructuralmente el comportamiento de una viga se estudia mediante procesos

diferentes de diseño.

Para el caso de secciones rectangulares, secciones T, secciones L, y secciones I,

el ACI y el CEC establecen como esfuerzo cortante característico, antes de

afectarse con otros factores, al obtenido mediante la siguiente expresión:

v: esfuerzo cortante referencial promedioV: fuerza cortantebw: ancho del alma resistente al cortanted: distancia desde el centroide del acero de refuerzo hasta la fibra extrema en compresión.

b) La resistencia a cortantes en vigas

El comportamiento de las piezas estructurales de hormigón armado sometidas a

fuerzas cortantes, es más complejo que su comportamiento bajo solicitaciones

flexionantes. La resistencia a la compresión y a la tracción del hormigón simple, la

orientación del refuerzo de acero con relación a las fisuras de corte, y la

proximidad de cargas concentradas, el nivel dentro de la viga en el que actúan las

cargas, son algunos de los factores que definen los mecanismos que se

desarrollan dentro de los elementos estructurales para resistir las fuerzas

cortantes. La presencia simultánea de todos estos factores determina que las

fallas por cortante sean frágiles, lo que es una característica indeseable que debe

ser controlada durante el proceso de diseño.

La combinación de la flexión y el cortante sobre los elementos estructurales plano

genera un estado biaxial de esfuerzos.

CONCRETO ARMADO I Página 14

Esfuerzo cortante referencial o característico promedio” v”

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DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

.

c) Lineas de esfuezos

Líneas de esfuerzos principales en vigas con cargas uniformemente distribuidas.

Si se toma como referencia a la viga de la figura anterior, se produce un estado

tensional con flujo de compresiones desde el un apoyo hacia el otro apoyo, a modo

de arco.

a) Flujo de compresiones.

En la dirección perpendicular al flujo de esfuerzos de compresión se produce un

flujo de tracciones, que es crítico en el caso del hormigón.

En la estructura analizada, la fisuración de tracción por flexión domina en la zona

central, mientras que la fisuración de tracción por cortante domina la zona cercana

a los apoyos.

CONCRETO ARMADO I Página 15

Page 16: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

El esfuerzo mínimo resistente a corte del hormigón simple se calcula mediante la

siguiente expresión básica], que por su forma de expresión guarda una relación

directa con la resistencia a la tracción del hormigón:

f´c: resistencia característica del hormigón a compresión en Kg/cm2

Vc: esfuerzo máximo resistente a cortante del hormigón en Kg/cm2

1.15. El papel del acero en la resistencia a corte del hormigón armado

Las fisuras de tracción por flexión se empiezan a producir en la zona inferior (zona

de mayores esfuerzos de tracción) y se propagan verticalmente hacia arriba. La

propagación de esas fisuras se controla porque son “cosidas” por el acero

longitudinal de flexión en la zona más crítica (fibras inferiores) lo que además de

limitar el ancho de las rajaduras, evita que el eje neutro se desplace

excesivamente hacia arriba, de una vez que las fisuras alcanzan el eje neutro, se

detiene su crecimiento.

Por otra parte, las fisuras de tracción por corte inician en las centrales (que tienen los

mayores esfuerzos) y rápidamente se propagan hacia los dos extremos (fibras

superiores e inferiores). La fisuración alcanza a afectar inclusive a la porción ubicada

encima del eje neutro de flexión por lo que se requiere de acero adicional que

CONCRETO ARMADO I Página 16

Page 17: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

atraviese esas fisuras en todos los niveles y controle el crecimiento de las mismas

para evitar la falla de la estructura.

El acero resistente al corte tiene generalmente la forma de estribos transversales, y

ocasionalmente de varillas longitudinales dobladas a 45º.

Armadura transversal que cose a las fisuras de c

Mientras los estribos cruzan a las fisuras con sus 2 ramales verticales, en el caso de

las barras dobladas el cruce se produce en un solo sitio, por lo que los estribos son

doblemente efectivos.

La fisuración por flexión se produce en la dirección transversal (zona central de la

siguiente figura), y la fisuración por cortante en la zona crítica de los apoyos se

produce aproximadamente a 45º del eje longitudinal.

CONCRETO ARMADO I Página 17

Armadura doblada diagonal que cose a las fisuras de cortante.

Page 18: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

Orientación de las fisuras por flexión y por cortante.

1.16. DISEÑO POR CORTANTE (DISEÑO DE ESTRIBOS)

Comportamiento Estructural de la vigas de concreto reforzado

Es necesario tener presente que los máximos esfuerzos cortantes ocurren en aquellos

puntos donde el momento flexionante es igual a cero, o sea en los extremos. Lo

expuesto se observa en la siguiente figura:

El agrietamiento que se presenta en el centro del claro de la viga se debe ala acción

de los momentos flexionantes, dichas grietas son verticales y desplazan el Eje Neutro

(EN) hacia arriba a medida que aumentan las

cargas. Las grietas por cortante se

presentan en los extremos y son

inclinadas.

CONCRETO ARMADO I Página 18

La fisuración por flexión se produce en la dirección transversal

Es necesario tener presente que los

máximos esfuerzos cortantes

Page 19: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

Es común escuchar y observar al albañil o maestro de obra cuando le específica a su

ayudante que los primeros cinco estribos se coloquen a cada 5 cm y el resto a cada 10

cm ó 15 cm. Dado que los máximos cortantes ocurren en los extremos, la decisión del

albañil es acertada. Sin embargo como diseñadores debemos tener presente que la

disposición descrita para estribos, no es una constante en todas las estructuras, pues

depende de las solicitaciones (cargas) por cortante.

a) Funciones del refuerzo por cortante (Estribos)

Soporta parte de la fuerza cortante externa factorizada.

Impide la aparición de grietas diagonales.

Sujeta las varillas longitudinales en su posición.

Proporciona confinamiento al concreto.

b) Ecuaciones utilizadas para el diseño por cortante

Existen dos métodos para calcular la cantidad de estribos a colocarse enuna

viga los cuales son: simplificado y detallado.

a) Método Simplificado

b) Método detallado

CONCRETO ARMADO I Página 19

b: ancho de la sección d: peralte efectivo f'c: resistencia a la compresión del concretoØ: coeficiente de seguridad al corteØVc: resistencia nominal del concreto al esfuerzo

Page 20: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

As = área de acero longitudinal.Vu= Fuerza cortante factorada en el punto de análisis considerado. Mu=Momento flexionante factoradob: ancho de la sección d: peralte efectivo f'c: resistencia a la compresión del concreto

3.0. DISEÑO A CORTANTE DE VIGAS DE HORMIGON ARMADO,CON REFUERZO TRANSVERSAL EN EL ALMA:

Las vigas de hormigón armado presentan 2 mecanismos para resistir a las fuerzas cortantes:

Resistencia pura del hormigón

Resistencia del acero transversal o diagonal

Como consecuencia, la capacidad resistente nominal viene dada por la siguiente

Expresión:

CONCRETO ARMADO I Página 20

Dónde:

Vn: capacidad resistente nominal a corte de la viga de hormigón armadoVc: capacidad resistente a corte del hormigón simpleVs: capacidad resistente a corte del acero de refuerzo

Estribos transversales que cruzan las fisuras de cortante

Page 21: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

3.1. Ejemplificación:

Una viga de 30 cm de base por 45 cm de altura está solicitada por una fuerza cortante

última Vu de 22.5 T. Si el hormigón tiene una resistencia característica de 210 Kg/cm2,

y el acero tiene un esfuerzo de fluencia Fy = 4200 Kg/cm2, determinar el

espaciamiento al que se deben colocar los estribos rectangulares de 10 mm. De

diámetro.

CONCRETO ARMADO I Página 21

Diagrama de fuerza cortante y momento

Diagrama de fuerza cortante y momento

Page 22: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

4.0. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4.1. Conclusiones

El principal efecto que produce la fuerza cortante en un

elemento de concreto, es el desarrollo de esfuerzos a tensión

inclinados (Grietas Inclinadas).

La parte fundamental de nuestro análisis, es la realización de

métodos para el diseño de Vigas con Refuerzo por Cortante.

Es importante para cualquier ingeniero que desarrolle un

proyecto de edificación considerar un modelo de diseño sísmico

con propiedades sismo resistentes mediante la construcción de

Vigas por Fuerza Cortante.

CONCRETO ARMADO I Página 22

Page 23: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

4.2. Recomendaciones:

Se recomienda determinar la contribución del concreto en la

resistencia al corte.

Es necesario tener presente que los máximos esfuerzos

cortantes ocurren en aquellos puntos donde el momento

flexionante es igual a cero.

Que el acero resistente al corte tienen que ser dobladas a 45º

generalmente la forma de estribos transversales.

5.0. FUENTES DE INFORMACIÓN

Manual de Diseño en Concreto Armado del autor Ing. Roberto Morales,

en la EDICION 2006_ACI 318-05 del INSTITUTO DE LA

CONSTRUCCION Y GERENCIA (ICG).

Pontificia Universidad Católica del Perú, DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO, 2005, Lima.

6.0. ANEXOS:

CONCRETO ARMADO I Página 23

Page 24: Imforme - Diseño Por Fuerza Cortante - Huaroc

DISEÑO POR FUERZAS CORTANTES

CONCRETO ARMADO I Página 24