CALCULO DE LA RESISTENCIA DE ELEMENTOS DE C°A° SUJETOS A FLEXION, TORSION Y CORTANTE.

PREGUNTA3

CALCULO DE LA RESISTENCIA DE ELEMENTOS DE C°A° SUJETOS A FLEXION, TORSION Y CORTANTE.

Por carácter monolítico de las estructuras de concreto armado es común observar elementos simétricos de flexion, cortante y torsión. En los cuales, los efectos de torsión son considerados como secundarios en comparación a otras solicitaciones.

Sin embargo, muchas veces la torsión, puede tener un efecto importante que puede dañar ala estructura.

Los sistemas estructurales que soportan efectos de flexión, cortante y torsión pueden ser.

Vigas que soportan marquesinas

Vigas con muros colocados excéntricamente

Vigas de borde de sistema de piso

Vigas curvas

Pórticos con vigas fuera del plano de las columnas.

Las formas de torsión raras veces actúan solas, y siempre van acompañados por momentos flectores o por cortantes transversales y algunas veces por fuerzas axiales.

La fuerza cortante no puede existir solo en un elemento, a menos que exista tensión momento flexionaste. Por tanto la interacción torsión- cortante, se estudia siempre con la acción adicional simultanea de momento flexionante.

Por simplicidad utilizamos el termino interacción torsión, cortante, pero debe entenderse que se trata de una ineraccion – flexion y cortante.

Tanto la fuerza cortante, como el momento torsionante producen esfuerzos cortantes en el elemento; en una cara se suman estos esfuerzos y en la otra cara se restan; siendo difícil calcular la distribución real de esfuerzos bajo la acción combinada de torsion y cortante.

Por tanto el problema se resuelve en forma experimental determinando diagrama de interaccion momento torsionante – fuerza cortante.

De acuerdo alo analizado anteriormente, no es necesario copnsiderar la interaccion de la flexion, solo sem considera la interaccion tensión-cortante.

El diagrama de interacion torsion – cortante en elementos con refuerzo transversal, puede considerarce como la combinación del diagrama de del diagrama de interaccion de la contribución del concreto y de la contribución del refuerzo transversal.

Para evaluar la resistencia del elemento del concreto armado sometido a flexion,torsuion y cortante se debe seguir los siguientes procedimientos:

1= determinar la carga por sismo:

Cosiderando factores de carga para carga muerta(D) 1.5 y para carga viva (L) 1.6.

2= calculo de las acciones internas:

Momento torsionante (T)

Momento flexionante (M)

Momento cortante (V)

3= calculo de la resistencia a torsion:

Valor a partir del cual se debe considerar los efectos de torsión viene dado por:

TU= ø0.25√(f^' c)((〖Ac〗^2*P)/PcP)

DONDE:

TU=momento torsionante

Ø= factor de reducción

AcP= área incluida dentro del perímetro inferior de la sección tranversal de la viga.

PcP= perímetro exterior de la sección transversal de la viga.

Ø= 0.75 POR TORSION

Si T>TU; Se deba considerar el efecto torsionante.

Revisión del tamaño minimo de la seccion transversal.

(revisión ala resistencia ala torsion).

Según el ACI: para sección salida.

√(〖(Vu/bwd)〗^2+〖((Tu Ph)/(1.7 A^2*h))〗^2 )≤∅(Vc/bwd+2√(f^' c))

Donde:

Vu= fuerza cortante ultima de seccion critica.

bw= ancho de la viga

d= peralte da la viga

Ph= diámetro de acero transversal en la viga.

A0h= área interna encerrada en el acero.

Vc= (0.75)(0.50√(f'c))bwd resistencia del concreto.

Sin no cumple la ecuación anterior se amplia la sección de la viga.

4= calculo de resistencia por acero transversal considerando.

Ø= 45°

A0≤0.85 A0 h

Tn=2AoAtFy/s

Luego TU=ø Tn ; ø=0.75

S= Revisión del acero longitudinal:

se efectúa por la ecuación

Al=At/s Ph(fyV/fyL) 〖cot〗^2 θ donde:

Con Ɵ=45° y fyV= fyL

Acero necesario para flexion:

As=Mu/(∅ fy Z) Z=0.90d

6= grafico de las diagramas de resistencia a torsion y fuerza cortante.

PREGUNTA 4

DICEÑO DE MENSULAS DE CONCRETO ARMADO

Son elementos estructurales con relación entre la luz dela cortante y el peralte es menor que uno se usan para soportar carriles de gruas, vigas pre fabricadasde concreto, armaduras de acero, etc.

COMPORTAMIENTO:

El comportamioento de las mensulas, se analiza por los modos de falla siguiente:

FALLA POR FLEXION: similar alas vigas largas consiste en el aplastamiento por compresión del concreto, que ocurre antes o después de que fluya el acero de tensión:

FALLA POR TENSION DIAGONAL:

La falta ocurre en la zona del concreto sujeto a esfuerzos de compresión es similar la falla en compresión por cortante en vigas largas.

FALLA POR CORTANTE DIRECTO.

Se desarrolla mediante pequeñas grietas en el plano de intersección de la columna y la ménsula estas grietas debilitan este plano y origina una falla por cortante directo.

DIMENSIONAMIENTO:

Esta basado en los modos de falla analizandos anteriormente indicados; se considera los siguientes recomendaciones.

La carga que actúa sobre la ménsula es la reacción de la viga apoyada.

No se transmiten cargas horizontales ala ménsula.

Se usan factores de carga incrementados en el tercio a lo usado en el diseño de vigas.

Los detalles geométricos se determinan a partir recomendaciones empíricas como:

La luz cortante (a), es el doble de la separación entre la viga y el paño de la columna mas la distancia de la estructura de la viga al centro de la placa de apoyo.

La separación mínima entre la viga y la columna (s) debe ser de 2 a 3 cm.

Los esfuerzos de aplastamiento deben tener un valor de 0.5 f’c.

El peralte de la mensula en el paño de la columna (d); debe tener una relación.

a/d=0.15 e 0.40

El area de estribos horizontales debe ser la mitad del área de acero por flexion (Ah= 0.5As)

Se recomienda que los estribos horizontales se distribuyen en los dos tercios superiores de la mensula.

El diámetro dela acero transversal debe ser por lo menos igual al de los de acero longitudinal.

El peralte de la mensula en su extremo debe ser por lo menos la mitad de peralte en el paño de la columna.

METODOLOGIA

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