Apuntes de Vigas de Concreto Diseño Estructural

INTRODUCCION

        LAS OBRAS CIVILES COMO EDIFICACION, PUENTES, CARRETERAS, PRESAS, MUELLES, AEROPUERTOS, TUNELES, ETC. PRESENTAN DIFERENTE ESTRUCTURA QUE DEPENDEN DEL TIPO DE OBRA. ADEMÁS, LA ESTRUCTURACIÓN DE CADA OBRA DEPENDE DIRECTAMENTE DEL LUGAR EN QUE SE CONSTRUIRÁ, CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES DEL TERRENO, PROYECTO ARQUITECTÓNICO Y CRITERIO DEL CALCULISTA.

        LA ESTRUCTURACIÓN DE UNA OBRA CIVIL ESTA COMPUESTA DE ELEMENTOS QUE ESTÁN UNIDOS ENTRE SI EN PUNTOS ESPECÍFICOS, LA FINALIDAD DE ESTOS ELEMENTOS EN CONJUNTO ES LA DE PROGRAMAR A DICHA OBRA SEGURIDAD CUANDO SE PRESENTAN O NO FENÓMENOS NATURALES; TALES COMO: SISMO, VIENTOS, LLUVIAS Y NEVADAS, PARA ESTO, EL DISEÑO A UTILIZAR DEBE SER PRECISO POR QUE APARTE DE SEGURIDAD DEBE PROPORCIONAR FUNCIONALIDAD Y UN GRAN AHORRO ECONÓMICO.

        LOS ELEMENTOS  ESTRUCTURALES QUE SE CITAN EN ESTE TRABAJO LO CONTRIBUYEN LAS VIGAS, LOSAS, COLUMNAS, CIMIENTOS Y MUROS DE RETENCIÓN. LOS MATERIALES CON QUE SE CONSTRUYEN PUEDEN SER DE MADERA, ACERO, CONCRETO REPOSADO, MAMPOSTERÍA O POR UNA COMBINACIÓN DE ESTOS, GENERALMENTE PARA LAS VIGAS Y COLUMNAS SE UTILIZAN LOS TRES PRIMEROS MATERIALES, EN CEMENTOS Y MUROS DE RETENCIÓN CONCRETO REFORZADO O MAMPOSTERÍA DE PIEDRA  BRAZA, Y POR ÚLTIMO, MADERA Y CONCRETO REFORZADO EN LOZAS. EL MURO DE CARGA ES UN ELEMENTO ESTRUCTURAL QUE PUEDE ELABORARSE  DE CONCRETO REFORZADO, TABIQUE ROJO RECOCIDO HECHO A MANO, BLOOK RELLENO DE CONCRETO Y PIEDRA BARZA.

        LA ESTRUCTURACIÓN DE UNA OBRA CIVIL PUEDE LLEVARSE A CABO DE TRES MANERAS: A BASE DE MARCOS, MUROS DE CARGA O POR UNA COMBINACIÓN DE ESTOS; LA PRIMERA ESTA FORMADA POR TRABES Y COLUMNAS, LA SEGUNDA POR MUROS (TABIQUE, PIEDRA O CONCRETO) Y EL TERCERO POR TRABES, COLUMNAS Y MUROS.

        ESTE TRABAJO PRESENTA UNA EXPOSICIÓN SIMPLIFICADA DEL DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES A BASE DE  CONCRETO REFORZADO, A EXCEPCIÓN EN CIMIENTOS CORRIDOS Y MUROS DE RETENCIÓN, QUE ADEMÁS DE CONCRETO REFORZADO SE EXPONEN DE MAMPOSTERÍA DE PIEDRA BRAZA.

        TAMBIÉN, SE PRESENTA UNA  SERIE DE EJEMPLOS RESUELTOS QUE PARA FACILITAR SU EXPLICACIÓN SE PRESENTAN EN UNA SERIE DE PASOS Y COMENTARIOS. EN EL DISEÑO DE DICHOS ELEMENTOS SE UTILIZO EL DISEÑO AL LIMITE O COMÚNMENTE LLAMADO PLÁSTICO, EL PROCEDIMIENTO INCLUYE LOS REQUISITOS DEL REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL; EL CUAL, TOMA EN CONSIDERACIÓN LOS  FENÓMENOS SÍSMICOS OCURRIDOS EN LA CIUDAD DE MÉXICO EL 18 Y 19 DE SEPTIEMBRE DE 1985.

        POR ÚLTIMO, ESTE TRABAJO ES UNA RECOPILACIÓN SINTETIZADA DE LOS LIBROS PRESENTADOS EN LA BIBLIOGRAFÍA. SU ELABORACIÓN TIENE POR FINALIDAD DE QUE MAESTROS Y ALUMNOS LO CONSULTEN Y LO TOMEN COMO UN TEXTO MAS EN AL MATERIA DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE  CONCRETO, ASÍ MISMO, EL PERSONAL ENCARGADO DE LA DIRECCIÓN DE LA ESCUELA VEA LA POSIBILIDAD DE REPRODUCIRLO Y DISTRIBUIRLO ENTRE LOS ALUMNOS A UN COSTO ACCESIBLE.

CAPITULO PRIMERO.

GENERALIDADES DEL CONCRETO REFORZADO.

        EL CONCRETO REFORZADO ES EL ELEMENTO QUE MAS SE UTILIZA EN LA CONSTRUCCIÓN DE UNA OBRA CIVIL, Y PARA PODERLO DEFINIR ES NECESARIO CONSIDERAR LOS SIGUIENTES PUNTOS.

1. CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO SIMPLE.
2. CARACTERÍSTICAS DEL ACERO DE REFUERZO
3. CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO REFORZADO.
4. CARACTERÍSTICAS DEL DISEÑO AL LÍMITE.
5. FACTORES DE CARGA Y  DE SERVICIO.

A). CARACTERÍSTICAS DEL CONCRETO SIMPLE.

        EL CONCRETO SIMPLE ES UNA PIEDRA ARTIFICIAL FORMADA POR LA  COMBINACIÓN FÍSICA Y QUÍMICA DE AGUA, CEMENTO, ARENA Y GRAVA, LA RESISTENCIA QUE PUEDE ALCANZAR ESTE ELEMENTO DEPENDE PRINCIPALMENTE DE LA RELACIÓN AGUA-CEMENTO; EN LA COMBINACIÓN DE DICHA RELACIÓN, EL CEMENTO ES UN CEMENTANTE QUE MANTIENE UNIDO A LOS AGREGADOS (ARENA Y GRAVA).

        EN LA ELABORACIÓN DEL CONCRETO EL AGUA, LA ARENA Y LA GRAVA DEBEN ESTAR LIBRES DE CONTAMINACIÓN, ADEMÁS LOS AGREGADOS QUE SE UTILICEN DEBEN PRESENTAR UNA GRANULOMETRÍA BIEN GRADUADA.

        PARA QUE UN CONCRETO ALCANCE SU MÁXIMA RESISTENCIA EL PROCESO DE FRAGUADO DEBE SER A LOS 28 DÍAS EN EL CEMENTO NORMAL Y MENOS O MAS SI SE UTILIZA CEMENTO DE FRAGUADO RÁPIDO O LENTO, O EN SU DEFECTO ADITIVOS ESPECIALES SEGÚN EL CASO REQUERIDO.

        EL TRABAJAR CON  CONCRETO  EN UNA OBRA CIVIL NOS PUEDE PROPORCIONAR VENTAJAS O DESVENTAJAS, PARA ESTO SE EXPONEN LOS PUNTOS DE MÁS FRECUENCIA.

1.- VENTAJAS.

1. EL CONCRETO PUEDE ADQUIRIR LA FORMA QUE UNO QUIERA DEPENDIENDO DEL  MOLDE QUE LE SIRVA DE SOSTEN (COMÚNMENTE LLAMADO CIMBRA).

1. ALTA RESISTENCIA A LA COMPRENSIÓN.
2. ALTA RESISTENCIA AL INTEMPERISMO.

2.-  DESVENTAJAS.

1. BAJA  RESISTENCIA A ESFUERZOS DE TENSIÓN
2. NULO  COMO MATERIAL ELÁSTICO.
3. ALTO PESO VOLUMETRICO.

        ANTERIORMENTE SE HABLÓ DE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO, LA CUAL DEPENDE PRINCIPALMENTE DE LA RELACIÓN AGUA-CEMENTO. TAMBIÉN LA RELACIÓN DE LOS AGREGADOS (GRAVA Y ARENA) ES IMPORTANTE, POR QUE PROPORCIONA EL VOLUMEN DEL CONCRETO DE ACUERDO A SU RESISTENCIA.

...