Estructuras III - sesión 2

PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS CONCRETO.

PREDIMENSIONAMIENTO DE ELEMENTOS CONCRETO.

ESTRUCTURAS III

¿QUÉ ES EL PREDIMENSIONAMIENTOS EN ELEMENTOS DE CONCRETO?

¿QUÉ ES EL PREDIMENSIONAMIENTOS EN ELEMENTOS DE CONCRETO?

El objetivo principal del predimensionamiento es proporcionar una guía inicial para el diseño estructural y permitir una evaluación rápida de la factibilidad del proyecto.

El predimensionamiento en elementos de concreto es una etapa inicial en el proceso de diseño estructural donde se determinan dimensiones aproximadas de los elementos antes de realizar un análisis detallado.

Durante el predimensionamiento, se utilizan reglas empíricas, conocimientos previos y experiencias para establecer las dimensiones iniciales de los elementos estructurales, como vigas, columnas, losas y cimentaciones.

Estas dimensiones preliminares se basan en factores como las cargas esperadas, la resistencia del material y las condiciones de diseño específicas del proyecto.

Es importante tener en cuenta que el predimensionamiento proporciona solo una estimación inicial de las dimensiones de los elementos estructurales.

PREDIMENSIONAMIENTO DE CASTILLOS

PREDIMENSIONAMIENTO DE CASTILLOS

• El predimensionamiento de un castillo (o pilar) en una estructura de concreto se basa en consideraciones básicas de resistencia y estabilidada.

PREDIMENSIONAMIENTO DE CASTILLOS

PREDIMENSIONAMIENTO DE CASTILLOS

• El predimensionamiento de un castillo (o pilar) en una estructura de concreto se basa en consideraciones básicas de resistencia y estabilidada.

• La fórmula básica para el predimensionamiento de un castillo es:

• A es el área transversal requerida del astillo en metros cuadrados.
• M es el momento flector máximo esperado en el castillo en kNm (kilonewton-metros).
• F´c es la sesistencia a la compresión del concreto en MPa (megapascales).
• h es la altura del castillo en metros.

PREDIMENSIONAMIENTO DE CASTILLOS

PREDIMENSIONAMIENTO DE CASTILLOS

• a) Existirán castillos por lo menos en los extremos de los muros e intersecciones con otros muros, y en puntos intermedios del muro a una separación no mayor que 1.5 H ni 4 m. Los pretiles o parapetos deberin tener castillos con una separación no mayor que 4m.

• b) Existirá una dala en todo extremo horizontal de muro, a menos que este último esté ligado a un elemento de concreto reforzado con un peralte minimo de 100 mm (fig. 5.2).

• Aun en este caso, se deberá colocar refuerzo longitudinal y transversal como lo establecen los incisos 5.1.1. y 5.1.1.g.

• Además, existirán dalas en el interior del muro a una separación no mayor de 3 m y en la parte superior de pretiles o parapetos cuya altura sea superior a 500 mm.

• c) Los castillos y dalas tendrán como dimensión minima el espesor de la mamposteria del muro, t.

• d) El concreto de castillos y dalas tendrá un resistencia a compresión, £", no menor de 15 MPa (150 kg/cm2).

• e) El refuerzo longitudinal del castillo y la dala deberá dimensionarse para resistir las componentes vertical y horizontal correspondientes del puntal de compresión que se desarrolla en la mamposteria para resistir las cargas laterales y verticales.

• En cualquier caso, estará formado por lo menos de tres barras, cuya ia total sea al menos igual a la obtenida con la ec. 5.1. 1, (5.1)

• f) El refuerzo longitudinal del castillo y la dala estará anclado en los elementos que limitan al muro de manera que pueda alcanzar su esfuerzo de fluencia.

• g) Los castillos y dalas estarin reforzados transversal- mente por estribos cerrados y con un irea, A. al menos igual a la calculada con la ec. 5.2si se usan kg/cm3 y cm
• donde h, es la dimensión del castillo o dala en el plano del muro. La separación de los estribos, s, no excederá de 1.5t ni de 200 mm.

• h) Cuando la resistencia de diseño a compresión diagonal de la mampostería, V, sea superior a 0.6 MPa (6 kg/cm3), se suministrará refuerzo transversal, con área igual a la calculada con la ec. 5.2 y con una separación no mayor que una hilada dentro de una longitud H, en cada extremo de los castillos
• H, se tomar como el mayor de H/6, 2h, y 400

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

PREDIMENSIONAMIENTO DE COLUMNAS

• Una fórmula comúnmente utilizada para el predimensionamiento de columnas de concreto es la siguiente:

• Ac​ es el área transversal requerida de la columna en metros cuadrados.
• P es la carga axial máxima aplicada a la columna en kN (kilonewtons).
• fc​ es la resistencia a la compresión del concreto en MPa (megapascales).
• ϕc​ es un factor de seguridad aplicado a la resistencia a la compresión del concreto.

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

Para el predimensionamiento de vigas de hormigón. En un caso común tenemos la luz de la viga (la luz se refiere a la longitud entre columna y columna, es el termino técnico ingenieril).

Entonces a determinar restan la base (b) y la altura (h). Una sencilla regla que muchos autores recomiendan es estimar la altura de la viga como: h = L/10

Dónde: h: Altura de la viga. L: Luz de la viga (distancia entre un apoyo al otro apoyo).

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

Para la base podemos recurrir a las normas, en este caso usaremos como referencia el ACI 318-2014 (Norma para el diseño en Concreto Armado de los Estados Unidos) El ACI 318, nos dice que la base mínima de una viga en una zona no sísmica debe ser igual o mayor a 20 cm.

Y en su capítulo 18 (diseño sismorresistente) establece que la base mínima debe ser 30 cm (zona sísmica).

A de quedar claro que estos valores son sólo para vigas rectangulares, para viguetas de hormigón el procedimiento es diferente.

Entonces tenemos que para pre-dimensionar vigas podemos:

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS DE CONCRETO

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

Para losas aligeradas armadas en una dirección podemos considerar un peralte h = L/25 ó los siguientes peraltes:

• h = 17 cms para luces menores de 4mts.
• h = 20 cms para luces de 4.00 mts hasta 5.5 mts.
• h = 25 cms para luces de 5.00 mts hasta 6.5 mts.
• h = 30 cms para luces de 6.00 mts hasta 7.5 mts.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

Cuando se tiene paños de techo mas o menos cuadrados y lucen mayores a los 6.00 mts. es recomendable hacer uso de losas aligeradas armadas en dos direcciones, pudiendo considerar los siguientes peraltes:

• h = 25 cms para luces comprendidas entre 6.5 y .5 mts.
• h = 30 cms para luces comprendidas entre 7.0 y 8.5 mts.

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

PREDIMENSIONAMIENTO DE LOSAS ALIGERADAS

• El espesor de la losa es una consideración importante en el predimensionamiento. Se puede calcular utilizando fórmulas empíricas o criterios específicos de diseño. Una fórmula comúnmente utilizada para el predimensionamiento del espesor de la losa es:

• A es el área de la zapata en metros uadrados.
• P es la carga verticaal total aplicada a la zapata en kN (kilonewtons).
• q es la capacidad de carga del suelo en kPa (kilopascales).
• ϕc es un factor de seguridad aplicado a la capacidad de carga del suelo.

PREDIMENSIONAMIENTO DE ZAPATAS

PREDIMENSIONAMIENTO DE ZAPATAS

• El predimensionamiento de una zapata implica determinar las dimensiones iniciales de la zapata para resistir las cargas aplicadas antes de realizar un diseño estructural detallado. Aquí hay una fórmula comúnmente utilizada para el predimensionamiento de una zapata:

• h es el espesor de la losa en metros
• M es el momento flector máximo esperado en la losa.
• fc es la resistencia a la comprensión del concreto.
• ϕc es un factor de seguridad aplicado a la resistencia a la compresión del concreto.

ACEROS MINIMOS EN VIGAS

ACEROS MINIMOS EN VIGAS

• La cantidad mínima de acero en vigas general,emte se calcula como un porcentaje del área bruta de la sección transversal de la viga.

• b en el ancho efectivo de la viga en mm
• h es la altura efectiva de la viga en mm

• Pmin es la cuantía mínima de refuerzo

(geralmente especificada por normativas o códigos de diseño).

• As, min es el área mínima de refuerzo de refuerzo de acero en la viga en mm2.

ACEROS MINIMOS EN COLUMNAS

ACEROS MINIMOS EN COLUMNAS

Acero mínimo en losas (A_s,min):

• La cantidad mínima de acero en la losa se puede calcular como un porcentaje de área de la sección transversal de la losa o como un área mínima por unidad de ancho.

• La fórmula puede variar dependiendo de las especificaciones de diseño y las condiciones del proyecto.

ACEROS MINIMOS EN COLUMNAS

ACEROS MINIMOS EN COLUMNAS

• El acero mínimo requerido en la zapata depende de varios factores, incluyendo la capacidad de carga del suelo, las cargas aplicadas, la resistencia del concreto y las normativas de diseño estructural aplicables. Sin embargo, una práctica común es proporcionar una cantidad mínima de refuerzo para garantizar la resistencia y estabilidad adecuadas de la zapata.

• Para calcular el área mínima de refuerzo de acero en una zapata, se puede utilizar la siguiente fórmula:

• As,min es el área mínima de refuerzo de acero en la zapata en mm2.

• P es la cuantía mínima de refuerzo expresada como un porcentaje del área de la sección transversal de la zapata.

• A es el área de la sección transversal de la zapata en mm2fc es la resistencia a la comprensión del concreto.