Construcción de losas izadas - Refencias.

Para la construcción de losas izadas el artículo 7.13.4 dirige al usuario a los artículos 13.3.8.6 y 18.12.6.

Referencias

3.1 ACI Detailing Manual - 1994, Publication SP-66(94), American Concrete Institute, Detroit, MI, 1994.

3.2 Manual of Standard Practice, 27º Edición, Concrete Reinforcing Steel Institute, Schaumburg, IL, 2001.

3.3 Structural Welded Wire Fabric Detailing Manual, WWR-600, Wire Reinforcement Institute, McLean, VA, 1994.

3.4 Babaei, K. y Hawkins, N.M., "Field Bending and Straightening of Reinforcing Steel,” Concrete International: Design and Construction, Vol. 14, No. 1, Enero 1992.

3.5 Standard Specification for Tolerances for Concrete Construction and Materials and Commentary, ACI 117/117-90, American Concrete Institute, Detroit, MI, 1990.

3.6 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, (ASCE 7-98), American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 1998.

3.7 Design and Typical Details of Connections for Precast and Prestressed Concrete, Publication MNL-123-88, Precast/Prestressed Concrete Institute, Chicago, IL, 1988.

3.8 PCI Building Code Committee, "Proposed Design Requirements for Precast Concrete,” PCI Journal, Vol. 31, No. 6, Nov.-Dic. 1986, pp. 32-47.

Construcciones de Hormigón Prefabricado.

Los requisitos para la integridad estructural de las construcciones hormigonadas en obra anteriores al Código 1989 eran prescriptivos. En 1989 se introdujeron requisitos para las construcciones de hormigón prefabricado que solamente especifican ciertos niveles de comportamiento. Este enfoque es el único posible, ya que las estructuras de hormigón prefabricado pueden ser de incontables tipos diferentes. El código exige que en las estructuras de hormigón prefabricado se coloquen armaduras especiales de tracción, cualquiera sea la altura de la construcción. No se permiten las conexiones que dependen exclusivamente de la fricción originada por las cargas gravitatorias.

El requisito general para la integridad estructural, establecido en el artículo 7.13.1, indica que "los elementos de una estructura se deben vincular eficazmente entre sí." El comentario incluido en 1989 advertía que para las construcciones de hormigón prefabricado los detalles de las conexiones se debían diseñar de manera de minimizar la potencial fisuración debida a la restricción de los movimientos originados por fluencia lenta, contracción y variaciones de temperatura. La Referencia 3.7 contiene información sobre las prácticas utilizadas por la industria para las conexiones y los detalles de armado. La Referencia 3.8 contiene requisitos prescriptivos recomendados por la PCI para los tabiques portantes de hormigón prefabricado. El Capítulo 16 de ACI 318-95 introdujo por primera vez requisitos prescriptivos para la integridad estructural de las estructuras de hormigón prefabricado (ver la discusión en el Capítulo 23 de esta publicación).

Flechas instantáneas de vigas y losas armadas en una dirección (no pretensadas)

Las flechas iniciales o instantáneas de las vigas y losas armadas en una dirección ocurren inmediatamente después que se aplica carga a un elemento estructural. Los principales factores que afectan la flecha instantánea de un elemento son (ver Referencia 10.3):

a. la magnitud y la distribución de la carga,
b. la luz y las condiciones de vínculo,
c. las propiedades de la sección y la cuantía de acero,
d. las propiedades de los materiales, y
e. la cantidad y extensión de la fisuración por flexión.

Las siguientes propiedades del hormigón afectan significativamente el comportamiento de los elementos armados solicitados a flexión bajo cargas de corta duración: resistencia a la compresión (f'c), módulo de elasticidad (Ec) y módulo de rotura (fr). El módulo de elasticidad en particular evidencia más variación en función de la calidad del hormigón, la edad del hormigón, el nivel de tensión, y la velocidad de aplicación o la duración de las cargas.

Control de Flechas.

El código presenta dos métodos para controlar las flechas en los elementos armados en una y dos direcciones solicitados a flexión. Las flechas se pueden controlar de forma directa limitando las flechas calculadas [ver Tabla 9.5(b)], o de manera indirecta por medio de alturas o espesores mínimos [Tabla 9.5(a) para sistemas armados en una dirección, y Tabla 9.5(c) y Ecuaciones (9-12) y (9-13) para sistemas armados en dos direcciones].

9.5.2.1 Altura o espesor mínimo para vigas y losas armadas en una dirección (no pretensadas) – Las flechas de las vigas y losas armadas en una dirección que soportan las cargas habituales en las construcciones generalmente serán satisfactorias cuando se satisfagan las alturas o espesores mínimos indicados en la Tabla 9.5(a) (reproducidos en la Tabla 10-1).

El diseñador debe observar que este requisito sólo se aplica a elementos que no soportan, ni están unidos a, tabiques divisorios u otros elementos susceptibles de sufrir daños por efecto de las flechas. Para todos los demás elementos es necesario calcular las flechas.

FLECHAS(ACTUALIZACION PARA EL CODIGO 2002)

La edición 2002 de ACI 318 amplía la sección 9.5.4 para las flechas de los elementos de hormigón pretensado. Específicamente,las secciones 9.5.4.2 y 9.5.4.3 existentes se renumeraron como 9.5.4.3 y 9.5.4.4 para permitir la introducción de una nueva sección9.5.4.2. La nueva sección trata el cálculo de las flechas de los elementos de hormigón pretensado fisurados y en la región de transición (Clase C y Clase T), según lo definido en 18.3.3. El cálculo se puede basar ya sea en una relación momento-curvaturabilineal o bien en el tradicional momento de inercia efectivo.

CONSIDERACIONES GENERALES

Los requisitos del Código ACI para control de las flechas se ocupan exclusivamente de las flechas que ocurren bajo niveles de carga de servicio en condiciones estáticas, y pueden no ser aplicables a las cargas que presentan fuertes características dinámicas tales como aquellas provocadas por movimientos sísmicos, vientos transitorios y la vibración de maquinarias. Debido a la variabilidad de las deformaciones estructurales del hormigón, los diseñadores no deben confiar indebidamente en las estimaciones de las flechas obtenidas mediante cálculo. En la mayoría de los casos se justifica el uso de procedimientos relativamente simples para estimar las flechas. En las Referencias 10.1 y 10.2 se discute en profundidad el tema del control de las flechas, incluyendo métodos más refinados para calcular las deformaciones.

Limites de Aplicación de los Requisitos para Ménsulas.

El procedimiento de diseño para ménsulas reconoce el comportamiento como viga de gran altura o como reticulado simple de estos elementos con baja longitud de corte, como se ilustra en la Figura 15-1. Se deben impedir los cuatro modos de falla potenciales indicados en la Figura 15-1: (1) Falla por corte directo en la interfase entre la ménsula y el elemento en que se apoya; (2) Fluencia de la armadura traccionada por el momento y la tracción directa; (3) Aplastamiento de la "biela" comprimida interna; y (4) Falla localizada por aplastamiento o por corte debajo del área cargada.

Para diseñar ménsulas en las cuales la relación entre la luz de corte y la altura, a/d, es menor que 2, se pueden usar los requisitos del Apéndice A. Los requisitos de los artículos 11.9.3 y 11.9.4 se permiten cuando a/d ≤ 1 y la fuerza horizontal Nuc ≤ Vn.

Independientemente del método de diseño utilizado, se deben satisfacer los requisitos de los artículos 11.9.2, 11.9.3.2.1, 11.9.3.2.2, 11.9.5 y 11.9.6.

Cuando a/d es mayor que 2,0 las ménsulas se deben diseñar como voladizos, utilizando los requisitos aplicables para flexión y corte.

Requisitos para el Diseño a Torsión (IV).

En la Figura 13-4 se muestra un diagrama de cuerpo libre para equilibrio horizontal. La fuerza de corte vertical Vi en la pared "i" es igual al producto del flujo de corte q por la longitud de la pared yi. El vector Vi se puede descomponer en dos componentes: una componente diagonal con una inclinación θ igual al ángulo que forman las diagonales del reticulado, y una componente horizontal igual a:

Ni Vi cot 

La fuerza Ni está centrada a la mitad de la altura de la pared, ya que q es constante a lo largo de todo el lateral del elemento. Los cordones superior e inferior del cuerpo libre de la Figura 13-4 están sujetos a una fuerza de Ni/2, cada uno. Internamente se asume que la armadura longitudinal llega a la tensión de fluencia cuando se llega al máximo momento torsor. Sumando las fuerzas internas y externas en los cordones de todas las paredes del reticulado espacial se obtiene:

donde A f y es la fuerza de fluencia en toda la armadura longitudinal requerida para torsión.

Reordenando los términos de la ecuación anterior,

Requisitos para el Diseño a Torsión (III) : Diagrama de Cuepo Libre para Equilibrio Vertical.

La Figura 13-3 muestra un diagrama de cuerpo libre tomado de la pared vertical del reticulado de la Figura 13-2. La fuerza de corte V2 es igual al flujo de corte q (fuerza por unidad de longitud) por la altura de la pared yo. Los estribos se diseñan de manera que estén en fluencia cuando se alcanza el máximo momento torsor. El número de estribos intersecados depende de la separación de los estribos, s, y de la proyección horizontal de la superficie inclinada, yocotθ. De la condición de equilibrio vertical:

Radio de Giro "r".

En general el radio de giro, r, es Ig / Ag . En particular, para los elementos de sección rectangular r se puede tomar igual a 0,30 por la dimensión en la dirección en la cual se está considerando la estabilidad, mientras que para los elementos de sección circular se puede tomar igual a 0,25 por el diámetro de la sección, como se ilustra en la Figura 11-5.

Propiedades de la Sección para el Análisis del Pórtico.

De acuerdo con 10.11.1, las cargas axiales mayoradas (Pu), los momentos mayorados en los extremos de la columna (M1 y M2) y las deformaciones laterales de piso, ∆o, se deberán calcular usando un análisis elástico de primer orden del pórtico, considerando la presencia de regiones fisuradas a lo largo del elemento. Es evidente que realizar estos cálculos no es factible desde el punto de vista económico, aún para estructuras pequeñas. Por lo tanto, para considerar la fisuración en el análisis se pueden usar las propiedades de la sección dadas en 10.11.1 y resumidas en la Tabla 11-1. Los valores de E, I y A han sido seleccionados a partir de los resultados obtenidos en ensayos y análisis de pórticos de acuerdo con la Referencia 10.28. Es importante observar que para analizar la estructura a nivel de la carga de servicio resulta satisfactorio multiplicar los momentos de inercia especificados en la Tabla 11-1 por 1/0,70 = 1,43 (R10.11.1). Además, los momentos de inercia se deben dividir por (1 + βd) en el caso que sobre la estructura actúen cargas horizontales de larga duración (por ejemplo, las cargas horizontales provocadas por las presiones del suelo) o para verificación de la estabilidad frente a cargas gravitatorias realizadas de acuerdo con 10.13.6.