Concreto Armado

DESCRIPCIÓN:

Esta aplicación brinda una herramienta para facilitar el el diseño de elementos estructurales de concreto armado. 

Se incluyen los siguientes elementos:

• Vigas (Flexión)
• Losas (Flexión)
• Columnas (Flexo-compresión)

DESCARGA:

El concreto hidráulico es un material con un muy buen comportamiento a la compresión simple. Sin embargo, al ser sometido a fuerzas de tracción su resistencia es muy pobre, por este motivo para ser empleado en elementos estructurales, es necesario reforzarlo.

Casi todos los elementos que componen una estructura están sometidos a flexión, lo que origina fuerzas de tracción y de compresión simultáneamente en un elemento. Durante el diseño de los elementos estructurales, es importante tener en cuenta ambos efectos y considerando las combinaciones de carga recomendadas en la normatividad correspondiente.

Las combinaciones de carga consideran un incremento en las cargas actuantes que son calculadas de manera teórica con la finalidad de simular condiciones cercanas a las que se presentarán en la realidad y para asegurar que los elementos de la estructura tengan un comportamiento adecuado ante condiciones críticas.

Diseño de Vigas (Flexión):

Las vigas son los elementos estructurales que transmiten las cargas a las columnas. Las vigas de concreto armado son diseñadas principalmente por flexión y por cortante.

Sección transversal de una viga

Es posible calcular los momentos en las vigas de manera aproximada con diversos métodos, como es el método de los coeficientes del ACI. En este método se consideran las cargas actuantes sobre la viga, sus luces y las condiciones de apoyos.

Determinación de momentos de una viga de 2 tramos por el método de los coeficientes del ACI.

Determinación de momentos de una viga de 3 tramos por el método de los coeficientes del ACI.

La sección transversal de las vigas deben ser determinados de acuerdo a la resistencia de los materiales (concreto y acero de refuerzo) y las luces de las vigas.

Diseño de Losas Aligeradas (Flexión):

Las losas son los elementos que reciben las cargas vivas y se las transmiten al resto de los elementos estructurales.

Las losas aligeradas, son losas de concreto armado en las que se busca aminorar el peso propio de la losa utilizando bloques que por lo general son ladrillos huecos o bloques de tecnopor (poliestireno expandido).

Caceton de tecnopor. 30cm x 120cm (espesor variable según espesor de losa)

Ladrillo de arcilla. 30cm x 30cm (espesor variable según espesor de losa).

Corte de losa aligerada. Se observan los ladrillos de 30 cm de ancho, viguetas de 10 cm de ancho y 5 cm de peralte de losa de concreto. En este caso las viguetas tienen 20 cm de peralte por lo que se utilizaron ladrillos de 15 cm de altura.

En el diseño de losas aligeradas, se parte predimensionando su espesor, es decir dando un valor a su espesor el mismo que es calculado según recomendaciones de las normativas. Este espesor dependerá principalmente de la luz que tendrá que cubrir la losa, y de la resistencia del concreto y del acero del que estará compuesta.

Diseño de Columnas (Flexo-compresión):

Para el diseño de columnas de concreto armado, se debe iniciar predimensionando la sección de la columna, para esto las dimensiones de la columna deben ser tales que cumplan un Area minima la que es calculada según la carga axial que deberá soportar la columna y propiedades de los materiales de la columna. 

Asi mismo debe calcularse un área de acero mínima que debe tener la columna que es de alrededor del 1% del área neta de la columna (según el ACI).

Se deberá modular la cantidad de varillas de acero de manera uniforme en la columna de tal manera que sea mayor al área de acero mínimo calculado.

Conocidas las dimensiones de las columnas, las propiedades de los materiales que serán empleados y la cantidad de varillas de acero a utilizar, sus diametros y ubicaciones, se calcularan diferentes valores de Pn y Mn según se esquematiza en el siguiente cuadro.

Flujo para el cálculo de Pn y Mn de una columna de concreto armado.

Los valores de Mn y Pn deberán ser afectados por un coeficiente de reducción. El valor de este coeficiente será variable según el valor de la deformación unitaria. 

Coeficientes según deformación unitaria.

Luego con los valores de Mn, Pn y los respectivos valores afectados por los coeficientes de reducción, deberá graficarse un diagrama de interacción, el que muestra una zona aceptable dentro de la cual, los valores combinados de carga y momento sería soportados por la sección de columna analizada.

Diagrama de interacción de una columna de concreto armado.

En caso las cargas que deberá soportar la columna analizada, no se encuentra dentro de esta zona aceptable, deberá analizarse nuevamente el caso, planteando una mayor cantidad de acero de refuerzo y/o incrementar las dimensiones de la columna y con ello su área bruta. Cabe indicarse que debe asegurar que no se incumpliran los valores minimos y maximos de acero recomendados.