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De acuerdo a toda la teoría, el proceso de cálculo de una zapata pasa por dos pasos concretos en el orden siguiente:
– Cálculo de las dimensiones de la base de la zapata a partir de la capacidad portante del suelo y de las deformaciones admisibles.
– Cálculo del peralte de la zapata para resistir el cortante y cantidad de acero para la resistencia a flexión de la zapata.
Toda la teoría de estos cálculos se encuentra en los siguientes enlaces:
– Capacidad portante del suelo – Dimensiones de base de una zapata
– Ejemplo de diseño de la base de una zapata concéntrica- Capacidad portante del suelo
– Programa de capacidad Portante de suelo
– Diseño en hormigón de zapatas de hormigón Armado. Zapata central o concéntrica. Teoría
– Ejemplo de diseño a flexión de zapata concéntrica
– Ejemplo de verificación a cortante de una zapata concéntrica
Por tanto no se hará un repaso acá de todo el proceso de cálculo del programa sino en los enlaces mencionados
bx = Dimensión de la columna en dirección X.
by = Dimensión de la columna en dirección Y.
Bx = Dimensión ya encontrada de la base de la zapata en dirección X.
By = Dimensión ya encontrada de la base de la zapata en dirección Y.
H = Altura de la zapata prismática (incluyendo el recubrimiento inferior al acero).
Recubrimiento de concreto = distancia desde la base de la zapata hasta la cara externa de los aceros de refuerzo de la parrilla de la zapata.
Carga Axial en ELU = Carga mayorada a patir de la combinación más desfavorable. Generalmente U = 1.2D+1.6L.
f’c = Resistencia característica del concreto en MPa.
fy = Resistencia a la fluencia del acero en MPa.
Diámetro de acero en DirX = Acero en dirección horizontal en la vista en planta. Se pueden escoger [mm] o [pulg]. Se debe tomar en cuenta que este acero va justo debajo del acero en la dirección Y.
Diámetro de acero en DirY = Acero en el sentido vertical visto en planta. Va apoyado sobre el acero en Dirección X.
Las deflexiones son las deformaciones perpendiculares al eje de la viga, responsable de la mayoría de los reclamos de clientes, ya que al deformarse la viga como en la figura, se deforma consigo todo lo apoyado a ellas, como muros de ladrillo o elementos divisorios de vidrio.
El concepto de deflexión se aplica a elementos de viga y losa para deflexiones verticales producto de cargas gravitacionales, pero también se aplica a columnas para deflexiones producto de cargas laterales de sismo o viento.
Se cree erroneamente que el cálculo estructural es un cálculo sólamente de resistencias de los elementos estructurales. Muchos ingenieros civiles olvidan que algunos de los elementos más crítidos (luces grandes de vigas o losas) deben verificarse también a deflexiones.
Según la mayoría de las normativas el cálculo de resistencias de elementos de hormigón armado se realiza a partir de cargas factorizadas o mayoradas.
En el caso de la Norma ACI 318-25, la mayoración de cargas gravitacionales para el cálculo de resistencias se da a partir de las combinaciones de carga siguientes:
Sin embargo cuando debemos calcular las deflexiones de los elementos estructurales, estos cálculos deben realizarse con las cargas sin factorizar.
Las deflexiones de vigas en estructuras tienen directa relación con la habitabilidad de una estructura. Mientras más se deflecte la estructura, menos segura se sentirá para el usuario final.
Las estructuras deben cumplir con requisitos de seguridad al momento de ser habitados. Estos requisitos están en directa relación con la resistencia de la estructura. Sin embargo también se deben cumplir límites máximos de deformabilidad, y estos están relacionados con las deflexiones de los elementos estructurales.
Un edificio que resista a las cargas de diseño, pero que se deforme mucho, causará una sensación de inestabilidad en el usuario y esto repercutirá en reclamos, susceptibilidades e incluso procesos judiciales hacia la los responsables.
El cálculo de deflexiones es un tanto complejo y consta de dos partes.
En este primer artículo abordaremos el cálculo de deformaciones inmediatas.
Las deformaciones elásticas de una viga se pueden obtener a partir de la teoría clásica de deformaciones de vigas.
Es suficiente con aplicar conceptos de resistencia de materiales clásicos para la obtención de deflexiones:
A partir de la ecuación clásica de cálculo de deflexiones se pueden obtener deflexiones de elementos estructurales sencillos o complejos. Para las deflexiones de elementos sencillos existen tablas con las deflexiones al centro del tramo
para estructuras más complejas puede aplicarse el método de elementos finitos y así obtener las deflexiones buscadas.
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El programa es resultado de toda la teoría de resistencia de columnas de hormigón armado sometidas a flexo compresión.
La teoría completa del tema la encuentras en los siguientes enlaces:
– Introducción a diagramas de interacción
– Diagrama de interacción de columnas de hormigón armado
– Vídeo: Cómo programar diagramas de interacción en Excel
– Vídeo: Aplicar factores de seguridad al diagrama de interacción
Lo que entrega el programa son dos curvas de resistencia de la sección. La curva punteada es la resistencia nominal (resistencia límite) de la sección transversal de la columna. Por otro lado, la línea sólida (que es la más importante), representa la resistencia de diseño de la columna con todos los factores de seguridad aplicados.
Por otro lado el diagrama grafica un punto que representa las solicitaciones mayoradas (en Estado Límite Último) o cargas reales mayoradas que llegan a la columna. Si este punto cae dentro o debajo de la curva sólida de resistencias de diseño, la columna es adecuada para resistir las cargas solicitantes.
Los datos de entrada para el programa son: br
– b = ancho de la sección en [m]
– h = «altura» de la sección transversal en la dirección de la aplicación del momento de fuerza Mu. h en [m]
– Recub. al acero longit. = Distancia de recubrimiento de hormigón desde la cara externa de la sección hasta la cara externa del acero longitudinal, medida en [m]
– # de barras de acero Horiz = Número de barras de acero distribuidas equidistantemente en la dirección de h.
– # de barras de acero Vert = Número de barras de acero distribuidas equidistantemente en la dirección de b.
– Pu = Solicitación axial de compresión mayorada que llega a la columna producto del análisis estático, en [KN]
– Mu = Solicitación de momento de fuerza mayorada que llega a la columna en la dirección paralela a «h», en [KN-m]
– fc’ = Resistencia característica del Hormigón Armado en [MPa]
– fy = Resistencia a la fluencia del acero de construcción en [MPa]
– ø = Diámetro de la barra de acero longitudinal, en [mm]
La siguiente gráfica aclara los datos anteriores de mejor manera:
Siguiendo todos los controles de calidad, utilizando precalentamiento de las piezas, el secado de los electrodos en horno, el control ambiental de temperatura y viento, con la rugosidad adecuada de las superficies a soldar, y bajo las técnicas adecuadas de soldado (o sea, soldador calificado), y además evitando los sectores de la estructura de alta probabilidad de fluencia en zonas de alto riesgo sísmico, SI SE PUEDE realizar la soldadura de uniones.