Pasos anteriores
Ya casi vamos llegando al final de un diseño estructural completo. Es necesario realizar todos los pasos anteriores antes de comenzar con el diseño de las vigas. Estos pasos anteriores son:
- Posición de Columnas y concepción estructural
- Cargas Gravitacionales en Edificios
- Predimensión de losas y vigas
- Montado del modelo matemático en software – Análisis de solicitaciones axiales en columnas para prediseño
- Descenso de cargas (paso alternativo al anterior)
- Predimensión de columnas
- Cargas laterales sobre la estructura
- Nuevo Análisis estructural con cargas Laterales
- Verificación a Pandeo
- Verificación de deflexiones
El motivo de diseñar primero las columnas es que si diseñamos las vigas antes de verificar las secciones de las columnas, al momento de diseñar las columnas si éstas cambian de sección, cambiarán también las solicitaciones de las vigas y se tendrá que corregir el acero de estas últimas.
El diseño de vigas consiste en uno de los últimos pasos en el diseño estructural.
Muchas veces se piensa que las vigas son lo primero que se diseña ya que este es uno de los primeros temas que se trata en los libros de hormigón armado, sin embargo debido a que la solicitaciones de las vigas están en función y en completa interacción con la sección de las columnas, estas vigas no pueden diseñarse hasta que no conozcamos la sección definitiva de las columnas.
Diseño de acero en vigas
El diseño de vigas conlleva un paquete de verificaciones a flexión, cortante, torsión y en algunos casos compresión o tracción axial. El acero obtenido tanto longitudinal como transversal debe poder absorber la combinación de todas estas solicitaciones.
Se supone que se han decidido ya las secciones de las vigas a partir del predimensionamiento del paso 3. También se realizó la verificación de deflexiones del paso 10, por tanto estamos seguros hasta este punto de que las vigas tienen la sección adecuada y solo queda diseñar su cantidad de acero.
El acero necesario dentro de las vigas se divide en:
– Acero longitudinal por flexión
– Acero transversal por cortante
– Acero lontigudinal y transversal por torsión
Acero longitudinal a por flexión
Este acero preferentemente refuerza las caras traccionadas de la viga. Sin embargo cuando el hormigón no es suficiente para resistir la compresión, el acero también debe reforzar estas zonas comprimidas.
Sin embargo reforzar las caras de compresión con acero no es deseable porque se deben confinar los aceros con estribos para evitar su pandeo. Es mejor en todo caso utilizar más concreto en la zona de compresión ensanchando la zona de compresión de la viga.
El acero longitudinal en vigas debe diseñarse a partir de la envolvente de diagramas de flexión de todas las combinaciones de carga involucradas en el cálculo estructural.
Los pasos mecánicos que deben seguirse para el diseño longitudinal de vigas son los del DIAGRAMA DE FLUJO DE DISEÑO A FLEXIÓN DE ACERO EN VIGAS DE CONCRETO – ACI 318-19.
A la vez, todos los conceptos de ese diagrama de flujo se encuentran explicados de manera detallada dentro de las publicaciones de flexión en la tabla de contenido de HORMIGÓN ARMADO.
Acero transversal por cortante
Hablé bastante acerca de las fisuras por cortante en vigas. Te recomiendo que veas el artículo y video para entender mejor el motivo de los estribos por cortante.
Los estribos en vigas deben diseñarse a partir de la envolvente de diagramas de cortante de todas las combinaciones de carga involucradas. Con estos cortantes envolventes, los pasos mecánicos de diseño de acero transversal o estribos se pueden seguir en el DIAGRAMA DE FLUJO DE DISEÑO A CORTANTE EN VIGAS – ACI 318-19.
Acero longitudinal y transversal por torsión
El fenómeno de torsión intuitivamente es menos conocido que los dos anteriores debido a que por años se pensó que los efectos de torsión en estructuras de concreto reforzado en general no son significativos en comparación con los dos anteriores.
Sin embargo los análisis computarizados actuales muestran que las deformaciones y solicitaciones por torsión en los elementos de vigas no son despresiables y deben calcularse.
La torsión genera dentro de la viga un efecto de agrietamiento transversal y una expansión longitudinal. La forma de las grietas por torsión pueden verse en el VIDEO DE MOTIVOS DE LAS GRIETAS EN ESTRUCTURAS.
Producto de esta expansión longitudinal y grietas transversales, el refuerzo por torsión se arma en dos sentidos: longitudinal y transversal. Los pasos para absorber estas deformaciones con acero se detallan en el DIAGRAMA DE FLUJO DE DISEÑO DE ACERO A TORSIÓN.
Paso siguiente
A continuación analizaremos el diseño de losas en todas sus variantes
autor: Marcelo Pardo
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