UNIVERSIDAD LATINA DE COSTA RICA FACULTAD DE INGENIERIA LICENCIATURA EN INGENIERÍA CIVIL. Naturaleza del Curso: Teórico Créditos: 3 Código: IC-0901

Transcripción

1 ESTRUCTURAS DE CONCRETO II Naturaleza del Curso: Teórico Créditos: 3 Código: IC-0901 Requisitos: IC-0802 ESTRUCTURAS DE CONCRETO I Horas Teóricas: 3 hr semanales Sede: Campus Heredia I. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Ciclo Lectivo: IX Horas de Estudio Independiente: 6 hr semanales Profesor: Modalidad: Cuatrimestral Horas Práctica: 0 hr semanales El curso de Estructuras de concreto II desarrollará las habilidades al estudiante para diseñar diferentes elementos de concreto reforzado, complementando la materia de Estructuras de Concreto I, como son las columnas esbeltas, cimentaciones superficiales, losas de entrepiso, diseño del refuerzo en los nudos, muros de contención, así como se presentarán los conceptos básicos para el diseño de edificios sujeto a la combinación de las acciones permanentes, temporales y sísmicas. Por último el curso pretende introducir al estudiante en el desarrollo de un proyecto aplicando las normas de diseño como el Reglamento ACI-318 y el Código sísmico de Costa Rica. II. OBJETIVO GENERAL El curso de Estructuras de concreto II tiene como objetivo general el analizar y diseñar los elementos de concreto reforzado y sus refuerzos necesarios para resistir en forma segura los esfuerzos provenientes de las cargas externas y su propio peso que actuaran a través de su vida útil, de elementos como columnas, placas de cimentaciones, losas, muros de contención y diseño de los núcleos de unión viga-columna. III. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Analizar y diseñar columnas esbeltas, utilizando los conceptos estructurales más innovadores y los procedimientos de diseño racional y confiable, para obtener la sección más adecuada en términos de seguridad y economía. 2. Diseñar el refuerzo en las uniones de vigas y columnas de las estructuras de concreto, empleando los requisitos especiales para lograr una transferencia efectiva de las fuerzas en la conexión, especificando los detalles de refuerzo en los planos de ingeniería en forma adecuada para resistir las tensiones resultantes 3. Definir los diferentes tipos de losas o entrepisos usados más frecuentemente y estudiar su comportamiento estructural. 4. Analizar y diseñar losas en una dirección mediante una franja unitaria. 5. Analizar y diseñar losas en dos direcciones, utilizando el método de los coeficientes del reglamento del ACI, así como estudiar los controles más usados en reducir las deflexiones. 1

2 6. Evaluar las deformaciones instantáneas y a largo plazo y conocer las disposiciones para el control del agrietamiento. 7. Analizar y diseñar losas en dos direcciones apoyadas sobre columnas utilizando los métodos de diseño directo, del pórtico equivalente y de las franjas del reglamento del ACI. 8. Estudiar el comportamiento de la subestructura o cimentaciones y definir los tipos y funciones de las cimentaciones superficiales y profundas. 9. Analizar y diseñar una placa corrida para muros. 10. Analizar y diseñar placas para columnas y placas combinadas para dos o más columnas. 11. Clasificar, analizar y diseñar los diferentes tipos de muros de contención. 12. Analizar y diseñar cada uno de los elementos de una estructural de un edificio de concreto reforzado. IV. CONTENIDOS 1. Diseño de columnas esbeltas 1.1. Columnas cargadas concéntricamente Compresión más flexión Criterios del Código ACI para no tener en cuenta los efectos de esbeltez Criterios del Código ACI para definición de pórticos arriostrados versus no arriostrados Método de amplificación de momento del Código ACI para pórticos no arriostrados Método de amplificación de momento del Código ACI para pórticos arriostrados Análisis de segundo orden para efectos de esbeltez. 2. Diseño de núcleos de unión de viga-columna.(nudos) Modelo puntal-tensor (Strut-and-Tie) para el comportamiento de las uniones Uniones viga secundaria-viga principal Vigas de apoyo Uniones de esquina y en T Ménsulas y cornisas Requisitos generales del ACI y el Código Sísmico de Costa Rica 3. Diseño de losas de entrepiso Tipos de losas Diseño de losas en una dirección Refuerzo para temperatura y retracción de fraguado Diseño de losas en dos direcciones apoyadas en los bordes Análisis mediante el método de los coeficientes 3.6. Refuerzo para losas en dos direcciones Control de deflexiones. 4. Diseño de losas en dos direcciones apoyadas sobre columnas. 2

3 4.1. Método de diseño directo 4.2. Refuerzo a flexión 4.3. Límites de espesor del Código ACI 4.4. Método del pórtico equivalente 4.5. Diseño a cortante en placas y losas planas 4.6. Transferencia de momentos a las columnas 4.7. Aberturas en losas 4.8. Cálculo de deflexiones 4.9. Análisis para cargas horizontales Método de las franjas para losas. 5. Diseño de placas de cimentaciones 5.1. Tipos de cimentaciones y sus aplicaciones Placas superficiales 5.3. Factores de diseño 5.4. Cargas, presiones de contacto y dimensiones de las zapatas 5.5. Placas corridas para muros 5.6. Placas para columnas 5.7. Placas combinadas 5.8. Placas para dos columnas 5.9. Cimentaciones continuas, reticulares y losas de cimentación Consideraciones del código sísmico y de cimentaciones de Costa Rica. 6. Muros de contención Función y tipos de muros de contención 6.2. Refuerzo mínimo, drenaje y otros detalles 6.3. Presión de tierra, presión de tierra para condiciones usuales de carga, presiones de suelo sobre las placas de cimentación Estabilidad externa 6.5. Bases del diseño estructural 6.6. Diseño de un muro de contención de gravedad 6.7. Diseño de un muro de contención en voladizo 6.8. Diseño de muros de contención con contrafuertes 7. Análisis y diseño estructural de edificios de concreto reforzado Sistemas de entrepiso y de cubierta Clasificación de los sistemas estructurales según el código sísmico de Costa Rica Muros de cerramiento, muros cortina y muros portantes 7.4. Muros estructurales o de cortante 7.5. Introducción al diseño sísmico de edificios de concreto 3

4 Respuesta estructural Criterios para cargas sísmicas Disposiciones especiales del código sísmico de Costa Rica para el diseño sísmico Disposiciones del Código ACI y código sísmico de Costa Rica para muros estructurales, diafragmas y cerchas Disposiciones del Código sísmico de Costa Rica para estructuras con ductilidad óptima y moderada Planos detallados para construcción de edificios. V. METODOLOGÍA El curso se impartirá por medio de exposiciones, explicaciones de los conceptos teóricos y la discusión de los procedimientos prácticos de ejemplos por parte del profesor, con la participación del estudiante, generando las oportunidades de aprendizaje y orientándolo en el proceso del mismo. El estudiante desarrolla ejemplos prácticos para desarrollar en grupos, bajo la supervisión del profesor y tareas para desarrollar en grupo o individual, con la realización de trabajos de investigación y con un proyecto práctico de carácter grupal, con lo cual se estimula al desarrollo de la creatividad y las habilidades teóricas y prácticas individuales y de grupo. Para la aclaración de dudas durante el proceso de desarrollo de las tareas se establece una comunicación vía electrónica y un horario de asesorías individual o pequeños grupos semanalmente por parte del profesor. VI. ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE Se propone abordar la introducción de los contenidos de la asignatura desde la teoría por parte del profesor, que debe complementarse el desarrollo de problemas prácticos de análisis y diseño. Se utilizan los criterios de enseñanza y aprendizaje tradicionales de la clase magistral, tanto teóricos como prácticos, que busca promover los conocimientos y la participación de los alumnos de los ejercicios realizados en clase, de forma que la misma resulte interactiva y consultiva. El curso se complementa con tareas adicionales, trabajo extraclase, exámenes cortos, exámenes obligatorios y un proyecto final, cuyo propósito es fortalecer los conceptos teóricos del diseño de elementos de concreto. Se promueve el trabajo de los alumnos en grupos con el propósito de incentivar la actividad interdisciplinaria, tal como se presenta en la vida profesional del ingeniero civil. VII. RECURSOS DIDÁCTICOS 4

5 Para las clases magistrales se prevé el uso del marcador y la pizarra, con la ayuda de medios audiovisuales de proyección. Además los estudiantes pueden contar con las notas de clases, bibliografía, la interacción de la internet, donde encontramos páginas web, weblogs, chats, foros, y cursos on-line de muchos de los contenidos del curso, y por último el uso constante de la calculadora, hoja electrónica, para el desarrollo de los problemas resueltos en clase y los de las tareas y extraclase. Por último el estudiante podrá usar una computadora para la aplicación de un programa para resolver y/o comprobar los resultados de ejercicios resueltos en clases. VIII. EVALUACIÓN Durante el Desarrollo del cuatrimestre se realizaran tareas, trabajos extraclase, exámenes cortos y exámenes parciales, un examen final y un proyecto fina, la nota final se obtendrá promediando las notas con su respectivo peso. Las tareas y trabajos extraclase se darán como práctica para que el estudiante las desarrolle por su cuenta y después de cada uno se realizará un examen corto, si el profesor lo considera necesario, con el fin de evaluar la capacidad del estudiante de resolver un problema numérico o conceptual. La duración de los mismos no excederá los 15 minutos. Los exámenes parciales se realizarán una evaluación de conceptos fundamentales integrado a la resolución de varios problemas representativos de la materia vista en clase, de acuerdo al cronograma propuesto. Para el examen final se evalúa la materia vista durante todo el curso, de igual manera se evaluará una sección conceptual y otra en resolución Tareas 5% Quices 5% Extraclases 10% Primer parcial 20% Segundo parcial 20% Examen final 25% Trabajo final 15% Total 100% RÚBRICA DE EVALUACIÓN. Nota asignada al ejercicio (Base de 100%) Desarrollo realizado en el ejercicio Problema perfecto. Contiene un esquema o un desarrollo claro y bien elaborado. Proceso matemático bien desarrollado, sin errores. Respuesta correcta. Problema con error numérico A. Contiene esquema o desarrollo claro y bien elaborado. Proceso matemático bien desarrollado, sin errores conceptuales. Presenta un 5

6 único error de signo o de cálculo, afectando la solución final. Problema con error numérico B. Contiene esquema o 80 desarrollo claro y bien elaborado. Proceso matemático con varios errores numéricos, no así conceptuales, afectando la solución final. Problema con error numérico C. Contiene esquema o 60 desarrollo entendible. Proceso matemático con acumulación de errores numéricos, no así conceptuales, afectando la solución final. Problema con error conceptual A. Contiene esquema o desarrollo confuso o mal elaborado. Proceso 50 matemático con acumulación de errores numéricos, pero conceptualmente bien resuelto. Solución final incorrecta. Problema con error conceptual B. No tiene esquema o 20 desarrollo. Proceso matemático en general incorrecto o sin ninguna coherencia. Solución final incorrecta. 0 No resolvió nada del ejercicio IX. BIBLIOGRAFÍA McCormac, Jack C. (2010). Diseño de concreto reforzado. Sexta edición, México, D.F., México, Editorial Alfaomega. Urbán Brotóns, Pascual. (2010). Construcción de estructuras: hormigón armado: detalles constructivos y perspectivas. Tercera edición, San Vicente, España, Editorial ECU. Urbán Brotóns, Pascual; Villarejo Denia, María José y Sánchez Valcárcel, Daniel. (2013). Exámenes resueltos de construcción de estructuras: estructuras de hormigón armado. Tomo I. Primera edición, San Vicente, España, Editorial ECU. Urbán Brotóns, Pascual y Sánchez Valcárcel, Daniel. (2013). Exámenes resueltos de construcción de estructuras: estructuras de hormigón armado. Tomo II. Primera edición, San Vicente, España, Editorial ECU. Curadelli, Raúl Oscar. (2013). Sistemas pasivos de protección sísmica para estructuras. Primera edición, Buenos Aires Argentina, Academia Nacional de Ingeniería. López Agüí, Juan Carlos. (2010). Nuevas especificaciones del hormigón y su resistencia. Bases de control. Primera edicición, Madrid, España, AENOR - Asociación Española de Normalización y Certificación. Rodriguez Val, Javier. (2011). Estructuras de la edificación: hormigón estructural. Alicante, España, Editorial ECU. 6

7 X. CRONOGRAMA Semana Tema Actividades Lectura y explicaciones del programa del curso. Diseño de columnas esbeltas: Columnas cargadas concéntricamente; Compresión más flexión; Criterios del Código ACI para no tener en cuenta los efectos de esbeltez; Criterios del Código ACI para definición de pórticos arriostrados versus no arriostrados. Método de amplificación de momento del Código ACI para pórticos no arriostrados. Método de amplificación de momento del Código ACI para pórticos arriostrados. Análisis de segundo orden para efectos de esbeltez Diseño de columnas esbeltas: Método de amplificación de momento del Código ACI para pórticos no arriostrados; Método de amplificación de momento del Código ACI para pórticos arriostrados; Análisis de segundo orden para efectos de esbeltez. Diseño de núcleos de unión de viga-columna.(nudos): Modelo puntal-tensor (Strut-and-Tie) para el comportamiento de las uniones; Uniones viga secundaria-viga principal; Vigas de apoyo; Uniones de esquina y en T; Ménsulas y cornisas; Requisitos generales del ACI y el Código Sísmico de Costa Rica Diseño de losas de entrepiso: Tipos de losas; diseño de losas en una dirección; refuerzo para temperatura y retracción de fraguado; diseño de losas en dos direcciones apoyadas en los bordes; análisis mediante el método de los coeficientes; Refuerzo para losas en dos direcciones; control de deflexiones. de problemas Quiz 1: Prueba Diagnóstico Tarea 1 Extraclase 1 Quiez 2 5 Primer Examen Parcial (Temas 1 al 3) 6 7 Diseño de losas en dos direcciones apoyadas sobre columnas: Método de diseño directo; refuerzo a flexión; límites de espesor del Código ACI; Método del pórtico equivalente. Continuación diseño de losas en dos direcciones apoyadas sobre columnas: Método del pórtico equivalente; diseño a cortante en placas y losas planas; transferencia de momentos a las columnas; Aberturas en losas; Cálculo de deflexiones; Análisis Tarea 2 Quiez 3 Extraclase 2 ( Método de las franjas) 7

8 para cargas horizontales; Método de las franjas para losas Diseño de placas de cimentaciones: Tipos de cimentaciones y sus aplicaciones; placas superficiales; factores de diseño; cargas, presiones de contacto y dimensiones de las zapatas; Placas corridas para muros. Continuación diseño de placas de cimentaciones: Placas para columnas; consideraciones del código sísmico y de cimentaciones de Costa Rica. Continuación diseño de placas de cimentaciones: Placas combinadas; Placas para dos columnas; cimentaciones continuas, reticulares y losas de cimentación; Consideraciones del código sísmico y de cimentaciones de Costa Rica. Quiez 4 Tarea 3 11 Segundo Examen Parcial (Temas 4al 5) Muros de contención: Función y tipos de muros de contención; refuerzo mínimo, drenaje y otros detalles; presión de tierra, presión de tierra para condiciones usuales de carga, presiones de suelo sobre las placas de cimentación; Estabilidad externa; Bases del diseño estructural; Diseño de un muro de contención de gravedad; Diseño de un muro de contención en voladizo Diseño de muros de contención con contrafuertes Análisis y diseño estructural de edificios de concreto reforzado: Sistemas de entrepiso y de cubierta; clasificación de los sistemas estructurales según el código sísmico de Costa Rica; muros de cerramiento, muros cortina y muros portantes; muros estructurales o de cortante; introducción al diseño sísmico de edificios de concreto; respuesta estructural; criterios para cargas sísmicas. Continuación análisis y diseño estructural de edificios de concreto reforzado: Disposiciones especiales del código sísmico de Costa Rica para el diseño sísmico; disposiciones del Código ACI y código sísmico de Costa Rica para muros estructurales, diafragmas y cerchas; disposiciones del Código sísmico de Costa Rica para estructuras con ductilidad óptima y moderada; Planos detallados para construcción de edificios. Tarea 4 Proyecto final. 15 Examen Final (Todos los temas) 8

9 XI. DISPOSICIONES GENERALES El estudiante debe cumplir con las disposiciones del Reglamento de Régimen Estudiantil de la Universidad Latina de Costa Rica. Este curso tiene las siguientes características: Convalidación Examen por suficiencia Examen de ampliación Sí No Sí No Sí No x X x 9