ANEXO. Propuesta de reordenación de los Programas de Concreto Reforzado. CONCRETO REFORZADO I

Transcripción

1 1 ANEXO. Propuesta de reordenación de los Programas de Concreto Reforzado. CONCRETO REFORZADO I Prelaciones: Estructuras I y Materiales y Ensayos Horario: Se recomienda que cada clase sea de 2 horas académicas, nunca tres. 1. OBJETIVOS GENERALES. Conocer el comportamiento de los miembros de concreto reforzado solicitados en principalmente en flexión (vigas), y por flexión y fuerzas axiales simultáneas (columnas) Diseñar el acero de refuerzo en los miembros de concreto reforzado. Detallado del acero de refuerzo según los Niveles de Diseño ND1, ND2 o ND3 2. METODOLOGÍA. Se destaca el respaldo experimental de los diferentes documentos normativos para que el estudiante no perciba la asignatura como determinista y definitiva. Uso del Sistema SI de unidades. El estudiante identificará los diferentes componentes de un sistema aporticado y aprende a analizar, diseñar y detallar vigas y columnas de concreto reforzado. 3. CONTENIDO PROGRAMÁTICO RESUMIDO Introducción al concreto estructural. Sistemas estructurales en concreto. Introducción a los Estados Límites. Comportamiento, diseño y detallado de vigas y columnas de un sistema aporticado en concreto reforzado de acuerdo. Construcción y uso de los diagramas N-M para miembros solicitados simultáneamente por fuerzas axiales y momentos flectores. Detallado del acero de refuerzo longitudinal de acuerdo con el Nivel de Diseño Sismorresistente. 4. CONTENIDO PROGRAMÁTICO DETALLADO Y OBJETIVOS ESPECÍFICOS. UNIDAD I INTRODUCCIÓN AL CONCRETO ESTRUCTURAL Conocer los diferentes sistemas estructurales para edificaciones de concreto. Distinguir los componentes de un sistema aporticado y las solicitaciones más comunes que sobre ellos actúan. Determinar las acciones sobre una estructura y distinguir entre las solicitaciones para el Estado Límite de Servicio de las correspondientes al Estado Límite de Agotamiento Resistente. Tema Nº 1 Sistemas estructurales en concreto Concepto de Sistemas Estructurales. Diferentes sistemas en concreto: muros de corte, pórticos, mixtos. Ejemplo de cada uno de ellos. Componentes de un sistema estructural aporticado : columnas, vigas, losas. Acciones sobre la estructura. Las solicitaciones en los miembros de un sistema aporticado. Estados Límites de

2 2 Servicio y de Agotamiento Resistente. Factores de mayoración de solicitaciones y de minoración de las resistencias teóricas. El estudiante conocerá los diferentes sistemas estructurales, sin llegar a profundizar en cuáles casos debe utilizar uno u otro. Pero, estará en capacidad de distinguir entre una losa, una viga o una columna, o de una zapata. Se espera que también conozca y sepa diferenciar los tipos de acciones: permanente, variables, accidentales extraordinaria, así como las incertidumbres asociadas. En el caso de las acciones accidentales de naturaleza sísmica, se introduce el concepto y origen de las mismas, indicando las formas de modelar estas acciones sobre la estructura, pero, sin llegar al cálculo ni profundización de las mismas. UNIDAD II COMPORTAMIENTO Y PROYECTO DE MIEMBROS DE CONCRETO REFORZADO Determinar los diagramas de tensión deformación en las secciones de concreto solicitadas en flexión pura, según la intensidad de las solicitaciones. Determinar las fórmulas de flexión a partir de los diagramas tensióndeformación de la sección transversal. Diseñar el acero de refuerzo para los diferentes tipos de secciones solicitadas a flexión. Tema No. 2 Flexión. Fundamentos en miembros de concreto reforzado Comportamiento de los miembros en flexión pura. Hipótesis de flexión: deformaciones lineales. Repaso de los ensayos a compresión y a tracción tanto del concreto como del acero. Materiales lineales, elásticos. Fórmula de Hognestad. Diagrama tensión-deformación del concreto y acero. Sección sin fisurar. Intensidad de las cargas. La herramienta fundamental del concreto reforzado son los diagramas de tensión y los diagramas de deformación en las secciones de los diferentes miembros, por lo que el estudiante deberá estar en capacidad de distinguir entre los diagramas de deformación que se suponen lineales y los diagramas de tensión que no son necesariamente lineales en el concreto y cuándo puede suponer cada uno de ellos y como relacionar los ensayos a compresión en el concreto con estos diagramas. Deberá así mismo comprender la transmisión de las deformaciones del concreto al acero antes y después de la fisuración de la sección. Tema No. 3 Flexión. Bases para el diseño de las secciones de concreto reforzado Deformaciones y diagrama de tensiones sobre la sección transversal de una viga solicitada a flexión pura. Diferencias de los diagramas de tensiones según la magnitud del momento actuante. Secciones no fisuradas. Secciones fisuradas. Relación modular. Cargas de servicio. Conceptos de solicitaciones mayoradas o de agotamiento resistente. Hipótesis de combinaciones de solicitaciones según normativa vigente Bloque equivalente de tensiones. Fórmulas para determinar los momentos. Determinación de los aceros. Deformaciones en el acero. Concepto de ductilidad de la sección.

3 3 El estudiante deberá establecer la relación entre las solicitaciones de momentos y las tensiones generadas. Deberá distinguir entre el diseño y el comportamiento ( en el primero se imponen condiciones, en el segundo se comportará según la intensidad de las cargas actuantes). Debe manejar las fórmulas que relacionan el momento actuante con los aceros de refuerzo longitudinal y la resistencia del concreto. Se debe procurar por parte del estudiante, el dominio sobre los aspectos más importantes del comportamiento del concreto a la flexión pura. Tema No.4 Diseño y revisión de vigas de concreto reforzado Diseño y revisión de las secciones solicitadas a flexión. Secciones rectangulares y T. Simple y doblemente reforzadas. Determinación de los aceros de refuerzo según los Niveles de Diseño ND. Condición de aceros mínimos y máximos. Acero de repartición. El estudiante deberá aplicar los conceptos aprendidos sobre flexión en el cálculo de los aceros de refuerzo en las vigas según su Nivel de Diseño ND. Los requisitos sismorresistentes cubren los exigidos por integridad estructural. UNIDAD III ADHERENCIA, ANCLAJES Y EMPALMES DEL ACERO DE REFUERZO Conocer el mecanismo de transmisión de tensiones entre el concreto y el acero y Determinar y aplicar las longitudes de transferencia del acero en el concreto. Colocar y detallar el acero en las losas y en las vigas de acuerdo con el Nivel de Diseño. Tema No. 5 Adherencia, anclajes y empalmes del acero de refuerzo Adherencia entre acero y concreto. Longitudes de transferencia. Colocación del acero en las vigas. Niveles de Diseño. Corte y anclaje del acero de refuerzo. Detallado del acero de refuerzo en las secciones transversal y longitudinal de las vigas. Nociones sobre el control por fisuración y corte. El estudiante deberá saber detallar el acero de refuerzo calculado para garantizar el trabajo conjunto de los dos materiales, asegurando la adherencia. Deberá dominar lo especificado en la normativa vigente nacional y ACI 318 para la colocación del acero de refuerzo por flexión. UNIDAD IV MIEMBROS SOLICITADOS POR FUERZAS AXIALES o SIMULTÁNEAMENTE POR FUERZAS AXIALES Y MOMENTOS FLECTORES Conocer el comportamiento de las columnas a la fuerza axial y la flexión. Distinguir entre una columna y un muro estructural

4 4 Determinar las solicitaciones actuantes sobre la columna y distinguir entre las condiciones de servicio y de agotamiento resistente. Diferentes hipótesis de combinaciones de solicitaciones axiales y de momento flectores en las columnas. Tema Nº 4 Introducción al comportamiento de columnas de concreto reforzado Comportamiento de las columnas solicitadas por fuerza axial y momentos flectores uniaxial y biaxiales. Diagramas N-M uniaxial. Hipótesis que se hacen al respecto. El estudiante conocerá el comportamiento de los miembros solicitados por fuerzas axiales y estará en condiciones de establecer las hipótesis de solicitaciones en el caso de las columnas y el comportamiento a esperar tanto para las acciones gravitacionales como para las accidentales. Sabrá dibujar los diagramas N- M uniaxial y lo aplicará al diseño de las columnas. Tema Nº 5 Diseño y revisión de columnas de concreto reforzado Determinación del volumen N-M y su aplicación en el diseño y revisión de columnas. Diferentes métodos de diseño. Estudio de la normativa vigente sobre el diseño de columnas. Refuerzo mínimo, solapes. El estudiante sabrá calcular, representar, usar e interpretar los diagramas N-M para el proyecto o la revisión de una columna de concreto reforza.do solicitada biaxialmente. CONCRETO REFORZADO II Prelaciones: Concreto Reforzado I 1. OBJETIVOS GENERALES. Conocer el comportamiento de los miembros de concreto reforzado solicitados por momentos flectores, fuerzas cortantes, fuerzas axiales. Diseñar y detallar el acero de refuerzo de los miembros de concreto reforzado según los Niveles de Diseño ND1, ND2 y ND3. Conocer el comportamiento del concreto a la torsión Conocer del control de las flechas instantáneas y diferidas en los miembros a flexión Conocer de los sistemas de fundación, y en particular del proyecto de fundaciones directas aisladas 2. METODOLOGÍA Énfasis en el respaldo experimental de los diferentes documentos normativos para que el estudiante no perciba la asignatura como determinista. Uso del Sistema SI de unidades. Los conceptos que se imparten y se estudian en cada clase tienen como finalidad su aplicación en el proyecto de una vivienda unifamiliar la estructura asignada al inicio del Tema 2, en la que el estudiante analiza y diseña las losas, vigas, columnas, y fundaciones directas de un sistema aporticado. 3. CONTENIDO PROGRAMÁTICO RESUMIDO

5 5 Fuerza cortante en miembros en flexión y miembros solicitados simultáneamente por momentos y fuerzas axiales. Losas macizas y nervadas armadas en una dirección. Control de las flechas instantáneas y diferidas. Los efectos de la torsión en vigas de concreto reforzado. Introducción a los sistemas de fundación, con especial énfasis en el análisis y diseño de las fundaciones directas aisladas. 4. CONTENIDO PROGRAMÁTICO DETALLADO Y OBJETIVOS ESPECÍFICOS. UNIDAD I COMPORTAMIENTO Y PROYECTO DE MIEMBROS DE CONCRETO REFORZADO Conocer el mecanismo de transmisión de la fuerza cortante en las secciones de concreto. Conocer el mecanismo de falla por corte. Manejar los conceptos de Diseño por Capacidad Diseñar y detallar el acero de refuerzo por fuerza cortante. Estudio de la flecha en miembros solicitados a flexión, y conocer los límites establecidos en la Normas y las razones. Conocer el comportamiento de miembros de concreto reforzado a la torsión y diseñar los miembros solicitados a torsión. Tema Nº 1 Fuerza de corte en miembros de concreto reforzado Estudio del comportamiento de los miembros de concreto reforzado a la fuerza cortante. Mecanismo de falla por corte en miembros con y sin refuerzo transversal. Diseño por capacidad en los Niveles de Diseño ND2 y ND3. Requisitos normativos vigentes. Estudio del cortante en columnas y determinación de los cortes de diseño de acuerdo con los Niveles de Diseño ND. Diseño de estribos y detallado. Zonas de confinamiento. El estudiante conocerá la importancia del acero de refuerzo transversal en el comportamiento de los miembros de concreto estructural. Se introducirá en los conceptos de Diseño por Capacidad, y podrá calcular y detallar el acero de refuerzo transversal en vigas y columnas. Tema No. 2 Losas de concreto reforzado Tipos de losas. Acciones sobre las losas. Control de flecha y corte. Distribución de las reacciones de las losas sobre las vigas. Normativa para el detallado del acero de refuerzo en losas. Losas macizas. Solución de la estática de una losa maciza. Cálculo y detallado del acero de refuerzo. Losas nervadas en una dirección. Envigados. Losas nervadas en una dirección. Disposición de los nervios. Solución de la estática de una losa nervada. Cálculo y detallado del macizado y del acero de refuerzo en losas nervadas. El estudiante estará en capacidad de resolver el envigado de una planta con losas macizas o nervadas en una dirección. Determinar las acciones y solicitaciones.

6 6 Diferenciar entre las vigas auxiliares del envigado de las vigas del sistema resistente a sismos. Cálculo y detallado de macizados y acero de refuerzo. Tema Nº 3 El control de las flechas en los miembros de concreto reforzado solicitados a flexión Importancia y análisis de los Estados Límites de Servicio. Estudios de las flechas de los miembros en flexión. Importancia de las flechas diferidas. El estudiante conocerá y diferenciará las flechas instantáneas de las diferidas en las vigas y las losas. El estudiante estará en capacidad de calcular las flechas instantáneas y diferidas en vigas y losas. Tema Nº 4 Introducción a la torsión en miembros de concreto reforzado Comportamiento de los diferentes miembros de concreto reforzado solicitados por un momento torsor. Diseño por torsión de acuerdo con la normativa vigente. El estudiante conocerá el comportamiento de los miembros solicitados a momento torsor y deberá saber diseñarlos de acuerdo con la normativa vigente. El estudiante estará en capacidad de calcular y detallar el de acero de refuerzo requerido por torsión. UNIDAD II INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE FUNDACIÓN DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO Conocer los tipos de sistemas de fundación para edificaciones Introducción a las hipótesis fundamentales para el análisis de las fundaciones directas. Análisis, diseño y detallado estructural de fundaciones directas aisladas. Tema 5 Introducción a los sistemas de fundación en estructuras de concreto reforzado Importancia del sistema de fundación. Tipos y clasificación de los sistemas de fundación. Importancia del informe geotécnico. Hipótesis fundamentales para el análisis de las fundaciones directas aisladas. Análisis, diseño y detallado estructural del pedestal y la zapata de una fundación directa. Vigas de riostras. Generalidades sobre los sistemas de fundaciones profundas. Importancia del cabezal en las fundaciones de pilas y pilotes. Diferencias entre los pilotes y las columnas de concreto reforzado. El estudiante conocerá los sistemas de fundaciones, su clasificación e importancia. Los aspectos fundamentales de un informe geotécnico en la decisión del tipo de sistema de fundación. El estudiante estará en capacidad de calcular y detallar el acero de refuerzo en los pedestales y zapatas de las fundaciones directas aisladas. El estudiante tendrá información básica conceptual sobre las fundaciones profundas.

7 7 BIBLIOGRAFÍA SUMINISTRADA A LOS ESTUDIANTES Ayudas para el proyecto de estructuras de concreto reforzado Documentos preparados por el Profesor de la asignatura, y las normas nacionales e internacionales, por ejemplo: COVENIN 2004: 1998 Terminología de las Normas COVENIN COVENIN 2002:1988 Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones FONDONORMA 1756:2006. Proyecto y construcción de obras de concreto estructural COVENIN 1756:2001 Edificaciones Sismorresistentes COVENIN 3134:04 Cemento Portland con adiciones. COVENIN 316:2000 Barras y rollos xde acero con resaltos para uso como refuerzo estructural [ equivalente a las ASTM A615 y ASTM A706] ACI. ACI 318 vigente Textos de consulta Bowles, Joseph. Foundation analysis and design. Mc Graw Hill. Última edición. Fargier Gabaldón, Luis y Fargier Suárez, Luis (2010). Concreto armado. Comportamiento y diseño. Mérida. González Cuevas, Oscar. Aspectos fundamentales del concreto reforzado. Última edición, Editorial Limusa Moore, Fuller (2000). Comprensión de las estructuras en arquitectura. Mc Graw Hill, 224 p. Porrero et al., (2009). Manual del Concreto Estructural. Fondo Editorial Sidetur Salvadori, Mario y Heller, Robert ( 1963, 1975, 1986). Estructuras para arquitectos. 3ª. edición. Buenos Aires, junio 1997, 254p. Ver también www. salvadori.org Torroja, Eduardo (1960). Razón y ser de los tipos estructurales. Madrid, 403p. Ver Park, Robert and Paular, Thomas (1975). Reinforced Concrete Structures. John Wiley& Sons, 769 p. Desactualizado el capítulo dedicado a muros estructurales.