UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN

Transcripción

1 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL BUENOS AIRES DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL Asignatura: ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN Fundamentación La materia es un típico curso de análisis y proyecto de estructuras de hormigón armado con algunas limitaciones impuestas por el programa y por el nivel de conocimientos que exhiben los estudiantes durante el desarrollo del curso, especialmente en lo relativo a la mecánica del continuo. Se entiende como Objetivo básico del curso el de transmitir los conceptos básicos que aplicados a los conocimientos adquiridos en las materias del Análisis Estructural le posibiliten el manejo de la tecnología propia del sistema constructivo Hormigón Armado. Esta interpretación surge del análisis del programa de la materia a la luz de la orientación que el suscripto le ha impreso al curso en los años que se ha desempeñado como profesor. El conocimiento se integra de dos vertientes: una que se puede identificar como la intuitiva que se expresa a través de un conjunto de descripciones empíricas que no llegan a identificarse en un modelo cuantitativo de análisis racional y otra la racional que identifica las hipótesis básicas que posibilita la confección de modelos cuantitativos cuya incertidumbre es definida a través de la comprobación experimental. En la formación del conocimiento del hormigón armado, por diversos motivos, ha tenido una gran preponderancia la primera de estas vertientes. Tal es así que en la década del 30 Henry Cross calificaba al método de análisis del hormigón armado como el de generación de un conjunto inacabable de coeficientes que identificaba la razón de la sin razón. La evolución que se aprecia en la materia es la tendencia a la modelización de los problemas a fin de poder abordar matemáticamente su análisis y mediante la simulación teórica proceder a la optimización del diseño con un adecuado control de la incertidumbre de los mismos. La información derivada de la experimentación básica disponible, aplicada a la confección de modelos teóricos, mediante la adopción de hipótesis, posibilita, con los ajustes empíricos sustentados en la incertidumbre que toda hipótesis introduce, una adecuada comprensión metodológica tanto del comportamiento estructural como de las particularidades que introduce la tecnología del hormigón armado. Estos conceptos deben ser aplicados no sólo para la adquisición de conocimientos, sino también para la crítica sistemática que posibilite educar el instinto para la desconfianza. Esto en seguir a Popper La ciencia no es un conjunto de verdades confirmadas que hay que transmitir sino un conjunto de teorías falsables que hay intentar refutar Por otra parte esta actitud permite sustentar tanto en el plano conciente como en el subconsciente del estudiante la noción que las estructuras no se comportan como se las proyecta sino como se las construye y como se las utiliza, asumiendo el acto de proyectar no como un acto de imponer sino de interpretar y adecuarse a la realidad. Es en este sentido que se debe prestar especial atención a cómo deben ser diseñadas las estructuras a fin de reducir la posibilidad y la probabilidad del apartamiento del proyecto que generan tanto la ejecución como la utilización. En su momento se solía describir a la técnica de colocar las armaduras en el hormigón armado como el arte de armar y sobre esta base se contaba con una serie de recetas que sólo aquellos iniciados podían conocer. Mi punto de vista sobre el particular es el de aceptar la existencia de un arte en la profesión, pero que en general deriva en la generación de la obra emblemática o bien de la gran obra (que nada tiene que ver con una obra grande) pero no para la obtención de una solución correcta. Esta solución debe ser la consecuencia natural de la aplicación de un conjunto de reglas propias del análisis estructural, algunas de ellas derivadas de la simple observación de hechos corrientes o de la analogía con otras estructuras. La analogía con los modelos de reticulado, por ejemplo, posibilita la generación de alguna de estas reglas que no son más que una modelización isostática del comportamiento de sistemas continuos sometidos a estados de tensión y deformación complejos. Lo anterior se plantea siempre asociado al manejo de conceptos tales como el del grado de seguridad de las soluciones equilibradas en sistemas de comportamiento elásto plástico-ideal con linealidad estática.

2 Si bien alguno de estos conceptos no pueden ser totalmente justificados en el curso por las razones que se expusieron más arriba soy partidario de enfatizar su aplicabilidad a fin de despertar las lógicas expectativas en oportunidad de su desarrollo en las materias que tengan estos temas en sus programas. Los estudiantes encuentran en la Materia uno de sus primeros conflictos cuál es el de incorporar el concepto de la incertidumbre propia de la diferencia entre el modelo teórico y el hecho físico. Es el salto del determinismo al probabilismo o más bien al posibilismo con las disculpas semánticas del caso- Este conflicto potencial debe ser resuelto con el cuidado propio de suministrar una metodología propia de la actividad profesional del ingeniero que debe dar solución a problemas concretos, sobre la base de datos inciertos en un tiempo determinado y con ajuste a un presupuesto muchas veces impuesto. Lamentablemente no se aprecia en los estudiantes que están completando su ciclo básico una adecuada comprensión de esta situación que hace a la actividad propia de la carrera profesional que han escogido. Este tipo de respuestas puede tener su origen en el tipo de materias que componen el ciclo básico y posiblemente en el hecho de que las mismas no estén a cargo de profesionales de la ingeniería o bien con profesionales de la ingeniería que no estén en actividad. Los cambios que se suceden en la tecnología, que en el caso del hormigón armado se pueden percibir a través de las modificaciones que experimentan los reglamentos, que sustentan las hipótesis que deben ser aplicadas, requieren acentuar la transmisión de principios más que de conocimientos empíricos a fin de ejercitar la capacidad de adecuación a estos cambios y formar en los estudiantes un modelo de razonamiento que admita la eventual sustitución de hipótesis. Al respecto soy partidario de transferir los conocimientos básicos e inducir a pensar tratando de generar la motivación propia de la creación más que la comodidad de la obtención de la solución fácil. Estoy convencido, por experiencia propia, que una de las mayores satisfacciones que brinda nuestra profesión es la de ver materializados nuestros proyectos. Los proyectos son fruto de este temperamento de creación para lo cual parafraseando a Alvaro García Meseguer los ingenieros deben ser un tercio científicos, un tercio técnicos y un tercio poetas El curso de Hormigón Armado es una continuación directa del curso de Resistencia de Materiales y el de Tecnología o Conocimiento del Hormigón que han tomado los estudiantes. Es de suma importancia generar la continuidad con ambos cursos a fin de optimizar el tiempo y evitar que se generen situaciones conflictivas más allá de la inducción de la duda razonable que debe surgir de toda elaboración intelectual.

3 Objetivos de la materia Conocer los conceptos físicos del hormigón armado y pretensado. Resistencia, durabilidad y ductilidad de piezas de hormigón armado. Desarrollar habilidad para interpretar y aplicar reglamentos, dimensionar y verificar componentes de estructuras sencillas. Adquirir capacidad para observar, analizar y diferenciar ejemplos de obras de hormigón armado. Se plantea complementariamente que el estudiante retenga firmemente cinco conceptos básicos, que se enumeran a continuación: 1. Hipótesis que se adoptan para el análisis del sistema constructivo. 2. Incertidumbre contenida en las hipótesis aplicables. Seguridad. Concepto e importancia de las Normas y Reglamentos aplicables. 3. La estructura como un todo espacial. Separación del todo en partes. Identificación de las partes. 4. Equilibrio interno. Relación entre Solicitación y Resistencia. 5. Criterios básicos para la disposición de armaduras en las partes que componen la estructura. Contenidos mínimos (o Programa Sintético) El programa sintético de la materia según la Ordenanza N 769/94 es el siguiente: Generalidades, materiales y reglamentos Bases para la verificación de la seguridad y capacidad de uso Dimensionamiento de secciones a distintos esfuerzos Diseño de losas, vigas, columnas y bases Pandeo Dimensionamiento de secciones de hormigón pretensado Aplicaciones.

4 Desarrollo de Contenidos (o Programa Analítico) El programa analítico es el siguiente: Unidad Temática 1: GENERALIDADES Y BASES DE CÁLCULO Principales características mecánicas de los aceros para armaduras. Diagramas de tensión deformación. Módulo de elasticidad. Límite de proporcionalidad. Límite elástico aparente. Resistencia a tracción. Alargamiento a rotura. Diagrama simplificado de tensión deformación de los aceros para hormigón armado. Limitación de las tensiones del acero bajo cargas no predominantemente estáticas. Bases para el cálculo de solicitaciones. Cargas de servicio y de rotura. Estados I, II y III. Solicitaciones características originadas por cargas y por coacción. Seguridad de las estructuras. Concepto probabilística. Coeficientes de seguridad. Deformaciones y fisuración. Limitación de las deformaciones bajo cargas de servicio. Fisuración. Consideraciones generales. Limitación de las fisuras bajo cargas de servicio. Unidad Temática 2: FUNDAMENTOS DEL CÁLCULO DE SECCIONES DE HORMIGÓN ARMADO SOMETIDAS A SOLICITACIONES SIMPLES Nociones sobre el cálculo clásico. Nociones sobre el cálculo a rotura. Diferencia entre ambos métodos. Razones que justifican el reemplazo del cálculo clásico por el cálculo a rotura. Fundamentos del cálculo a rotura según Reglamentos CIRSOC. Nociones generales de hormigón pretensazo. Fundamentos. Unidad Temática 3: FLEXION COMPUESTA EN SECCIONES RECTANGULARES Cálculo de secciones con zonas de compresión rectangular sometidas a flexión compuesta. Método de cálculo. Sección rectangular solicitada simétricamente. Diagrama general de dimensionado de secciones rectangulares para flexión compuesta con el método de rotura. Fórmulas para el dimensionado para un esfuerzo de tracción con pequeña excentricidad. Tabla para el dimensionado de secciones rectangulares para flexión recta y esfuerzo normal con gran excentricidad. Dimensionado para esfuerzo de compresión con pequeña excentricidad. Unidad Temática 4: FLEXION COMPUESTA NORMAL EN VIGAS PLACA Cálculo de vigas en T. Ancho eficaz. Normas para proyecto. Procedimiento para el dimensionamiento despreciando las tensiones de compresión en el nervio. Dimensionado teniendo en cuenta la colaboración del nervio. Unidad Temática 5: FLEXION COMPUESTA EN SECCIONES DE FORMA CUALESQUIERA Flexión recta u oblicua y esfuerzo normal. Generalidades. Nociones sobre el dimensionado mediante aproximaciones sucesivas. Simplificación mediante el uso del diagrama rectangular de tensiones. Unidad Temática 6: DIMENSIONADO POR CORTE Concepto de solicitación por corte. Tensiones tangenciales en estado no figurado. Determinación de tensiones tangenciales en estado fisurado. Criterio del reticulado equivalente. Casos particulares. Resumen de los fundamentos para dimensionado de la armadura para soportar esfuerzos cortantes según Reglamento CIRSOC.201 Unidad Temática 7: DIRECTIVAS GENERALES DE ARMADO Según Reglamento CIRSOC 201. Curvaturas admisibles de las armaduras. Empalme de las armaduras. Disposiciones para elementos flexados. Disposiciones para elementos comprimidos. Disposiciones para elementos de tracción dominante. Cuantías, separaciones, espesores mínimos. Unidad Temática 8: SEGURIDAD AL PANDEO Nociones sobre carga crítica, longitud de pandeo, esbeltez, teoría de segundo orden. Concepto sobre seguridad al pandeo según Reglamento CIRSOC 201. Pandeo en una dirección. Pandeo en dos direcciones.

5 Unidad Temática 9: PRINCIPALES ELEMENTOS ESTRUCTURALES Cálculo elemental de losas, vigas, columnas y bases aisladas. Predimensionamiento. Análisis de cargas. Esquema de cálculo. Cálculo de solicitaciones. Cálculo de armaduras. Aplicaciones sencillas de hormigón pretensazo. Unidad Temática 10: DIMENSIONADO POR TORSIÓN Casos en que debe tenerse en cuenta la distribución de cargas por torsión. Determinación de las tensiones debidas a torsión. Tensiones tangenciales por torsión y corte. Dimensionado de la armadura de torsión. Disposiciones del Reglamento CIRSOC 201. Unidad Temática 11: DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO Proyecto estructural para un edificio de vivienda sencillo. Análisis de distintas soluciones estructurales. Memoria de cálculo. Planos de encofrado y detalles de armadura.

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