leccion nº 25 - 3D Studios PLR

Escuela Politécnica de Cuenca
Arquitectura Técnica
Unidad Temática 7
Lección 25
BLOQUE TEMÁTICO 2
UNIDAD TEMÁTICA 7
LECCIÓN 25
H. A. VIGAS.
FORMAS DE TRABAJO.
ARMADURA.
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Arquitectura Técnica
Unidad Temática 7
Lección 25
ÍNDICE
1.- INTRODUCCIÓN. GENERALIDADES.
2.- FORMA DE TRABAJO.
2.1.- flexión
2.2.- cortante
2.3.- torsión
3.- DISPOSICIÓN DE ARMADURAS.
3.1.- armadura longitudinal
3.2.- armadura transversal
3.3.- armadura de piel o de montaje.
4.- TIPOLOGIA DE VIGAS.
4.1.- vigas planas
4.2.- vigas de cuelgue
4.3.- vigas de gran canto
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Lección 25
1.- INTRODUCCIÓN. GENERALIDADES.
Las vigas son elementos estructurales, lineales, sustentadas en pilares o muros
portantes y que trabajan principalmente a flexión.
2.- FORMA DE TRABAJO.
2.1.- flexión
En una viga sometida a flexión se
producen tensiones de tracción y
compresión. En la zona de tracción las
fibras se alargan y en la de compresión las
fibras se acortan. Los valores máximos de
las tensiones se localizan en los bordes.
DIBUJO DE FLEXIÓN DE VIGA
2.2.- cortante
Una viga estará sometida a esfuerzo cortante siempre que lo esté a
flexión. Se antepondrá en el cálculo el esfuerzo a cortante antes que a flexión.
Los esfuerzos cortantes producen tensiones de tracción inclinadas (fig. 1) que
dan lugar a fisuraciones y roturas en sentido contrario (fig 2).
Fig. 1.
Fig. 2.
El esfuerzo cortante, aunque existe en toda la pieza, es mayor en los
apoyos.
2.3.- torsión
Es una deformación que se produce en las vigas con mayor frecuencia
que en cualquier otra pieza lineal por la posibilidad de cargas descentradas y
sobre todo descentradas puntuales.
En la torsión pura o simple, las tensiones principales en un punto
cualesquiera de la pieza se encuentran inclinadas respecto a su eje un
ángulo igual a 45o.
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Al aproximarse al estado límite último de agotamiento la pieza se
fisurará. Las fisuras serán normales a las tensiones principales de tracción, es
decir seguirán las isostáticas de compresión contorneando la pieza en forma
helicoidal.
3.- DISPOSICIÓN DE ARMADURAS.
3.1.- armadura longitudinal o de flexión
La flexión origina tracciones que el hormigón no es capaz de
soportar, por lo que deberá ser auxiliado, en la zona traccionada, por
barras de acero.
En zonas comprimidas puede suceder que el hormigón sea capaz de
absorber las compresiones que se producen, en tal caso en esta zona solo
dispondremos una armadura de montaje o perchas; otras veces es necesario
disponer armadura de compresión que colabore con el hormigón.
SUSTITUIR POR DIBUJO DE ARMADURA DONDE INDICAR
LOS DISTINTOS TIPOS DE ARMADURA POR COLORES.
De esta manera las vigas siempre estarán formadas por unas barras que
recorren toda la longitud de la pieza y que serán como mínimo cuatro barras
dispuestas en las esquinas de la sección, además de la armadura de montaje
(véase apartado). Además, se deberá continuar hasta los apoyos al menos un
tercio de la armadura necesaria para resistir el máximo momento positivo, en el
caso de apoyos extremos; y al menos un cuarto en los intermedios. Se contempla
también dentro de la armadura longitudinal las armaduras de refuerzo de
momento positivo, situadas en la cara inferior, en los vanos; y armaduras de
refuerzo de momento negativo, situadas en la cara superior, en los apoyos.
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3.2.- armadura transversal o de cortante
En principio, hay dos formas de disponer las armaduras de una viga:
• Levantando las barras longitudinales en tracción conforme
dejan de ser necesarias, para que colaboren con los estribos a
resistir el cortante.
• Anclándolas en tracción, confiando toda la resistencia al
cortante a los estribos.
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Las barras levantadas se preferían antiguamente porque proporcionaban
un buen anclaje para las barras de la armadura principal, importante en los casos
frecuentes de tener que emplear redondos lisos de gran diámetro, ya que no
existían barras corrugadas de alto límite elástico.
Pero estas no rodean al núcleo formado por el hormigón y las barras
longitudinales, para cortantes elevados dan lugar a fuertes concentraciones de
tensiones que pueden fisurar el hormigón e incluso producir su rotura prematura.
El uso exclusivo de cercos presupone el empleo de aceros de adherencia
mejorada, y tiene las ventajas de mayor sencillez y comodidad en la preparación
de la ferralla. Permite distribuir más uniformemente las armaduras transversales
y que éstas sean de menor diámetro (entre 6 y 10 mm.), lo que favorece las
condiciones de adherencia y fisuración.
La separación máxima entre planos de estribos, según la Instrucción
Española, viene dada por las limitaciones:
s ≤ 30 cm.
s ≤ 0.85d
s ≤ 3b
Siendo d el canto útil de la pieza y b el ancho de la sección. Estas distancias
pueden emplearse si los estribos no son necesarios por cálculo.
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Si en la pieza hay armaduras comprimidas necesarias por el cálculo, la
armadura trasversal debe evitar su pandeo, por lo que además de las limitaciones
antes indicadas se contemplan las siguientes:
Cercos cerrados
s ≤ 15 ∅min
∅t≥ ¼ ∅max
Si resultan muy juntos, no es aconsejable que su separación sea inferior a
10 cm.; es preferible aparearlos, colocando dos en contacto, a disponer uno sólo
de sección doble.
En las vigas normales, conviene disponer los estribos con una, o si no es
posible con dos separaciones constantes, con objeto de facilitar la labor en obra.
Para anchos b superiores a 40 cm., resulta conveniente pasar a estribos de
más de dos ramas. (Ver figuras)
Si las vigas están sometidas a flexión transversal, esta disposición impide
utilizar las ramas horizontales de los estribos para dicha misión. En este caso, es
preferible adoptar la disposición de la figura. Análogamente, si la pieza puede
estar sometida a momentos torsores, conviene siempre un estribo exterior.
Los estribos se disponen casi siempre formando un ángulo de 90o con el
eje de la viga, sin embargo, resulta a veces conveniente inclinarlos un ángulo
entre 45o y 70o, para aumentar su eficacia. Tal es el caso de piezas con esfuerzos
cortantes muy elevados.
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3.3.- armadura de piel o de montaje.
Son armaduras intermedias de pequeño diámetro (8-10mm), que se
colocan en las caras inferior y superior (las de montaje) y en las laterales (las de
piel) de las vigas cuando la separación entre sus armaduras es mayor de 30cm.
Esta armadura habrá de quedar distribuida convenientemente para evitar
que queden zonas de hormigón sin armaduras, de forma que la distancia entre
dos barras longitudinales consecutivas cumpla:
• s ≤ 30cm
• s ≤ 3 veces el espesor bruto de la parte de la sección de la viga en la
que vayan situadas.
La armadura de piel nunca se estriba, excepto en vigas planas muy
anchas que necesitan ser estribadas.
4.- TIPOLOGIA DE VIGAS
Por su forma con respecto al forjado, pueden ser:
¾ Vigas planas
¾ Vigas de cuelgue.
Siendo el espesor importante son Vigas de Gran Canto.
4.1.- vigas planas
Quedan embebidas en el canto del forjado.
Ventajas:
•
Requieren menos encofrado y éste es más sencillo
que el de las vigas de cuelgue.
•
Carecen de filos, lo que permite un rápido y más
barato revestido.
•
Facilitan la distribución interior del edificio.
Desventajas:
•
Estructuralmente, estas vigas trabajan peor que las
vigas de cuelgue, ya que a igual sección tienen menor resistencia.
•
A partir de cierta distancia entre apoyos, pueden dar
lugar a flechas no admisibles; esta distancia, para espesores
normales de forjado (20+4), está entre los 6 m aproximadamente.
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4.2.- vigas de cuelgue
En ellas el canto de la viga es superior al del forjado, quedando
por encima o por debajo del mismo.
Se subdividen en vigas rectangulares o en T.
Se consideran incluidas en este apartado aquellas vigas cuya
relación L/h es mayor que 2, en vigas simplemente apoyadas, o a 2,5 en
vigas continuas.
Es el tipo más tradicional, en las que su forma con el lado mayor
en la dirección de la carga, le proporciona gran inercia, convirtiéndolo en
un elemento de gran rigidez.
Ventajas: Salvan grandes luces.
Desventajas:
• Exceso de encofrado
• Inconveniente de sus filos
• Elemento caro.
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5. VIGAS DE GRAN CANTO:
5.1 definición. Aplicaciones.
• DEFINICIÓN. — Vigas rectas generalmente de sección constante y cuya
relación entre la luz de vano, l, y el canto total, h, es inferior a 2, en vigas
simplemente apoyadas, ó a 2,5 en vigas continuas.
Se considera luz de vano:
‰
La distancia entre ejes de apoyos, si esta distancia no sobrepasa en más
de un 15 % a la distancia libre entre paramentos de apoyo.
‰
1,15 veces la luz libre en caso contrario.
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La anchura mínima está limitada por el valor máximo de la compresión
de los nudos y bielas según los criterios expresados en el artículo 40º de la EHE07. El posible pandeo fuera de su plano de los campos de compresiones deberá
analizarse, cuando sea necesario, según el artículo 43º.
5.2 forma de trabajo
Se pueden diferenciar según esté simplemente apoyada o viga continua.
‰
SIMPLEMENTE APOYADA: Si sometemos una viga de gran canto
simplemente apoyada a una carga uniformemente repartida, podremos
observar, en el diagrama de esfuerzos cortantes, que debido a su gran canto,
aparecen grandes esfuerzos de tracción, en la zona inferior, que obligará a
disponer de mayor cuantía de acero, para absorber todo el esfuerzo.
‰
VIGA CONTÍNUA: Aplicando la misma carga sobre una viga continua,
ocurrirá exactamente lo mismo que en el caso anterior; debemos de
incorporar más armado en la zona superior de la viga, en el encuentro con
soportes intermedios, para ayudar a absorber los momentos negativos. Los
esfuerzos cortantes en los apoyos debemos tenerlos en cuenta.
Aplicaciones:
Las vigas de gran canto son utilizadas en la construcción de puentes, y
aparecen en las paredes de fábrica de gran resistencia, denominándose jácenas
de pared. Son útiles en general para soportar grandes cargas con pocos apoyos
como vigas ménsula, teniendo en cuenta la importancia del anclaje en estos
casos.
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5.3 disposición de armaduras. Tipología:
Podremos encontrar cuatro tipos de barras en toda viga de gran canto:
‰
Armadura longitudinal inferior de flexión: Para resisten los momentos
flectores positivos de la viga, será sin reducción y continua. Estará
constituida por un número par de barras, en una banda situada en la parte
inferior de la jácena con una altura de 0,125H. El centro de gravedad del
conjunto de barras quedará a 0.062H de la cara inferior.
‰
Armadura longitudinal superior: Para resistir los momentos flectores
negativos sobre los apoyos. Diferenciamos dos grupos de barras del mismo
diámetro y número:
o Banda situada en la parte superior de la jácena, que tendrá una altura
de 0.2H. El centro de gravedad de este grupo quedará a 0.1H, de la
cara superior de la jácena.
o Banda adyacente a la anterior con una altura de 0.6H. El centro de
gravedad de este grupo quedará a 0.5H, de la cara superior de la
jácena.
La mitad de las barras que forman esta armadura superior, en ambos grupos,
se mantendrá sin reducción de sección de un extremo a otro, el resto se
podrán interrumpir a partir de una distancia del paramento o apoyo de 0.4H.
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‰
Armadura de Alma: Para resistir los esfuerzos cortantes. Formada por un
jaula de malla cuadrada, continua en toda su longitud. Los diámetros serán
constantes y la separación entre barras será de 20cm. Esta armadura, en los
extremos superior e inferior de la jaula, estará sustituida por dos barras del
armado longitudinal principal superior y por dos barras del armado
longitudinal principal inferior.
‰
Armadura complementaria en zonas de apoyo o carga: Para resistir la
concentración de esfuerzos cortantes. Tendrán una superficie delimitada por
0,5H en altura y 0,3H en longitud, centrada respecto a los ejes de los
soportes y de las cargas puntuales. Esta armadura estará formada por un
mallazo ortogonal de igual diámetro y con separaciones de 20 cm en ambos
sentidos, se colocarán en ambas caras, ajustándose en las zonas de apoyo
definidas.
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Superponiendo todas las ilustraciones anteriores conseguimos una vista
en alzado de la armadura completa de una viga de gran canto.
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