-Hormigón III Autor: Ing. Ayala Carlos Hormigón III cuaderno -Hormigón III - Contenido Columnas .....................................................................................................................................4 Diagrama de interacciones de una columna ...........................................................................4 Ejercicios ..................................................................................................................................6 Diagrama de interacciones con factor de reducción de capacidad. .......................................12 Flexo-compresión biaxial ........................................................................................................17 Desarrollo de ganchos estándar .................................................................................................17 Refuerzo transversal ..................................................................................................................18 Armado columnas ..................................................................................................................18 Ejemplo ..................................................................................................................................20 Propiedades Mecánicas de la Estructura....................................................................................24 Ejemplos de Confinamiento ...................................................................................................25 Edificios con Diafragmas ........................................................................................................26 Conexión Viga-Columna .............................................................................................................27 Nudo Fuerte – Viga Débil .......................................................................................................27 Ejemplo ..................................................................................................................................28 Vigas de Acople ..........................................................................................................................31 Ejemplo ..................................................................................................................................31 Diafragmas .................................................................................................................................33 Gradas ........................................................................................................................................38 Ejemplo ..................................................................................................................................38 Tanques ......................................................................................................................................40 Generalidades ........................................................................................................................40 Tipos de tanques ....................................................................................................................40 Según el material de construcción. ....................................................................................41 Según la posición relativa al terreno. .................................................................................41 Elementos constitutivos de un tanque ...................................................................................42 Accesorios requeridos ........................................................................................................43 Distribución de la presión hidrodinámica en los muros y en el fondo del depósito ...............44 CRITERIOS DE DISEÑO ............................................................................................................45 CISTERNAS ..................................................................................................................................49 Ubicación: ..............................................................................................................................49 Sobre el Suelo (Elevadas) .......................................................................................................49 Enterrada ...............................................................................................................................49 -Hormigón III Armado de Cisterna................................................................................................................49 Enterrado ...........................................................................................................................49 Sobre el Suelo .....................................................................................................................50 Diseño ....................................................................................................................................50 Ejemplo: .................................................................................................................................53 -Hormigón III Columnas Las columnas de hormigón armado, son las estructuras verticales que se encargan de transmitir esfuerzos y cargas de una edificación hacia la tierra, utilizando a las zapatas como estructuras intermediarias de apoyo para dicho evento. Las columnas de hormigón armado son elementos estructurales esbeltos que al 80% deben reacciona ante esfuerzos de compresión puros, sin embargo, se presentan en las mismas momentos de tracción, debido a que las vigas, decrecen en su longitud al desarrollar descensos en su punto neutro (flexión), logrando que las columnas curveen desde la parte central hacia arriba para no desvincularse con la losa. Esquema de columna Diagrama de interacciones de una columna El comportamiento de secciones específicas de columnas de hormigón armado es descrito más claramente mediante gráficos denominados curvas o diagramas de interacción. Sobre el eje vertical se dibujan las cargas axiales resistentes y sobre el eje horizontal se representan los correspondientes momentos flectores resistentes, medidos con relación a un eje principal centrada de la sección transversal de la columna. En la figura A se presenta una curva de interacción unidireccional de una columna tipo, en la que no se han incluido ni el factor φ de reducción de capacidad (solamente se manejan cargas axiales y momentos flectores nominales), ni la reducción de carga axial última por excentricidad mínima de las cargas axiales. Cualquier combinación de carga axial y de momento flector nominales, que defina un punto que caiga dentro de la curva de interacción (o sobre la curva de interacción), indicará que la sección escogida es capaz de resistir las solicitaciones propuestas. -Hormigón III - Figura A. Diagrama de interacciones sin factores φ de reducción de una columna Cualquier punto que quede por fuera de la curva determinará que la sección transversal es incapaz de resistir las solicitaciones especificadas como en la figura 3. Combinación de momentos flectores y cargas axiales que no pueden ser resistidos por la sección. Para la elaboración de las curvas de interacción nominales, para una sección dada, se utiliza el siguiente procedimiento: • • • • Se definen diferentes posiciones del eje C entre 0<c<+∞. Para cada posición del eje C se calculan las deformaciones unitarias en cada fibra de la pieza, tomando como base una deformación máxima en el hormigón εu = 0.003. En función de las deformaciones en el acero y en el hormigón se determinan los diagramas de esfuerzos en el hormigón y la magnitud de los esfuerzos en el acero. Se calculan los momentos flectores centroidales y cargas axiales internos que, por equilibrio, deben ser iguales a los momentos flectores y cargas axiales externos solicitantes -Hormigón III Ejercicios Ejemplo 1 Obtener diversos puntos del diagrama de cargas nominales y momentos flectores nominales DATOS DE LA SECCIÓN b= 40 d= 44 d'= 6 h= 50 fc= 210 fy= 4200 As (unidad)= 2.54 # varillas = 12 ec= 0.003 es= 0.002 Es= 2100000 Po = 0.85 ∗ fc ∗ Ac + Fy ∗ As cm cm cm cm Kg/cm2 Kg/cm2 cm2 unidades Kg/cm2 𝑃𝑜 = 0.85 ∗ 210 ∗ 50 ∗ 40 + 4200 ∗ 2.54 ∗ 12 = 485 𝑇 𝑇𝑜 = −Fy ∗ As 𝑇𝑜 = −4200 ∗ 2.54 ∗ 12 = −128 𝑇 Si C=10 Deformaciones unitarias 𝜖𝑛 = 0.003 ∗ (𝑐 − 𝑑𝑛) 𝑐 𝜖1 = 0.003 ∗ (10 − 6) = 0.0012 6 𝜖2 = 0.003 ∗ (10 − 15.5) = 0.0017 10 𝜖3 = 0.003 ∗ (10 − 25) = 0.0045 10 𝜖4 = 0.003 ∗ (10 − 34.5) = 0.0074 10 -Hormigón III 𝜖5 = 0.003 ∗ (10 − 44) = 0.010 10 Esfuerzos 𝜏𝑛 = 𝜖𝑛 ∗ 𝐸𝑠 𝑠𝑖 𝜏𝑛 𝑛𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑎 𝑑𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 − 𝐹𝑦 ≤ 𝜏𝑛 ≤ 𝐹𝑦 𝑒𝑙 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝜏𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑎 𝜏𝑛 = 4200 𝑜 𝜏𝑛 = −4200 𝜏1 = 0.0012 ∗ 2100000 = 2520 𝜏2 = 0.0017 ∗ 2100000 = −3465 𝜏3 = 0.0045 ∗ 210000 = −9450 = −4200 𝜏4 = 0.0074 ∗ 210000 = −15435 = −4200 𝜏5 = 0.010 ∗ 2100000 = −21420 = −4200 Fuerzas Fuerza de compresión del hormigón. 𝐹𝑐 = 0.85 ∗ 𝐹´𝑐 ∗ 𝑎 ∗ 𝑏 𝐹𝑐 = 0.85 ∗ 210 ∗ 8.5 ∗ 40 = 60.69 𝑇 Fuerza de compresión del acero. 𝐹𝑠𝑛 = 𝜏𝑛 ∗ 𝑎𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎 ∗ 𝑒𝑙 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑙𝑙𝑎𝑠 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑓𝑖𝑏𝑟𝑎. 𝐹𝑠1 = 2520 ∗ 2.54 ∗ 3 = 19.20 𝑇. 𝐹𝑠2 = −3465 ∗ 2.54 ∗ 2 = −17.06 𝑇. 𝐹𝑠3 = −4200 ∗ 2.54 ∗ 2 = −21.34 𝑇. 𝐹𝑠4 = −4200 ∗ 2.54 ∗ 2 = −21.34 𝑇. 𝐹𝑠5 = −4200 ∗ 2.54 ∗ 3 = −32.00 𝑇. Fuerza total Ft=∑Fsn+Fc=-72.55+60.69=-11.86 T Momentos Zc= distancia entre los centroides del bloque de compresión con la sección de la columna 𝑍𝑐 = 𝐻 𝑎 50 0.85 ∗ 10 − = − = 20.75 𝑐𝑚 = 0.2075 𝑚 2 2 2 2 𝑍𝑛 = 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜𝑖𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑐𝑜𝑙𝑢𝑚𝑛𝑎 − 𝑑𝑛 𝑍1 = 25 − 6 = 19 𝑐𝑚 = 0.19 𝑚 -Hormigón III 𝑍2 = 25 − 15.5 = 9.5 𝑐𝑚 = 0.095 𝑚 𝑍3 = 25 − 25 = 0 𝑐𝑚 = 0 𝑚 𝑍4 = 25 − 34.5 = −9.5 𝑐𝑚 = −0.095 𝑚 𝑍5 = 25 − 44 = −19 𝑐𝑚 = 0.19 𝑚 Momento de fuerza del bloque de hormigo y de acero. 𝑀𝑛 = 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 ∗ 𝑍. 𝑀𝑐 = 0.2075 𝑚 ∗ 60.69 𝑇 = 12.59 𝑇𝑚 𝑀1 = 0.19 𝑚 ∗ 19.20 𝑇 = 3.648 𝑇𝑚. 𝑀2 = 0.095 𝑚 ∗ −17.06𝑇 = −1.620 𝑇𝑚. 𝑀3 = 0.0 𝑚 ∗ −21.34 𝑇 = 0 𝑇𝑚. 𝑀4 = 0.095 𝑚 ∗ −21.34 𝑇 = 1.6207 𝑇𝑚. 𝑀5 = −0.19 𝑚 ∗ −32.00𝑇 = 6.08 𝑇𝑚. Momento total=∑M=22.32 Tm Así llegamos a obtener un punto de la curva de interacciones (P10,M10)=(-11.86,22.32) Repetimos el procedimiento para obtener el punto balanceado “cb” y variando el parámetro c Cb=0.6*d=0.6*44=26.4 e CALCULO DE Pn y Mn P Fc= 160.2216 4200 32.004 2601.136364 13.21377273 334.0909091 1.697181818 -1932.95455 -9.81940909 -4200 -32.004 Pn= 165.3131455 σ 0.002318182 0.001238636 0.000159091 -0.000920455 -0.002 Z 0.1378 0.19 0.095 0 -0.095 -0.19 Mn= M 22.0785365 6.08076 1.25530841 0 0.93284386 6.08076 36.4282088 C=0 e σ -17999.997 -46499.997 -74999.997 -103499.997 -131999.997 -4200 -4200 -4200 -4200 -4200 Pn= CALCULO DE Pn y Mn P Fc= 0.000006069 -32.004 -21.336 -21.336 -21.336 -32.004 -128.0159939 Z 0.25 0.19 0.095 0 -0.095 -0.19 Mn= M 1.5172E-06 -6.08076 -2.02692 0 2.02692 6.08076 1.5172E-06 -Hormigón III C=1 e σ -0.014999982 -0.043499954 -0.071999925 -0.100499897 -0.128999868 -4200 -4200 -4200 -4200 -4200 Pn= CALCULO DE Pn y Mn P Fc= 6.069006069 -32.004 -21.336 -21.336 -21.336 -32.004 -121.9469939 Z 0.24575 0.19 0.095 0 -0.095 -0.19 Mn= M 1.49145822 -6.08076 -2.02692 0 2.02692 6.08076 1.49145822 C=20 e 0.0021 0.000675 -0.00075 -0.002175 -0.0036 CALCULO DE Pn y Mn P Fc= 121.3800061 4200 32.004 1417.500244 7.20090124 -1574.99961 -8.000998 -4200 -21.336 -4200 -32.004 Pn= 99.24390931 σ Z 0.165 0.19 0.095 0 -0.095 -0.19 Mn= M 20.0277005 6.08076 0.68408562 0 2.02692 6.08076 34.9002261 C=50 e 0.00264 0.00207 0.0015 0.00093 0.00036 CALCULO DE Pn y Mn σ P Fc= 357 4200 32.004 4200 21.336 3150.000063 16.00200032 1953.000087 9.921240442 756.0001109 5.760720845 Pn= 442.0239616 Z 0 0.19 0.095 0 -0.095 -0.19 Mn= M 0 6.08076 2.02692 0 -0.94251784 -1.09453696 6.0706252 Z 0 0.19 0.095 0 -0.095 -0.19 Mn= M 0 6.08076 2.02692 0 -1.29216153 -2.43230411 4.38321436 C=60 e 0.0027 0.002225 0.00175 0.001275 0.0008 CALCULO DE Pn y Mn σ P Fc= 357 4200 32.004 4200 21.336 3675.000044 18.66900022 2677.50006 13.60170031 1680.000077 12.80160059 Pn= 455.4123011 -Hormigón III Ejemplo 2 Obtener punto balanceado de cargas nominales y momentos flectores nominales DATOS DE LA SECCIÓN D= 60 d= 54 fc= 210 fy= 4200 As φ25= 4.919 # varillas= 8 Ag= 2827.433 ec= 0.003 es= 0.002 Es= 2100000 cm cm Kg/cm2 Kg/cm2 cm2 unidades cm2 Kg/cm2 Para columnas circulares se ocupa las siguientes fórmulas para realizar el diagrama 𝛼 = cos −1 (1 − 𝐴𝑐 = 2∗𝑎 ) 𝐷 𝑠𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 𝑎 = 0.85 ∗ 𝐶 𝐷2 (𝛼 − sin 𝛼 ∗ cos 𝛼) 4 𝐷 sin 𝛼 3 𝑍𝑐 = ∗ 3 𝛼 − sin 𝛼 ∗ cos 𝛼 Tenemos 𝑎 = 0.85 ∗ 0.85 ∗ 54 = 27.54 𝛼 = cos −1 (1 − 2 ∗ 27.54 ) = 85.296𝑜 = 1.488 𝑟𝑎𝑑 60 𝐴𝑐 = 602 (1.488 − sin 85.296 ∗ cos 85.296) = 1265.64 4 𝑍𝑐 = 60 sin 85.2963 ∗ = 14.08 3 1.488 − sin 85.296 ∗ cos 85.296 Po = 0.85 ∗ fc ∗ Ac + Fy ∗ As 𝑃𝑜 = 0.85 ∗ 210 ∗ 𝜋 ∗ 302 + 4200 ∗ 4.919 ∗ 8 = 669.975 𝑇 -Hormigón III 𝑇𝑜 = −Fy ∗ As 𝑇𝑜 = −4200 ∗ 4.919 ∗ 8 = −165.278 𝑇 e 0.002444444 0.001793519 0.000222222 -0.001349074 -0.002 CALCULO DE Pn y Mn σ P Z M Fc= 226.0313855 0.1407171 31.8064822 4200 20.6598 0.24 4.958352 3766.388889 37.05373389 0.1697 6.28801864 466.6666667 4.591066667 0 0 -2833.05556 -27.8716006 -0.1697 4.72981061 -4200 -20.6598 -0.24 4.958352 Pn= 239.8045855 Mn= 52.7410154 Ejemplo 3 Obtener punto balanceado de cargas nominales y momentos flectores nominales DATOS DE LA SECCIÓN b1= 75 cm h1= 75 cm A1= 5625 cm2 # varillas b1= 5 # varillas h1= 3 # varillas total = 16 As φ??= 3.8 cm2 b2= 50 cm h2= 485 cm A2= 24250 cm2 # varillas b2= 2 # varillas h2= 10 # varillas total = 20 As φ??= 2.54 cm2 b3= 75 cm h3= 75 cm A3= 5625 cm2 # varillas b3= 4 # varillas h3= 3 # varillas total = 16 As φ??= 3.8 cm2 Ag= 35500 cm2 d'= 629 cm fc= 210 Kg/cm2 fy= 4200 Kg/cm2 ec= 0.003 es= 0.002 Es= 2100000 Kg/cm2 -Hormigón III Area 5625 12289.5 y 280 119.605 Ac= suma Ay= yc= CALCULO DE Pn y Mn e σ 0.002952305 0.002701908 0.00245151 0.002264706 0.00186725 0.001469793 0.001072337 0.000674881 0.000277424 -0.000120032 -0.000517488 -0.000914944 -0.001312401 -0.001499205 -0.001749603 -0.002 4200 4200 4200 4200 3921.224165 3086.565978 2251.90779 1417.249603 582.5914149 -252.066773 -1086.72496 -1921.38315 -2756.04134 -3148.33068 -3674.16534 -4200 Pn= Ay 1575000 1469885.65 17914.5 3044885.65 169.96766 P Fc= 3197.73825 63.84 31.92 63.84 21.336 19.91981876 15.67975517 11.43969157 7.199627981 2.959564388 -1.28049921 -5.5205628 -9.76062639 -14.00069 -47.8546264 -27.9236566 -63.84 3265.692047 Z 1.6996766 3.115 2.8 2.485 2.25 1.75 1.25 0.75 0.25 -0.25 -0.75 -1.25 -1.75 -2.25 -2.485 -2.8 -3.115 Mn= M 5435.12088 198.8616 89.376 158.6424 48.006 34.8596828 19.599694 8.57976868 1.799907 -0.7398911 0.9603744 6.9007035 17.0810962 31.5015525 118.918747 78.1862385 198.8616 6446.51635 Diagrama de interacciones con factor de reducción de capacidad. Existen dos aspectos adicionales que deben ser considerados para transformar las curvas de interacción nominales El factor de reducción de capacidad φ para compresión pura en columnas rectangulares es 0.70 y para flexión pura es 0.90], lo que determina la existencia de una transición entre los dos factores para el caso combinado de flexo compresión. En flexo compresión de columnas zunchadas, la variación del factor de reducción de capacidad es similar a las columnas con estribos, pero se produce entre 0.75 y 0.90 Pu = φ . Pn Mu = φ . Mn -Hormigón III - Variación del factor de reducción de capacidad Ejemplo 4 Determinar el diagrama de interacciones con reducción de factor de carga del ejemplo 3. DATOS DE LA SECCIÓN b1= 75 cm h1= 75 cm A1= 5625 cm2 # varillas b1= 5 # varillas h1= 3 # varillas total = 16 As φ??= 3.8 cm2 b2= 50 cm h2= 485 cm A2= 24250 cm2 # varillas b2= 2 # varillas h2= 10 # varillas total = 20 As φ??= 2.54 cm2 b3= 75 cm h3= 75 cm A3= 5625 cm2 # varillas b3= 4 # varillas h3= 3 # varillas total = 16 As φ??= 3.8 cm2 Ag= 35500 cm2 d'= 629 cm fc= 210 Kg/cm2 fy= 4200 Kg/cm2 ec= 0.003 es= 0.002 Es= 2100000 Kg/cm2 -Hormigón III En la siguiente table representamos los puntos de capacidad de carga Pn,Mn con diferente C del ejemplo. c 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0 110.0 120.0 130.0 140.0 150.0 160.0 170.0 180.0 190.0 200.0 210.0 220.0 230.0 240.0 250.0 260.0 270.0 280.0 290.0 300.0 310.0 320.0 330.0 340.0 350.0 360.0 370.0 380.0 390.0 400.0 410.0 420.0 430.0 Pn -532.6 -316.6 -177.3 -43.5 85.2 235.4 381.2 522.1 656.2 781.7 875.3 965.6 1054.5 1143.4 1230.4 1317.5 1405.1 1491.3 1577.6 1664.4 1750.1 1835.6 1920.5 2004.6 2089.0 2174.0 2258.2 2342.7 2427.5 2511.4 2595.6 2680.2 2764.3 2848.6 2933.4 3022.1 3110.5 3199.9 3289.8 3382.0 3473.3 3563.9 3653.8 3743.0 Mn 0.0 674.6 1101.0 1493.9 1863.3 2274.4 2663.0 3028.3 3367.3 3673.9 3893.6 4099.6 4293.3 4478.4 4653.5 4820.5 4980.0 5130.9 5273.8 5409.1 5536.6 5655.0 5763.2 5864.5 5958.1 6044.0 6123.3 6194.8 6258.2 6314.5 6363.1 6403.7 6438.0 6464.5 6482.4 6483.4 6477.9 6461.8 6437.0 6397.6 6353.3 6304.0 6249.7 6190.1 φ 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 φPn -479.3 -285.0 -159.6 -39.2 74.7 197.0 304.1 396.8 475.0 547.2 612.7 675.9 738.2 800.4 861.3 922.3 983.6 1043.9 1104.3 1165.1 1225.1 1284.9 1344.4 1403.2 1462.3 1521.8 1580.7 1639.9 1699.3 1758.0 1816.9 1876.2 1935.0 1994.0 2053.4 2115.5 2177.3 2240.0 2302.9 2367.4 2431.3 2494.7 2557.7 2620.1 φMn esd 0.0 -18870.0 607.2 -0.2 990.9 -0.1 1344.6 -0.1 1634.4 0.0 1903.3 0.0 2124.3 0.0 2301.3 0.0 2437.8 0.0 2571.7 0.0 2725.5 0.0 2869.7 0.0 3005.3 0.0 3134.9 0.0 3257.5 0.0 3374.4 0.0 3486.0 0.0 3591.6 0.0 3691.7 0.0 3786.4 0.0 3875.6 0.0 3958.5 0.0 4034.3 0.0 4105.1 0.0 4170.7 0.0 4230.8 0.0 4286.3 0.0 4336.3 0.0 4380.7 0.0 4420.2 0.0 4454.2 0.0 4482.6 0.0 4506.6 0.0 4525.1 0.0 4537.7 0.0 4538.3 0.0 4534.5 0.0 4523.3 0.0 4505.9 0.0 4478.3 0.0 4447.3 0.0 4412.8 0.0 4374.8 0.0 4333.1 0.0 φe 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 φPn -479.3 -285.0 -159.6 -39.2 76.7 211.9 343.1 469.9 590.6 703.5 787.7 869.1 949.1 1029.1 1107.4 1185.8 1264.6 1342.1 1419.9 1498.0 1575.1 1652.0 1728.5 1804.2 1861.0 1891.1 1920.6 1950.5 1980.7 2010.3 2040.2 2070.4 2100.3 2130.4 2161.0 2194.4 2227.4 2261.3 2302.9 2367.4 2431.3 2494.7 2557.7 2620.1 φMn 0.0 607.2 990.9 1344.6 1677.0 2047.0 2396.7 2725.5 3030.6 3306.5 3504.2 3689.6 3864.0 4030.6 4188.2 4338.5 4482.0 4617.8 4746.4 4868.2 4982.9 5089.5 5186.9 5278.0 5307.7 5257.5 5207.9 5157.7 5106.4 5054.5 5001.4 4946.6 4891.5 4834.6 4775.4 4707.5 4638.9 4566.4 4505.9 4478.3 4447.3 4412.8 4374.8 4333.1 -Hormigón III 440.0 450.0 460.0 470.0 480.0 490.0 500.0 510.0 520.0 530.0 540.0 550.0 560.0 570.0 580.0 590.0 600.0 610.0 620.0 630.0 640.0 650.0 660.0 670.0 680.0 690.0 700.0 710.0 720.0 730.0 740.0 750.0 760.0 770.0 780.0 790.0 800.0 810.0 820.0 830.0 840.0 850.0 860.0 870.0 880.0 890.0 900.0 3831.4 3919.2 4006.6 4093.4 4179.8 4265.7 4351.3 4436.4 4521.2 4605.7 4689.8 4773.7 4857.2 4940.5 5023.5 5106.1 5188.5 5270.7 5352.7 5434.4 5516.0 5597.4 6673.8 6679.1 6684.1 6689.0 6693.8 6698.5 6703.0 6707.3 6711.5 6715.5 6719.4 6723.2 6726.9 6730.6 6734.1 6737.5 6740.9 6744.2 6747.4 6750.5 6753.6 6756.6 6759.4 6762.2 6764.8 6124.9 6054.4 5978.6 5897.2 5810.4 5718.0 5619.9 5516.2 5406.8 5291.6 5170.6 5043.7 4911.0 4772.4 4627.8 4477.1 4320.5 4157.8 3989.1 3814.4 487.4 475.6 464.1 453.0 442.3 431.8 421.6 411.8 402.2 392.8 383.6 374.7 366.0 357.5 349.2 341.1 333.3 325.6 318.1 310.9 303.7 296.8 290.0 283.3 276.8 270.5 264.3 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 2682.0 2743.5 2804.6 2865.4 2925.8 2986.0 3045.9 3105.5 3164.9 3224.0 3282.9 3341.6 3400.1 3458.4 3516.5 3574.3 3632.0 3689.5 3746.9 3804.1 3861.2 3918.2 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 4287.4 4238.1 4185.0 4128.1 4067.3 4002.6 3933.9 3861.3 3784.7 3704.1 3619.4 3530.6 3437.7 3340.7 3239.5 3134.0 3024.3 2910.5 2792.4 2670.1 341.2 332.9 324.9 317.1 309.6 302.3 295.2 288.2 281.5 275.0 268.5 262.3 256.2 250.2 244.4 238.8 233.3 227.9 222.7 217.6 212.6 207.7 203.0 198.3 193.8 189.3 185.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 2682.0 2743.5 2804.6 2865.4 2925.8 2986.0 3045.9 3105.5 3164.9 3224.0 3282.9 3341.6 3400.1 3458.4 3516.5 3574.3 3632.0 3689.5 3746.9 3804.1 3861.2 3918.2 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 3954.1 4287.4 4238.1 4185.0 4128.1 4067.3 4002.6 3933.9 3861.3 3784.7 3704.1 3619.4 3530.6 3437.7 3340.7 3239.5 3134.0 3024.3 2910.5 2792.4 2670.1 341.2 332.9 324.9 317.1 309.6 302.3 295.2 288.2 281.5 275.0 268.5 262.3 256.2 250.2 244.4 238.8 233.3 227.9 222.7 217.6 212.6 207.7 203.0 198.3 193.8 189.3 185.0 -Hormigón III DIAGRAMA FLEXOCOMPRESION Pn,Mn φPn,φMn φePn,φeMn Pu, Mu Pu2, Mu2 8000.000 7000.000 6000.000 5000.000 AXIAL 4000.000 3000.000 2000.000 1000.000 0.000 0.000 -1000.000 1000.000 2000.000 3000.000 4000.000 5000.000 6000.000 7000.000 MOMENTO Grafico Pn,Mn con factores de reducción -Hormigón III Flexo-compresión biaxial Las columnas en estructuras espaciales presentan simultáneamente cargas axiales y momentos flectores en dos direcciones ortogonales, dando lugar a la flexocompresión biaxial. De manera similar a la flexocompresión uniaxial, es posible determinar diagramas de interacción para distintas orientaciones del momento flector resultante, los que integrados en un diagrama tridimensional conforman superficies de interacción . Es indudable que las curvas de interacción respecto de los ejes principales (x, y) pueden ser determinadas con relativa facilidad, pero las curvas de interacción respecto a ejes diagonales guardan cierto grado de complejidad. Superficies de interacción para columnas sometidas a flexo compresión biaxial. Desarrollo de ganchos estándar De la sección 12.5 del ACI obtenemos los ganchos estándar de doblado para el armado de los elementos del tanque, como se muestran a continuación. -Hormigón III Refuerzo transversal Figura 1 Se necesita cuando está a compresión adicional a la carga normal de compresión en un sismo. Figura 2 hc= distancia desde la parte exterior de estribo. ✓ Distancias pequeñas – ramas largas ✓ Distancias grandes – ramas cortas Armado columnas 𝐴𝑠ℎ1 = 0,3 𝑠.ℎ𝑐.𝑓´𝑐 𝑓𝑦 𝐴𝑠ℎ2 = 0,09 .( 𝐴𝑔 𝐴𝑐 − 1) 𝑠.ℎ𝑐.𝑓´𝑐 𝑓𝑦 𝑏 ℎ 4 4 Dónde: 𝑠 = , , 6𝜙, 10𝑐𝑚 𝑙𝑜𝑚𝑎𝑥 = 𝑏, ℎ, Figura 3 ℎ𝑐 6 , 45𝑐𝑚 -Hormigón III Corazón combinado de la columna • • • Usando las ecuaciones de Ash1 y Ash2, el recubrimiento por la norma es: de 4cm ; en el código Americano es = 1,5”. El 6 es la distancia desde el centro de varillas hasta al borde de la columna. El recubrimiento de: 4cm < 2000m. del nivel del mar. 3cm >= 2000m. del nivel del mar, hasta los 3500 m. y de nuevo es de 4cm. Tenemos: Sierra 𝐴𝑔 𝐴𝑐 − 1 = (𝑏−6)(ℎ−6) − 1 𝑏.ℎ Costa 𝐴𝑔 𝐴𝑐 − 1 = (𝑏−8)(ℎ−8) − 1 𝑏.ℎ Corte Vu diseño <= φVu (Solicitación Mayorada Vs Capacidad Dónde: φVu = φVu + φVs Vc= 0,53 √𝑓´𝑐 𝑥 bw x d Vs= 𝑉𝑢−𝜙𝑉𝑐 𝜙 (donde bw se coloca de acuerdo a las ramas escogidas) <= 4 Vc Viga –fisura en vigas por corte Figura 4 Figura 5 -Hormigón III ✓ En la sección de cortante, los “estribos sirvan para actuar como colgantes de esta sección” ✓ Los estribos trabajan tensión ✓ En el código cap 21 – vigas y columnas Dónde: ℎ 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑙𝑡𝑒 =4 ✓ Tienen una relación de aspecto de 4 ✓ Sirve para el cálculo de cabeza y pie Tenemos: 𝑉𝑠 𝑥 𝑠 𝐴𝑣 = 𝑓𝑦 𝑥 𝑑 ✓ Vu de diseño podemos calcular a mano o con programa pero no se diseña con esos cálculos, con este valor se obtiene el Pu y Mu del diagrama. ✓ Cuando hay sismo se agota el material, para tener un margen más grande de agotamiento. Diseño con PB – (Recomendado). ✓ Los momentos se diseñan en dirección perpendicular a los estribos cortos y largos. Armado de la columna teniendo el momento balanceado (xx) y (yy) Figura 6 Ejemplo -Hormigón III - Figura 7 Ramas cortas En la sierra: hc = 74, por que el recubrimiento es de 3, no de 4 y con el momento perpendicular a las ramas. Tenemos: d= distancia desde el borde hasta la varilla 6. d= 40-6=34 hc=80-6=79 esta distancia nos cubre varias situaciones y funciona. Ash1= 0,3 Ash2= 0,09 𝑠.ℎ𝑐.𝑓´𝑐 𝑓𝑦 ( 𝐴𝑔 𝐴𝑐 − 1) (El mayor se escoge) 𝑠.ℎ𝑐.𝑓´𝑐 𝑓𝑦 Espaciamientos 𝑏 ℎ 4 4 𝑠 = , , 6𝜙, 10𝑐𝑚 Figura 8 40 80 , , 6(2.2), 10𝑐𝑚 4 4 S= (10; 20; 13.2; 10)cm 𝐴𝑠ℎ1 = 0,3 lo 𝐴𝑠ℎ1 = 0,3 𝐴𝑠ℎ2 = 0,09 𝑠. ℎ𝑐. 𝑓´𝑐 𝐴𝑔 .( − 1) 𝑓𝑦 𝐴𝑐 10 . 74 . 210 80 . 40 .( − 1) = 299𝑐𝑚2 @10 4200 74 . 34 𝑠. ℎ𝑐. 𝑓´𝑐 10. 74 . 210 = 0.09 = 3,33𝑐𝑚2 @10 (𝐺𝑜𝑏𝑖𝑒𝑟𝑛𝑜) 𝑓𝑦 4200 -Hormigón III Hc= altura de la columna a la losa. Hc= 2.50m lo >= b , h , ℎ𝑐 6 , 45 max = 40 , 80 , Se escoge el máximo 250 , 6 45 80 es el más grande Corte Vu diseño = 2ℎ𝑏 2ℎ𝑐 = 2 . 50,4 = 2.50 40,32 Vc= 0.53√𝑓´𝑐. bw.d = 0,53 . √210 . 80 . 34 Vc= 20890.7 = 1000 Vs= 𝑉𝑢−𝜙𝑉𝑐 𝜙 20.89 Ton. = 40,32−0,85.20,89 0.85 = 26,545 Vs < 4 Vc 26,545 < 4(20.89) 26,545 < 83.56 ok Dónde: Av = 𝑉𝑠 .𝑠 26,54.10 = = 1,85 𝑓𝑦.𝑑 4,2.39 𝑐𝑚2 @ 10 en toda la altura (H) ✓ El espaciamiento s=10, es estricto en cabeza y pie. ✓ En el medio de la columna el espaciamiento es por cortante: S< 𝑑 2 , 6φ , 15 cm S= 17, 13.2 , 15 Av= 𝑉𝑠.𝑠 𝑠𝑦.𝑑 = 26,54 . 12,5 = 2,32 4,2 . 3,4 𝑐𝑚2 @12,5 cm Ramas largas 𝐴𝑠ℎ1 = 0,3 𝑠. ℎ𝑐. 𝑓´𝑐 𝐴𝑔 .( − 1) 𝑓𝑦 𝐴𝑐 𝐴𝑠ℎ1 = 0,3 10. 34 . 210 80.40 .( − 1) = 1,38𝑐𝑚2 @10 4200 74.34 𝐴𝑠ℎ2 = 0.09 Corte Vu dis = 10. 34 .210 = 1,53𝑐𝑚2 @10 4200 2.95,7 = 76,56 2,50 -Hormigón III Vc =0,53 √210 .74.40 = Vs= 𝑉𝑢−𝜙𝑉𝑐 𝜙 = 22734,07 1000 76,56−0,85(22.73) 0,85 = 22,73 = 67,34 67,34 <= 4Vc 67,34 <= 90,92 Sv = 𝑉𝑠.𝑠 𝑓𝑦.𝑑 = 67,34 .10 4,2 .74 = 2,17 𝑐𝑚2 @10 En el medio: 𝐴𝑣 = 67,34 . 12,5 4,2 . 74 = 2,708 = 2,71 𝑐𝑚2 @12.5 Tendríamos: Cortas Ash= 3,33 𝑐𝑚2 @10 Para un φ10 Av= 1,86 @10 12,4 = 1,273 𝜋 Av medio =2.33@12.5 . 3.33 =4,23 ramas φ10 entonces: 5 ramas 1,273 .1,86 = 2,36 1,273 , 2,33 = 2.966 ✓ Se colocan 5 ramas por lo menos en la primera mitad del edificio. Largas: Ash= 1,53 𝑐𝑚2 @10 1,273 . 1,53 = 1,947 ramas φ 10 Av= 2,17@10 1,273 . 2,17 = 2,762 ramas φ 10 =2.71@12.5 1,273 . 2,71 = 3,449 ramas φ 10 Tenemos que: ARRIBA Y ABAJO MEDIO EN RAMAS CORTAS 5 ramas @10 3 ramas @ 10 3 ramas @12,5 EN RAMAS LARGAS 2 ramas @ 10 3 ramas @ 10 4 ramas @ 12,5 ✓ En el código, la distancia entre varillas de confinamiento debe ser <= 15 cm. ✓ En el código, la distancia entre varillas (ramas) no debe ser mayor a 35 cm. Entonces: Mitad de la columna 40-6 = 34 34-2,2 = 31, 6 35 > 31,8 ok -Hormigón III Propiedades Mecánicas de la Estructura • • • Resistencia Ductilidad Rigidez Confinamiento Resulta en mayor Resistencia y Ductilidad. En experimentos Richardt, media la capacidad del cilindro de hormigón con prueba triaxial, con un cilindro de f´c = 210, llego a 4.2 f´c. ✓ En una columna circular tiende a abrirse en sentido radial Figura 9. Tipos de confinamientos -Hormigón III ✓ Es recomendable que el confinamiento se parezca al circular. Ejemplos de Confinamiento Figura 10 ✓ Si se compara el grafico 1 con el 4, es mejor el grafico 1, si hablamos de corte, la distribución es parabólica y máxima en el centro. ✓ La distribución a corte es necesaria hacerla a mano, los programas no son muy confiables. ✓ Una estructura necesita resistir las fuerzas del código, derivas y disipar energía. ✓ En muros y s diafragmas no hay necesidad de revisar CVC Figura 11. Tipos de rotulas -Hormigón III ✓ La rotula plástica, tiene gran capacidad a Flexión, cuando el acero trabaja se va agotando la capacidad. ✓ Se debe siempre agotar las vigas, no columnas ni nudos. Edificios con Diafragmas ✓ Corte en los diafragmas = 20% del corte basal. Figura 12 ✓ Cada piso tiene una Ductilidad de Desplazamiento y se relaciona con la Ductilidad de Curvatura. Figura 13 ✓ Se recorre por la fuerza ejercida en el hierro (se desgarra el acero), siendo este efecto inevitable. ✓ Como es un efecto inevitable se debe ampliar la sección sometida a este fenómeno. ✓ En general se utiliza el hierro con Φ más grande posible porque es preferible menos adherencia que el pandeo. T1 = As1 . α . fy T2 = As2 . α . fy -Hormigón III ✓ El cortante generado en las columnas depende del momento de las vigas. 𝑉𝑐𝑜𝑙 = 𝑀1 + 𝑀2 𝐻𝑐𝑜𝑙 𝑀1 = 𝐴𝑠1 . α . fy . (𝑑 . 𝐴𝑠1 . α . fy ) 1.7 . 𝑓´𝑐 . 𝑏 𝑉𝑗 = 𝑇1 + 𝑇2 − 𝑉𝑐𝑜𝑙 Conexión Viga-Columna Es necesario tener: Nudo Fuerte – Viga Débil ✓ ✓ ✓ ✓ Corte Confinamiento Adherencia Anclaje Corte Vj = Φ Vn Φ = 0.85 Vj = T1 + T2 – V columna T1 = As1 . 1,4 fy T2 = As2 . 1,4 fy 𝑉𝑐𝑜𝑙 = 𝑀1 + 𝑀2 𝐻𝑐𝑜𝑙 Dónde: fy real = fy nominal fy real <= fy nominal + 1250 fy max >= 1.25 fy real El código exige un minimo de 1,25 =Ductilidad Corte Resistente Vn = Vc + Vs ✓ Se demostró que: Vn = Vc + Vs, donde vs es casi = o. Entonces Vn = Vc ✓ Para un área horizontal y el área resistente que se busca igualmente horizontal Tenemos: 𝑉𝑛 = ¥ . √𝑓´𝑐 . bj . hc -Hormigón III - Figura 14 ¥ = 5.3 cuando es rodeado de conexiones de viga (intermedia) ¥ = 4.0 cuando es tiene 3 conexiones de viga (exterior) ¥ = 3.2 cuando tiene 2 conexiones de viga (esquinera) Ejemplo Figura 15 ✓ Una vez diseñada la columna se necesita realizar una adecuada CVC. ✓ Se escoge la viga con 5Φ25 por ser la dirección en donde se encuentra más acero, la razón es que hacer fluir un Φ25 es más difícil que a un Φ22. T1 = 24,54 x 1,4 x 4200 = 144,295 ton. T1 = 14,73 x 1,4 x 4200 = 144,295 ton. 𝑀1 = 24,54 𝑥 1,4 𝑥 4200 𝑥 (54 𝑥 24,54 𝑥 1,4 𝑥 4200 ) 1,7 𝑥 210 𝑥 40 𝑀1 = 63,338 𝑡𝑚. 𝑀1 = 14,73 𝑥 1,4 𝑥 4200 𝑥 (54 𝑥 𝑀1 = 41,52 𝑡𝑚. 14,73 𝑥 1,4 𝑥 4200 ) 1,7 𝑥 210 𝑥 40 -Hormigón III 𝑉𝑐𝑜𝑙 = 𝑀1 + 𝑀2 𝐻𝑐𝑜𝑙 𝑉𝑐𝑜𝑙 = 63,34 + 41,52 3,2 𝑉𝑐𝑜𝑙 = 32,77 𝑡𝑜𝑛. 𝑉𝑗 = 144,3 + 86,61 − 32,77 𝑉𝑗 = 198,10 𝑡𝑜𝑛. 𝛷𝑉𝑛 = 0,85 𝑥 𝟓, 𝟑 𝑥 √210 𝑥 45 𝑥 50 𝑉𝑛 = 146,80 𝑡𝑜𝑛. ✓ Comprobación: 146,8 𝑡𝑜𝑛 > 198,10 𝑡𝑜𝑛 𝒇𝒂𝒍𝒔𝒐 ✓ Se debe redimensionar ✓ Si no es suficiente aumentar solo la columna, se debe aumentar también las dimensiones de la viga Cambiamos: Columna: 60 x 60 Viga: 45 x 60 𝛷𝑉𝑛 = 0,85 𝑥 𝟓, 𝟑 𝑥 √210 𝑥 60 + 45 𝑥 60 2 𝛷𝑉𝑛 = 205,64 𝑡𝑜𝑛. 206 𝑡𝑜𝑛 > 198,10 𝑡𝑜𝑛 𝒗𝒆𝒓𝒅𝒂𝒅𝒆𝒓𝒐 Chequeo Confinamiento 𝐴𝑠ℎ1 = 0,3 15 . 54 . 210 60 . 60 .( − 1) = 2,85𝑐𝑚2 @15 4200 54 . 54 𝐴𝑠ℎ2 = 0.09 15. 54 . 210 = 3,64𝑐𝑚2 @15 (𝐺𝑜𝑏𝑖𝑒𝑟𝑛𝑎) 4200 ✓ El Ash de diseño es el (50 %) Ash obtenido = 3,63 x 0,50 = 1,82 cm2 @15 Con un Φ10 tenemos: 2,317, entonces 3 ramas. Armado Figura 16 -Hormigón III Adherencia ℎ𝑐𝑎𝑙 ≥ 20 𝛷 𝑣𝑖𝑔𝑎 60 ≥ 20 𝑥 2,5 60 ≥ 50 𝒐𝒌 Columna Fuerte – Viga Débil 𝐴𝑠1 = 24,42 + 10 (𝑙𝑜𝑠𝑎) = 34,54 𝑐𝑚2 𝑀𝑛1 = 34,54 𝑥 4200 𝑥 (54 𝑥 34,54 𝑥 54 𝑥 4200 ) 1,7 𝑥 210 𝑥 45 𝑀𝑛1 = 65,23 𝑡𝑚. 𝑀𝑛2 = 14,73 𝑥 4200 𝑥 (54 𝑥 14,73 𝑥 4200 ) 1,7 𝑥 210 𝑥 45 𝑀𝑛2 = 31,025 𝑡𝑚 ΣMnv = 65,23 + 31,025 = 96,26 tm. 𝑀𝑛𝑜 = 8 𝑥 4,91 𝑥 4200 𝑥 (54 − 6) 2 𝑀𝑛𝑜 = 40 𝑡𝑜𝑛 𝑥 2 𝑙𝑎𝑑𝑜𝑠 = 80 𝑡𝑚 ΣMnv >= 1,20 x 96,27 = 115,52 ok. -Hormigón III Vigas de Acople Figura 17 ✓ La no colocación de estribos se da solo en elementos de acople prefabricados. ✓ Es mas afectado por sismos desarrollando tensiones muy altas. Ecuaciones: 𝑉𝑢 = 𝑀𝑢 + 𝑀𝑢´ ℎ 𝑆𝑒𝑛𝛼 = 𝑇𝑢 = 𝑉/2 𝑇 𝑉𝑢 2 . 𝑆𝑒𝑛𝛼 𝐿 − 25 𝑐𝑚 𝛼 = 𝑇𝑔 − 1 ( ) ℎ Ejemplo Figura 18 170 − 25 𝛼 = 𝑇𝑔−1 ( ) 180 𝛼 = 38.85 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑜𝑠 -Hormigón III 𝑉𝑢 = 190 + 205 1.80 𝑉𝑢 = 219.40 𝑇𝑜𝑛. 𝑇𝑢 = 219.40 2 . 𝑠𝑒𝑛 (38.85) 𝑇𝑢 = 174.16 𝑇𝑜𝑛. 𝐴𝑠 = 174.16 0.9 . 4.2 𝐴𝑠 = 46.04 𝑐𝑚2. Entonces: Con 10 φ 25 = 49.1 cm2 Con 8 φ 28 = 49.26 cm2 ok. Se elige el de diámetro mayor. Armado Figura 19 -Hormigón III Diafragmas Es una pared de hormigón armado que rigidiza la estructura. Tipos de diafragma. Ubicación de los diafragmas en una estructura Figura .ubicación de difracta -Hormigón III Diseño. 1. si el esfuerzo máximo es mayor que 0.2 F´c requiere cabezal 2. se escoge si en el alma existe 1 o 2 capas 3. as min=as alma- as cabazal. As cabezal=0.001*Ag 14 As alma= ∗ 𝑏𝑤 ∗ 𝑑 𝑓𝑦 d=0.8h pero no es recomendable d=la distancia entre cabezales- el centroide de un cabezal Vista superior del diafragma 4. diagrama fexo-comprencion -Hormigón III 5. corte 𝑉𝑢 ≤ ∅𝑉𝑛 𝑉𝑢 = 𝑣𝑢 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑜 ∅ = 0.6 𝑉𝑢 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 𝑉𝑢 𝑐𝑎𝑙 ∗ 142 ≤ 0.85𝑉𝑛 𝑉𝑛 = 𝐴𝑣 ∗ (0.53 ∗ √𝐹´𝑐 + 𝜌𝑠 ∗ 𝐹𝑦) ∅𝑉𝑛 = 𝑉𝑢 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑐 𝑉𝑢 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 𝑉𝑢 𝑐𝑎𝑙 ∗ 𝑠 Ejemplo ➢ Combinaciones de carga d l s Área m 2.37 1 2 3 4 5 M t*m 7 3 1746 Inercia m4 9.86 Mu Pu vu 14.9 2459.9 -2437.6 2503.1 -2490.5 890.8 673.7 662.5 434.1 422.7 4.5 331.6 -324.8 336.4 -332.8 Escogemos los dos mayores de los esfuerzos Solicitación de diseño son: Mu Pu 2459 674 2490 423 Alma: Dos capas Pt 476 132 4 Vt 2 1 234 Centroide m 3.15 esfuerzo maxi esfuerzo min 380.6 1070.1 -499.2 982.8 -617.3 371.1 -501.6 1058.3 -616.5 974.0 -Hormigón III As min=0.0025*h-alma*100=0.0025*25*100=6.25 𝑐𝑚2 𝑚 cada capa tendrá 3.13 𝑐𝑚2 𝑚 3.03 Si 2Ø14@40 𝜌 = = 0.003 > 0.0025 ok 24∗40 Cabezal As min=0.01*60*80=48 𝑐𝑚2 As2 min=0.0033*25*590=48.63𝑐𝑚2 10Ø25=491 𝑐𝑚2 ➢ Flexo-compresión • Pu=645 Mu=2459 Para ØPu=645 observando en el grafico del interacciones ØMu=2520 >2459 ok • Pu=423 Mu=2490 Para ØPu=423 observando en el grafico del interacciones ØMu=2092 >2490 nc Aumentamos a 12 Ø 25 • Pu=674 Mu=2459 Para ØPu=691 observando en el grafico del interacciones ØMu=2658 >2459 ok • Pu=423 Mu=2490 Para ØPu=421 observando en el grafico del interacciones ØMu=2215 >2490 nc Cambiamos a: 5,4Ø25 b-alma=30 • Pu=674 Mu=2459 Para ØPu=655 observando en el grafico del interacciones ØMu=2859 >2459 ok • Pu=423 Mu=2490 Para ØPu=421 observando en el grafico del interacciones ØMu=2381 >2490 ok En flexo-comprecion un error del 5% es aceptable . Corte • 𝑉𝑢 = 332 𝑉𝑢 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 332 ∗ • 𝑉𝑢 = 333 2859⁄ 0.7 = 551 𝑇 2459 2381⁄ 0.7 = 476 𝑇 2459 𝑉𝑢 = 551 ≤ 0.85 ∗ 2.65 ∗ √210 ∗ 30 ∗ 570 481 ≤ 551𝑜𝑘 𝑉𝑢 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = 332 ∗ 55100 = 0.85 ∗ 30 ∗ 630 ∗ (0.53 ∗ √210 + 𝜌𝑠 ∗ 4200) 𝜌𝑠 = 0.0063 2 ∗ 𝐴𝑣 0.0063 ∗ 25 ∗ 30 𝜌𝑠 = ≫ 𝐴𝑣 = = 2.4𝑐𝑚2 2∅18@25 𝑐𝑚 𝑠 ∗ 30 2 -Hormigón III ➢ Cabezal 𝑃𝑢 𝑑𝑖𝑎𝑑𝑟𝑎𝑔𝑚𝑎 𝑚 𝑑𝑖𝑎𝑑𝑟𝑎𝑔𝑚𝑎 + ≤ 0.56 ∗ 𝑃𝑜 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙 2 𝑙 𝑙 = 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑎 𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑜 𝑃𝑢 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙 = • 𝑃𝑢 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙 = • 𝑃𝑢 𝑐𝑎𝑏𝑒𝑧𝑎𝑙 = 674 2 423 2 2459 5.5 2490 + 5.5 + = 784 𝑇 = 664 𝑇 Solicitaciones ∅𝑃𝑛 = 0.56(0.85 ∗ 210 ∗ 60 ∗ 80 + 14 ∗ 4.91 ∗ 4200) ∅𝑃𝑛 = 641 ≤ 784 𝑛𝑐 Tomamos un pedazo del alma ∅𝑃𝑛 = 640 + (0.85 ∗ 210 ∗ 60 ∗ 80 + 14 ∗ 4.91 ∗ 4200) ∅𝑃𝑛 = 640 + 172 = 813 > 784 𝑜𝑘 Confinamiento Ramas cortas 0.3∗54∗10∗210 4200 60∗80 ∗( − 1) = 1.63𝑐𝑚2 54∗74 0.09 ∗ 54 ∗ 10 ∗ 210 𝐴𝑠ℎ2 = = 2.43𝑐𝑚2 4200 4 𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠 𝑑𝑒 ∅ 10 𝐴𝑠ℎ1 = Ramas largas 0.3 ∗ 74 ∗ 10 ∗ 210 60 ∗ 80 𝐴𝑠ℎ1 = ∗( − 1) = 2.23𝑐𝑚2 4200 54 ∗ 74 0.09 ∗ 74 ∗ 10 ∗ 210 𝐴𝑠ℎ2 = = 3.33𝑐𝑚2 4200 5 𝑟𝑎𝑚𝑎𝑠 𝑑𝑒 ∅ 10 -Hormigón III Gradas Figura 20 Perfiles de la grada ✓ El ancho típico de grada es = 1.20 m. ✓ La grada puede llegar a tener un comportamiento similar a la de un diafragama. ✓ Debe tener un diagrama de momentos que tenga un máximo y un mínimo en el cambio de dirección para evitar fenómenos como la columna corta, donde el mas critico siempre va a ser el momento positivo ubicado en la parte inferior. Ejemplo Huella: 30 cm. Contrahuella: 18 cm. 18 Tenemos: 𝑇𝑔−1 ( 30 Carga Muerta )= 30.96 grados. -Hormigón III PP = Ploseta + Pgradas 𝑃𝑃 = 0.15 𝑚. 𝑥 1.20 𝑚. 𝑥 2.4 𝑡/𝑚2 0.18𝑥 0.30 2.4𝑡 𝑝𝑒𝑙𝑑𝑎ñ𝑜 + 𝑥 𝑥 1.20 𝑚. 𝑥 3.33 cos(30.96) 2 𝑚2 𝑚 𝑃𝑃 = 0.503 𝑡 𝑡 𝑡 + 0.26 = 𝟎. 𝟕𝟔 𝑚 𝑚 𝑚 qD = 0.76 + 0.1 = 0.86 t/m2. qL = 0.30 t/m2 . 1.20 m = 0.36 t/m qU = 1.4 . (0.86) + 1.7 . (0.36) = 1.82 t/m. Flexión 𝑀𝑛𝑒𝑔 = 𝑞 . 𝑙2 12 𝑀𝑛𝑒𝑔 = 1.8 . 3.52 12 𝑀𝑛𝑒𝑔 = 1.86 𝑡𝑚. 𝐴𝑠 = 30 . 𝑀 𝑑 𝐴𝑠 = 30 . 1.86 15 − 5 𝐴𝑠 = 5.6 𝑐𝑚2 /1.20 Entonces: 7 φ 10 superior 𝑀𝑝𝑜𝑠𝑖 = 1.82 . 3.52 10 𝑀𝑝𝑜𝑠𝑖 = 2.23 𝑡𝑚. 𝐴𝑠 = 30 . 2.23 15 − 5 𝐴𝑠 = 6.7 𝑐𝑚2/1.20 Entonces: 7 φ 12 interior Corte 𝑉𝑢 = 𝑞𝑈 . 𝐷𝑖𝑠𝑡 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑥 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 2 𝑉𝑢 = 1.82 . 3.5 𝑥 1.5 2 𝑉𝑢 = 3.66 𝑡𝑜𝑛. -Hormigón III 𝛷𝑉𝑛 = 0.85 . (0.53). √210 . 120 . 10 𝛷𝑉𝑛 = 7.83 Armado Figura 21 Tanques Generalidades Los tanques de almacenamiento son estructuras especiales que se construyen con el propósito de almacenar agua u otros líquidos, estos pueden ser de diferentes formas, ya sean cilíndricos, rectangulares, cuadrados, etc. Si bien la forma cilíndrica puede ser estructuralmente mas recomendada, los tanques rectangulares son preferidos para propósitos específicos en los cuales los tanques cilíndricos son inconvenientes. Los tanques son utilizados para el almacenamiento de agua potable, aguas residuales, combustibles u otros productos químicos, etc. Se fabrican típicamente de acero, concreto reforzado, plástico reforzado con fibra de vidrio y con nuevas tecnologías de construcción y en función del medio ambiente o de las sustancias que son almacenadas en ellos, ya que según estos se puede generar problemas de corrosión y/o derrame por agrietamiento. La importancia de una cisterna radica en garantizar el funcionamiento hidráulico del sistema y el mantenimiento de un servicio eficiente, en función a las necesidades de agua proyectadas y el rendimiento admisible de la fuente. Los tanques de almacenamiento o cisternas cumplen tres propósitos fundamentales: • • • Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día. Mantener las presiones de servicio en la red de distribución. Almacenaje de agua en épocas de estiaje o cuando la demanda es mayor. Tipos de tanques La selección del tipo de estanque será función del servicio que se requiera para cada caso. Este tipo de estructura se clasifica según su función, materiales de construcción, propiedades físicas de la sustancia, y posición relativa al terreno. -Hormigón III Según el material de construcción. La selección del material para la construcción de un tanque es función del costo del material, facilidad y rapidez de construcción, resistencia a la corrosión y compatibilidad con la sustancia que se vaya a almacenar. Según los materiales más comunes lo clasificamos en: Metálicos y no metálicos. • Metálicos: Los tanques de almacenamiento de acero son muy comunes debido a que este es un material muy abúndate, fácil de adquirir, y su construcción es rápida, eficiente y de bajo costo. Estos son utilizados para almacenar líquidos y gases, y son construidos tanto en acero como con sus variaciones, el acero inoxidable y el aluminio. • No metálicos: Este tipo de tanques se utilizan principalmente para almacenar líquidos, aunque también pueden ser utilizados como tanques de sedimentación, para manejo de desperdicios o para almacenamiento de granos. El estanque de concreto generalmente es de un alto costo en comparación con el de acero, por otra parte el estanque plástico tiene un menor costo que el de acero, además posee varias características que lo hacen muy cotizados. Según la posición relativa al terreno. Esta debe ser la característica principal, entre estos podemos mencionar: • Elevados: Estos pueden tomar forma esférica, cilíndrica y de paralelepípedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes. Para el diseño de este tipo de tanques es importante considerar las fuerzas que se pueden dar por sismo y viento. -Hormigón III • Los apoyados o superficiales: que principalmente tienen forma rectangular y circular, son construidos directamente sobre la superficie del suelo. Para este diseño es importante tomar en cuenta la capacidad portante del suelo debido a la presión ejercida por el agua en la superficie. Los depósitos superficiales se construyen directamente apoyados sobre la superficie del suelo. Por lo general, se utiliza este tipo de depósito, cuando el terreno sobre el que se va a desplantar tiene la capacidad necesaria para soportar las cargas impuestas, sin sufrir deformaciones importantes. Los depósitos superficiales tienen la ventaja de que su mantenimiento es más sencillo de efectuar y más fácil la instalación, operación y mantenimiento de las tuberías de entrada y de salida. • Los enterrados: de forma rectangular y circular, son construidos por debajo de la superficie del suelo, en estos se debe tomar en cuenta para el diseño el empuje de tierra. Los depósitos enterrados se construyen totalmente bajo la superficie del terreno. Se emplean cuando el terreno de desplante es adecuado para el funcionamiento hidráulico de la red de distribución y cuando es necesario excavar hasta encontrar un estrato de soporte más resistente. Tienen la ventaja de conservar el agua a resguardo de las grandes variaciones de temperatura; no alteran el paisaje y sus cubiertas pueden utilizarse para las más diversas funciones. Sus inconvenientes son el tener que efectuar excavaciones y desalojo de terrenos costosos, la dificultad de observar y mantener las instalaciones de conexión del abastecimiento y la red de distribución, así como, la dificultad para descubrir las posibles filtraciones y fugas del líquido. Elementos constitutivos de un tanque • • La cubierta o tapa suele ser una losa nervada que descansa sobre las paredes del mismo, incrementando la carga que baja por los muros. Esta puede estar soportando cargas adicionales como la de un terreno, equipos que coloquen sobre ella. Dado un empuje de tierra, se considera o no el apoyo que suministra la tapa, al trabajar a compresión, según que ésta se coloque antes o después del relleno, de acuerdo con la manera en que esté unida a las paredes. Las paredes están sometidas, en general a empujes diferentes: el empuje del líquido que contiene, del terreno que lo rodea y si es el caso la influencia del nivel freático. Cuando el depósito está vacío, las paredes han de resistir los empujes exteriores. -Hormigón III • La losa de fondo tiene gran importancia ya que soporta el peso de todo el líquido y la estructura misma, además de soportar la reacción del suelo y los posibles hundimientos. Es importante conocer el nivel freático al inicio y al final de la exploración y después, diariamente durante el mayor tiempo posible. Se registrará el máximo y el mínimo nivel freático así determinado. La cimentación o fondo, puede ser una losa estructural o no, lo cual depende de la manera como trabajará en conjunto con las paredes (monolítica, articulada o apoyo deslizante), y el tipo de cimentación está definido por el tipo de suelo sobre el cual se va a fundar el tanque. Accesorios requeridos Caseta de válvulas Para la cisterna se requiere de la construcción de una caseta de válvulas la misma que tiene los siguientes elementos: Tubería de llegada: El diámetro está definido por la tubería de conducción, debiendo estar provista de una válvula compuerta de igual diámetro antes de la entrada al reservorio de almacenamiento; debe proveerse de un by - pass para atender situaciones de emergencia. Tubería de salida: El diámetro de la tubería de salida será el correspondiente al diámetro de la línea de aducción, y deberá estar provista de una válvula compuerta que permita regular el abastecimiento de agua a la población. Tubería de limpia: La tubería de limpia deberá tener un diámetro tal que facilite la limpieza del reservorio de almacenamiento en un periodo no mayor de 2 horas. Esta tubería será provista de una válvula compuerta. Tubería de rebose: La tubería de rebose se conectara con descarga libre a la tubería de limpia y no se proveerá de válvula compuerta, permitiéndose la descarga de agua en cualquier momento. By – Pass: Se instalara una tubería con una conexión directa entre la entrada y la salida, de manera que cuando se cierre la tubería de entrada al reservorio de almacenamiento, el caudal ingrese directamente a la línea de aducción. Esta constara de una válvula compuerta que permita el control del flujo de agua con fines de mantenimiento y limpieza del reservorio. Ventilación: Los tanques de almacenamiento deben proveerse de un sistema de ventilación, dotado de protección para evitar el ingreso de insectos y otros animales. Para ello es -Hormigón III aconsejable la utilización de tubos en “U” invertida, protegidos a la entrada con rejillas o mallas metálicas y separadas del techo del estanque a no menos de 30cm. Distribución de la presión hidrodinámica en los muros y en el fondo del depósito De conformidad con la recomendación del Manual de Obras Civiles de la CFE, Diseño por Sismo para determinar la distribución y la magnitud de las presiones locales y de ahí determinar la distribución de los esfuerzos en los muros y el fondo del depósito, se puede recurrir a un procedimiento aproximado, el cual consta de los siguientes pasos: 1. Se determinan la fuerza cortante y el momento de volteo de diseño en la base del depósito. 2. Se calculan las solicitaciones de diseño por unidad de longitud correspondientes a la fuerza cortante y el momento de volteo del paso 1. 3. Se distribuyen las solicitaciones de diseño del paso 2 en toda la altura del depósito, suponiendo para ello una distribución lineal equivalente de la presión. La fuerza cortante y el momento de volteo por unidad de longitud se determinan para el caso de depósitos rectangulares, donde 2B es la dimensión perpendicular al movimiento del terreno. Así, PH y PO son la presión equivalente en el borde superior e inferior del depósito, respectivamente, valores que se determinan resolviendo el siguiente sencillo sistema de ecuaciones simultáneas. En las expresiones anteriores vs y ms son la fuerza cortante y el momento de volteo por unidad de longitud; Vs y Ms son la fuerza cortante y el momento de volteo de diseño, en la base del -Hormigón III depósito, respectivamente. Una vez conocidos pH y pO , las presiones hidrodinámicas locales sobre las paredes del depósito se calculan como: Tablas y valores tomados del código ecuatoriano de la construcción CRITERIOS DE DISEÑO El espesor mínimo de las paredes de los depósitos Según el informe 350 de ACI (American Concrete Institute) Environmental Engineering Concrete Structures, los muros de concreto reforzado con una altura del líquido igual o mayor a 3.00 m, tendrán un espesor mínimo de 30 cm. En términos generales, el espesor mínimo de cualquier elemento estructural de los depósitos deberá ser de 15 cm. Se requerirá un mínimo de 20 cm donde el recubrimiento del concreto para protección del acero de refuerzo sea de 5 cm o más. Sin embargo, cuando se usen dispositivos para la retención de agua y la posición del acero de refuerzo que puedan afectar adversamente a la colocación apropiada del concreto, se considerará un espesor mayor. Impermeabilidad de los depósitos Debido a la contracción por secado que normalmente experimenta el concreto, la impermeabilidad de los depósitos se afecta por la secuencia y los procedimientos de construcción de las juntas y sus detalles, por lo que estos aspectos deberán tenerse muy en cuenta en el diseño para reducir al mínimo sus efectos. Corrosión del acero de refuerzo Durante el diseño y la construcción se tomarán las precauciones necesarias para evitar la posterior corrosión del acero de refuerzo en los depósitos de concreto. Ésta puede originarse de varias formas, por ejemplo: con la presencia de iones de cloruro en el cemento, mediante la carbonatación o ambas. -Hormigón III El recubrimiento del refuerzo Se sugiere que el recubrimiento mínimo del acero de refuerzo sea de 5 cm. El refuerzo mínimo De conformidad con la unidad 10.5.1 de ACI 318-95, el refuerzo mínimo en cualquier sección sujeta a flexión será igual a: Refuerzo para contracción y temperatura Enseguida se transcriben los requisitos del subcapítulo 7.12, de ACI 318-95, aplicables a los depósitos: Para los esfuerzos de contracción y temperatura, es necesario proporcionar refuerzo normal al refuerzo para flexión en las losas estructurales, donde el refuerzo a flexión se extienda en una sola dirección El área mínima de refuerzo para temperatura y fraguado se proporcionará de conformidad con las siguientes relaciones de área de refuerzo al área bruta del concreto, pero no menor a 0.0014 . • • Las losas donde se utilice acero de refuerzo de grados 40 o 50. (y = 2,800 ó 3,500 kg/cm²): 0.0020. Las losas donde se utilicen varillas corrugadas del grado 60. (y = 4,200 kg/cm²) o malla de alambre soldado (liso o corrugado): 0.0018. Separación máxima del refuerzo para contracción y temperatura Según ACI 318-95, subunidad 7.12.2.2, la separación máxima del refuerzo para contracción y temperatura no será mayor a 5 veces el espesor de la losa ni 45 cm. La cantidad de refuerzo por contracción y temperatura que es necesario suministrar, está en función de la distancia entre las juntas de movimiento, las cuales disipan la contracción y los esfuerzos causados por la temperatura en la dirección del refuerzo. Las secciones de concreto de 60 cm o de mayor espesor, contendrán el mínimo de refuerzo por contracción y temperatura en cada cara, con base en un espesor de 30 cm. Unión entre paredes y el fondo de la losa Se debe tomar las siguientes consideraciones: • Para un terreno firme donde no haya hundimientos diferenciales entre la zapata y la losa de fondo, se construirá la pared sobre una zapata corrida y losa de fondo no estructural, la pared y la zapata son siempre continuas, se colocará además juntas de expansión entre la losa y la zapata, así como entre las columnas interiores y losa si existen. -Hormigón III • • En un terreno donde los hundimientos diferenciales esperados no son excesivos, o cuando el tanque se apoya sobre pilotes. Se puede construir la pared continua, se puede permitir movimientos radiales de la pared (deslizante) o puede ser articulada. El detallado de la unión de la base y las paredes del tanque también es muy importante para garantizar el almacenamiento del líquido. En la siguiente figura se muestran algunos tipos de uniones pared – base. El primero permite deslizamientos entre ambos, el segundo actúa como un apoyo rotulado y el tercero, como uno empotrado. Este último es el más usado. Figura .tipos de uniones Juntas Las características del concreto definen el éxito del funcionamiento del tanque, como es la impermeabilidad del mismo, para garantizar esto se ha de cuidar ciertos detalles como: la colocación, curado, protección, que se requerirán en la ejecución de la obra, por ejemplo en el uso de aditivos se prohíbe el uso de los aditivos a base de cloruro de calcio. El concreto, por su naturaleza, es un material que está sometido a continuos cambios de volumen los cuales son respuesta a cambios de humedad y temperatura. La formación de grietas en el hormigón debidas a la variación de volumen depende principalmente del grado en el cual los esfuerzos internos y externos resisten a la contracción, para evitar el agrietamiento que esto ocasiona es necesario proveer juntas de concentración. Los tipos de juntas a considerarse serán los siguientes: • • • Juntas de Construcción: En estas existe continuidad de refuerzo, a menos que se haga coincidir con junta de contracción o expansión. Si esta junta es horizontal su impermeabilidad se logra por adherencia entre ambas caras, preparando adecuadamente su superficie; si es vertical, la impermeabilidad se logra usando tapajuntas. Juntas de Contracción: En estas se interrumpe la continuidad del refuerzo, pero el concreto puede estar en contacto. Puede utilizarse barras sin adherencia que pasen a través de la junta para prevenir movimientos relativos accidentales. Debe usarse tapajuntas de hule o de cloruro de polivinilo. Las juntas de contracción pueden inducirse después del colado formando una ranura cuando el concreto está aún en un estado plástico o dejando un hueco interior a lo largo de ello. Juntas de Expansión: En estas juntas se interrumpe el esfuerzo y se deja una pequeña separación entre las superficies de concreto que se rellena, con material compresivo, evitándose poner materiales que se expandan con el agua. Las juntas de expansión se deben emplear para la unión de la losa de fondo no estructural con las paredes del tanque, y para separar proporciones de estructura de diferente masa; en otros casos -Hormigón III debe evitarse su uso a menos que los esfuerzos de compresión provocados por las dilataciones sean excesivos. Figura 22 . Tipos de juntas Refuerzo en las esquinas Los depósitos que se consideran conformados por paredes en voladizo, continuas con losa de fondo estructural son recomendables cuando solo una de las dimensiones horizontales es mayor que tres o cuatro veces su altura, o si el terreno es blando. En las uniones verticales, para paredes en voladizo, debe suministrarse refuerzo horizontal en ambas caras a fin de dar continuidad en esta dirección a la intersección. Figura23 . acero de refuerzo Este tipo de refuerzo funciona cuando las esquinas tienden a abrirse o cerrarse. En general, si las barras interiores de los refuerzos son mayores a una varilla de 12mm, es preferible hacer un solo doblez de diámetro grande, como lo indica la siguiente figura, en lugar de tratar de formar un cuadro con dobleces concentrados. Figura 24. acero de refuerzo En todo caso la armadura de tracción no debe llevarse nunca a un ángulo agudo. Al analizar la estabilidad de las paredes corridas, se recomienda no incluir como fuerza estabilizadora el peso del agua situado sobre la zapata, debido a que cualquier filtración que ocurra en esta zona provocará una subpresión bajo la zapata que anulará el efecto del peso del agua mencionado. -Hormigón III CISTERNAS Ubicación: • • Sobre Suelo Enterradas Sobre el Suelo (Elevadas) Figuras 24 Figuras 25 Enterrada No hace falta diseñar con el tanque lleno debido a “k” positivo. Figura 26 y 27 Armado de Cisterna Enterrado Figuras 28 Figuras 29 -Hormigón III - • • • Los traslapes van en donde no se necesita hierro según el diagrama. Hierro exterior continuo sin traslapes en las esquinas. Hierro interior continuo en el centro con ganchos en las esquinas. Sobre el Suelo Figuras 30 Figuras 31 Diseño Hallar Q que debe estar entre 1/3 y ¼ , se toma constante. 𝜎 = ℎ×1,9×0,35 = 3,6 ×1,9 ×0,35 𝜎 = 2,4 Se toma Q como constante a 3/4 2,4×0,3 = 0,72 𝑡/𝑚 𝑢= 0,72×52 12 = 1,5 Si la pared es de 20 cm. -Hormigón III 𝐴𝑠 = 𝑃𝑟 = 1,5 ×30 = 3,75 𝑐𝑚2 12 3,75 100×12 = 0,0031 Si el As(+) es igual al As(-) entonces tenemos: 𝑃 𝑟𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 = 2×3,75 100×20 = 0,00375 Dato: ᵨmin = 0,0033 Flexión ᵨmin rot temp = 0,0018 ᵨmin Cisterna = 0,005 • Si hacemos: 2Φ 12 @20 cm. 1,13×2 20×20 • = 0,0056 Si hacemos: 2Φ 10 @20 cm. 0,79×2 20×20 = 0,0039 Otra Pared: Losa Tapa 𝑃𝑝 = 0,2×2,4 = 4,8𝑇/𝑚2 𝑅𝑒𝑐 = 0,12 𝑇/𝑚2 0,6 𝑊 = 1,4×6 + 1,7×5 = 1,7 𝑇/𝑚2 1,7×0,5 = 0,85 -Hormigón III 𝑀= Tenemos: 1Φ12@20cm 0,85×52 12 𝑐𝑚2 𝑚 𝐴𝑠 = 1,8 ×24 12 = 3,6 𝑊= 𝑊𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐴 𝑓𝑜𝑛𝑑𝑜 = 𝑊= 0,6×25𝑐𝑚2 +0,5×25𝑐𝑚2 +60𝑐𝑚2 ×0,2×2,4 5×5 1Φ10@20cm W = 3,38 e = 20 cm Figura 32 Mu = 3,6 Tm As = 7,2 cm2/m = 1,8 𝑇 Entonces: 1Φ14@20 Figura 33 𝑇 𝑚2 𝑊𝐷 𝑡𝑎𝑝𝑎+𝑊𝐿 𝑡𝑎𝑝𝑎+𝑃𝑝 𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑𝑒𝑠 𝐴𝑟𝑒𝑎 𝐹𝑜𝑛𝑑𝑜 = 2,25 𝑇/𝑚2 -Hormigón III - Ejemplo: Diseñar una cisterna enterrada de 5x5x3 con 1m de tierra por encima y 1m de agua Figura 34 figura 35 PARED 3.06 4.6 𝑋 = 3(4.6)/4 Nota: Por recomendación del Ingeniero Patricio Placencia, se trabaja con 3.06 y no con 2.3, el motivo tiene que ver con la seguridad prestada al trabajar con la mayor cantidad presente en el diagrama de presiones. 3.06𝑥0.3 = 0.92 𝑡/𝑚 Si e pared=20cm → 𝐴𝑠 = 1.92 𝑥30 12 = 4.8𝑐𝑚2 𝑀= 0.92𝑥52 = 1.92 12 𝜌𝑓 = 4.8 = 0.004 100𝑥12 -Hormigón III 𝜌𝑟𝑒𝑡𝑟𝑎𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 = 2𝑥4.8 = 0.004 100𝑥20 Franja pared DATO: 𝜌min 𝑓 = 0.0033 Si → 2ø12@20cm 1.13𝑥2 20𝑥20 = 0.056 → 2ø12@20cm 0.79𝑥2 20𝑥20 = 0.039 𝜌min 𝑡𝑒𝑚𝑝 = 0.0018 𝜌min 𝑐𝑖𝑠 = 0.005 Por recomendación del ingeniero escojo el último PARED 3.06𝑥0.7 = 2.14 𝑀= 2.14𝑥32 20 = 0.96 Si e pared=20cm → 𝐴𝑠 = 0.96 𝑥30 12 2.4 = 0.002 100𝑥12 𝜌𝑓 = = 2.4𝑐𝑚2 Si → 2ø12@20cm LOSA TAPA PP=0.2x2.4=0.48 t/m2 Acabado= 0.12t/m2 Total= 0.6t/m2 W=1.4x0.6+1.7x0.5=1.7t/m2 1.7x0.5=0.85 0.85𝑥52 𝑀= = 1.77𝑡 12 𝐴𝑠 = 1.77 𝑥24 = 3.54𝑐𝑚2 12 1ø10@20cm=3.93 cm2 ---SI CUMPLE Nota: Estos valores son sacados de las tablas de esfuerzos en placas rectangulares empotradas. (libro Montoya MeseguerMoran). -Hormigón III FONDO 𝑤= 0.6𝑥25 + 0.5𝑥25 + 4𝑥0.2𝑥2.4𝑥15 = 2.25𝑇/𝑚2 25 Wu=3.38t/m2 e=20cm Mu=3.6 tm As=7.2cm2 ------ 1ø14@20cm SUELO Wl tapa= 5x5x0.5= 12.5 Wd tapa= 5x5x2.4x0.2= 12 PP pared= 4x5x3x0.2x2.4= 28.8 Fondo= 5x5x0.2x2.4= 12 Agua= 5x5x1x1= 25 Detalles del armado figura 37 Refuerzo de paredes -Hormigón III Armado de loza inferior y superior Figura 38 y 39 Refuerzo paredes