Capítulo 8 · Análisis y Diseño – Consideraciones Generales

PARTE 4 – REQUISITOS GENERALES
CAPÍTULO 8. ANÁLISIS Y DISEÑO – CONSIDERACIONES
GENERALES
8.0. SIMBOLOGÍA
área de la armadura longitudinal traccionada, no tesa, en mm².
As
B
B
A’s
área de la armadura longitudinal comprimida, en mm².
b
ancho del borde comprimido de la sección transversal de un elemento, en mm.
d
distancia desde la fibra comprimida extrema hasta el baricentro de la armadura
longitudinal traccionada, no tesa, (altura útil), en mm.
D
cargas permanentes o las solicitaciones correspondientes.
B
B
Ec
B
módulo de elasticidad del hormigón, en MPa. Ver el artículo 8.5.1.
B
Ep
módulo de elasticidad del acero de pretensado, en MPa. Ver el artículo 8.5.3.
Es
módulo de elasticidad de la armadura no tesa, en MPa. Ver el artículo 8.5.2.
fc '
resistencia especificada a la compresión del hormigón, en MPa.
B
B
B
B
B
B
f' c
raíz cuadrada de la resistencia especificada a la compresión del hormigón, en MPa.
fy
tensión de fluencia especificada de la armadura longitudinal no tesa, (corresponde al
límite de fluencia de la norma IRAM-IAS), en MPa.
h
espesor o altura total de la sección transversal de un elemento, en mm.
B
B
ln
longitud de la luz libre medida entre las caras de los apoyos, en mm.
L
sobrecargas o las solicitaciones correspondientes.
B
B
resistencia nominal al corte proporcionada por el hormigón, en N.
Vc
B
B
densidad (peso unitario) del homigón especificado, en kg/m³ .
wc
B
B
wu
B
β1
B
B
B
carga mayorada por unidad de longitud de una viga o de una losa en una dirección.
factor que relaciona la altura del bloque de tensiones de compresión rectangular
equivalente con la profundidad del eje neutro. Ver el artículo 10.2.7.3.
Reglamento CIRSOC 201
Cap. 8 - 183
εt
B
B
deformación específica neta de tracción en el acero más traccionado, para la
resistencia nominal, excluyendo las deformaciones debidas a la tensión efectiva de
pretensado, la fluencia lenta, la contracción y las variaciones de temperatura. Ver
definición en el Anexo al Capítulo 1.
ρ
cuantía de la armadura traccionada, no tesa; relación entre As y b d (ρ = As /b d).
Ver el artículo C 10.3.3. y el Apéndice B.
ρ’
cuantía de la armadura comprimida, no tesa; relación entre A's y b d (ρ’ = A’s /b d).
B
B
ρb
B
B
B
B
B
B
cuantía de la armadura que produce condiciones de deformación balanceadas;
relación entre As y b d. Ver el artículo 10.3.2.
B
φ
B
B
B
factor de reducción de resistencia. Ver el artículo 9.3.
8.1. MÉTODOS DE DISEÑO
8.1.1. En el diseño del hormigón estructural los elementos deben ser dimensionados para
obtener una resistencia adecuada, de acuerdo con las disposiciones de este Reglamento,
utilizando los factores de mayoración de carga y de reducción de resistencia φ ,
especificados en el Capítulo 9.
8.1.2. Este Reglamento permite realizar el diseño de los elementos de hormigón armado
utilizando las disposiciones del Apéndice B “Especificaciones Alternativas para el
Diseño de Elementos de Hormigón Armado y Pretensado Solicitados a Flexión y
Carga axial”, siempre que dichas disposiciones sean utilizadas en su totalidad.
8.1.3. Los elementos de anclajes comprendidos dentro del campo de validez del
Apéndice D “Anclajes en Hormigón”, incorporados con el fin de transferir cargas entre
elementos vinculados, se deben diseñar utilizando el mencionado Apéndice.
8.2. CARGAS
8.2.1. Las disposiciones de diseño de este Reglamento se fundamentan en la
suposición de que las estructuras se diseñan para resistir todas las cargas
solicitantes.
8.2.2. Las cargas de servicio se deben obtener de los Reglamentos CIRSOC
específicos, al igual que los factores de reducción que sean aplicables.
8.2.3. En el diseño para cargas de viento, de
2005, las partes que integran la estructura se
laterales totales. Las estructuras sometidas
acuerdo con las prescripciones establecidas
Parte II-2005.
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón
acuerdo con el Reglamento CIRSOC 102deben dimensionar para resistir las cargas
a acciones sísmicas se deben diseñar de
en el Reglamento INPRES-CIRSOC 103
Cap. 8 - 184
8.2.4. Se deben considerar los efectos de los esfuerzos debidos al pretensado, cargas de
montaje, vibraciones, impacto, contracción de fraguado, cambios de temperatura, fluencia
lenta, expansión de hormigones de contracción compensada y asentamientos diferenciales
de los apoyos.
8.3. MÉTODOS DE ANÁLISIS
8.3.1. Todos los elementos de pórticos o estructuras continuas se deben diseñar para
resistir los efectos máximos producidos por las cargas mayoradas, determinados mediante
un análisis elástico, excepto cuando éstos se modifiquen de acuerdo con el artículo 8.4.
El diseño se puede simplificar utilizando las hipótesis especificadas en los artículos 8.6.,
8.7., 8.8. y 8.9.
8.3.2. Este Reglamento permite utilizar métodos aproximados para el análisis de
pórticos en edificios de configuración regular, con luces, alturas de entrepisos y tipos de
construcción usuales, excepto para el caso del hormigón pretensado.
8.3.3. En el diseño de vigas continuas y losas armadas en una dirección, se pueden
utilizar los momentos y esfuerzos de corte aproximados, que se indican en la Tabla 8.3.3.
como alternativa al análisis de pórticos, siempre que se cumplan las siguientes
condiciones:
a)
se tengan dos o más tramos;
b)
los tramos sean aproximadamente iguales, con la longitud del tramo mayor, como
máximo, un 120 % de la longitud del tramo menor adyacente;
c)
las cargas estén uniformemente distribuidas;
d)
la sobrecarga sin mayorar L, sea igual o menor que 3 veces la carga permanente
D, sin mayorar;
e)
los elementos sean prismáticos.
Para determinar los momentos negativos, el valor de ln se debe adoptar como el promedio
de las luces libres adyacentes.
B
B
8.3.4. Este Reglamento permite utilizar modelos de bielas para el diseño del hormigón
estructural, para lo cual se debe aplicar el Apéndice A.
8.4.
REDISTRIBUCIÓN DE LOS MOMENTOS NEGATIVOS EN ELEMENTOS
CONTINUOS, SOLICITADOS A FLEXIÓN
8.4.1. En los apoyos de elementos continuos, solicitados a flexión, se permitirá reducir o aumentar los momentos negativos calculados con la teoría elástica, para cualquier
distribución de cargas, hasta 1000 εt, con un máximo de 20 % . Esta modificación no se
podrá realizar cuando los momentos se hayan obtenido en forma aproximada.
B
Reglamento CIRSOC 201
B
Cap. 8 - 185
Tabla 8.3.3.
ˆ
Valores aproximados de momentos y esfuerzos de corte para vigas
continuas y losas armadas en una sola dirección que cumplan con las
condiciones indicadas en el artículo 8.3.3.
Momento positivo
‰
Tramos exteriores
ƒ
si el extremo discontinuo está articulado
ƒ
‰
‰
si el extremo discontinuo está empotrado
Tramos interiores
dos tramos
w u l 2n 9
ƒ
más de dos tramos
w u l 2n 10
‰
Momento negativo en la cara de todos los apoyos para:
ƒ
ƒ
‰
w u l 2n 16
ƒ
Momento negativo en las demás caras de apoyos interiores
‰
w u l 2n 14
Momento negativo en la cara exterior del primer apoyo interior
‰
‰
w u l 2n 11
w u l 2n 11
losas con luces ≤ 3 m
vigas en las cuales la relación entre la suma de las
rigideces de las columnas y la rigidez de la viga
sea > 8 en cada extremo del tramo
w u l 2n 12
Momento negativo en la cara interior de los apoyos exteriores
para los elementos construidos monolíticamente con sus apoyos
ƒ
cuando el apoyo es una viga de borde
w u l 2n 24
ƒ
cuando el apoyo es una columna
w u l 2n 16
Esfuerzo de corte en elementos extremos en la cara del primer
apoyo interior
Esfuerzo de corte en la cara de todos los demás apoyos
1,15 w u l n 2
wu l n 2
siendo:
wu
B
ln
B
B
la carga mayorada total por unidad de longitud de viga o por unidad de área de losa.
la luz libre para momento positivo y esfuerzo de corte, y el promedio de las dos luces libres
adyacentes para momento negativo.
B
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón
Cap. 8 - 186
8.4.2. Para calcular los momentos en las secciones interiores de cada tramo, se deben
utilizar los momentos negativos modificados sobre los apoyos.
8.4.3. La redistribución de los momentos negativos se puede hacer sólo cuando εt sea
igual o mayor que 0,0075 en la sección en la cual se reduce el momento.
B
B
8.5. MÓDULO DE ELASTICIDAD
8.5.1. El módulo de elasticidad Ec del hormigón de densidad normal (entre 2000 y
2800 kg/m3) se puede determinar con la expresión (8-1) siempre que las tensiones no
superen el valor 0 ,45 f ' c :
B
B
P
P
Ec
=
4700
f' c
(en MPa)
(8-1)
El módulo de elasticidad del hormigón con valores de wc comprendidos entre 1500 y
2500 kg/m3 se puede determinar con la siguiente expresión:
B
B
P
P
E c = w c1 ,5 0 ,043
f' c
(en MPa)
(8-2)
en la cual f'c se debe expresa en MPa.
B
B
8.5.2. El módulo de elasticidad Es de la armadura no tesa, se puede considerar igual a:
B
B
Es = 200000 MPa
B
B
(8-3)
8.5.3. El módulo de elasticidad Ep para el acero de pretensado elegido se debe
determinar mediante ensayos o ser suministrado por el fabricante.
B
B
8.6. RIGIDEZ
8.6.1. Para calcular las rigideces relativas a flexión y torsión de columnas, tabiques,
sistemas de entrepisos y cubiertas, se puede adoptar cualquier conjunto de hipótesis
razonables, las que deberán ser mantenidas durante todo el análisis a fin de que el mismo
resulte coherente.
8.6.2. Cuando existan cartelas, sus efectos se deben considerar en la determinación de los
momentos y en el dimensionado de los elementos.
Reglamento CIRSOC 201
Cap. 8 - 187
8.7. LUZ DE CÁLCULO
8.7.1. La luz de cálculo, lcál , de los elementos que no están construidos monolíticamente
con sus apoyos, se define como la luz libre entre los apoyos ln , más la altura h del
elemento, y en ningún caso debe superar el valor de la distancia lc entre los centros de
apoyo.
B
B
B
B
B
B
Figura 8.7.1. Luz de cálculo
8.7.2. Para la determinación de los momentos en pórticos o en elementos continuos, la
luz de cálculo se debe adoptar igual a la distancia entre ejes de apoyos.
8.7.3. Para las vigas construidas monolíticamente con sus apoyos, se permite realizar
el diseño en base a los momentos en las caras de los apoyos.
8.7.4. Las losas macizas o nervuradas, construidas monolíticamente con sus apoyos,
con luces libres menores o iguales que 3 m, se pueden calcular como losas continuas
sobre apoyos simples, con longitudes iguales a las luces libres de la losa, despreciándose
el ancho de las vigas.
8.8. COLUMNAS
8.8.1. Las columnas se deben diseñar para resistir los esfuerzos axiales generados por
las cargas mayoradas actuando sobre todos los entrepisos superiores y la cubierta,
más el momento máximo debido a las cargas mayoradas actuando sobre un solo tramo
adyacente del entrepiso o cubierta que se analiza. Se debe considerar también la
condición de carga que genera la máxima relación entre el momento y la carga axial.
8.8.2. En pórticos o en elementos continuos se debe considerar, tanto en las columnas
exteriores como en las interiores, el efecto de las cargas no balanceadas de los
entrepisos y cubiertas, así como el efecto de cargas excéntricas debidas a otras causas.
8.8.3. Para determinar en columnas los momentos debidos a las cargas gravitatorias,
se pueden considerar empotrados, los extremos más alejados de las columnas
construidas monolíticamente con la estructura.
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón
Cap. 8 - 188
Figura 8.8.3. Hipótesis para calcular momentos en las columnas debidos a
cargas gravitatorias.
8.8.4. La resistencia requerida a la flexión, en cualquier nivel de entrepiso o en la
cubierta, se determinará distribuyendo el momento entre las columnas inmediatamente arriba y abajo del entrepiso considerado, en forma proporcional a las rigideces
relativas de las columnas y a las condiciones de empotramiento.
8.9. DISPOSICIÓN DE LA SOBRECARGA
8.9.1. Este Reglamento permite suponer que:
a)
la sobrecarga está aplicada únicamente al entrepiso o cubierta considerado,
b)
los extremos más alejados de las columnas, construidas monolíticamente con la
estructura, están empotrados.
8.9.2. Este Reglamento permite suponer que la disposición de la sobrecarga se limita a las
combinaciones de:
a)
carga permanente mayorada en todos los tramos, con la sobrecarga total
mayorada en dos tramos adyacentes,
b)
carga permanente mayorada en todos los tramos, con la sobrecarga total
mayorada en tramos alternados.
8.10. SISTEMAS DE VIGAS T
8.10.1. En la construcción de vigas T, las alas y el alma se deben construir
monolíticamente, o de lo contrario se debe garantizar que estén efectivamente unidos
entre sí.
8.10.2. El ancho de losa b, que se considera efectivo como ala de una viga T, debe ser
igual o menor que 1/4 de la luz de la viga, y el ancho efectivo del ala, a cada lado del
alma, debe ser:
Reglamento CIRSOC 201
Cap. 8 - 189
⎧⎪≤ 8 veces el espesor de la losa
⎨
⎪⎩≤ 1/2 de la distancia libre al alma de la viga adyacente
8.10.3. Para vigas con una losa de un solo lado (vigas L), el ancho sobresaliente
efectivo del ala debe ser:
⎧≤ 1/12 de la luz de la viga
⎪
⎪
⎨≤ 6 veces el espesor de la losa
⎪
⎪⎩≤ 1/2 de la distancia libre al alma de la viga adyacente
8.10.4. En las vigas aisladas, en las que se utilice una sección T para generar con el ala
un área adicional de compresión, el ala debe tener las siguientes características:
un espesor
≥ 1/2 del ancho del alma
un ancho total del ala
≤ 4
veces el ancho del alma
8.10.5. Cuando la armadura principal de flexión, en una losa considerada como ala de
una viga T (excluyendo las losas nervuradas), sea paralela a la viga, se debe colocar una
armadura perpendicular a la viga en la parte superior de la losa, de acuerdo con las
indicaciones dadas en los artículos 8.10.5.1. y 8.10.5.2.
8.10.5.1. La armadura transversal se debe diseñar para resistir la carga mayorada
que actúa sobre el ala, suponiendo que trabaja en voladizo. Para vigas aisladas se debe
considerar el ancho total del ala y para otros tipos de viga sólo será necesario considerar
el ancho efectivo del ala.
8.10.5.2. La separación de la armadura transversal debe ser:
⎧≤ 3 veces el espesor de la losa
⎪
s⎨
⎪⎩≤ 300 mm
8.11. LOSAS NERVURADAS
8.11.1. Las losas nervuradas son elementos constituidos por una combinación monolítica
de una losa superior con nervios regularmente espaciados orientados en una dirección, o
en dos direcciones ortogonales.
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón
Cap. 8 - 190
8.11.2. Los nervios deben tener las siguientes limitaciones dimensionales:
≥ 100 mm
bmín
B
B
hnervio ≤ 3,5 veces su ancho mínimo (se refiere al ancho menor)
B
B
hnervio ≤ 3,5 bmín
B
B
B
Figura 8.11.2. Limitaciones dimensionales para las losas nervuradas
8.11.3. La luz libre entre los nervios debe ser ≤ 800 mm.
8.11.4. Las losas nervuradas que no cumplan con las limitaciones dadas en los artículos
8.11.1., 8.11.2. y 8.11.3. se deben diseñar como losas y vigas.
8.11.5. Cuando se utilicen como encofrados perdidos, casetones de cerámica u hormigón,
con una resistencia a la compresión, como mínimo, igual a la resistencia del hormigón de
los nervios, se podrán aplicar los artículos 8.11.5.1. y 8.11.5.2.
8.11.5.1. Para la determinación de la resistencia al corte y del momento negativo se
puede incluir la pared vertical del elemento de relleno que está en contacto con el nervio.
No se debe incluir ninguna otra parte de los rellenos en los cálculos de resistencia.
Dado que los elementos de relleno no están normalizados para este fin, tanto su utilización
como las reglas para el dimensionamiento y construcción de la losa quedan supeditadas a
la comprobación experimental de la resistencia tanto del bloque individual como del
conjunto.
8.11.5.2. El espesor de la losa de hormigón sobre los elementos de relleno permanentes
(encofrados perdidos) que se integran a la losa debe ser:
≥ 40 mm
≥ 1/12 de la distancia libre entre nervios
En este caso el encofrado perdido se considera como parte del recubrimiento.
Reglamento CIRSOC 201
Cap. 8 - 191
8.11.5.3. En las losas nervuradas en una dirección, se debe colocar en la losa una
armadura transversal a los nervios, de acuerdo con el artículo 7.12.
8.11.6. Cuando se utilicen encofrados o rellenos removibles que no cumplan con lo
especificado en el artículo 8.11.5., se deben aplicar los artículos 8.11.6.1. y 8.11.6.2.
8.11.6.1. El espesor de la losa sobre encofrados removibles debe ser:
≥ 50 mm
≥ 1/12 de la distancia libre entre nervios
8.11.6.2. En la losa se debe colocar una armadura perpendicular a los nervios con el fin
de cubrir los requerimientos de flexión y considerar las concentraciones de carga, si las
hubiera, la que en ningún caso debe ser menor que el valor establecido en el artículo 7.12.
8.11.7. Cuando se dispongan conductos o tuberías embebidos en la losa, de acuerdo con
lo establecido en el artículo 6.4., el espesor de la losa debe ser el necesario para cumplir,
respecto del conducto, con los recubrimientos especificados en el artículo 7.7.,
considerando la profundidad máxima del conducto o tubería en cualquier punto. Tales
conductos o tuberías no deben reducir significativamente la resistencia de la estructura.
8.11.8. En las losas nervuradas se puede considerar que la contribución del hormigón a
la resistencia al corte Vc , es un 10 % mayor que la especificada en el Capítulo 11. La
resistencia al corte se puede incrementar mediante el uso de armadura de corte o
incrementando el ancho en los extremos de los nervios.
B
8.12.
B
TERMINACIÓN SUPERFICIAL DE LAS LOSAS (contrapisos)
8.12.1. La terminación superficial de la losa (contrapiso) no se debe considerar como parte
del elemento estructural, a menos que se hormigone monolíticamente con la losa o se
diseñe de acuerdo con las exigencias del Capítulo 17.
8.12.2. Cualquier terminación o contrapiso ejecutado con hormigón se puede considerar
como parte del recubrimiento requerido, o como parte del espesor total del elemento para
consideraciones no estructurales (recubrimiento de las armaduras, protección contra el
fuego, etc.), siempre que se adopten todas las medidas necesarias para garantizar
que el contrapiso no se desprenda provocando una disminución en el
recubrimiento. A tal fin se debe respetar el artículo 7.7. en el que se especifica para el
anclaje de las armaduras, un recubrimiento mínimo de hormigón construido
monolíticamente.
Reglamento Argentino de Estructuras de Hormigón
Cap. 8 - 192