DISEÑO A FLEXIÓN DE VIGAS (ACI318-19) - SIMPLEMENTE REFORZADAS

DISEÑO DE VIGAS DE CONCRETO REFORZADO

DISEÑO A FLEXIÓN

SIPLEMENTE REFORZADA

ACI 318-19

En primer lugar requerimos de la confirmación de que la viga tendrá un "armado simple", y la cuantía necesaria para satisfacer la solicitud requerida (Momento Flector Solicitante "Mu"), si el lector aun no conoce como obtener la cuantía requerida o determinar el tipo de armado se le recomienda como primer paso revisar el siguiente tema y su ejemplo de aplicación:

TIPO DE ARMADO DE VIGA DE CONCRETO REFORZADO

EJEMPLO DE APLICACIÓN: TIPO DE ARMADO DE VIGA Y CUANTÍA REQUERIDA

Como segundo paso debemos reconocer nuestros datos iniciales de diseño, estos datos varían dependiendo de lo que se quiere obtener, ya sea el caso donde se tiene las secciones proporcionadas por un diseño arquitectónico previo, o se desea calcular las dimensiones exactas de la viga para la solicitación requerida, para este caso se propone que ya se tiene la sección de la viga y además aplicamos ciertos criterios estructurales apoyándonos en la norma americana ACI 318-19, con todo esto el proceso que se propone para el diseño de una viga simplemente reforzada es el siguiente:

1. DATOS GENERALES DE DISEÑO:

Tabla 1. Datos generales de diseño.

2. DISEÑO A FLEXIÓN:

2.1 CONTROL DE ALTURA MÍNIMA

Se recomienda controlar la altura mínima recomendada por el ACI 318-19, con la finalidad de tener un mejor control de las deformaciones, esto el lector lo puede revisar a detalle en el siguiente enlace:

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGAS

2.2 ANÁLISIS DE LA SECCIÓN

-Área inicial solicitada:

-Área de acero máximo:

-Área de acero mínimo: Debe ser el menor de las siguientes ecuaciones.

ACI 318-19, sección 9.6.1.2

-Área de acero requerido: El área de acero requerido debe satisfacer tanto el límite máximo, como el mínimo, y con esa área de acero requerido seleccionamos nuestras varillas a usar.

-Área de acero colocado "As": Este valor debe ser como mínimo el área de acero requerido, y se selecciona tanto los diámetros de varilla que se disponga así como el número de varillas para satisfacer tal requerimiento, con este valor dispuesto de acero es con el que realizamos el análisis de la sección.

-Profundidad del rectángulo de Whitney:

-Profundidad del bloque de esfuerzos reales:

-Deformación unitaria del refuerzo:

ACI 318-19, sección 21.2.2.1

-Deformación neta del refuerzo:

-Verificación del factor de reducción de resistencia a flexión:

ACI 318-19, sección 21.2.2

Tabla 2. Factor de reducción por resistencia a flexión.

Nota: La sección para que sea dúctil debe estar controlada por la tracción.

2.3 CAPACIDAD DE LA SECCIÓN:

Debemos realizar un control de la separación de las barras seleccionadas, con el fin de evitar fisuras en la viga, para ello el ACI 318-19 nos proporciona límites de separación libre entre barras (distancia entre las caras de las barras de refuerzo), como se muestra a continuación:

-Separación libre entre barras seleccionadas:

-Separación libre mínima entre refuerzos:

ACI 318-19, sección 25.2.1

-Separación libre máxima entre refuerzos: Debe ser el menor entre:

ACI 318-19, sección 24.3.2

Donde:

fs = es equivalente a 2/3 de fy

cc = Es la menor distancia desde la superficie del refuerzo corrugado a la cara de la viga en tracción.

-Separación requerida: Es la distancia libre entre barras que puede satisfacer los limites ya mencionados, esto se puede definir como:

Habiendo logrado satisfacer todos los requerimientos hasta aquí desarrollados, no queda más que obtener la resistencia de la sección, entonces.

2.4 RESISTENCIA DE LA SECCIÓN:

-Momento resistente:

-Ratio de diseño: Es la relación entre el momento resistente y el momento solicitado, este valor nos permite tener una idea del sobre o sub dimensionado de la viga.

Como mínimo el valor debe ser 1, valores menores indican un "sub dimensionado", mientras que de manera antagónica los valores superiores a 1 indican un "sobre dimensionado" de la viga, la practica nos ayudara a familiarizarnos con los valores del ratio y así podremos crear nuestro propio criterio al dimensionar un elemento estructural.