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Formulario de Concreto Armado (normativa y especificaciones)
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
1 / 62
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CONCRETO
ARMADO I y II
El siguiente formulario contiene todas las fórmulas, recomendaciones, procedimientos
para el diseño en concreto Armado dados por la Norma E-060 del Reglamento
Nacional de Edificaciones actualizado al 2009.
Estos fueron todos mis apuntes en clase entre los años 2009 y 2010 cuando lleve el
curso de Concreto Armado I y II pues solo espero que les sea útil tanto en la
universidad como en la vida profesional, no será el formulario más completo pero es
un aporte que quise dejar antes de dejar mi Facultad que se convirtió en mi segunda
casa.
“La imaginación es más importante que el conocimiento”
Albert Einstein
Gancho 135
φ (in) (^) Gancho 90 Sin Sismo Con Sismo
1/4" 3.81 3.81 7.
3/8" 5.72 5.72 7.
1/2" 7.62 7.62 10.
5/8" 9.53 9.53 12.
3/4" 22.86 11.43 15.
1" 30.48 15.24 20.
1 3/8" 41.91 20.96 27.
6 mm 3.60 3.60 7.
8 mm 4.80 4.80 7.
12 mm 7.20 7.20 9.
o Vigas:
s ,s'→Espaciamientodel acero
d
s
b
Por lo
r = 4cm
o Columnas
0 cm
5 d
s
b
RECOMENDACIONES
a) En caso de combinaciones de barras de acero la diferencia entre barras debe ser menor a 1/8”. b) Concreto vaciado contra el suelo o en contacto con agua de mar: (^) r ≥ 7 cm
c) Concreto en contacto con el suelo o expuesto a ambiente: a. Barras de 5/8” o menores: 4cm
b. Barras de ¾” o mayores: 5cm d) Concreto no expuesto al ambiente (protegido por un revestimiento) ni en contacto con el suelo (vaciado con encofrado y/o solado).
a. Losas o aligerados: 2cm b. Muros o muros de corte: 2cm c. Vigas o columnas; 4cm d. Estructuras laminares: 2cm Menores 5/8”: 1 .5cm
FACTORES DE AMPLIFICACION (NORMA 2009)
φ=0 .75 (espiral)
CONDICION ES:
a =k 1 c
k 1 = 0. 85 si f’c^ ≤^ 280kg/cm
Si f’c > 280kg/cm2, K 1 disminuye 0.05 por cada 70kg/cm2, pero K 1 ≥ 0.65.
Mu ≤φ Mn
Mu= Momento último resistente
Mn= Momento nominal φ=0 .90 (factor para el diseño por flexión)
VIGAS
(Hacer el diseño con el momento a la cara)
1. VIGA SIMPLEMEN TE REFORZADA (VSR)
18
r 10, 78 11, 61
13, 05
s
r
s'
h
d
bw
c
a
ec h
T
C
es
As
jd
h
d
bw
c
a
ec h
T
C
es
As
jd
Diagrama de deformaciones:
d c
c
εs
ε c
= Cb = 0. 59 d
Aconcreto
As ρ =
bw. d
As ρ =
Cuantía balanceada:
kx 0. 003 Es x fy
1 b
ρmax = 0. 75 ρ b cuantía máxima
fy
f'c K ρb ρmax ρmin
175 0.85 0.0177 0.0133 0.
210 0.85 0.0213 0.0159 0.
280 0.85 0.0283 0.0213 0.
350 0.80 0.0333 0.0250 0.
ρ ≤ ρ max(Falla dúctil)
As min= ρmin.bw. d(Acero mínimo)
Peralte efectivo a) Vigas chatas: d= h-3 (solo una capa de acero)
b) Vigas peraltadas:
1 capa: d= h-
2 capas: d=h- 3 capas: d=h-
Valores conocidos: “f’c”, “fy”, “Mu”, “bw” y “h”
De las siguientes ecuaciones:
( )
Mu bw.d. Ku
Ku φ.f'c.ω 1 0. 59 ω f'c
ρ.fy ω
Procedimiento.
Mu Ku =
Fx 0
∑ =
As.fs a =
Se supone que As fluye, entonces fs=fy, despejando “a”
Verificando que As fluye, del diagrama de
deformaciones, reemplazando Es
εs = fs , se obtiene:
a
Si fs>4200kg/cm2, el diseño es correcto, caso contrario si fs<4200, resolver las ecuaciones (1) y (2) y obtener “a” y “fs”. Finalmente calcular Mn y Mu
)óMn 0. 85 f'c.bw.a.(d a 2
Mn =As.fs.(d−a = −
Mu =φ Mn
fs= fy si fs>4200kg/cm2.
Momento crítico de agrietamiento (instante en el que
aparece la primera fisura) :
2 f'c.bw
fr.bw Mcr = =
φMn ≥ 1. 2 Mcr
2. VIGA DOBLEMENTE ARMADA (VDR) (Con acero en compresión)
Recomendación: Evitar este diseño, por dificultad en el proceso constructivo
d h
d
M
d
ec=0.
Cc
Cs
fs T
0.85f'c A's
As
bw
es
e's
jd j'd
Caso contrario, resolver (1) y (2).
-Diseño:
ρ As bw. d
Mu Ku 2
Verificamos “a”:
As.fy a =
Si: a ≤ hL Viga bxh
Si: a > hLViga T
2.1. Deter minamos Muf:
C (^2) − 3 = 0. 85 f'c.(b−bw).h L
h Muf = 0. 85 f'c.(b−bw).hL (d− L
h Muf =Asf.fy.(d− L
2.2. Igualamos, determinamos Asf:
φ. fy
2.3. Deter minamos Asw:
Mu =Muw+ Muf
Muw =Mu− Muf
ρ w b. d
Muw Ku 2
Asw =ρw.bw. d
2.4. Finalmente:
As =Asw+ Asf
Recomendaciones (norma 2009):
Condiciones
l
8 .h n
l
8 .h m
2
L
1
L
,
l 2
l bw
bw 16 .h
b
1 2
L
< + +
Para vigas extremas:
l
6 .h
m
1
L
,
l bw
bw 6 .h
bw L
b
1
L
Para vigas aisladas:
b 4. bw
h bw L
4. Predimensionamiento: (bxh=?) - Cuando hay monolitismo entr e la viga y su apoyo (columna), la luz es de eje a eje. - Cuando no existe monolitismo entr e viga y apoyo (albañilería) la luz es la luz libre mas el
peralte de la viga.
hL
As
bw
b
h d =^ +
a
Cc 1 Cc2-
Mu Muw Muf
Asw Asf
hL
As
bw
b
h d
n m
l (^1) l 2
Columna Columna
Viga (^) l 1 Viga l 2
As
bw
b
h d
m
l 1
hL
As
bw
b
h
Caso especial para 2 tramos:
Tomamos el factor más crítico (1/10):
Ku
Mu bw.d bw.d
Mu Ku
Wu.L Mu
2 2
2
No debe de usarse el Kumax para evitar una viga
doblemente armada, entonces:
econ econ
económico
ρ ku
ρ 0. 5 ρ b
Entonces:
bw.Ku econ
Mu d =
Recomendación: bw=30cm
10 .bw.Ku
Wu
10 .bw.Ku
Wu.L d econ econ
2
= =
Por lo general:
h
h
h
L/11 y L/12 si la estructura no esta sometida a sismo.
Las losas no trabajan a sismo, solo se usa la PRIMERA HIPÓTESIS. Se recomienda hacer los diseños a la cara. La carga viva y muerta se pueden combinar sin
necesidad de hacer la envolvente
1. LOSAS MACIZAS: Se toma un metro de ancho, No existe acero en compresión, sólo se puede cambiar el peralte o aumentar el f’c.
Mu(+)
Mu(-)
As ρ. 100 .d(cm /m )
ρ ρminparalosamaciza
Ku max 100 .d
Mu Ku
2
2
Los aceros se expresan en función de espaciamiento
en los planos:
As(acerorequerido )
Asφ(aceroacolocar) S( φ)=
Barras lisas (1/4”) (^) ρ 0. 0025 min = Barras corrugadas:
fy<4200 kg/cm2 (^) ρ 0. 0020 min = fy≥4200 kg/cm2 (^) ρ 0. 0018 min =
As min=ρmin. 100 .h L
del concreto. As min=ρmin. 100 .hL
Espaciamiento: Asmin
Asφ( ", 6 mm) S
8
S 40 cm
S 3 .hL
Se colocan perpendiculares a los aceros principales
L 1 L 2 L 3 L 4
M(-) 1/16 1/10 1/11 1/11 1/11 1/
M(+) 1/14 1/16 1/16 1/
L 1 L 2
M(-) 1/16 1/9 1/
M(+) 1/14 1/
1.00m
hL
hL
1.00m
Peso de los peldaños:
Peso/m Nº.
peldaños
peldaños
Por lo general:
P=0.25m
CP= (0.15 @ 0.19m)= 0.17 ó 0.175m
*Edificios públicos:
P=0.30m
NOTA: Cuando las escaleras son muy largas debe de
tener descansos, esto lo divide en tramos que deben
ser diseñados independientemente.
Para el cálculo rápido de momentos
Corte longitudinal:
cos α
g n
cos α
g m CP
d=h-3 (viga chata)
Cuando esta en volado:
general es 3/8” @ 0.25m
CASOS PARTICULARES: a) Escalera Ortopoligonal:
Armado:
b) Escalera en Caracol o con sección irregular:
Mu(+)=Wu.L/
Mu(+)=Wu.L/
Mu(-)=Wu.L/
L
L
Wu
m
n
P
P
h=(m+n)/
L
L
Wu
P/
P
P/
g
Momento crítico de agrietamiento:
2 f'c.bw.h Mcr
2
=
Si:
M≤Mcr Usar inercia bruta Ig
M> Mcr Usar inersia equivalente. Ie
Entonces “Ie” para:
Ec
Es n =
2
3
2
n.As.(d c ) 3
bw.c Ie
n.As.(d c) c ??? 2
bw.c
2 2
3
2
n.As.(d c) ( 2 n 1 ).A's.(c d' ) 3
bw.c Ie
( 2 n 1 ).A's.(c d') n.As.(d c) c ??? 2
bw.c
NOTA: En un volado se coloca acero en la parte
inferior, así no lo ne cesite para disminuir la
deformación.
La máxima deformación se calcula excepto para lo
volados.
Para el cálculo de deformaciones, los momentos o
cargas NO DEBEN DE ESTAR AMPLIFICADOS:
CV CM CV
CM CM
δ M % M
δ M
Vigas continuas:
Ie 2 .Ie δ Ie
Ie 2 .Ie Ie δ Ie
3 4 2
1 2 3 1
2
max M^0.^1 M M 48 .E.I
δ = − +
Demás valores de deformación, en tablas.
D I
I CM CV
Diferidaδ λ. δ
Instantánea:δ δ δ Deflexión =
δ =δI +δ D
1 50 ρ '
α λ
ρ’= Cuantía de acero en compresión
α = depende del tiempo.
= 1.0 para 3 meses = 1.2 para 6 meses
= 1.4 para 12 meses = 2.0 de 2 a 5 años
CONTRAFLECHA: δ −δmax
Gergeley – Lutz: (ta maño de la fisura)
ω ( 1. 1 ).β.fs. A.dc. 10 (mm ) 3 −^5 =
h
h β 1
2 = >
β 1. 35 (losas )
β 1. 2 (vigas )
Mservicio fs =
Area =bw. 2 y
Cuando los aceros son iguales:
Nº Barras
Area A =
Cuando los aceros son diferentes:
As(φ )
As N mayor
Barras = ⇒
Recomendaciones:
cobertura, el tamaño máximo de fisura recomendado es 0.41mm.
I 1 I 3 I 5 I 2 I 4
d 1 d^2
M 1
M 2
M 3
bw
dc
y
d
h 2
c
h 1
h
Considerando barras sin tratamiento superficial epóxido, y un concreto normal tenemos los siguientes valores, para
los concretos conocidos con las barras de acero conocidas en el entorno.
Lecho inferior Lecho Superior
ld (cm) ld(cm)
φ (in) φ (cm) (^) Ab (cm2) 175kg/cm2 210kg/cm2 280kg/cm2 175kg/cm2 210kg/cm2 280kg/cm
3/8" 0.95 0.71 36.9 33.7 29.2 47.9 43.8 37.
1/2" 1.27 1.27 49.2 44.9 38.9 63.9 58.4 50.
5/8" 1.59 1.98 61.5 56.1 48.6 79.9 72.9 63.
3/4" 1.91 2.85 73.8 67.3 58.3 95.9 87.5 75.
1" 2.54 5.07 122.2 111.5 96.6 158.8 145.0 125.
Para (*): otros casos:
f'c 26. 4 kg/cm 2
10 .s.n
A .fy
Cb K
db
db
Cb K
fy.ψ.ψψ. λ ld
tr t tr
tr
tr
t e s
Atr= Área total de acero en “ld”.
fyt= esfuerzo de fluencia del estribo.
s= separación de estribos.
n= número de barras que se quiere anclar.
La norma dice que se puede usar Ktr= 0.
Tenemos los valores: Considerando un Cb = 5
Lecho inferior Lecho Superior
ld (cm) ld(cm)
φ (in) φ (cm) (^) Ab (cm2) 175 kg/cm2 210 kg/cm2 280 kg/cm2 175 kg/cm2 210 kg/cm2 280 kg/cm
3/8" 0.95 0.71 27.6 25.2 21.9 35.9 32.8 28.
1/2" 1.27 1.27 36.9 33.7 29.1 47.9 43.7 37. 5/8" 1.59 1.98 46.1 42.1 36.4 59.9 54.7 47.
3/4" 1.91 2.85 55.3 50.5 43.7 71.9 65.6 56.
1" 2.54 5.07 117.0 106.8 92.5 152.2 138.9 120.
BARRAS A COMPRESIÓN:
φ (in) φ (cm) (^) 175kg/cm2 210kg/cm2 280kg/cm
3/8" 0.95 22.7 20.7 17.
1/2" 1.27 30.2 27.6 23.
5/8" 1.59 37.8 34.5 29.
3/4" 1.91 45.4 41.4 35.
1" 2.54 60.5 55.2 47.
Se pueden afec tar por un factor de 0.75 si en la columna se va a colocar una espiral con un paso de 10cm o menor y el
diámetro del acero de la espiral es de ¼” o mayor.
DESARROLLO DE GANCHO ESTANDAR:
Válido sólo para elementos a tracción:
ld 15 cm ld 8. db
.db f'c
g g
e g
φ (in) φ (cm) (^175) kg/cm2 210 kg/cm2 280 kg/cm
3/8" 0.95 22.7 20.7 17.
1/2" 1.27 30.2 27.6 23.
5/8" 1.59 37.8 34.5 29. 3/4" 1.91 45.4 41.4 35.
1" 2.54 60.5 55.2 47.
EMPAL MES
- Empalmes a tracción:
Tipo A: Le = 1. 0 ld
Tipo B: (^) Le = 1. 3 ld
As Propocionado % max. de As empalmado
As Requerido 50% 100%
Igual o mayor que 2 Tipo A Tipo B
Menor que 2 Tipo B Tipo B
Distancia recomendada entre empalmes 60cm
- Empalmes a compresión:
le ( 0. 013 fy 24 ). db
fy 4200 kg/cm 2
le 0. 071 .fy.db(mm)
fy 4200 kg/cm 2
le :
c
c c
Si f’c<210kg/cm2, amplificar el “lec” por 1.3.
Para un fy=4200, tenemos los valores, para empalmes a compresión
φ (in) φ (cm) (^) lec
3/8" 0.95 28.
1/2" 1.27 37. 5/8" 1.59 47.
3/4" 1.91 56.
1" 2.54 75.
ldg ld
Vact ≤VR=Vρ+VC+V S
V ρ = Resistencia debido al acero longitudinal.
= Resistencia debido al concreto.
= Resistencia debido al acero transversal.
α =^ Angulo^ de^ colocación^ del^ acero^ transversal
(Normalmente usado a 90º llamado “estribo).
θ = Angulo de la fisura, normalmente ocurre a 45º.
S= Separación del acero.
La norma nos dice:
s
Av.fy.(senα cosα).d Vs
La norma obliga usar estribos.
Vact ≤ Vρ+VC+V S(Resistencia nominal)
φVn ≥ Vu φ → 0. 85
Vu se deter minar de los diagramas de corte
Consideramos que (^) V 0 ρ =
a) Flexión + corte (vigas):
VC = 0. 53 .λ. f'c.bw. d
λ = 1. 00 Cº Nor mal
λ = 0. 85 Cº Ligero
b) Flexión + compresión (columnas):
λ. f'c.bw. d 140 Ag
Nu VC 0. 531
Ag= área bruta de la sección de la columna.
bw, d= dependiendo de que eje se este analizando.
Nu= fuerza axial sobre la columna.
c) Flexión + tracción:
VC = 0
Entonces se sabe:
Vn =VC +V S
(*) Casos:
VC φ
Vu ≤
Usar: Avmin
VC φ
Vu >
Diseñar por corte: Vs
φ
Vu V = −
Determinamos “Vs” y procedemos a usar la ecuación
(1) para determinar “S”.
Av= Área de los 2 ramales del estribo Nota: Limite para Vs, siempre chequear este valor:
VS ≤ 2. 1 f ' c. bw. d
Si Vs es mayor CAMBIAR LA SECCIÓN.
Límites de separación para casos generales, SIN SISMO:
S ≤d/ 2
Si: Vs > 1. 1 f'c.bw.d
S ≤d/ 4
No es necesario empezar el diseño por corte a partir de la cara, sino a una distancia “d” de la cara encontrando un valor de “Vud” para empezar el diseño. Se le llama “Sección crítica de Corte”
Pasos par a el diseño:
Vu V
d C <>^ (ambos lados) (*), si
se cumple el 2do caso pasar al punto 5
Vu V = − chequeamos Vs.
Se recomienda que, “m” y “n” sean múltiplos de “s”, al calcular Vu 1 , y volvemos a seguir los mismos pasos,
pero ya no se chequea “Vs”. Se r ecomienda que Av sea constante a lo largo de toda la viga.
Cuando no hay la presencia de sismos, se usa el “diagrama de corte” que se obtiene del análisis estructural.
Ahora para cuando existe sismo, se debe de seguir los siguientes pasos para hallar el diagrama de corte, existen 2 casos:
d
m n
Vud
Vd
DUAL TIPO 1: (predomina los muros de corte)
Cuando los muros de corte reciben mas del 60% y
menos del 80% del fuerza de sismo en su base
DUAL TIPO 2: (predominan pórticos)
Cuando los muros de corte reciben menos del 60% de
la fuerza de sismo en su base.
DUAL TIPO 1:
El momento Positivo en el apoyo no debe ser menor a
1/3 del momento negativo.
Se plantean los siguientes casos, usando la hipótesis 2
para el trazo del diagrama de corte:
Con estos casos determinamos la envolvente de
Cortantes.
Lo= Longitud de confinamiento.
Lo = 2 h
El primer estribo se coloca a 10cm del apoyo. Estribos a colocar:
En la zona de confinamiento, la separación debe ser
menor que:
s 30 cm
s 24 φ
s 10 φ
s d
Av
Acerolongitudinalmenor
Fuera de la zona de confinamiento 2
s ≤d
DUAL TIPO 2:
bw 25 cm
bw h
ln 4 h
h 4
n =
Para este tipo en los apoyos el momento positivo no debe de ser menor a la mitad del momento negativo.
De igual manera para dibujar el diagrama de corte:
3
1
4
2
Wcm Wcv
ln
Mn1 Mn
Mn3 Mn
Wu=1.25(Wcm+Wcv)
Mn
Mn
Wu=1.25(Wcm+Wcv)
Mn
Mn
d
m n
Vud Vd
Lo Lo
10cm s
n
n bw
Se puede ignorar el diseño por Torsión si:
Pcp
Acp Tu φ. 0. 27. f'c
2
Ag f' c
Nu 1 Pcp
Acp Tu φ. 0. 27. f'c.
2
Ag= Ár ea bruta de la columna si ubiese orificios
2
1
n 4 hf
m 4 hf
Para que “m” y “n” existan, dichas longitudes deben
de ser de concreto
Usamos esto cuando tenemos Parrillas, es decir, vigas
apoyadas sobre vigas.
Pcp
Acp Tu φ. 1. 1 f'c
2
min
M( ) Tu M( )
M( ) Tu Tu
min
min min
−> ⇒ −
Diseño:
Determinar los diagramas de momento Torsor, se
asemeja al análisis para el diagrama de corte, fuese
puntual o distribuido, se presenta para el caso que
fuese distribuido, y se toma igualmente un Tud a una
distancia d
Vc φ
Tu.Ph
bw.d
Vu
2
2
2
Aoh= área encerrada por el estribo.
Poh= perímetro del estribo. Si no cumple dicha desigualdad, cambiar la sección.
Luego:
φ
Tn =^ Tu
2 ( 0. 85 .Aoh) fyt
Tn
s
φ
Vu V = −
Chequeamos
s
Av.fy.d V
t S =
Despejamos:
fy. d
φ
Vu
s
t
C t
Entonces deter minamos la separación para corte+torsión:
s
s
Av
s
A (^) Corte torsión t = +
Acero Longitudinal:
cot θ fy
fy P s
t 2 h
t L (^)
At= Area de un ramal del estribo Ph= Perímetro del estribo
AL= Área de acero longitudinal adicional a colocar, aparte del acero ya existente por flexión
fy
fy P. s
fy
t h
CP t L min
t
t
fy
s
45° 45°
Acp
m^ Pcp
hf 1
n
hf 2
Tu=1.4Tcm+1.7Tcv
El refuerzo debe estar distribuido en todo el Perímetro
del estribo con un espaciamiento máximo de 30cm,
además el acero longitudinal debe colocarse dentro
del estribo.
s 30 cm
Acero transversal mínimo
t
t fy
bw.s (Av + 2 A)= 0. 2 f'c.
t
t fy
30 cm
h ≤