Cálculo de Estructuras: Hormigón en Flexión

Introducción al Cálculo de Estructuras

• Adolfo Alonso Durá es profesor de cálculo de estructuras en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Valencia.
• Ha sido director del departamento de mecánica de medios continuos y teoría de estructuras en la Universidad Politécnica de Valencia.

Cálculo en Flexión del Hormigón Estructural

• Se presentan conceptos básicos sobre el cálculo básico en flexión del hormigón estructural.
• Utilización de diagramas para el cálculo no lineal del hormigón, que representan el comportamiento real del material.

Diagramas de Cálculo

• Se usan dos tipos de diagramas:
  • Diagrama simplificado con rama parabólica y recta para propósitos de proyecto y evaluación.
  • Diagrama parabólico para cálculos no lineales.
• El gráfico contiene información sobre la resistencia y la deformación máxima del hormigón.

Propiedades del Hormigón y Acero

• La resistencia de cálculo del hormigón se representa con una ecuación de media parábola y un rectángulo.
• La deformación máxima permitida del hormigón varía entre 2 ‰ y 3.5 ‰.
• El acero presenta un comportamiento simétrico en tracción y compresión, con un módulo de deformación constante (200,000 N/mm²).

Dominio de Deformación

• El cálculo en rotura se basa en los dominios de deformación, que son esquemas para evaluar el estado de la sección de un material al aplicar cargas.
• Se identifican varios dominios: tracción pura, flexión, compresión pura y flexocompresión.

Cálculo de Momentos y Flexión

• Al aplicar carga en una sección, se produce un momento flector, afectando la distribución de tensiones.
• Los estados límite y la resistencia mecánica de las armaduras se deben calcular cuidadosamente para asegurar la estabilidad de la estructura.
• Se requiere que la suma de tensiones sea cero en una sección en flexión pura.

Resistencia de las Armaduras

• Cálculo del área de la sección comprometida y equivalentes en la resistencia de hormigón y acero.
• Se establece un equilibrio entre las fuerzas de compresión y tracción en la viga.

Métodos Simplificados

• Se utiliza un método simplificado para el diseño en flexión, que consiste en sustituir el diagrama parabólico por un rectángulo para facilitar cálculos de áreas.
• El área del rectángulo se concibe como la equivalentes de la zona comprimida.

Optimización de Armaduras

• La cuantía de las armaduras se determina evaluando los momentos de cálculo en relación con los momentos límite.
• Se pueden requerir armaduras de compresión dependiendo del balance de momentos.

Ejecución en Proyectos

• La metodología se presenta como fácil de ejecutar manualmente o mediante software, permitiendo un análisis práctico en proyectos reales.
• Es importante calcular la resistencia de compresión y tracción, y poder equilibrar el par para cumplir con las necesidades estructurales.### Programación y Aplicaciones en Excel
• Es posible programar en Excel para mantener una hoja de cálculo definitiva.
• Se ofrecerá una aplicación específica para la asignatura relacionada con el dimensionamiento y la peritación en el cálculo de vigas y pilares.

Cálculo de Vigajas y Pilares

• Permite colocar datos para dimensionar o comprobar elementos estructurales.
• Ejemplo de cálculo: se verifica el momento último en estructuras de hormigón.

Límites y Deformaciones

• Para el acero de características específicas, el límite elástico es 0.02 por 1000.
• En el cálculo se encuentra una deformación del 8 por 1000, ubicándose así en el dominio 3.

Tensión y Procesos de Cálculo

• En el dominio 3, la tensión se mantiene constante en 437.78, tiempo necesario para el cálculo respecto a las características de los materiales.
• El proceso de cálculo sigue métodos exactos, sin simplificaciones.

Resultados y Consideraciones Finales

• La aplicación proporciona información sobre inercias fisuradas, el momento de fisuración y el área relevante.
• Se completan los conceptos básicos de cálculo en flexión del hormigón estructural.

Introducción al Cálculo de Estructuras

• Adolfo Alonso Durá enseña cálculo de estructuras en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Valencia.
• Dirigió el departamento de mecánica de medios continuos y teoría de estructuras en la Universidad Politécnica de Valencia.

Cálculo en Flexión del Hormigón Estructural

• Se introducen conceptos fundamentales para el cálculo en flexión del hormigón estructural.
• Se utilizan diagramas para reflejar el comportamiento no lineal del hormigón, proporcionando una representación más precisa del material.

Diagramas de Cálculo

• Dos tipos de diagramas son empleados: simplificado (rama parabólica y recta) y parabólico para cálculos no lineales.
• Los gráficos incluyen información crítica sobre resistencia y deformación máxima del hormigón.

Propiedades del Hormigón y Acero

• La resistencia de cálculo del hormigón se describe mediante una ecuación que combina media parábola y rectángulo.
• La deformación máxima permitida del hormigón oscila entre 2 ‰ y 3.5 ‰.
• El acero se comporta simétricamente en tracción y compresión, con un módulo de deformación constante de 200,000 N/mm².

Dominio de Deformación

• El cálculo en rotura se basa en esquemas de dominio de deformación para evaluar como reacciona un material ante cargas.
• Diferentes dominios identificados: tracción pura, flexión, compresión pura y flexocompresión.

Cálculo de Momentos y Flexión

• Aplicar carga provoca un momento flector, alterando la distribución de tensiones en la estructura.
• Es esencial calcular con precisión los estados límite y resistencia mecánica de las armaduras para garantizar estabilidad.
• En flexión pura, la suma de tensiones en una sección debe ser cero.

Resistencia de las Armaduras

• Se calcula el área de sección comprometida y la resistencia equivalente del hormigón y acero.
• Se establece un equilibrio entre las fuerzas de compresión y tracción en las vigas.

Métodos Simplificados

• Los métodos simplificados sustituyen el diagrama parabólico por un rectángulo, facilitando el cálculo de áreas.
• El área del rectángulo representa la zona comprimida equivalente.

Optimización de Armaduras

• La cuantía de armaduras se determina al evaluar momentos de cálculo en comparación con momentos límite.
• Pueden ser necesarias armaduras de compresión dependiendo del balance de momentos.

Ejecución en Proyectos

• La metodología presentada es fácil de implementar manualmente o mediante software, facilitando su uso en proyectos reales.
• Es crucial calcular la resistencia de compresión y tracción para cumplir con requisitos estructurales.

Programación y Aplicaciones en Excel

• Se puede programar en Excel para crear una hoja de cálculo definitiva para el cálculo estructural.
• Se ofrecerá una aplicación específica para el dimensionamiento y la peritación en vigas y pilares.

Cálculo de Vigajas y Pilares

• Permite ingresar datos para dimensionar o verificar elementos estructurales, asegurando la robustez del diseño.
• Se realiza una verificación del momento último en estructuras de hormigón.

Límites y Deformaciones

• Para acero con características específicas, el límite elástico se establece en 0.02 por mil.
• En el cálculo, una deformación de 8 por mil sitúa el material en el dominio 3.

Tensión y Procesos de Cálculo

• En el dominio 3, la tensión se mantiene constante en 437.78, ajustándose a las características de los materiales.
• El proceso de cálculo se basa en métodos exactos, evitando simplificaciones.

Resultados y Consideraciones Finales

• La aplicación proporciona datos sobre inercias fisuradas, momento de fisuración y área relevante.
• Se concluyen los conceptos fundamentales de cálculo en flexión del hormigón estructural.

Este cuestionario abarca los fundamentos del cálculo en flexión del hormigón estructural, incluyendo el uso de diagramas para el análisis no lineal. Se detallan las propiedades del hormigón y acero relevantes para la resistencia y deformación del material. Ideal para estudiantes de arquitectura e ingeniería civil.