Autora: Dymerfre Marín 24.433.36
El proceso de diseño de elementos presforzados abarca las etapas de la proposición de la sección y del presfuerzo, revisión elástica, revisión por resistencia última, revisión por resistencia última, revisión por cortante, revisión por acero mínimo, revisión por acero máximo y revisión de deflexiones. En el siguiente diagrama de flujo se puede examinar el proceso de diseño de un elemento preforzado:
1. Proposición de la sección y del presfuerzo:
Principalmente, recomienda que la relación peralte-claro en trabes de cajón sea
L/22.22 en tramos simples y L/25 en tramos continuos, ambas opciones son para concreto
preforzado. No obstante, dichos valores pueden variar de acuerdo a la resistencia del
concreto, requerimientos del claro, la estética, cargas, entre otros factores. En cuanto al
presfuerzo, se puede llevar a cabo un cálculo de cuanto del presfuerzo inicial analizando los finales del elemento e igualándolos con los esfuerzos permisibles, considerando que los
esfuerzos inferiores por lo general son más por lo general son más críticos. Por lo tanto,
en la etapa final de una sección simple se tiene lo siguiente:
2. Revisión Elástica:
- Revisión de esfuerzos permisibles:
Las cargas de trabajo o las cargas sin factorizar proporcionan la base para el cálculo de
la resistencia del concreto, cuando se trata del método de diseño por carga de servicio o
diseño por esfuerzos permisibles. Ahora bien, desde el punto de vista de flexión, los
esfuerzos máximos calculados elásticamente no pueden exceder los esfuerzos de trabajo o
de trabajo o permisibles. Donde, el método de esfuerzo permisible establece que no solo
satisface automáticamente el estado límite último sino que además no exceden los
esfuerzos permisibles.
En este sentido, posterior a la debida selección de las dimensiones tentativas del
miembro que se encontrará sobre las bases, se podría revisar las deflexiones bajo los
estados de carga de interés y la resistencia última del miembro, siendo el objetivo principal
del presfuerzo el perfeccionar el comportamiento mientras se somete a cargas de servicio,
pues esto último establece la magnitud de la fuerza pretensora a usarse, aunque los
requisitos de resistencia pueden determinar el área total del acero a tensión.
- Esfuerzos permisibles en el hormigón:
Esta clase de esfuerzos se caracteriza por surgir inmediatamente después de que
suceda la transferencia y antes de que ocurran las pérdidas, ya sea por contracción o por
flujo plástico.
- Esfuerzos permisibles en el acero de presfuerzo:
Debido a la fuerza aplicada en el gato se utiliza el 0,8 x Fsr y para inmediatamente
después de la transferencia 0,7 x Fsr.
3. Revisión por resistencia última:
El método de diseño por resistencia también es conocido como el método de factor
de carga y se caracteriza por un diseño de estados límites, focalizándose sobre todo en los
estados límites últimos y prestándole atención a los estados límite de serviciabilidad
posterior a concluir con el diseño original. Para esta fase, se procede a multiplicar los
factores de carga por las cargas de trabajo perteneciente al diseño, además de que la
estructura es diseñada para resistir hasta la capacidad ultima de dichas cargas factorizadas.
Teniendo en cuenta lo siguiente:
El momento último actuante: Mu = FcMs < MR
Dónde:
Fc = Factor de carga.
Fc = Factor de carga.
Ms = Momento de servicio.
MR = Momento resistente.
Por otra parte, la resistencia obtenida se afecta de un factor de obtenida se afecta de
un factor de reducción, que afecta a diversos valores de acuerdo al reducción, que afecta a
diversos valores de acuerdo al tipo de efecto.
Para flexión: FR = 0.9
Para cortante: FR = 0.8
Para cortante: FR = 0.8
Para flexocompresión: FR = 0.75
4. Revisión por cortante:
a. Corte vertical:
El cortante total resistente del elemento es VCR CR + V + V
Donde:
VCR = cortante que resiste el concreto.
Vss = cortante que resiste el acero = cortante que resiste el acero.
- Secciones con presfuerzo total:
El cortante que resiste el concreto en secciones con presfuerzo total se n presfuerzo
total se calculará con la siguiente fórmula:
Por otro lado, también se debe proceder a determinar el cortante actuante o de
servicio, a fin de multiplicar por su factor de carga y se multiplicará por su factor de carga.
Además se debe considerar que dicho valor deberá ser menor que el cortante que resiste el
concreto, de no ser asi se procede a agregar acero refuerzo a fin de resistir el cortante
excedente. Siendo entonces VU = FcVs = 1.4Vs < VCR
- Secciones con presfuerzo parcial: En secciones con presfuerzo parcial y en secciones con presfuerzo total donde los
tendones no estén adheridos, o situados en la zona de transferencia, se aplicarán las
fórmulas de cortante para elementos reforzados, donde ρ corresponde a la cuantía de acero
refuerzo.
b. Corte horizontal:
Este tipo de fuerzas cortantes se desarrollan entre las superficies de elementos
compuestos que se relacionan a flexión y son originadas por el gradiente de momento
resultante de las fuerzas cortantes verticales.
5. Revisión por acero mínimo:
- Momento de agrietamiento: El momento que produce el agrietamiento se determina de manera fácil para una viga denominada típica, escribiendo la ecuación para el esfuerzo en el concreto en la cara
inferior, basándose en la sección homogénea e igualando al módulo de ruptura:
Evidentemente el Magr corresponde al momento de agrietamiento, abarcando el
momento debido al peso propio y por las cagas, tanto muertas como vivas sobrepuestas,
además de que ff es el módulo de ruptura.
6. Revisión por acero máximo:
Es esencial garantizar que el elemento presentará una falla dúctil y por ende se debe
corroborar que la deformación sea al menos un 33% mayor que la deformación de fluencia
como se muestra a continuación:
7. Revisión por acero máximo:
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