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Cálculo de estructuras de hormigón - Aplicación ESwin
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Cálculo de estructuras de hormigón - Aplicación ESwin

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Introducción al cálculo de estructuras de hormigón armado y la aplicación de diseño ESwin. Más información Procedimientos-Uno, SL (+34) 95 20 20 165 info@arqui.com

Introducción al cálculo de estructuras de hormigón armado y la aplicación de diseño ESwin. Más información Procedimientos-Uno, SL (+34) 95 20 20 165 info@arqui.com

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  • 1. arqui.com Curso de cálculo de estructuras de hormigón. Jesús Avilés Pérez javiles@procuno.com Procedimientos-Uno S.L. Avda. Juan López Peñalver nº 8, 29590 Parque Tecnológico de Andalucía, Campanillas (Málaga)
  • 2. 11/10/2013 2 BLOQUE I – DATOS DE PARTIDA 1. Introducción. 2. Elección del tipo de estructura. 3. Elección de los materiales. 4. Resumen de la geometría y las cargas. BLOQUE II – INTRODUCCIÓN DE LA GEOMETRÍA EN ESWIN 1. Estructura de plantas. 2. Pilares. 3. Forjados y losa de cimentación. 4. Escaleras. CONTENIDO arqui.com
  • 3. 11/10/2013 3 BLOQUE III – COMPROBACIONES. 1. E.L.U. de Agotamiento frente a solicitaciones normales. 2. E.L.U. de Inestabilidad 3. E.L.U. de Agotamiento por esfuerzo cortante. 4. E.L.U. de Agotamiento por punzonamiento. 5. E.L.U. de Agotamiento por rasante ala - alma 6. E.L.U. de Agotamiento por torsión. 7. E.L.S. de Deformación. BLOQUE IV – CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA. 1. Cálculo de la estructura. 2. Generación de documentación. CONTENIDO arqui.com
  • 4. 11/10/2013 4 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com 2,860 1,0001,3002,8603,010
  • 5. 11/10/2013 5 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com +0,00 +0,15+0,15 +0,00 +0,00 +0,15 Planta baja (0,00 a 0,15)
  • 6. 11/10/2013 6 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com +3,01+3,01 +3,01 Planta primera (3,01)
  • 7. 11/10/2013 7 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com +7,17 27% 42% 29% 33% +7,17 42% 33% 29% 27% 28% +7,17 Planta cubierta (5,87 a 7,17)
  • 8. 11/10/2013 8 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com
  • 9. 11/10/2013 9 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com Sobrecarga de nieve Sobrecarga de uso
  • 10. 11/10/2013 10 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com Cargas de viento +X
  • 11. 11/10/2013 11 1.1.- INTRODUCCIÓN. arqui.com Cargas de viento +Y
  • 12. 11/10/2013 12 1.2.- ELECCIÓN DEL TIPO DE ESTRUCTURA. arqui.com Unidireccional autorresistente Unidireccional semirresistente Vigueta armada Vigueta pretensada Unidireccional in situ Forjadosunidireccionales
  • 13. 11/10/2013 13 1.2.- ELECCIÓN DEL TIPO DE ESTRUCTURA. arqui.com Placas alveolares Forjados de chapa colaborante Forjadosunidireccionales
  • 14. 11/10/2013 14 1.2.- ELECCIÓN DEL TIPO DE ESTRUCTURA. arqui.com Forjadosbidireccionales Forjados reticulares Losas macizas
  • 15. 11/10/2013 15 1.3.- ELECCIÓN DEL MATERIAL. arqui.com HA – R / C / TA / CE. Hormigón 1.- Clase de exposición  Ubicación, ambiente  Agresividad (clases específicas) 2.- Resistencia Clase de exposición. (EHE tablas 8.2.2 y 8.2.3) Luces previstas. Alturas de pilares. Grandes cargas elevadas 3.- Consistencia A menor consistencia, mayor manejabilidad. Poca consistencia: peligro de segregación. Estructuras con inclinación. 4.- Tamaño del árido Recubrimiento*0,8 (clase de exposición) Tamaño normalizado EHE 28.3.b
  • 16. 11/10/2013 16 1.3.- ELECCIÓN DEL MATERIAL. arqui.com Cemento Consultar Anejo 4 de EHE (RC-08)
  • 17. 11/10/2013 17 1.3.- ELECCIÓN DEL MATERIAL. arqui.com Tipificaciónestructura ¿Clase de exposición?  Ambiente no agresivo.  Hormigón no visto. ¿Cemento?  Más básico posible: CEM I.  Resistencia mínima: 32,5 N. CEM I 32,5 N ¿Recubrimiento? CEM I + C.E. I: 15 mm. Control normal: +10 mm. R=25 mm ¿Tamaño árido? 0,8*R= 20 mm Tamaño normalizado inf: 16. TA=16 mm ¿Consistencia? Facilidad puesta en obra Poca inclinación Blanda ¿Resistencia?  Ambiente I.  Mínima: 25 Mpa. 25 MPa HA – 25 / B / 16 / I I
  • 18. 11/10/2013 18 1.3.- ELECCIÓN DEL MATERIAL. arqui.com Tipificacióncimentación ¿Clase de exposición?  Agresividad media (sulfatos).  Cimentaciones. ¿Cemento? Tablas Anejo 4: II/A-D. Presencia sulfatos: SR. CEM II/A-D 32,5 N SR ¿Recubrimiento? Qb: lo fija el proyectista. Control normal: +10 mm. R=45 mm ¿Tamaño árido? 0,8*R= 36 mm Separaciones no excesivas: 22. TA=22 mm ¿Consistencia? Facilidad puesta en obra Sin inclinación Blanda ¿Resistencia?  Ambiente IIa+Qb.  Mínima: 30 Mpa. 30 MPa HA – 30 / B / 22 / IIa+Qb IIa+Qb
  • 19. 11/10/2013 19 1.3.- ELECCIÓN DEL MATERIAL. arqui.com Aceros Límite elástico 400 MPa 500 MPa Ductilidad especial S SD B 500 S
  • 20. 11/10/2013 20 1.4.- RESUMEN DE LOS DATOS DE PARTIDA arqui.com 19,9 x 12,1 m2 Cota planta sótano +0,00 / +0,15 Cota planta alta +3,01 Cota planta cubierta inclinada +5,87 Cota planta cubierta plana +7,01 Materiales estructura HA-25/B/16/I + Acero B 500 S (CEM I 32,5 N) Materiales cimentación HA-30/B/22/IIa+Qb + Acero B 500 S (CEM II/A-D 32,5 N SR) Configuración estructura Forjados reticulares de hormigón armado de casetón perdido sobre pilares de hormigón armado. Cimentación por losa de hormigón armado Terreno Gravas angulosas de pizarras con arenas en matriz arcillosa roja. Presencia de sulfatos (agresividad media) Presión de hundimiento 0,75 kg/cm2 Módulo de balasto K30 15,80 kg/cm3 Peso específico aparente 1,90 T/m3 Datosgenerales
  • 21. 11/10/2013 21 1.4.- RESUMEN DE LOS DATOS DE PARTIDA arqui.com Superficie Grupo de carga Ejes Cargas (kN/m2) FX FY FZ Forjado 7,17 Carga gravitatoria (CGV) Globales 0,00 0,00 -1,50 Sobrecarga de uso (SUS) Globales 0,00 0,00 -1,00 Sobrecarga de nieve (SNV) Globales 0,00 0,00 -0,30 Viento +X (VX+) Globales 0,00 0,00 -0,113 Viento +Y (VY+) Globales 0,00 0,00 -0,096 Forjado inclinado Carga gravitatoria (CGV) Globales 0,00 0,00 -2,00 Sobrecarga de uso (SUS) Globales 0,00 0,00 -1,00 Sobrecarga de nieve (SNV) Globales 0,00 0,00 -0,289 Viento +Y (VY+) Barlovento Locales 0,00 0,00 0,331 Viento –Y (VY-) Sotavento Locales 0,00 0,00 0,162 Forjados 5,87 (barlovento) Carga gravitatoria (CGV) Globales 0,00 0,00 -3,00 Sobrecarga de uso (SUS) Globales 0,00 0,00 -1,00 Viento +X Barlovento Globales 0,023 0,00 -0,085 Viento +Y Barlovento Globales 0,00 0,023 -0,085 Viento +X Sotavento Globales 0,053 0,00 -0,173 Viento +Y Sotavento Globales 0,00 0,053 -0,173 Planta baja y primera Solado (SOL) Globales 0,00 0,00 -1,00 Tabiquería (TBP) Globales 0,00 0,00 -1,00 Sobrecarga de uso (SUS) Globales 0,00 0,00 -2,00 Escalera (peldaños) Solado (SOL) Globales 0,00 0,00 -1,50 Sobrecarga de uso (SUS) Globales 0,00 0,00 -1,61 Escalera (mesetas) Solado (SOL) Globales 0,00 0,00 -1,00 Sobrecarga de uso (SUS) Globales 0,00 0,00 -2,00 Cargas
  • 22. 11/10/2013 22 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com M Los momentos flectores provocan una compresión en el hormigón y una tracción en el acero. Estados Límite del hormigón  Compresión máxima: 2‰ Si hay zonas traccionadas: εc0 Estados Límite del acero  Límite elástico.  Tracción máxima: 10‰ (fluencia) Dominios de deformación
  • 23. 11/10/2013 23 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com Existen múltiples maneras de agotar una sección (Estados Límite). A cada Estado Límite le corresponde una deformada de la sección. Todas las posibles deformadas se agrupan en dominios DOMINIO 1 (Tracción simple) Agotamiento por tracción excesiva en la armadura.
  • 24. 11/10/2013 24 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com Existen múltiples maneras de agotar una sección (Estados Límite). A cada Estado Límite le corresponde una deformada de la sección. Todas las posibles deformadas se agrupan en dominios DOMINIO 2 (Flexión simple / compuesta) Agotamiento por tracción excesiva en la armadura. Existen zonas comprimidas en el hormigón
  • 25. 11/10/2013 25 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com Existen múltiples maneras de agotar una sección (Estados Límite). A cada Estado Límite le corresponde una deformada de la sección. Todas las posibles deformadas se agrupan en dominios DOMINIO 3 (Flexión simple / compuesta) Agotamiento por compresión excesiva en el hormigón. Las armaduras están dentro de la zona de fluencia.
  • 26. 11/10/2013 26 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com Existen múltiples maneras de agotar una sección (Estados Límite). A cada Estado Límite le corresponde una deformada de la sección. Todas las posibles deformadas se agrupan en dominios DOMINIO 4 (Flexión simple / compuesta) Agotamiento por compresión excesiva en el hormigón. Las armaduras no llegan a la zona de fluencia.
  • 27. 11/10/2013 27 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com Existen múltiples maneras de agotar una sección (Estados Límite). A cada Estado Límite le corresponde una deformada de la sección. Todas las posibles deformadas se agrupan en dominios DOMINIO 5 (Compresión simple o compuesta) Agotamiento por compresión excesiva en el hormigón. Toda la sección está comprimida.
  • 28. 11/10/2013 28 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com ImplementaciónenESwin Nd Md Armadura de tracción (cm2) Armadura de compresión (cm2) Cercos (S,Ø) Armadura “necesaria” Cuantía mínima (cm2) Cuantías máximas (cm2) Mínimos usuario (cm2) Armadura “resultante” Criterios usuario (S,Ø) Separación mínima (cm) Separación mínima (cm) Ø, nº Sep. Cualquiera de estos procesos puede obligar a aumentar la sección o detener el cálculo Función
  • 29. 11/10/2013 29 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com ImplementaciónenESwin Vigas: se limita a un diámetro por posición. • Puede forzarse simetría en HI / HD o total. Pilares: se igualan las armaduras por simetría: • BSHI = BSHD = BIHI = BIHD • BS = BI = HI = HD Losas / Muros: • 4 posibles diámetros en reparto • 4 posibles diámetros en refuerzo Reticulares: •Reparto superior: •Hasta 2 diámetros, uno por dirección •Zona aligerada • 4 posibles diámetros en reparto • 4 posibles diámetros en refuerzo • Zona de ábaco • 4 posibles diámetros en reparto • 4 posibles diámetros en refuerzo
  • 30. 11/10/2013 30 3.1.- AGOTAMIENTO POR SOLICITACIONES NORMALES arqui.com ImplementaciónenESwin Barras / Elementos Constructivos Losas / Reticulares / Muros
  • 31. Barras canónicas 11/10/2013 31 3.2.- INESTABILIDAD. arqui.com Incremento de la flexión en piezas comprimidas, debido al pandeo. Longitud de pandeo Pilares de edificios (Julian – Lawrence) λ Nd, Mdx, Mdy
  • 32. 11/10/2013 32 3.2.- INESTABILIDAD. arqui.com ImplementaciónenESwin Datos/Generales/Pandeo Propiedades del elemento constructivo Cálculo
  • 33. Conarmadura 11/10/2013 33 3.3.- CORTANTE. arqui.com Modelo de bielas y tirantes: Agotamiento por compresión (bielas) Agotamiento por tracción (tirantes) Debe cumplir: • Cuantías mínimas. • Separaciones dependientes de Vu1. • ¿Existe armadura de compresión? • Compatibilidad con arm. longitudinal
  • 34. 11/10/2013 34 3.3.- CORTANTE. arqui.com ImplementaciónenESwin Vd Nd Compresión en el alma Tracción en el alma Aumenta sección OK OK Armadura no necesaria SÍNO ¿Armadura de cortante? + armadura longitudinal Capacidad necesaria acero Armadura de compresión Compatibilidad ramas Armadura Criterios de usuario (Ø, sep) FALLA ¿Factible? SÍ NO FALLA Cuantías mínimas ¿Factible? SÍ NO
  • 35. 11/10/2013 35 3.3.- CORTANTE. arqui.com ImplementaciónenESwin Barras / Elementos Constructivos Losas / Reticulares / Muros Datos / Generales
  • 36. 11/10/2013 36 3.4.- PUNZONAMIENTO arqui.com Comprobación de la resistencia de una superficie uniforme frente a cargas puntuales (normalmente apoyos en pilares). La comprobación básica es idéntica a la de cortante, extendida al perímetro crítico: El efecto en este caso es el Esfuerzo efectivo Fsd,ef: • No hay transferencia de momentos: Fsd,ef= Fd. • Apoyo en soporte interior: Fsd,ef=1,15 · Fd. • Apoyo en soporte de borde: Fsd,ef=1,40 · Fd. • Apoyo en soporte de borde: Fsd,ef=1,50 · Fd.
  • 37. 11/10/2013 37 3.4.- PUNZONAMIENTO arqui.com Consideración de huecos en el perímetro crítico EHE
  • 38. 11/10/2013 38 3.4.- PUNZONAMIENTO arqui.com Comprobaciones. En el perímetro crítico (u1) Sin armadura Con armadura En el borde del pilar (u2) Exterior a la armadura de punzonamiento (un,ef)
  • 39. 11/10/2013 39 3.4.- PUNZONAMIENTO arqui.com ImplementaciónenESwin Fd= directamente del matricial Fsd,ef FALLO Armadura Hendimiento (compresión) NO CUMPLE CUMPLE Borde del pilar P. Crítico sin armadura Armadura total necesaria Exterior a la armadura NOSÍDescuenta armadura cortante Armadura necesaria ¿Factible? NOSÍ NO CUMPLE CUMPLE ¿Todo OK? Sin armadura NOSÍ ¿Todo OK?
  • 40. 11/10/2013 40 3.4.- PUNZONAMIENTO arqui.com ImplementaciónenESwin Pilares Forjados / Losas
  • 41. 11/10/2013 41 3.5.- RASANTE ALA - ALMA arqui.com Esfuerzo efectivo Rasante de agotamiento por compresión Tensiones tangenciales en la unión ala – alma que tienden a desgarrar una de otra. Se asume el modelo de bielas y tirantes. Rasante de agotamiento por tracción Puede incrementar la armadura superior perpendicular (armadura de cosido)
  • 42. 11/10/2013 42 3.6.- TORSIÓN arqui.com Tensiones tangenciales distribuidas en una sección eficaz situada en la zona exterior de la sección bruta. Se asume el modelo de bielas y tirantes. Torsor de agotamiento por compresión Torsor de agotamiento por tracción en la armadura transversal Torsor de agotamiento por tracción en la armadura longitudinal Puede incrementar la armadura longitudinal Normalmente incrementa la armadura transversal (en barras)
  • 43. 11/10/2013 43 3.6.- TORSIÓN arqui.com Separación máxima de los cercos de torsión: ue/8. Sección he (cm) ue (cm) Smax 15x27 4,82 64,71 8,09 20x27 5,00 74,00 9,25 25x27 5,00 84,00 10,50 30x27 5,00 94,00 11,75 35x27 5,00 104,00 13,00 40x27 5,00 114,00 14,25 45x27 5,00 124,00 15,50 Cuando Td>Tu2, los cercos tendrán al menos esta separación
  • 44. 11/10/2013 44 3.6.- DEFORMACIÓN arqui.com Concepto de flecha instantánea, diferida y total
  • 45. 11/10/2013 45 3.7.- DEFORMACIÓN arqui.com Proceso de cálculo de flechas Cálculo matricial Esfuerzos Desplazamientos de las secciones brutas Inercias equivalentes (fórmula de Branson) Inercia bruta Inercia fisurada Recálculo de deformaciones con inercia equivalente Flechas instantáneas Historial de cargas Flechas diferidas Flecha activa Flecha total Armadura de compresión
  • 46. 11/10/2013 46 3.7.- DEFORMACIÓN arqui.com ImplementaciónenESwin Elementos constructivos Losas / Reticulares / Muros Datos / Historial de cargas Datos Generales / Edificio
  • 47. 11/10/2013 47 Juan López Peñalver 8, Parque Tecnológico de Andalucía 29590 Málaga, España, procuno@procuno.com +34 952020165

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