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El diseño de vigas de hormigón armado se logra mediante un método de prueba y error. Sin embargo, el código de diseño, ciertas reglas generales y la experiencia pasada pueden reducir en gran medida el proceso de diseño que requiere mucho tiempo.
Primero, ciertos aspectos del diseño, como la geometría y el peso propio, deben estimarse y verificarse durante el proceso de diseño. Los códigos aplicables, como ACI 318-19, brindan especificaciones para ayudar a los diseñadores, pero se deben hacer algunas suposiciones y supuestos.
Un diseñador experimentado puede llegar a suposiciones muy precisas. Por el contrario, los nuevos diseñadores con poca o ninguna experiencia deben basarse en cálculos de prueba o reglas arbitrarias modificadas para su situación particular.
El peso muerto de la viga y sus dimensiones geométricas pueden requerir suposiciones de diseño para vigas de hormigón armado. El código de diseño proporciona especificaciones para la selección del tamaño de las barras, el espaciamiento, el recubrimiento de concreto y la colocación de las barras.
Tabla de contenido
Supuestos y especificaciones para el diseño de vigas de hormigón armado
1. Dimensiones del haz
El tamaño de la viga está determinado por momentos negativos o fuerzas cortantes en los apoyos. Puede utilizar el factor de momento ACI para calcular el momento para un tramo determinado. Alternativamente, el diseñador puede estimar la profundidad de la viga en 60 mm a 65 mm por metro de luz de la viga.
El Código no proporciona los requisitos relacionados con la relación entre el ancho y el canto de las vigas de hormigón armado. Sin embargo, una buena regla general es utilizar una profundidad de 2,5 a 3 veces el ancho de la viga. Para vigas de luz larga, es económico usar secciones profundas y estrechas.
Sin embargo, las consideraciones arquitectónicas pueden impedir el uso de vigas de concreto profundas, lo que obliga a los diseñadores a elegir vigas más anchas. Cuantos menos tamaños de vigas haya en la estructura, mejor desde el punto de vista económico.
2. Elección del tamaño de la barra
Después de calcular el área de refuerzo requerida, se puede usar la Tabla 1 para seleccionar el número de barras que proporcionarán el área de refuerzo requerida.
Un tamaño de barra de 32 o menos suele ser práctico. Aunque es preferible usar un tamaño de barra para las vigas, se pueden usar dos tamaños de barra diferentes para proporcionar el área de acero requerida.
mesa–1: área del grupo de barras, mm2
| numero de barras | 1 | 2 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 9 | Diez | 11 | 12 |
| tamaño de la barra, ES | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| Diez | 71 | 142 | 213 | 284 | 355 | 426 | 497 | 568 | 639 | 710 | 781 | 852 |
| 13 | 129 | 258 | 387 | 516 | 645 | 774 | 903 | 1032 | 1161 | 1290 | 1419 | 1548 |
| dieciséis | 199 | 398 | 597 | 796 | 995 | 1194 | 1393 | 1592 | 1791 | 1990 | 2189 | 2388 |
| 19 | 284 | 568 | 852 | 1136 | 1420 | 1704 | 1988 | 2272 | 2556 | 2840 | 3124 | 3408 |
| Veintidós | 387 | 774 | 1161 | 1548 | 1935 | 2322 | 2709 | 3096 | 3483 | 3870 | 4257 | 4644 |
| Veinticinco | 510 | 1020 | 1530 | 2040 | 2550 | 3060 | 3570 | 4080 | 4590 | 5100 | 5610 | 6120 |
| 29 | 645 | 1290 | 1935 | 2580 | 3225 | 3870 | 4515 | 5160 | 5805 | 6450 | 7095 | 7740 |
| 32 | 819 | 1638 | 2457 | 3276 | 4095 | 4914 | 5733 | 6552 | 7371 | 8190 | 9009 | 9828 |
| 36 | 1006 | año 2012 | 3018 | 4024 | 5030 | 6036 | 7042 | 8048 | 9054 | 10060 | 11066 | 12072 |
| 43 | 1452 | 2904 | 4356 | 5808 | 7260 | 8712 | 10164 | 11616 | 13068 | 14520 | 15972 | 17424 |
| 57 | 2581 | 5162 | 7743 | 10324 | 12905 | 15486 | 18087 | 20648 | 23229 | 25810 | 28391 | 30972 |
3. Ancho mínimo del haz
La Tabla 2 muestra los anchos de viga mínimos requeridos para acomodar múltiplos de barras de varios tamaños.
Tabla 2: Número máximo de barras como monocapa en el fuste para vigas con tamaño máximo de árido de 19 mm
| ancho de haz, mm | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 |
| tamaño de la barra | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| dieciséis | 2 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 9 | Diez | 11 | 12 | 13 | 15 | dieciséis |
| 19 | 2 | 3 | cuatro | 6 | 7 | 8 | 9 | Diez | 11 | 12 | 14 | 15 |
| Veintidós | 2 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 9 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Veinticinco | 2 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 9 | Diez | 11 | 12 | 13 |
| 29 | 2 | 3 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 9 | 9 | Diez | 11 |
| 32 | 1 | 2 | 3 | cuatro | Cinco | Cinco | 6 | 7 | 8 | 8 | 9 | Diez |
| 36 | 1 | 2 | 3 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 6 | 7 | 8 | 8 | 9 |
| 43 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | cuatro | Cinco | Cinco | 6 | 6 | 7 | 7 |
| 57 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | cuatro | cuatro | Cinco | Cinco | 6 |
mesa-3: el número máximo de barras como una sola capa en el fuste de una viga con un tamaño agregado máximo de 25 mm
| ancho de haz, mm | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 | 650 | 700 | 750 |
| tamaño de la barra | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| dieciséis | 2 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 9 | Diez | 11 | 12 | 13 |
| 19 | 2 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 9 | Diez | 11 | 11 | 12 |
| Veintidós | 2 | 3 | cuatro | Cinco | Cinco | 6 | 7 | 8 | 9 | Diez | 11 | 12 |
| Veinticinco | 2 | 3 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 8 | 9 | Diez | 11 |
| 29 | 2 | 2 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 6 | 7 | 8 | 9 | Diez | Diez |
| 32 | 1 | 2 | 3 | cuatro | cuatro | Cinco | 6 | 7 | 8 | 8 | 9 | Diez |
| 36 | 1 | 2 | 3 | 3 | cuatro | Cinco | 6 | 6 | 7 | 8 | 8 | 9 |
Nota:
Se supone que el recubrimiento máximo de hormigón hasta el estribo 13 es de 40 mm
4. Cubierta de hormigón
El recubrimiento de hormigón es la distancia desde la superficie del hormigón hasta el estribo de la sección de la viga. Los requisitos de cobertura de hormigón del Código ACI son extensos.
Para vigas no expuestas a la intemperie o en contacto con el suelo, la distancia libre mínima desde el fondo de acero hasta la superficie de hormigón es de 40 mm según ACI 318-19 Sección 20.5.1.3, Tabla 20.5.1.3. 1.
Las cubiertas de hormigón son necesarias para proteger las barras de refuerzo del ataque ambiental y el vandalismo y para garantizar una buena adherencia entre las barras de refuerzo y el hormigón.
5. Espacio entre barras
El espaciado distintivo entre las barras dentro de una sola capa debe ser mayor o igual a:
1. 25 mm
2. Diámetro de la barra vertical
3. 4/3 veces el tamaño máximo del agregado
6. Arreglo de barras
Si las barras se colocan en varias capas, las barras de la capa superior deben colocarse directamente encima de las barras de la capa inferior y la distancia diferenciada entre las capas debe ser de al menos 25 mm.
7. Peso muerto de vigas de hormigón armado
La estimación del peso propio de las vigas de hormigón armado es fundamental para calcular con precisión las cargas y, en consecuencia, los momentos que resisten. El cálculo de cargas de vigas fijas no es sencillo y puede requerir iteraciones.
Puede suponer las dimensiones de la viga a partir de las cuales puede calcular el peso propio. Si el peso muerto estimado resulta ser significativamente menor que el peso de la sección diseñada, se debe redimensionar la viga y recalcular el peso de la viga y el momento aplicado. Alternativamente, la Tabla 4 se puede usar como regla general para estimar el peso del concreto.
mesa-cuatro: estimación inicial del peso de la viga
| Momento de diseño, mu (KN.m) | Peso estimado, KN/m |
| ≤271 | 4.38 |
| >271 ≤406 | 5.11 |
| >406 ≤542 | 5.84 |
| >542 ≤678 | 6.57 |
| >678 | 7.3 |
Preguntas más frecuentes
Las vigas son miembros estructurales de edificios de hormigón armado dispuestos horizontalmente para transmitir cargas a soportes como paredes, vigas y columnas.
Las variables de diseño para las vigas de hormigón armado son la relación de refuerzo de la viga, la profundidad y el ancho.
Se recomienda una relación de ancho a profundidad de 2,5 a 3 para vigas de hormigón armado. Se debe considerar el espacio mínimo entre las barras de refuerzo al determinar el ancho de la viga.
ACI 318-19 proporciona la profundidad mínima de la viga según las condiciones de luz y soporte. Se puede considerar una profundidad menor, pero se debe verificar la desviación de la viga.
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