Hipótesis de diseño para flexión y carga axial: ¿cuáles son las hipótesis que deben utilizarse en el diseño por resistencia según la Norma E.060?
Proveedor
Fernando Supo Ramos
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906763975
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Asc. Nueva Juventud Mz H Lt. 4
Descripción
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Descripción
El diseño por resistencia de elementos sometidos a flexión y carga axial debe basarse en las siguientes hipótesis:
Hipótesis generales
El diseño debe basarse en las hipótesis indicadas en los numerales 10.2.2 a 10.2.7 y debe satisfacer las condiciones de equilibrio¹ y compatibilidad de deformaciones².
Distribución de deformaciones
Las deformaciones unitarias en el refuerzo y en el concreto deben suponerse directamente proporcionales a la distancia desde el eje neutro³, excepto en las vigas de gran peralte⁴ definidas en 10.7.1, donde debe emplearse un análisis que considere la distribución no lineal de las deformaciones unitarias.
Deformación máxima del concreto
La máxima deformación unitaria utilizable del concreto, εcu, en la fibra extrema sometida a compresión, se asumirá igual a 0,003.
Esfuerzo en el acero de refuerzo
El esfuerzo en el refuerzo deberá tomarse como Es × deformación unitaria del acero⁵.
Para deformaciones unitarias mayores que las correspondientes a fy, el esfuerzo se considerará independiente de la deformación unitaria e igual a fy.
Resistencia a tracción del concreto
La resistencia a la tracción del concreto no debe considerarse en los cálculos de elementos de concreto reforzado sometidos a flexión y carga axial, excepto cuando se cumplan los requisitos de 18.4.
Distribución de esfuerzos de compresión
La relación entre la distribución de los esfuerzos de compresión en el concreto y la deformación unitaria del concreto se debe suponer rectangular, trapezoidal, parabólica o cualquier otra forma que permita una predicción de la resistencia acorde con los resultados de ensayos de laboratorio representativos.
Bloque rectangular equivalente de compresión
El requisito anterior se satisface si se adopta una distribución rectangular equivalente de esfuerzos definida por:
Un esfuerzo uniforme de 0,85 f'c en la zona equivalente de compresión.
La profundidad del bloque de compresión será a = β₁ c.
La distancia c corresponde a la separación entre la fibra extrema comprimida y el eje neutro, medida perpendicularmente a este.
El factor β₁ será:
0,85 para f'c entre 17 y 28 MPa.
0,65 para f'c ≥ 56 MPa.
Para f'c entre 28 y 56 MPa, β₁ se obtiene por interpolación lineal.
Notas
¹ Equilibrio: la suma de fuerzas y momentos internos debe equilibrar las acciones externas aplicadas al elemento.
² Compatibilidad de deformaciones: el concreto y el acero adherido deben deformarse de manera compatible, permitiendo determinar las deformaciones y esfuerzos mediante una distribución coherente.
³ Eje neutro: línea de la sección donde la deformación es cero; por encima generalmente hay compresión y por debajo tracción.
⁴ Vigas de gran peralte: elementos cuyo comportamiento no sigue la hipótesis clásica de secciones planas, por lo que requieren un análisis específico.
⁵ Es: módulo de elasticidad del acero de refuerzo. La relación esfuerzo–deformación es lineal hasta alcanzar la fluencia (fy).
Ejemplo práctico
Se diseña una viga de concreto armado con f'c = 28 MPa y acero de fy = 420 MPa.
Se adopta una deformación máxima del concreto de 0,003.
Se supone que las deformaciones varían linealmente respecto al eje neutro.
El acero trabaja elásticamente hasta alcanzar fy; a partir de ese punto su esfuerzo permanece igual a fy.
En el cálculo resistente se desprecia la tracción del concreto.
Para representar la compresión del concreto se utiliza el bloque rectangular equivalente con β₁ = 0,85, obteniendo la profundidad del bloque mediante a = β₁c para calcular la resistencia nominal de la sección.