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Comparación entre Vigas Pretensadas y Postensadas

Diferencias en el Proceso de Tensado

• Se plantea la comparación entre vigas pretensadas y postensadas, destacando que el tensado de los cables en las vigas pretensadas se realiza antes del colado del hormigón, mientras que en las postensadas ocurre después.

Anclaje y Trayectoria de los Cables

• El anclaje en vigas pretensadas se hace por adherencia directa al hormigón, mientras que en las postensadas se utilizan dispositivos mecánicos como intermediarios.

• En las vigas pretensadas, los cables tienen una trayectoria recta debido a su armado previo en moldes metálicos; en cambio, los cables de las vigas postensadas pueden ser rectos o curvos.

Esfuerzos Internos y Diseño Estructural

• Ambos tipos de vigas generan esfuerzos internos de compresión a partir de esfuerzos de flexión. Esto es crucial para entender cómo funcionan estructuralmente.

• Aunque no se requieren procedimientos de cálculo para vigas pretensadas, sí son necesarios para las postensadas. Se menciona un diseño inicial con dimensiones específicas (30 m x 8 m).

Elementos Estructurales Adicionales

• Las vigas postensadas necesitan elementos adicionales para cubrir espacios más grandes; no pueden funcionar solas sin otros soportes que generen la cubierta.

• La estructura debe incluir elementos secundarios que permitan generar tanto la cubierta como el entrepiso, asegurando así un uso eficiente del espacio.

Cálculo del Peso y Análisis de Cargas

• Se discute cómo calcular la flecha del cable cuando este tiene trayectoria curva. Por ejemplo, si la viga tiene 2 m de altura y 15 cm de recubrimiento, queda una flecha efectiva.

• Para el análisis estructural se deben considerar tanto el peso propio de la viga como el peso adicional del entrepiso y la cubierta. Estos factores son esenciales para determinar cargas efectivas sobre la viga principal.

Componentes Horizontales en Postensado

• Al analizar los esfuerzos generados por el cable durante el postensado, se considera solo la componente horizontal (pH), despreciando la vertical ya que esta no es constante a lo largo del cable.

• La fórmula utilizada para calcular pH es similar a aquella usada para tracción: pH = Q cdot L^2/8 cdot textflecha , donde Q representa las cargas analizadas previamente.

Cálculo de Flechas y Diseño de Vigas Postensadas

Fórmulas y Consideraciones Iniciales

• Se menciona que la flecha se puede calcular utilizando una fórmula específica cuando la viga está simplemente apoyada. Sin embargo, el cálculo cambia si se trabaja con voladizos.

• En el diseño, si se requiere cubrir 60 m de luz, es necesario considerar dos postensados trabajando continuamente para soportar esa carga.

Esfuerzos en Vigas Postensadas

• El esfuerzo de postensado se considera como componente horizontal (pH), calculándose mediante la fórmula q^2 / 8 times textflecha .

• La altura de la viga es un dato dado (2 m), pero es crucial definir el ancho para verificar su resistencia a compresión.

Cálculo del Ancho y Materiales

• Para determinar la superficie necesaria de hormigón, se utiliza la carga (pH) sobre la tensión admisible del hormigón. Se busca optimizar el uso del material.

• Se recomienda utilizar hormigón H47 con una tensión admisible de 150 kg/cm² para vigas que soportan cargas significativas.

Verificación a Compresión y Pandeo

• Un ejemplo práctico indica que se necesita un ancho de viga de 30 cm para cumplir con los requisitos de compresión.

• Las vigas deben ser diseñadas considerando el pandeo; esto implica ahuecar la sección para evitar un uso excesivo de hormigón.

Ejemplo Práctico y Momentos de Inercia

• En un caso específico, se adopta un ancho total de 70 cm con huecos internos, lo cual permite mejorar el comportamiento ante pandeo.

• El momento de inercia necesario debe ser mayor al momento real; este se calcula restando el momento inercial del rectángulo vacío del rectángulo lleno.

Cálculo del Momento de Inercia en Vigas

Método para Calcular el Momento de Inercia

• Se establece que el momento de inercia se calcula como la diferencia entre el volumen lleno y vacío, utilizando la fórmula: altura por base al cubo sobre 12.

• Para verificar que este cálculo sea correcto, debe ser mayor o igual al momento de inercia necesario, relacionado con la carga de rotura (PK), multiplicada por un coeficiente de seguridad.

Relación entre Pandeo y Momentos de Inercia

• El pandeo se verifica asegurando que el momento de inercia sea suficiente; esto implica aumentar las dimensiones para mejorar la resistencia estructural.

• La carga de rotura se utiliza para determinar los cables necesarios en una estructura, considerando su disposición en ambas caras.

Verificación de Deformaciones

• Se analiza la flecha generada por compresión y pandeo; esta última provoca deformaciones similares a columnas horizontales.

• La verificación de la flecha se realiza usando momentos de inercia en el eje X, aplicando fórmulas específicas para vigas simplemente apoyadas.

Cálculo Adicional y Resultados

• Se utilizan diferentes fórmulas para calcular momentos según las condiciones del pandeo y las cargas aplicadas.

• La flecha admisible debe ser menor o igual a la luz sobre 500, lo cual es crucial para asegurar la estabilidad estructural.

Diseño Estructural Secundario

• Es importante considerar estructuras secundarias que vinculen vigas y cubran superficies adecuadamente.

• Se discute cómo cubrir una planta específica con vigas separadas y cómo estas deben estar soportadas por columnas adecuadas.

Ejemplos Prácticos

• Se ilustra un caso práctico donde dos vigas deben cubrir una planta rectangular, destacando la necesidad de una estructura secundaria.

• Las alturas propuestas pueden variar dependiendo del uso previsto del espacio; incluso si no hay uso específico, se puede considerar espacio útil para instalaciones internas.

Diseño de Estructuras con Vigas Vierendel

Uso eficiente de columnas y vigas

• Se presenta la posibilidad de cubrir una planta de 30 por 8 m utilizando solo cuatro columnas, evitando la necesidad de múltiples vigas secundarias.

• La estructura permite un uso libre en la planta baja sin apoyos internos, facilitando el diseño del espacio.

• Se diseñan dos vigas principales, específicamente vigas Vierendel, que se apoyan en dos columnas cada una para mantener la misma superficie cubierta.

Estructura y funcionalidad

• Las vigas tienen una altura de 4 m y requieren estructuras adicionales para el techo y el entrepiso, permitiendo un uso eficiente del espacio superior.

• Es crucial mencionar la estructura secundaria para garantizar que se cubra adecuadamente toda la superficie deseada.

Diseño técnico de las vigas

• Las vigas Vierendel están compuestas por un cordón superior e inferior, además de montantes verticales que conectan ambos cordones.

• Este diseño permite crear uniones rígidas en los nudos, optimizando la resistencia estructural.

Materiales y construcción

• Las vigas pueden ser dimensionadas con hormigón o perfiles de acero, dependiendo del diseño requerido.

• Se menciona una sección pequeña dentro del diseño general que actúa como un puente entre edificios.

Variaciones en el diseño

• Aunque las montantes no deben ir en diagonal según el diseño original, existen variantes donde se combinan diagonales con montantes verticales.

• El uso adecuado de alturas permite pasar instalaciones y aprovechar mejor los espacios disponibles.

Beneficios del diseño ligero

• Este tipo de viga permite reducir el peso propio al concentrar los elementos principales donde son necesarios para soportar esfuerzos.

• Aligerar la estructura facilita la inclusión de ventanales o divisiones livianas sin añadir peso excesivo a la construcción.

Diseño de Vigas: Consideraciones y Métodos

Altura Libre y Montantes

• La altura libre de la planta baja se establece en la vista, buscando que la separación entre montantes sea similar a la altura de la viga para mantener una sección cuadrada.

• Aunque esta no es la única forma de diseñar, se sugiere que es una opción viable al elegir el diseño.

Análisis de Cargas

• Se pueden diseñar vigas en hormigón armado o metálicas con perfiles de acero, dependiendo del análisis de cargas.

• Las cargas del entrepiso y cubierta utilizan los mismos datos que las vigas postensadas, aunque el peso propio varía según el material (hormigón vs. acero).

Esfuerzos y Luz

• Los esfuerzos en las vigas dependen de la luz a cubrir; hasta 30 m se puede calcular como simplemente apoyada usando fórmulas específicas para reacciones y momentos.

• Para luces mayores (ejemplo: 60 m), se pueden considerar voladizos o continuidades en las vigas para reducir la carga sobre cada viga individual.

Alternativas en Diseño

• Si un ejercicio requiere resolver con menos columnas (ejemplo: cuatro), se pueden generar voladizos para ajustar el diseño sin comprometer la estructura.

• El cable utilizado en el postensado no necesariamente sigue un diagrama de momentos; su trayectoria puede ser recta o curva según lo requiera el diseño estructural.

Ejemplos Prácticos

• Se presentan ejemplos visuales como vigas vierendel que cubren alturas completas, utilizando estructuras secundarias como casetonados de hormigón armado para grandes luces.

• Otra opción incluye reticulados metálicos que permiten cubrir grandes luces, mostrando cómo estas estructuras pueden integrarse con perfiles doble T para soportar cubiertas adicionales.

Estructura Metálica y Vigas

Conceptos de Estructura

• Se describe la estructura metálica como una cercha o reticulado, destacando la importancia de los montantes y cordones en las vigas.

• Se mencionan diferentes tipos de perfiles utilizados para vincular vigas, como WT y U, dependiendo de la sección que se necesite cubrir.

• Las vigas vierendel son presentadas como elementos clave en el diseño estructural, junto con perfiles doble T para cubrir luces menores.

Detalles Constructivos

• Se discute la necesidad de una estructura secundaria para apoyar cubiertas, incluyendo opciones como encofrados perdidos.

• La importancia de mostrar detalles constructivos claros es enfatizada, especialmente en contextos presenciales donde se requiere un entendimiento visual del corte.

Fuerzas y Momentos

• Se relaciona el tipo de vinculación con los esfuerzos en la estructura, similar a lo discutido anteriormente sobre estereoestructuras.

• Se explica cómo calcular esfuerzos de compresión y tracción en vigas bajo momentos positivos, utilizando el brazo de palanca (Z).