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El programa "Calculista de Estructuras de Hormigón paso a paso" que presentamos, esta destinado a cubrir el vació existente entre la bibliografía teórica y la eminentemente practica y a aclarar las nuevas normas EHE-99 con un sin número de ejercicios prácticos mecanizados mediante la informática, que esperamos sirvan de ayuda para resolver las dudas que surgen invariablemente cuando el calculista se enfrenta con una nueva reglamentación de calcule tan innovadora corno la dictada por EHE.La presente obra esta dirigida a los proyectistas, alumnos de ingeniería y arquitectura y técnicos en general del hormigón armado
El programa "Calculista de Estructuras de Hormigón paso a paso" que presentamos, esta destinado a cubrir el vació existente entre la bibliografía teórica y la eminentemente practica y a aclarar las nuevas normas EHE-99 con un sin número de ejercicios prácticos mecanizados mediante la informática, que esperamos sirvan de ayuda para resolver las dudas que surgen invariablemente cuando el calculista se enfrenta con una nueva reglamentación de calcule tan innovadora corno la dictada por EHE.La presente obra esta dirigida a los proyectistas, alumnos de ingeniería y arquitectura y técnicos en general del hormigón armado, deseosos de adquirir una facilidad de calculo aplicando al mismo tiempo, con rigor, las nuevas reglamentaciones de la Instrucción Española del Hormigón Estructural (EHE)" Se trata de encontrar el camino mas fácil entre la exposición teórica y el rigor de las formulas que dictan las normas y el ejercicio explicado y aplicado con múltiples problemas que ayuden a comprender el fundamento científico y las bases experimentadas en laboratorios de donde se derivan algunas de las reglamentaciones. Para ello, se incluyen una gran cantidad de ejercicios numéricos resueltos y se deja opción al usuario para obtener, mediante procedimientos informatizados, la respuesta a otros muchos problemas que le puedan surgir. Este libro tiene como principal objetivo facilitar mediante la informática el cálculo de estructuras de hormigón enfocado desde el EHE, eurocódigo 2 y completado con la nueva Normativa Europea.
ÍNDICE
CAPITULO I INTRODUCCIÓN
Una nueva filosofía de la informatización interactiva
El cálculo informatizado
Novedades que a porta la norma EHE.
INSTALACIÓN DEL SOFTWARE: "CALCULISTA DE ESTRUCTURAS."
REGLAS WINDOWS PREVIAS A LA ACTIVACIÓN DEL PROGRAMA "VISUAL FORJADO", QUE EL USUARIO DEBERÁ TENER MUY EN CUENTA
Tenga cuidado con la "resolución" de su monitor.
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LA NORMA EHE-99, EL EUROCODIGO 2 EXPERIMENTAL Y LA UNE-ENV COMPLEMENTADAS POR LA NORMA EUROPEA BEL-99
UNA NUEVA METODOLOGIA DE CÁLCULO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO
Con la nueva metodología, el cálculo de estructuras sufre cambios muy importantes
Momento reducido último limite
Tabla de momentos limites al E.L.U y al E.L.S (MN/m)
Forma de cálculor rápidamente "el Momento Reducido Ultimo, Limite" mediante ecuaciones lineales simples que proporcionan una aceptable aproximación
EL NUEVO CONCEPTO DE DURABILIDAD APLICADO AL CALCULO DE ESTRUCTURAS Y QUE SE ENCUENTRA DIRECTAMENTE RELACIONADO CON LA FISURACIÓN
Características de la exposición a la que se encuentran sometidas las construcciones
Tres grados de nocividad
La fisuración poco perjudicial
Caso de fisuración perjudicial
Caso de fisuración muy perjudicial
Estrategia para incrementar la durabilidad
Grados de exposición ambiental que pueden provocar la corrosión de las armaduras y la degradación del hormigón
1) Interiores de edificios protegidos de la intemperie, sin humedades o condensaciones
2) Estructuras para sótanos no ventilados sometidos a humedades relativas medias altas > 65% o condensaciones.
3) Estructuras exteriores protegidas de la lluvia pero en contacto con la atmósfera húmeda con precipitaciones superiores a los 600mm
4) Estructura aérea en edificaciones en las proximidades de la costa (a menos de 5 km)
5) Depósitos, piscinas, estaciones de tratamiento de aguas
6) Instalaciones industriales con sustancias más o menos agresivas o construcciones en la proximidad de Áreas industriales
7) Construcciones en zonas de alta montaña o estaciones invernales
Cálculos de estructuras de hormigón armado mediante programas informáticos
La rapidez, funcionalidad y exactitud del cálculo informático
Tipo de cálculo de estructuras a realizar en función de la exposición ambiental mas o menos agresiva
Ejemplo de cómo el arquitecto o ingeniero deberán exponer las especificaciones del proyecto
Tablas con los diferentes tipos de exposición
CUADROS DE DURABILIDAD Y AGRESIVIDAD
Resistencia característica del hormigón como base primordial para el cálculo de estructuras
Hormigón armado: generalidades
Unidades del S. I (Sistema Internacional)
Acciones y solicitaciones
Valor representativo de las acciones
Valores característicos de las acciones
Diagrama de tensiones ( os ) deformaciones (es) del acero
Diagrama de tensiones deformaciones del hormigón
Análisis del proceso de fisuración de una viga rectangular de hormigón
Condiciones que deben cumplirse en el E.L.S para evitar fisuras
Hipótesis para dimensionar al E.L.U
Hipótesis de cálculo por el método de los estados limite (EHE-99).
Diagrama de tensiones-deformaciones del hormigón y el acero
1) Diagrama de tensiones-deformaciones del hormigón
Resistencia del hormigón
Resistencia a compresión del hormigón a los d días
Resistencia a tracción del hormigón a los d días
Deformación longitudinal del hormigón
2) diagrama de tensiones-deformaciones del acero
Hipótesis de la regla de los tres pivotes: Diagrama de deformaciones limite
Cálculo de la distancia de la fibra neutra al paramento superior de una viga rectangular
Ejemplo práctico
Cálculo del momento de inercia de una viga
Ejemplo práctico
Diferentes clases de Estados Límite
Dimensionamiento al E.L.U de una viga de sección rectangular con fisuración poco perjudicial
Dimensionamiento de la viga al estado limite de servicio
Organigrama para el cálculo de una viga de sección rectangular al E.L.U
Cálculo del momento critico al E.L.U
Norma básica para el cálculo por los estados limite
El valor limite u = m_lu
Máximo momento que admite una viga
Viga con armadura a tracción y compresión
Cálculo del acero de las secciones ficticias
CAPÍTULO II CÁLCULO DE VIGAS POR LOS ESTADOS LIMITE
Ejemplo práctico sobre el cálculo informatizado de una viga rectangular al E.L.U y al E.L.S
Introducción de datos
Solución
Comprobar que no se sobrepasan las tensiones admitidas al E.L.U
Momento de inercia de la viga
Cálculo de la fuerza cortante y estribos necesarios (a 909 o a 459). Cálculo de una viga rectangular en ambiente agresivo
Estados limite de servicio para diferentes tipos de ambientes agresivos
Dimensionamiento al E.L.S por compresión del hormigón: ambiente muy perjudicial
Resultado final cálculodo al E.L.U y al E.L.S
Dimensionamiento al E.L.S: Sección rectangular: Formulas aplicadas
Cálcular una viga situada en un ambiente agresivo, por estar sometida a los ataques químicos y a fuertes precipitaciones en la proximidad de la Costa
Cómo se cálculo aplicando el estado limite de servicio (E.L.S)
Una nueva metodología aplicada al cálculo del hormigón armado por el método de los estados limite Cálculo del momento critico al E.L.U
Otras formulas al E.L.U de utilidad práctica
Norma Básica para el cálculo por los estados limite:
Como se obtienen los valores de m_Iu
Valores cálculodos para m_lse íntimamente relacionado con m_lu
Máximo momento que admite una viga que trabaja simultáneamente a compresión y a tracción, en función del momento soportado por la misma viga cuando solo trabaja a tracción
Viga con armadura a tracción y compresión
Ejemplos sobre cálculos de vigas de hormigón armado a flexión simple
Ejemplo de viga que trabaja a compresión
Tabla de los momentos reducidos m_lu en mega newton
Cálculo del acero a tracción
Resumen del cálculo de vigas por los estados limite
Cálculo de la misma viga anterior en ambientes muy perjudiciales
Estados limite de servicio para diferentes tipos de ambientes agresivos
Cálculo de una viga rectangular con armadura a tracción y compresión
Cálculo de una viga a flexión
Cálculo de la viga al E.L.S
Ejercicio corregido acerca de una viga de hormigón armado que precisa armadura a compresión
Ejercicio corregido explicado paso a paso, sobre una viga de hormigón armado que esta sometida a un ambiente agresivo
Cálculo detallado, paso a paso, de una viga rectangular: organigrama
Elija la opción de ambiente mas desfavorable
Transparencia: el ordenador le imprime los cálculos paso a paso
Estados limite de servicio para diferentes tipos de ambientes agresivos
Resolución de ejemplos prácticos de vigas rectangulares y sus correspondientes organigramas
Datos introducidos y resultados
Cargas uniformes y opciones de cálculo
Armado de una viga en función de su momento positivo y negativo
CAPITULO III VIGAS EN FORMA DE T
Cálcular una viga "en forma de te" que conforma la estructura de una losa
Cálculo de la viga en te al E.L.U
Cálculo la armadura mínima
Cálcular una "viga en t" de hormigón armado en ambiente "perjudicial"
Halla el momento flector (reducido mu = p.ui) limite al E.L.U
Cálculo de la 'viga en t' al E.L.U
Organigrama para el cálculo al E.L.U de vigas en t Cálculo la armadura mínima
Aplicaciones prácticas: ejemplos numéricos paso a paso
Cálculo de vigas de hormigón armado "en forma de T" a partir de su momento flector
Cálculo de la misma viga anterior para ambiente a la intemperie o "perjudicial"
Cálculo de la misma viga para ambiente agresivo o "muy perjudicial"
Cálculo de vigas de hormigón armado a partir de su carga uniforme
Introduzca las datas en las casillas azules
Cálculo de la misma viga, cargada uniformemente, para ambiente a la intemperie o "perjudicial"
Cálculo de la misma viga, cargada uniformemente, para ambiente agresivo o " muy perjudicial"
Organigramas para el cálculo de vigas de hormigón armado en forma de te
Ancho máximo de la cabeza de la viga en te
Organigrama para el cálculo por el estado de servicio de vigas en te .
CÁLCULO DE UNA VIGA EN FORMA DE TE EN AMBIENTE PERJUDICIAL
Viga en forma de te que soporta una losa para local de reunión o espectáculo
CAPITULO IV CÁLCULO DE SOPORTES POR LOS ESTADOS LIMITE
Diferencias obtenidas al calcular un soporte en un ambiente normal y luego en ambiente agresivo
Resultados para un soporte en ambiente normal
Resultados para un soporte en ambiente agresivo.
Pandeo de soportes: la nueva norma EHE-99 comparada con la normativa europea vigente
Normativa española EHE-99
Normativa europea BAEL-99
Utilice el ordenador para calcular un soporte rectangular de hormigón armado
Introduzca datos en las casillas azules
Datos.
Resultados obtenidos
Cálculo de un soporte de hormigón armado no sometido a pandeo
Cálculo de un soporte de hormigón armado sometido a pandeo y en un ambiente agresivo
Algunos ejemplos sobre cálculo de soportes
Cálculo de soportes de hormigón armado por el método de los estados limite: generalidades
Esbeltez mecánica
Longitud de pandeo
Soporte flexión compuesta
totalmente comprimida
parcialmente comprimida
totalmente traccionada
el = excentricidad mínima de primer orden
ea = excentricidad máxima de primer orden
Cálculo de la excentricidad de segundo orden según la norma Europea BAEL-99
Excentricidad de segundo orden según la norma española EHE-99
Hipótesis y disposiciones genérales
1) ¿la sección del soporte esta completamente comprimida?
2) ¿la sección del soporte esta parcialmente comprimida?
3) ¿se llega a alcanzar el estado limite ultimo?
Organigrama para el cálculo de un soporte rectangular a flexión compuesta por el método de los estados limite
Organigrama a seguir en el cálculo de soportes al E.L.U
Figura esquemática que muestra un ejemplo a seguir para calcular como trabajan las secciones de un soporte sometido a pandeo
Dimensionamiento de los soportes con secciones que trabajan parcialmente comprimidas
Dimensionamiento a pandeo de secciones de soportes totalmente comprimidos
Ejemplo numérico del cálculo de un soporte a flexión compuesta expuesto a pandeo
Cálculo de las armaduras que soportan el pandeo en dirección al eje x-x
Cálculo y verificación de soportes al E.L.S
Cálculo de estribos.
Soporte de hormigón armado con momento flector y excentricidad de segundo orden
Resultados obtenidos
La norma española comparada con la europea
Datos.
Resultados.
Cálculo de soportes sometidos a una fuerza centrada: compresión simple
Cálculo de un soporte con carga centrada por el método de los Estados últimos
Cálculo informatizado de un soporte de hormigón con carga centrada
Compare el "cálculo de soportes con carga centrada" y el método clásico contra pandeo
Ejemplos de aplicación de soportes: flexión compuesta
Resultados obtenidos y armadura en cada paramento
Calcular el mismo soporte anterior en ambiente muy perjudicial
Ejemplos de aplicación de soportes propicios al pandeo
El mismo ejercicio anterior pero utilizando la normativa europea y la excentricidad de segundo orden BAEL-99
El mismo ejercicio anterior pero utilizando la normativa española y en un ambiente muy perjudicial..
Cálculo de un soporte de hormigón armado, sometido a una carga centrada y un momento flector, lo que origina una excentricidad con el subsiguiente cálculo a pandeo
Introducción de datos
Resultados obtenidos de forma interactiva
Limitaciones en la tensión máxima que soporta el hormigón
Organigrama que describe paso a paso el cálculo del soporte
Cálculo paso a paso del soporte por los estados limite
Cálculo de las excentricidades
Cálculo de las armaduras que soportan el momento flector
Cálculo del coeficiente X
Cálculo de las armaduras en secciones completamente comprimidas
Cálculo de armaduras que soportan el pandeo
Sección real de aceros precisas a tracción
Cálculo y verificación del soporte al E.L.S
Verificación al E.L.S
Cálculo de estribos
CAPÍTULO V MURO DE SÓTANO DE MEDIANERÍA BAJO EMPUJE DE TIERRAS
Cálculo de un sótano de medianería que soporta los pilares y el forjado de la planta baja de un edificio .
Resultados obtenidos por el ordenador paso a paso
Cálculo de un edificio industrial provisto de muros de sótano sobre terreno agresivo
Planta baja y cimientos de sótano de medianería
Resultado obtenido: armadura del muro del sótano y dimensiones de la zapata.
Planta de cimientos.
CAPITULO VI VIGAS PLANAS EMBUTIDAS EN EL FORJADO
Características esenciales de los "entrepisos sin vigas"
Cálculo de estructuras compuestas de forjados unidireccionales sobre vigas planas
Introducción de datos
Resolución de un ejemplo práctico de forjados unidireccionales: planta de piso
Sección y1-yl
Comienza el programa informático sobre forjados unidireccionales
Resultado: forjado calculado
Forjado Obtenido mediante la impresora
Carga del forjado sobre las vigas.
Despiece de armaduras y kg. de acero
Carga por cetro lineal de viga
Cálculo de la viga plana
Zapata del soporte
Cálculo de un edificio destinado a oficinas públicas con estructura compuesta de vigas planas y forjados unidireccionales
Introducción de datos
Cálculo del forjado unidireccional de hormigón armado de la planta tipo
Planta de pisos: vigas planas, soportes, forjado, escaleras y cotas
Elección de la sobrecarga de oficinas públicas
Comienza el programa informático que cálculo forjados unidireccionales
Resultado: forjado calculado
Forjado obtenido mediante la impresora
Estribos
Carga que transmite el forjado a las vigas
Extensión de los estribos, despiece de las armaduras, kg. de acero total, carga del forjado sobre las vigas
Carga del forjado sobre las vigas
Carga que soporta cada metro lineal de viga
Calculo de la viga plana 5-6-7-8
Posible corrección de datos.
Altura de entre pisos y longitud de vanos
Resultados obtenidos: viga de la planta 1
Cálculo de los soportes
Zapatas
¿Desea imprimir la viga en la impresora ?
Estribos
Viga de la planta tercera (cubierta)
Armadura del pórtico mas cargado.
Planta de cimientos.
CAPITULO VII MÉTODO SIMPLIFICADO DE CÁLCULO: ENTREPISOS SIN VIGAS
Estructuras con forjados reticulares aligerados para entrepisos sin vigas
¿Qué es un forjado reticular ?
El método de cálculo es el propuesto por la instrucción española complementada por el código norteamericano ACI-318 y francés
Método general de cálculo de solicitaciones
El momento en los apoyos y en los vanos se obtiene en función de las bandas, cortadas tal como se indica en la figura siguiente
Evaluación de los momentos de la banda de soportes en los apoyos
Cómo se reparten los momentos en los apoyos y en los vanos de las distintas bandas
Bandas en voladizo apoyadas en un muro o en los soportes, bandas de borde según casos
Diferencia existentes entre bandas voladas sobre soportes o apoyadas en muros
Voladizo con borde apoyado en muro
Cálculo por ordenador de un forjado bidireccional aligerado
Ejemplo práctico
Pulse el botón con el fin de informatizar el cálculo del edificio
Introducción de datos.
Introducción de las luces de los vanos
Banda de soportes
Banda central de la sección xl-xl
Detalles del forjado bidireccional en curso
Cálculo de los soportes
Atención con los soportes de borde
Realice el segundo corte del forjado por la sección x2-x2
Introduzca las longitudes de los recuadros
Banda de soportes resultante: sección x2-x2
Banda central y soportes resultantes (x2-x2)
Sección yl-yl perpendicular al eje x-x
Longitud de los recuadros de la sección yl-yl
Cálculo de los nervios que soportan los muros
Moldes recuperables o bloques permanente
Unión de soportes y forjados
Cálculo de los momentos positivos y negativos de las bandas paralelas al eje x-x
Ejemplo Práctico
Corte de las bandas
Ancho de la banda de soporte 1
Ancho de la banda de borde 1
Ancho de banda de soporte 2
Repartición de momentos flectores entre las diferentes bandas
Apoyo 1
Recuadro de borde
Recuadro interior
Tramo 1
Recuadro borde
Recuadro interior
Apoyo 2
Recuadro borde
Recuadro interior
Tramo 2
Recuadro borde
Recuadro interior
Cuadro de momentos al (E.L.U) resultante del forjado aligerado bidireccional
Armadura resultante de cada banda en la dirección x-x .
Tablas para el cálculo rápido de forjados reticulares según normas europeas BAEL-99 (E 4-4.8.23)
Tablas de porcentajes europeos BAEL- 99
Tablas para el cálculo rápido de forjados reticulares según normas EHE- 99 (art. 22.4.2)
Ejemplo de aplicación de porcentajes a una sección del forjado reticular (según EHE)
Banda de soportes
Banda central
Ejemplo de armadura en apoyo 2
Cálculo informático de un forjado reticular armado en dos direcciones ortogonales
Ejemplo de cálculo
Comienza el programa informático sobre forjados reticulares
Ejemplo práctico de entrepisos sin vigas
Introducción de datos.
Ancho del recuadro a calcular y de sus contiguos
Sobrecarga de explotación
Número de tramas incluidos los voladizos
Determine si la sección tiene voladizos y cuantos
Introduzca las longitudes de los vanos
Longitud de los vanos
Resultados: banda de soportes
Cálculo de la banda central: sección x-1-2
Cálculo de los Ábacos y soportes
Nervio de reparto o nervio de soporte del muro.
Ábacos y soportes de hormigón, metálicos o mixtos
Armaduras ortogonales.
Cálculo de los soportes.
Cálculo por ordenador de un edificio para almacén de productos agrícolas o forestales construido con forjado bidireccional sobre un terreno poco resistente y agresivo
Ejemplo práctico
Pulse el botón con el fin de informatizar el cálculo del edificio
Introducción de datos
Introducción de las luces de los vanos
Banda de soportes
Banda central de la sección xl-xl
Detalles del forjado bidireccional en curso
Cálculo de los soportes
Atención con los soportes de borde o esquina
Realice el segundo corte del forjado por la sección x2-x2
Introduzca las longitudes de los recuadros
Banda de soportes resultante: sección x2-x2
Soporte de esquina
Sección yl-yl perpendicular al eje x-x
Cálculo de la armadura ortogonal del forjado
Cálculo de los nervios que soportan los muros de fachada
Moldes recuperables o bloques permanentes
Unión de soportes y forjados
Cálculo de los soportes utilizando el programa informático Soporte de planta baja tipo 1
Soporte tipo 1
Zapata de soporte tipo 1
Zapata de soporte tipo 1 (armadura)
Soporte tipo 2
Zapata de soporte tipo 2
Soporte tipo 3
Zapata de soporte tipo 3
Planta de cimientos ..
Armado de soporte de planta baja y zapata
CAPITULO VIII FISURACIÓN ADMISIBLE
Estado limite de abertura de fisuras
Ejemplo detallado de cómo hallar el limite de servicio de fisuración para un ambiente mas o menos agresivo
Cálculo de la abertura característica de fisura y comprobación de que no sobrepasa la apertura máxima = 0,2 mm .
Momento nominal de fisuración
Abertura de la fisura
Si reduce el diámetro de los redondos y la separación entre ellos, la fisuración será menor
Cálculo de la abertura característica de fisura y comprobación de que no sobrepasa la apertura máxima
ANEJO 1: TABLAS Y ORGANIGRAMAS
