vigas de seccion variable

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANNESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

VIGAS DE SECCION VARIABLE

1) INTRODUCCION

Son elementos de sección variable, con los que se pretende buscar una adecuación resistente y en

definitiva un diseño óptimo. Para analizar las estructuras de barras se utilizan fundamentalmente métodos

matriciales, el método directo de la rigidez. Los paquetes estándar para este cometido están concebidos,

generalmente, para las estructuras usuales en edificación, modeladas mediante pórticos ortogonales

planos. Cuando el problema es más complejo, es preciso acudir a programas de elementos finitos, en los

que las estructuras de barras son un caso particular.

2) OBJETIVOS

Analizar los modelos de vigas acarteladas de sección variable, su uso, las ventajas y desventajas.

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3) CUESTIONARIODISEÑO DE VIGAS DE SECCION VARIABLE


Puente de nueva construcción en Antioquía. Este puente elevado de gran altura terminado en 1979 sustituyó un vijo

puente articulado. El puente está formado por tramos continuos de sección variable. La máxima longitud entre un

tramo y otro es de 140 metros y la máxima altura de la calzada sobre el nivel del agua es de 41 metros.

VIGAS DE SECCIÓN VARIABLESon estructuras compuestas de tramos de secciones rectas y variables que se presentan por razones de

arquitectura entre las que destacan capillas, iglesias, etc. Y en estructuras de grandes luces y altas

sobrecargas como en el caso de los pórticos de los edificios y puentes hiperestáticos, donde se colocan

elementos acartelados en los extremos de las vigas con la finalidad de disminuir las deflexiones y los

momentos positivos con el fin de incrementar los momentos negativos

Vigas de sección variable o llamadas también vigas de sección noprismáticas son aquellas donde su

sección varía de acuerdo a su longitud y por ende su inercia varia.

En realidad todo elemento prismático de concreto armado cuya sección transversal se agrieta se

comporta como una viga de sección variable donde la inercia en la zona fisurada es menor al memento

de inercia dela sección bruta correspondiente a la zona sin fisurar, pero, también ocurre que en los nudos

la viga cambia abruptamente de peralte (el peralte de la viga pasa a ser la altura de la columna con),

funcionando esa zona como un brazo rígido (I→∞), por lo que para fines prácticos se supone que existe

una compensación de rigideces y se trabaja como si la barra fuese prismática (con I=cte.)


DESVENTAJA DE USO DE VIGAS DE SECCION VARIABLELa principal desventaja de estos elementos estructurales es en la colocación del encofrado por los

diferentes cortes, y el ángulo de inclinación del acero de refuerzo metálico, que son totalmente diferentes

a las vigas de sección constantes

EXPERIMENTOS EN DISEÑO DE VIGAS DE SECCIÓN VARIABLEExperimentos desarrollados en vigas de sección variable demostró que el área más vulnerable de la viga

es en la parte donde se une la sección de área variable con la sección de área constante figura siguiente

VIGAS ACARTELADAS

ELEMENTOS TIPO VIGA-COLUMNA DE SECCIÓNVARIABLE.


Este es un método presentado por Tena-Colunga (1996), el cual se sustenta en los métodos

desarrollados por Damy (1986). El método parte de calcular los coeficientes de flexibilidad, con los cuales

es posible determinar la matriz de rigidez local de un elemento de sección variable. Este trabajo

proporciona soluciones cerradas para elementos con secciones transversales tales como sección “T”,

rectangular, cuadrada y circular, ya sea en el plano o en el espacio). En este método se considera la

variación de las propiedades de la sección transversal a lo largo del eje centroidal continuo del elemento y

no se toma en cuenta el acoplamiento entre el momento, cortante y carga axial. Por otra parte, las

deformaciones por cortante participan en la respuesta de los elementos.

Diferentes secciones que se pueden analizar con el método de Tena-Colunga (1996).Este método está pensado para proporcionar estimaciones rápidas y confiables de los elementos

mecánicos y deflexiones que se presentan en elementos de sección variable.

Además tiene la ventaja de que es muy fácil de implantar en programas de computadora. En el apéndice

B se muestra la formulación y solución cerrada para elementos de sección variable con sección

rectangular.

ELEMENTOS FINITOS.Debido al auge que han tenido los programas comerciales de computadora dotados de interfaz gráfica, el

método de los elementos finitos es cada vez más utilizado para resolver problemas de índole estructural.

Existen trabajos donde se ha estudiado el comportamiento de elementos de sección variable al

modelarlos con elementos finitos elástico-lineales. Recientemente, Balkaya (2001), presentó un estudio

de vigas con sección transversal “T” del cual se derivan resultados interesantes, tales como la distribución

no lineal de los esfuerzos en cualquier sección transversal de un elemento de sección variable. Este

fenómeno se asocia a la variación del eje neutro en la longitud del elemento y al acoplamiento entre la

fuerzanormal y el momento (El-Mezaini, et al; 1991), que a su vez se deriva del efecto de arco que

proporciona la geometría de las trabes

COMENTARIOS.Es evidente que la información disponible sobre el comportamiento, experimental o analítico, de

elementos de sección variables es escasa. Además, la evidencia experimental de la que se tiene

conocimiento está basada en prácticas constructivas no observadas en el país. Debido a lo anterior,

parece adecuado investigar el comportamiento de las trabes acarteladas de concreto reforzado a partir de

lo observado en la construcción de edificios en México.

Por otra parte, parece razonable utilizar el enfoque tradicional en la determinación de la resistencia a

cortante de trabes acarteladas de concreto reforzado, debido a que las última sversiones de los códigos

de diseño más utilizados en México (NTCC-04 y ACI-318-02), mantienen esta filosofía de diseño por

cortante. Aún y cuando han aparecido teorías que explican de una manera racional el mecanismo

resistente a corte de trabes de concreto reforzado con sección prismática, (ASCE-ACI, 2000).


4) CONCLUSIONESUna Viga De Sección variable se utiliza básicamente por tres razones:

Arquitectura: Cuando la arquitectura de la estructura lo demande como por ejemplo las iglesias y

capillas.

Estructurales: Cuando se tiene grandes luces y con altas sobre cargas, con la finalidad de disminuir

las deflexiones y los momentos positivos a costa de de aumentar los momentos negativos.

Económicas: el uso de sección variable permite el ahorro de materiales por ende disminuir el costo de

la construcción.

Disminuir la cantidad de concreto

vigas de seccion variable

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