Como calcular una viga de concreto armado

Se mostrarán a continuación una descripcion de como diseñar y como calcular una viga de concreto armado.

Se busca explica el proceso de manera simplificada. Y aplica para una viga simplemente reforzada o viga reforzada a una capa.

Las vigas reforzadas a una capa o simplemente reforzadas se utilizan en la mayoria de viviendas unifamiliares y multifamiliares.

Los diseños de vigas en capa doblemente reforzada requieren un diseño y analisis mas detallado que no se trata en esta publicacion.

Para realizar el diseño de una viga se recomienda los siguientes pasos:

1.- Realizar el predimensionamiento de las Vigas

Predimensionamiento de la base:

La dimension minima recomendada de la base  para efectos sismicos es de 30cm. Sin embargo esta dimension no es concluyente, recuerda que es un predimensionamiento.

Muchas veces la dimension de la base se adaptará a la arquitectura.

Predimensionamiento de la altura de la viga:

Las recomendaciones generales para el predimensionamiento de altura y para la altura de una viga son:

h= (Luz libre/12)——-> Para vigas principales

h=(Luz libre/14)———> Para vigas secundarias

2.- Verificar las resistencias de diseño

Resistencia a la compresion del concreto f´c

En Perú de manera general se suelen utilizar para vigas las resistencias f´c=210kg/cm2 y f´c=280kg/cm2.

Estas se verifican luego con el analisis estructural y posteriormente con el diseño.

Resistencia a la fluencia del acero

El acero corrugado mas utilizado tiene una resistencia a la fluencia fy=4200kg/cm2.  Si se trabajara con otro tipo de acero debera revisarse como minimo la resistencia a la fluencia detallada en su ficha técnica.

3.- Obtener los momentos actuantes

Estos momentos se obtienen de un analisis estructural .

Existen diversos metodos de calculo de estos momentos ( matriciales, por software, por analisis manual).

Actualmente la manera mas confiable de obtener estos momentos es a partir de software de analisis ( Por ejemplo programas como el ETABS o como el SAP).

Tambien existe el metodo simplificado del ACI para vigas, que son conservadores. Pero si necesitas un calculo rapido te pueden salvar de un apuro.

Ver publicación  ⇒  Calculo de momentos en vigas por el metodo simplificado del ACI 

4.- Obtener las cuantias de acero

.

Despejar la variable w

El primer paso es despejar la variable «w» de la siguiente ecuacion.

Mu=ø · f´c  · b · (d^2) · w · (1-0.59w)

Donde:

• Mu: Momento ultimo ( el obtenido en el paso 3)
• ø : factor de diseño a flexion = 0.9
• f´c= resistencia a la compresion del concreto
• fy : Resistencia a la fluencia del acero
• b: Ancho de la base de la viga
• d: peralte efectivo ( Para fines practicos es igual a la altura de la viga menos 6 centimetros es decir d=h-6)

Determinacion de la cuantia preliminar

Luego la cuantia se obtiene de la siguiente ecuacion:

ρ = (w · f´c) / (fy) 

Donde:

• ρ : cuantia de acero preliminar
• w: Parametro de diseño obtenido en el paso anterior
• f´c= resistencia a la compresion del concreto
• fy : Resistencia a la fluencia del acero

Determinacion de la cuantia final

La obtencion de la cuantia final se obtiene a partir de la comparacion de las siguientes cuantias:

Si:

• ρ (cuantia preliminar) > 0.0033  —-> se utiliza ρ(final)= ρ(cuantia preliminar)
• ρ (cuantia preliminar) < 0.0033  —-> se utiliza ρ(final)= 0.0033

Donde :  0.0033 es la cuantia minima ρ (cuantia minima) = 14/fy=14/4200

5.- Obtener El area de acero necesario en las vigas

Luego el area de acero se obtiene con la siguiente expresion:

As= ρ · b· d  

Donde:

• ρ : cuantia de acero final
• b : ancho de base de la viga
• d : peralte efectivo
• As: area de acero necesaria para el diseño

6.- Determinacion de los aceros

Las areas de los aceros se obtienen sumando las secciones de los aceros:

Por ejemplo si requieres un area de As=3cm2 entonces se pueden utilizar 3 fierros de 1/2″

También puede ver   ⇒   Metrado completo de una vivienda 

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