Diseño de Vigas Profundas en RFEM.

Artículo técnico

Cuando se analizan componentes estructurales de estructuras de concreto reforzado, a menudo es necesario diseñar vigas profundas. Estos se utilizan principalmente para dinteles de puertas y ventanas, vigas verticales y verticales, la conexión entre losas de dos niveles y sistemas de marcos. Si se muestran como superficies en RFEM, la evaluación de los resultados del refuerzo requiere pasos adicionales.

Fondo

El cálculo de las fuerzas internas se realiza considerando el comportamiento del material elástico. Una superficie de pared transfiere su flexión por distribución no lineal de la fuerza axial. Esta distribución puede variar, dependiendo de la relación entre la altura (h) y la longitud (l).

Figura 01 - n x

Cuanto menor es la relación h / l, más se aproxima la distribución a la línea recta. Si realiza el diseño de la superficie utilizando estas fuerzas internas, el resultado es una distribución del refuerzo longitudinal requerido que corresponde a una cuña.

Figura 02 - Refuerzo longitudinal requerido

Sin embargo, esta disposición de refuerzo no es correcta porque el diseño de concreto se basa en un estado de craqueo. La tensión del refuerzo en el borde inferior puede haberse excedido durante mucho tiempo, mientras que las capas de refuerzo superiores no se ven afectadas.

En general, hay dos opciones para el diseño en RFEM:

  1. Evaluación basada en secciones.
  2. Diseño usando un miembro resultante

Evaluación basada en secciones

Esta opción siempre debe aplicarse si la relación h / l> 0.5. Después de calcular el refuerzo requerido en el módulo adicional RF ‑ CONCRETE Surfaces , se aplica una sección vertical a las ubicaciones gobernantes.

Al evaluar el refuerzo de corte, se utiliza el valor máximo del refuerzo vertical (por ejemplo, de a s, 2, -z y a s, 2, + z ), y no se reduce hasta que el borde superior de la viga se crea en ambos lados .

Para el refuerzo de flexión, puede activar la opción de interpretación de resultados en la configuración detallada del cuadro de diálogo de la sección. Es necesario hacer sumas de ambos refuerzos horizontales, por ejemplo, a s, 1, -z y a s, 1, + z . El refuerzo longitudinal total determinado se define como concentrado en el borde de la sección transversal inferior.

Figura 03 - Determinación del refuerzo longitudinal requerido

De acuerdo con [1] , debe cumplir con los siguientes puntos al evaluar el cálculo de la losa elástica:

  • Disposición concentrada del refuerzo de campo en el borde inferior.
  • El refuerzo de campo debe colocarse sobre toda la longitud y anclarse para una fuerza del 80% en los soportes.
  • Para vigas de varios vanos, debe disponer elementos de refuerzo rectos con la longitud de vuelta correspondiente.
  • Para las vigas de varios vanos, debe colocar la mitad del refuerzo de soporte en toda la longitud del vano. El resto se saca en ambos lados hasta la longitud de L / 3 por el borde de soporte sin ninguna longitud de anclaje adicional.
  • Las cargas aplicadas a la parte inferior, incluido el peso propio, aparecen entre un semicírculo imaginario con un radio de 0.5 L (L <H), y deben aplicarse completamente utilizando el refuerzo de la suspensión. El refuerzo de la suspensión debe mantenerse a un nivel de L <H.

Diseño usando un miembro de resultado

Esta opción solo debe aplicarse a la relación h / l ≤ 0.5, de lo contrario se supone que el brazo de palanca es favorable. Para la evaluación de resultados y el diseño, se crea un miembro de resultado horizontal en el centro de gravedad. Se especifica una sección transversal rectangular con las dimensiones de la viga profunda. En la configuración detallada del miembro resultante, solo debe seleccionar la superficie correspondiente. Ahora, el módulo adicional RF ‑ CONCRETE Members puede realizar el diseño de miembro en la viga de resultado con las fuerzas internas integradas de la viga profunda.

Figura 04 - Resultados en el Miembro Resultado

Interpretación y resumen

Ambos resultados pueden diferir sustancialmente, dependiendo de la geometría y la carga. La razón principal es el supuesto diferente de palancas en el diseño. En el caso del diseño de superficie, un brazo de palanca más pequeño da como resultado la distribución de la tensión y, por lo tanto, causa un refuerzo requerido más grande.

Cuando utilice el miembro resultante, no necesita crear varias secciones y determinar el refuerzo de doblado manualmente. Además, el refuerzo está dispuesto correctamente.

Referencia

[1] Rombach, G. (2010). Anwendung der Finite-Elemente-Methode im Betonbau. Berlín: Wilhelm Ernst & Sohn.

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