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ejemplo de viga rectangular, Ejercicios de Análisis Estructural

Ejemplo Viga Rectangular REF CFRP

Tipo: Ejercicios

2010/2011

Subido el 11/07/2025

deep-thought
deep-thought 🇵🇪

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DATOS DE ENTRADA: INFORMACION DE LA ESTRUCTURA EXISTENTE
Figura 1 - Variables dimensionales usadas en los cálculos para el reforzamiento a flexión con FRP.
Geometría de la Sección
h = 65 cm Altura de la Sección
b = 30 cm Ancho de Viga Rectangular
rec = 5cm Recubrimiento de la Sección
Información del Acero Existente
As = 11.36 cm²Area del Acero a Tracción
d = 60 cm Profundidad Efectiva del Acero a Tracción
A´s = 0cm²Area del Acero a Compresión
d´ = 60 cm Profundidad Efectiva del Acero a Compresión ( d´ = d si no hay acero a compresión )
Información de las Cargas
Md = 859,375.00 Kg - cm Momento Total de Carga Muerta sin Mayorar que Resistirá el Elemento
ML = 937,500.00 Kg - cm M omento Total de Carga Viva sin Mayorar que Resistirá el Elemento
Mi = 859,375.00 Kg - cm Momento Total sin Mayorar Actuando en el Elemento antes del Reforzamiento
NOTA: ( Md = Mi .Debido que, al momento de la instalación del FRP no existe carga viva )
Propiedades de los Materiales de la Sección
fy = 4,200.00 Kgf/cm² Esfuerzo de Fluencia del Acero
f´c = 310 Kgf/cm² Esfuerzo a Compresión del Concreto
Es = 2,100,000.00 Kgf/cm² Módulo de Elasticidad del Acero
Propiedades del Sistema FRP
Tipo de FRP Seleccione un Sistema FRP Sika
bf = 5cm Ancho de Platina FRP
Af = 0.6 cm²Area de Platina FRP
Nc = 1 Número de Capas de FRP colocadas a lo Largo del Elemento, Introduzca "1.00" para platinas FRP
NL = 2N úmero de Platinas colocadas Lado a Lado
Aft = 1.2 cm²Area Total de Platina FRP
ffu = 28,552.05 Kgf/cm² Esfuerz o a Tracción Ultimo del FRP
Ɛfu₁ = 0.0169 mm/mm Deformación Unitaria Ultima de Rotura
Ef = 1,631,545.94 Kgf/cm² Módulo de Elasticidad del FRP
tf = 0.12 cm Espesor de Platina FRP
Ambiente Seleccione un Ambiente basado en Condiciones de Servicio
Ce = 0.95 Factor de Reducción por Exposición Ambiental ( ACI 440.2R-08, Tabla 9.1 )
Ѱf = 0.85 Factor de Reducción Adicional, en base a las Recomendaciones del Comité ACI 440
ANALISIS DEL REFORZAMIENTO A FLEXIÓN
Chequeo de la Sección sin Reforzar
Chequear si la Sección es Adecuada para ser Reforzada a Flexión
• Capacidad de la Sección sin Reforzar en Estado Ultimo
= = 2,446,859.67 Kg - cm
6.04 cm
• Calculo de Momento Ultimo
2,531,250.00 Kg - cm
Chequeo si la Carga Viva a Sostenerse son Depositos y Otras Aplicaciones Similares
Sí: No Aplica Kg - cm N/A
No:
1,648,437.50 Kg - cm OK
Carácteristicas del Material del Concreto y el Acero
• Módulo de Elasticidad del Concreto
265,862.93 Kgf/cm²
• Deformación Unitaria del Concreto, correspondiente a f´c
0.00199 mm/mm
• Deformación Unitaria del Fluencia del Acero de Refuerzo
0.002 mm/mm
Momento de Inercia Antes y Despues de Fisurarse
• Relación de Módulos
7.8988
6.1368
• Area de la Sección Transversal Total
1,950.00 cm²
Determinar las Propiedades de la Sección para las Condiciones de FISURADA Y NO FISURADA
• Profundidad del Eje Neutro ANTES de la Fisuración
33.56 cm
• Inercia del Eje Neutro ANTES de la Fisuración
743,540.22 cm
• Radio de Giro ANTES de la Fisuración
19.53 cm
• Profundidad del Eje Neutro DESPUES de la Fisuración
a = 15
b = 89.73 Resolución de Ecuacion Cuadratica: Ca_cr = 16.19 cm
c = -5383.83
• Inercia del Eje Neutro DESPUES de la Fisuración
214,657.69 cm
• Radio de Giro DESPUES de la Fisuración
10.49 cm
Sección Adecuada para ser Reforzada
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¡Descarga ejemplo de viga rectangular y más Ejercicios en PDF de Análisis Estructural solo en Docsity!

DATOS DE ENTRADA: INFORMACION DE LA ESTRUCTURA EXISTENTE

Figura 1 - Variables dimensionales usadas en los cálculos para el reforzamiento a flexión con FRP. Geometría de la Sección h = 65 cm Altura de la Sección b = 30 cm Ancho de Viga Rectangular rec = 5 cm Recubrimiento de la Sección

Información del Acero Existente As = 11.36 cm² Area del Acero a Tracción d = 60 cm Profundidad Efectiva del Acero a Tracción A´s = 0 cm² Area del Acero a Compresión d´ = 60 cm Profundidad Efectiva del Acero a Compresión ( d´ = d si no hay acero a compresión )

Información de las Cargas Md = 859,375.00 Kg - cm Momento Total de Carga Muerta sin Mayorar que Resistirá el Elemento ML = 937,500.00 Kg - cm Momento Total de Carga Viva sin Mayorar que Resistirá el Elemento Mi = 859,375.00 Kg - cm Momento Total sin Mayorar Actuando en el Elemento antes del Reforzamiento NOTA: ( Md = Mi .Debido que, al momento de la instalación del FRP no existe carga viva )

Propiedades de los Materiales de la Sección fy = 4,200.00 Kgf/cm²^ Esfuerzo de Fluencia del Acero f´c = 310 Kgf/cm² Esfuerzo a Compresión del Concreto Es = 2,100,000.00 Kgf/cm² Módulo de Elasticidad del Acero

Propiedades del Sistema FRP Tipo de FRP Seleccione un Sistema FRP Sika bf = 5 cm Ancho de Platina FRP Af = 0.6 cm² Area de Platina FRP Nc = 1 Número de Capas de FRP colocadas a lo Largo del Elemento, Introduzca "1.00" para platinas FRP NL = 2 Número de Platinas colocadas Lado a Lado Aft = 1.2 cm² Area Total de Platina FRP ffu = 28,552.05 Kgf/cm² Esfuerzo a Tracción Ultimo del FRP Ɛfu₁ = 0.0169 mm/mm Deformación Unitaria Ultima de Rotura Ef = 1,631,545.94 Kgf/cm² Módulo de Elasticidad del FRP tf = 0.12 cm Espesor de Platina FRP

Ambiente Seleccione un Ambiente basado en Condiciones de Servicio Ce = 0.95 Factor de Reducción por Exposición Ambiental ( ACI 440.2R-08, Tabla 9.1 ) Ѱf = 0.85 Factor de Reducción Adicional, en base a las Recomendaciones del Comité ACI 440

ANALISIS DEL REFORZAMIENTO A FLEXIÓN

Chequeo de la Sección sin Reforzar Chequear si la Sección es Adecuada para ser Reforzada a Flexión

  • Capacidad de la Sección sin Reforzar en Estado Ultimo = = 2,446,859.67 Kg - cm

6.04 cm

  • Calculo de Momento Ultimo 2,531,250.00 Kg - cm

Chequeo si la Carga Viva a Sostenerse son Depositos y Otras Aplicaciones Similares Sí: No Aplica Kg - cm N/A No: 1,648,437.50 Kg - cm OK

Carácteristicas del Material del Concreto y el Acero

  • Módulo de Elasticidad del Concreto 265,862.93 Kgf/cm²
  • Deformación Unitaria del Concreto, correspondiente a f´c 0.00199 mm/mm
  • Deformación Unitaria del Fluencia del Acero de Refuerzo 0.002 mm/mm

Momento de Inercia Antes y Despues de Fisurarse

  • Relación de Módulos

  • Area de la Sección Transversal Total 1,950.00 cm²

Determinar las Propiedades de la Sección para las Condiciones de FISURADA Y NO FISURADA

  • Profundidad del Eje Neutro ANTES de la Fisuración 33.56 cm
  • Inercia del Eje Neutro ANTES de la Fisuración 743,540.22 cm⁴
  • Radio de Giro ANTES de la Fisuración 19.53 cm
  • Profundidad del Eje Neutro DESPUES de la Fisuración

a = 15 b = 89.73 Resolución de Ecuacion Cuadratica: Ca_cr = 16.19 cm c = -5383.

  • Inercia del Eje Neutro DESPUES de la Fisuración 214,657.69 cm⁴
  • Radio de Giro DESPUES de la Fisuración 10.49 cm

Sección Adecuada para ser Reforzada

Determinar Si la Sección esta Inicialmente Fisurada ( Antes de la Instalación del FRP)

  • Módulo de Ruptura del Concreto 35.03 Kgf/cm²
  • Momento de Fisuración 828,448.12 Kg - cm

Determinar las Deformaciones Unitarias Iniciales en la Sección Transversal

  • Deformación Inicial en la Fibra Inferior del Concreto para Condiciones SIN FISURAR e INICIALMENTE FISURADA Seleccione Estado de la Sección: No Aplica

0.0007350 mm/mm

La Deformación Inicial que Gobierna es: 0.0007350 mm/mm

  • Deformación Inicial en la Fibra Superior del Concreto 0.0002438 mm/mm
  • Deformación Inicial en la Fibra Superior del Acero 0.0006597 mm/mm
  • Deformación Inicial en la Fibra Superior del Acero a Compresión -0.0006597 mm/mm

Determinar las Propiedades de Diseño del FRP

  • Deformación Unitaria en el Sistema FRP por Condiciones Ambientales 0.016055 mm/mm
  • Esfuerzo Ultimo en el Sistema FRP por Condiciones Ambientales 27,124.45 Kgf/cm²
  • Deformación Unitaria de Diseño del Sistema FRP para Laminados 0.0051591 mm/mm

Cálculo de la Posicion del Eje Neutro en Estado Ultimo

  • Paso # 1. Posición del Eje Neutro Cu = 8.2886 cm
  • Paso # 2. Cálculo de las Deformaciones en la Fibra Superior del Concreto para Diferentes Modos de Falla 2.1. Aplastamiento del Concreto 0.003 mm/mm 2.2. Falla del FRP, Delaminación o Ruptura 0.0008614 mm/mm

El Modo de Falla que Gobierna es: 0.0008614 mm/mm

  • Paso # 3. Cálculo de las Deformaciones Unitarias en Estado Ultimo basados en Ɛcu 3.1. Deformación Unitaria en el Acero a Compresión en Estado Ultimo 0.00 mm/mm

3.2. Deformación Unitaria en el Acero a Tracción en Estado Ultimo 0.0053745 mm/mm 3.3. Deformación Unitaria en el FRP en Estado Ultimo 0.0051591 mm/mm

  • Paso # 4. Cálculo de Esfuerzos en Condiciones Ultimas 4.1. Esfuerzo en el Acero a Compresión en Condiciones Ultimas 0 Kgf/cm²

4.2. Esfuerzo en el Acero a Tracción en Condiciones Ultimas 4,200.00 Kgf/cm²

4.3. Esfuerzo en el FRP en Condiciones Ultimas 8,417.32 Kgf/cm²

  • Paso # 5. Cálculo de Parámetros del Bloque de Esfuerzos Equivalente del Concreto α y β Para Secciones Rectangulares, la Forma Explicita de la Solución es: α = 0.

β = 0.

  • Paso # 6. Cálculo de Resultantes de Fuerzas Internas, Para Proceder a Chequear el Equilibrio Las Resultantes son: Compresión en el Concreto : 57,812.44 Kgf Compresión en el Acero a Compresión : 0.00 Kgf Tracción en el Acero a Tracción : 47,712.00 Kgf Tracción en el FRP : 10,100.78 Kgf

Chequear que la Fuerza Resultante sea Nula: 0

Cálculo y Chequeo de la Capacidad a Flexión en Condiciones Ultimas

  • Contribución del Acero a Flexión: 2,697,739.85 Kg - cm
  • Contribución del FRP a Flexión: 621,623.98 Kg - cm
  • Cálculo del Factor Ø Estado de Deformación Unitaria del Acero en Estado Ultimo

Ø = 0.

  • Cálculo de Resistencia a Flexión de Diseño, considerando el Factor de Reducción Adicional de Ѱf = 0, 2,903,508.22 Kg - cm

Sección Inicialmente Fisurada

La capacidad a Flexión, depende de la posición del eje neutro "C", el cual puede hallarse usando un procedimiento iterativo que empieza con un estimativo de "C". Los pasos del 1 al 6 se repetirán varias veces.

Falla del FRP

Sección Adecuada

Figura 2 - Distribución interna de deformaciones unitarias y esfuerzos para una sección rectangular a flexión en estado último.