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es una investigacion sobre el encamisado de columnas
Tipo: Apuntes
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UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA
Este refuerzo ofrece eficacia y garantía a diferencia de otros métodos de reforzamiento, puesto que ofrece menos costo y mayor rapidez de ejecución. Adicionalmente se evita un impacto negativo en la obra, en lo que a costos, tiempo de entrega, contaminación ambiental por generación de basuras, escombros y mala imagen de la empresa constructora se refiere.
Siendo el concreto uno de los materiales más usados para fines estructurales por su buen comportamiento en servicio, adaptabilidad a las formas constructivas y económicas, es equivalente usarlo para aprovechar estas mismas características una vez se presentan situaciones que afectan su buen servicio, las cuales serán nombradas más adelante.
La necesidad de prolongar la vida útil de una estructura, al no contar con la resistencia a causa de una mala ejecución, o soportar una carga mayor a la proyectada inicialmente, o por acciones accidentales (sismo, explosiones, impactos, etc…), o por hacerla compatible con la normatividad actual, propone como solución la ejecución de un recrecido o encamisado por medio de concreto armado, con el fin de proveer de la resistencia adecuada a los elementos estructurales permitiendo así una
transferencia satisfactoria de esfuerzos entre la antigua estructura y el refuerzo actual, para brindar seguridad de vidas. Adicionalmente presenta grandes ventajas: 1) Compatibilidad entre el material original y el de refuerzo, 2) Amplia superficie de contacto, la cual permite una adherencia entre el hormigón nuevo y el hormigón original motivada por la retracción, la cual permite que las cargas se transmitan axialmente y por fricción entre los elementos, 3) Conexión de las armaduras originales con las nuevas, 4) Baja conductividad térmica, es decir, buena resistencia al fuego y buen aislamiento térmico para las armaduras, 5) Posibilidades de dar acabados arquitectónicos por causa de concreto; de las cuales se obtiene un elemento monolítico, capaz de aumentar la resistencia y la rigidez del elemento original, sin cambiar su modo de acción con el tiempo.
3. DISEÑO A continuación se presenta un paso a paso sobre el diseño de vigas y columnas con y sin encamisado, mediante el cual será posible obtener resultados de diseño para su análisis; en el cual se deben tener en cuenta no solo los elementos reforzados directamente sino también todos aquellos que pueden verse afectados lo que implica un análisis pormenorizado de la estructura original y reforzada.
El diseño de vigas se desarrolla mediante el programa SAP2000 y el de columnas mediante spColumn, a través de títulos que indican el paso a desarrollar, evitando confusiones para los Ingenieros interesados en realizar cálculos óptimos y en corto plazo de reforzamiento de elementos estructurales (Vigas y columnas).
3.1. Inicio del programa SAP 2000
Este programa permite a los usuarios modelar estructuras y obtener resultados de análisis y diseño de forma automatizada. La versión utilizada en este manual es SAP2000 v19.2.1.
Imagen 1
Imagen 5
Al seleccionar Beam , se genera otra ventana emergente (Imagen 6), en la cual se ingresan los siguientes datos: número de espacios entre apoyos ( Number of spans ), para el caso será 1 encuadrado en color verde, también se ingresa la longitud entre apoyos (S pan Length ), encuadrado en color rojo, para el caso 5 lo que significa 5.00 m por las unidades elegidas anteriormente.
Imagen 6
En la misma ventana del modelo, mostrada en la ( Beam ), se introducirán y relacionaran las propiedades del elemento a trabajar, realizando clic en el símbolo “+” mostrado en el recuadro verde.
Imagen 7
3.2.2. signar propiedades de los materiales para VIGAS
En la ventana emergente “ Frame Properties ”, la cual se abrió al dar clic en el símbolo “+” se realiza clic en añadir nuevas propiedades ( Add New Property ), que se encuentra en el recuadro de color rojo en la Imagen 8.
Imagen 8
En seguida se abre una ventana emergente de nombre Add Frame Section Property , en donde se pueden seleccionar diferentes materiales, como se muestra en el recuadro de color verde de la Imagen 9 ; para este ejemplo se utilizará concreto. En esta misma ventana se ilustran en la parte inferior las diferentes geometrías que se pueden utilizar, para el caso se seleccionará la opción rectangular, encuadrada con color rojo dentro de la misma Imagen 9.
Imagen 9
Una vez se selecciona la sección rectangular se abre la ventana Rectangular Section (Imagen 10 ) en donde se asignara un nombre al ejemplo, para el caso “VIGA 25X40” en la casilla Section Name. En esta misma ventana se diligenciaran las medidas de la sección de viga en estudio, como se ve en el recuadro de color naranja de la Imagen 10. En Depth se escribe el alto de la viga: 0,4 m y en Width el ancho de la viga: 0,25 m. Se colocan las dimensiones de acuerdo al tipo de unidades establecidas al inicio del programa mostradas en la Imagen 4.
Imagen 12
Al dar clic en OK, aparecerá una ventana emergente llamada Material Property Data ( Imagen 13 Imagen 12 ) donde se diligenciaran los siguientes campos:
𝐸 = 4700√𝑓´𝑐 = 4700√21 = 21538 𝑀𝑃𝑎
Imagen 13
Se da Ok en la ventana de la Imagen 13 y el programa retorna a la ventana Define Materials donde se verifica que el material creado aparezca en el listado como se ve en la Imagen 14.
Imagen 14
Una vez realizada la revisión se da clic en Ok y en la ventana Rectangular Section ( Imagen 10 ) en la parte inferior izquierda se selecciona el material creado, el cual cuenta con las propiedades que permitirán realizar un posterior análisis. Esta elección se identifica en el recuadro de color rojo de la Imagen
Imagen 15
Ahora y en esta misma ventana Rectangular Section se realiza clic en el botón Concrete Reinforcemen , identificado en color verde dentro de la Imagen 16, con el fin de definir las características del refuerzo.
3.2.3. Asignar restricciones para VIGAS
En la pantalla principal se muestra una imagen de la viga en estudio como se ve en la Imagen 18, con el mouse se selecciona el apoyo que se desea modificar.
Imagen 18
Como se ve en la Imagen 19 en la barra de herramientas superior, se hace clic en Assing , lo cual despliega un listado, se sitúa el cursor sobre el primer ítem, Joint , y posteriormente se da clic en la primera opción Restraints.
Imagen 19
En la ventana emergente Assing Joint Restraints (Imagen 20 ) que se abre luego de seleccionar Restraints, se selecciona el tipo de apoyo a asignar, para el caso simplemente apoyado y se da “OK”, realizando el mismo procedimiento para los apoyos a los que se les desee asignar y/o cambiar restricciones como se ve en la Imagen 21.
Imagen 20
Imagen 21
3.2.4. Definición de patrones de carga para VIGAS En la barra de herramientas ubicada en la parte superior del programa, se selecciona la pestaña Define , en la cual se busca la opción patrones de carga o Load Patterns como se ve en la Imagen 22_._
Imagen 22
3.2.6. Revisión de materiales para VIGAS
Antes de solicitar al programa el análisis de la viga, se revisan las características de los materiales empleados para un posterior análisis y comparaciones.
Imagen 28
En la pestaña superior de la ventana principal, se selecciona Define – Material como se ve en la y se eligen los materiales empleados en la creación del nuevo modelo Rectangular section : Concreto nombrado como Concrete 21 MPa y acero A615Gr60. Para realizar la revisión se da clic en Modify / Show Material ( Imagen 29 ).
Imagen 29
Imagen 32
3.2.7. Análisis y diagramas para VIGAS Una vez asignadas las cargas, se dirigen a la barra de herramientas superior y se da clic en el icono Run Analysis , como se ve en el recuadro verde de la Imagen 33.
Imagen 33
En la ventana emergente se da clic en el botón Run Now (en la Imagen 34 identificado en color rojo), si se quiere conocer todos los efectos de las cargas. En este caso la carga modal se seleccionará y se dará clic en Run / DoNot Run Case , para que esta carga no se tenga en cuenta dentro del análisis porque aquí se tendrían en cuenta efectos sísmicos que no se están evaluando; esta acción se chequea en la columna Action , en donde debe aparecen Do not run.
Imagen 34
Para ver los diagramas se hace clic en el icono Show Forces/Stresses y en la lista desplegable se selecciona la opción Frames/Cables/Tendons , como se ve en la Imagen 35.
Imagen 35
En la ventana emergente de la se elige el tipo de carga que anteriormente fue asignada, para el caso CARGA VIVA.
Imagen 36
