Deflexión y agrietamiento en vigas y losas unidireccionales en concreto armado

Abstract

La presente tesis estudia el problema de la deflexión y el agrietamiento en vigas y losas unidireccionales de concreto armado y las soluciones de control provistas por los reglamentos ACI 318-05, ACI 318-95 y NTE E.060.89 y, automatiza el control de la deflexión y el agrietamiento mediante los programas de computadora Deflexión 1.0 y Grieta 1.0, respectivamente, desarrollados usando el lenguaje de programación Java En cuanto a la deflexión se estudia el problema que presenta y los factores que lo afectan, métodos para el cálculo de la deflexión inmediata (métodos de los reglamentos ACI 318-05 y NTE E.060.89 además de los métodos de Yu y Winter, Grossman, Fikry y Thomas y, Bischoff), métodos para el cálculo de la deflexión a largo plazo (métodos de los reglamentos ACI 318- 05 y NTE E.060.89 además de los métodos de Yu y Winter y del comité ACI 435) y las soluciones de control de la deflexión (métodos de los reglamentos ACI 318-05 y NTE E.060.89, método de Scanlon y Hak y, las recomendaciones del comité ACI 435). Para el control de la deflexión en losas macizas unidireccionales que soportan o están unidas a elementos no estructurales que se pueden dañar con deflexiones grandes se proponen ecuaciones que permiten determinar el menor peralte total posible de la losa de forma tal que la deflexión incremental debido a la acción de las cargas sostenidas sea igual a la deflexión permisible l / 480. Las ecuaciones propuestas y los estudios de Scanlon y Hak, muestran que los peraltes mínimos provistos por el reglamento ACI 318-05 son, por lo general, bastante conservadores. Mediante un estudio comparativo de los diversos métodos para el cálculo de deflexiones, se confirma que los métodos que toman en cuenta el efecto rigidizante de la tracción en la determinación del momento de inercia efectivo, son en general más precisos en el cálculo de la deflexión inmediata (dentro del ± 20% de margen de error, que es considerado, en general, satisfactorio) que el método de la norma NTE E.060.89 que no considera dicho efecto y que presenta un margen de error mucho mayor. El mismo estudio muestra y confirma que los métodos de los reglamentos del ACI 318-05 y NTE E.060.89 no son satisfactorios para la predicción de la deflexión inmediata de vigas y losas ligeramente reforzadas (p < I %). Se muestra, también, que la ecuación de Bischoff permite predecir la deflexión inmediata en forma satisfactoria para todo el rango de valores de p. En el caso de la predicción de la deflexión a largo plazo, todos los métodos, incluyendo el método de la NTE E.060.89, predicen la deflexión en forma satisfactoria con un margen de error dentro del ± 20 %. En cuanto al agrietamiento se estudia el problema que presenta y los factores que lo afectan, los mecanismos del agrietamiento por flexión (mecanismo clásico y mecanismo basado en el estado interno de esfuerzos), métodos para el cálculo del ancho máximo de grieta (métodos de Kaar y Mattock, Kaar y Hognestad, Gergely y Lutz, Chowdhury y Loo, Base et. al, Broms, Beeby y Frosch) y las soluciones de control del agrietamiento (métodos de los reglamentos ACI 318-05, ACI 318-95 y NTE E.060.89). Para el cálculo del esfuerzo en el acero en secciones rectangulares simplemente reforzadas se propone la ecuación 5.29, deducida en el Apéndice B, que presenta una desviación de sólo ± 1 % respecto de los resultados exactos.