Usuario:Patricio92palacios/Taller
| Patricio92palacios/Taller | ||
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| Industria | Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental, Carrera de Ingeniería Civil. | |
| Fundación | Escuela Politécnica Nacional, Quito, Ecuador. | |
| Sitio web | Researchgate(Patricio Palacios Benavides) | |
ColumnDesign es un programa desarrollado en la plataforma de programación MATLAB, mediante una interfaz gráfica amigable con el usuario, lo que permite facilitar su uso de gran forma. La función del programa ColumnDesign, es evaluar si la sección rectangular ingresada de hormigón armado, es un elemento apto para soportar las solicitaciones presentes ante las cargas de servicio.
Marco Teórico[editar]
El diseño de una sección de una columna de hormigón armado, está sujeto a un volumen de interacción; el procedimiento para obtener dicho volumen es dependiente de una gran cantidad de ecuaciones que obedecen al equilibrio entre esfuerzos de tensión y de compresión, que se desarrollan dentro del área transversal de la columna con las diferentes variaciones de profundidades del bloque de compresión de hormigón; este proceso permite una gran ventaja con la programación de secuencias lógicas donde se desarrollan rutinas en las que un gran volumen de cálculos pueden ser realizados de forma casi inmediata.
Con el software presentado, se espera obtener datos estructurales de importancia para el diseño del elemento, además del volumen de interacción de falla, se puede ingresar los datos de fuerza axial y componentes de momentos presentes en la columna en el diseño final, provenientes de una cuantificación de cargas, donde se constatará si la sección adoptada es aceptable para su construcción, ya que este punto de fuerzas actuantes, debe estar dentro de la zona permisible del volumen de interacción construido; caso contrario, será necesario recurrir a la modificación de la sección en cuanto a dimensionamiento o refuerzo de acero se refiere, con el criterio técnico necesario para realizar dichos cambios; luego se procede a la verificación de que esta nueva sección para que cumpla los requerimientos actuantes y se encuentre en el interior del volumen permisible.
Filosofía de Diseño[editar]
El proceso de elaboración del software requiere consideraciones geométricas de la sección y prevención con procesos numéricos que puedan ocasionar errores en el cálculo, conjuntamente con el uso adecuado de las normativas exigidas en los códigos de construcción de hormigón y acero; por lo tanto el diseño que se ocupa en el programa obedece a la filosofía de diseño mencionada en el ACI 318S-11 y en los diferentes textos de cálculo de hormigón armado, mismos que son válidos para todos los fenómenos físicos desarrollados dentro del análisis lineal:
- El diseño debe satisfacer las condiciones de equilibrio y de compatibilidad de deformaciones. (American Concrete Institute 318S-11, 10.2.1)
- Las deformaciones unitarias en el refuerzo y en el concreto deben suponerse directamente proporcionales a la distancia desde el eje neutro. (American Concrete Institute 318S-11, 10.2.2)
- La máxima deformación unitaria utilizable en la fibra extrema sometida a compresión del concreto se supone igual a 0.003. (American Concrete Institute 318S-11, 10.2.3)
- El esfuerzo en el refuerzo cuando sea menor que fy debe tomarse como Es veces la deformación unitaria del acero. Para deformaciones unitarias mayores que las correspondientes a fy, el esfuerzo se considera independiente de la deformación unitaria e igual a fy. (American Concrete Institute 318S-11, 10.2.4)
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| Industria | Facultad de Ingeniería Civil y Ambiental, Carrera de Ingeniería Civil. | |
| Fundación | ColumnDesign. | |
- La resistencia a la tracción del concreto no debe considerarse en los cálculos de elementos de concreto reforzado sometidos a flexión y a carga axial. (American Concrete Institute 318S-11, 10.2.5)
- Se cumple la ley de Hooke, donde se presentan esfuerzos y deformaciones en el rango elástico; estas se presentarán en la relación entre la distribución de los esfuerzos de compresión en el concreto y la deformación unitaria del concreto, donde se supone rectangular.
- Se suponen deformaciones pequeñas dentro de la sección de hormigón.
fy = Fluencia del acero. Es = Módulo de elasticidad.
Estas suposiciones permiten realizar los cálculos necesarios para la sección ingresada, donde el proceso obliga a un incremento secuencial del ángulo alfa (Imagen adjunta), dando diferentes profundidades del bloque de compresión de hormigón, estas serán tomadas desde el extremo más alto de la sección hasta el extremo más bajo (caracterizaciones geométricas); estas profundidades del bloque de compresión de hormigón tienen un esfuerzo resultante aproximado a un rectángulo de 0,85*f´c (Whitney), las mismas que determinarán las capacidades axiales y componentes de momentos en ambos sentidos respecto a los ejes principales de la sección, mediante el equilibrio de fuerzas interiores producidas en el área transversal de la columna. La obtención de dichas magnitudes, permite la elaboración de una superficie de falla de la columna con dimensiones previas, para así verificar si es apta para la construcción.
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| Fundación | ColumnDesign. | |
El volumen de interacción que resulta al efectuar los cálculos que permiten un equilibrio dentro de la sección, debe ser reducido mediante las expresiones que se encuentran en el código American Concrete Institute 318S-11; estas minoraciones son dependientes de un factor de reducción Ø el cual está en función de dos opciones; el primero es directamente proporcional a las cargas actuantes en la columna y el segundo, está en términos de la deformación unitaria de la última fibra de acero en tensión. Las variaciones lineales necesarias para determinar este factor de reducción Ø, se señalan en las imágenes adjuntas.
Volumen de interacción[editar]
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Una vez que se hayan realizado todos los cálculos numéricos que se citaron, es posible obtener el volumen de interacción, en el programa ColumnDesign se ha producido la rotación de la sección en el primer cuadrante, ya que esta superficie de falla es simétrica en todos los cuadrantes, por tratarse de una sección rectangular con doble simet´ria alrededor de sus ejes princiaples. Se ha permitido la opción de ingresar un dato correspondiente de carga axial y componentes de momento en los ejes principales de la sección, para así comprobar si esta se encuentra dentro del volumen permisible, el cual obedece a las minoraciones de los diferentes factores de reducción. Se puede evidenciar un punto como ejemplo en la imagen referencial.
External links[editar]