Diseño de estructuras de concreto / Arthur H. Nilson, George Winter

CONTENIDO
Prefacio XIII
Capítulo 1 Introducción 1
1.1 Concreto, concrete reforzado y concrete preesforzado 1
1.2 Formas estructurales 2
1.3 Cargas 6
1.4 Funcionamiento, resistencia y seguridad estructural 11
1.5 Bases de diseño 14
1.6 Códigos y especificaciones de diseño 15
1.7 Disposiciones de seguridad del Código ACI 16
1.8 Supuestos fundamentales para el comportamiento del concrete reforzado 17
1.9 Comportamiento de Los elementos sometidos a cargos axiales 19
Problemas 25
Referencias 25
Capítulo 2 Materiales 26
2.1 Introducción 26
2.2 Cemento 26
2.3 Agregados 27
2.4 Dosificación y mezcla del concreto 28
2.5 Transporte, vaciado, compactación y curado 31
2.6 Control de calidad 32
2.7 Propiedades en compresión 34
2.8 Resistencia a la tensión 40
2.9 Resistencia bajo esfuerzos combinados 41
2.10 Efectos de la retracción de fraguado y de la temperatura 43
2.11 Concreto de alto resistencia 44
2.12 Aceros de refuerzo para el concreto 46
2.13 Barras de refuerzo 47
2.14 Mallas electrosoldadas de alambrón 51
2.15 Aceros de preesfuerzo 52
Referencias 54
Capítulo 3 Análisis y diseño a flexión de vigas 56
3.1 Introducción 56
3.2 Flexión de vigas homogéneas 56
3.3 Comportamiento de vigas de concrete reforzado 58
3.4 Diseño de vigas rectangulares reforzadas a tensión 68
3.5 Ayudas de diseño 78
3.6 Aspectos prácticos en el diseño de vigas 81
3.7 Vigas rectangulares con refuerzo a tensión y a compresión 83
3.8 Vigas T 90
Problemas 97
Referencias 98
Capítulo 4 Cortante y tensión diagonal en vigas 100
4.1 Introducción 100
4.2 Tensión diagonal en vigas elásticas homogéneas 101
4.3 Vigas de concrete reforzado sin refuerzo a cortante 103
4.4 Vigas de concrete reforzado con refuerzo en el alma 110
4.5 Disposiciones del Código ACI para diseño a cortante 115
4.6 Efecto de Las fuerzas axiales 123
4.7 Vigas con altura variable 127
4.8 Modelos de armaduras para análisis y diseño a cortante 129
4.9 Vigas de gran altura 133
4.10 Método de diseño por cortante y fricción 144
Problemas 149
Referencias 150
Capítulo 5 Adherencia, anclaje y longitud de desarrollo 152
5.1 Fundamentos de la adherencia a flexión 152
5.2 Resistencia última de adherencia y longitud de desarrollo 156
5.3 Disposiciones del Código ACI para el desarrollo de refuerzo a tensión 159
5.4 Anclaje de barras sometidas a tensión mediante gauchos 164
5.5 Requisitos de anclaje para refuerzo transversal 168
5.6 Mallas electrosoldadas de alambrón 169
5.7 Desarrollo de barras a compresión 169
5.8 Barras en paquete 170
5.9 Puntos de corte y doblamiento de barras en vigas 170
5.10 Ejemplo integrado de un diseño de vigas 177
5.11 Empalmes en barras 181
Problemas 183
Referencias 185
Capítulo 6 Funcionamiento 187
6.1 Introducción 187
6.2 Agrietamiento en elementos sometidos a flexión 187
6.3 Disposiciones del Código ACI para el control de grietas 190
6.4 Control de deflexiones 193
6.5 Deflexiones instantáneas 193
6.6 Deflexiones par cargas que actúan a largo plazo 196
6.7 Disposiciones del Código ACI para el control de deflexiones 199
6.8 Deflexiones ocasionadas por retracción y por cambios de temperatura 205
6.9 Momento versus curvatura para secciones de concreto reforzado 207
Problemas 211
Referencias 212
Capítulo 7 Análisis y diseño a torsión 213
7.1 Introducción 213
7.2 Torsión en elementos de concreto simple 215
7.3 Torsión en elementos de concreto reforzado 217
7.4 Torsión y cortante en elementos sin estribos 220
7.5 Torsión y cortante en elementos con estribos 222
7.6 Disposiciones del Código ACI para diseño a torsión 223
7.7 Teoría del campo a compresión para diseño a torsión 230
Problemas 232
Referencias 233
Capítulo 8 Columnas cortas 234
8.1 Introducción: Compresión axial 234
8.2 Flejes transversales y espirales 236
8.3 Compresión y flexión de columnas rectangulares 241
8.4 Análisis de compatibilidad de deformaciones y diagramas de interacción 242
8.5 Falla balanceada 245
8.6 Refuerzo distribuido 248
8.7 Refuerzo asimétrico 250
8.8 Columnas circulares 251
8.9 Disposiciones de seguridad del Código ACI 252
8.10 Ayudas de diseño 254
8.11 Flexión biaxial 256
8.12 Método del contorno de carga 258
8.13 Método de carga inversa 259
8.14 Análisis por computador para flexión biaxial de columnas 262
8.15 Empalme de barras en columnas 263
Problemas 264
Referencias 267
Capítulo 9 Columnas esbeltas 268
9.1 Introducción 268
9.2 Columnas cargadas concéntricamente 269
9.3 Compresión y flexión 272
9.4 Criterio del Código ACI para no tener en cuenta Los efectos de esbeltez 277
9.5 Criterio del Código ACI para pórticos arriostrados versus pórticos no arriostrados 278
9.6 Métodos de amplificación de momentos del Código ACI para pórticos arriostrados 279
9.7 Método de amplificación de momentos del Código ACI para pórticos no arriostrados 287
9.8 Análisis de segundo orden para tener en cuenta los efectos de esbeltez 293
Problemas 296
Referencias 298
Capítulo 10 Diseño de refuerzo en Las uniones 299
10.1 Introducción 299
10.2 Uniones viga columna (nudos) 300
10.3 Modelo puntal y tensor (strut-and-tie) para el comportamiento de uniones 311
10.4 Uniones viga secundaria viga principal 313
10.5 Vigas de apoyo 314
10.6 Uniones de esquina y en T 316
10.7 Ménsulas y cornisas 319
Problemas 323
Referencias 324
Capítulo 11 Análisis de vigas y pórticos indeterminados 325
11.1 Continuidad 325
11.2 Aplicación de Las cargas 327
11.3 Simplificaciones en el análisis de pórticos 328
11.4 Métodos de análisis elástico 329
11.5 Idealización de la estructura 331
11.6 Diseño preliminar 335
11.7 Análisis aproximados 336
11.8 Coeficientes de momentos de ACI 340
11.9 Análisis límite 343
Problemas 352
Referencias 353
Capítulo 12 Losas apoyadas en los bordes 354
12.1 Tipos de losas 354
12.2 Diseño de losas armadas en una dirección 356
12.3 Refuerzo para temperature y retracción de fraguado 358
12.4 Comportamiento de losas armadas en dos direcciones y apoyadas en los bordes 362
12.5 Análisis mediante el método de los coeficientes 365
12.6 Refuerzo para losas armadas en dos direcciones y apoyadas en los bordes 368
12.7 Control de deflexiones 374
12.8 Otras consideraciones 378
Problemas 378
Referencias 380
Capítulo 13 Losas armadas en dos direcciones y apoyadas sobre columnas 381
13.1 Introducción 381
13.2 Método de diseño directo 384
13.3 Refuerzo a flexión 390
13.4 Limites de espesor del Código ACI 392
13.5 Método del pórtico equivalente 399
13.6 Diseño a cortante en placas planas y en losas planas 407
13.7 Transferencia de momentos a las columnas 421
13.8 Aberturas en losas 423
13.9 Cálculo de deflexiones 424
13.10 Análisis para cargas horizontales 431
Problemas 432
Referencias 434
Capítulo 14 Análisis de losas mediante líneas de fluencia 435
14.1 Introducción 435
14.2 Teoremas de Los límites superior e inferior 436
14.3 Reglas para Las líneas de fluencia 437
14.4 Análisis mediante el equilibrio de segmentos> 441
14.5 Análisis mediante el método del trabajo virtual 442
14.6 Refuerzo ortotrópico y líneas de fluencia oblicuas 446
14.7 Condiciones especiales en Los bordes y en Las esquinas 449
14.8 Patrones en forma de abanico bajo cargos concentradas 451
14.9 Limitaciones de la teoría de líneas de fluencia 452
Problemas 452
Referencias 456
Capítulo 15 Método de las franjas para losas 458
15.1 Introducción 458
15.2 Principios básicos 459
15.3 Selección de la distribución de cargas 459
15.4 Losas rectangulares 463
15.5 Bordes empotrados y continuidad 464
15.6 Bordes libres 469
15.7 Losas con aberturas 477
15.8 El método avanzado de las franjas 480
15.9 Comparación de Los métodos para análisis y diseño de losas 486
Problemas 488
Referencias 490
Capítulo 16 Losas apoyadas sobre el terreno 491
16.1 Introducción 491
16.2 Efectos de la retracción de fraguado y de la temperatura 492
16.3 Análisis de Westergaard para cargas concentradas 494
16.4 Ayudas de diseño para pavimentos 498
16.5 Práctica usual de hacer juntas en pavimentos 501
16.6 Pavimentos con refuerzo continuo 502
16.7 Pavimentos reforzados estructuralmente 503
16.8 Pavimentos de concreto preesforzado 504
16.9 Losas industriales apoyadas sobre el terreno 505
Problemas 512
Referencias 513
Capítulo 17 Construcción compuesta 514
17.1 Tipos 514
17.2 Puentes compuestos de viga y losa 515
17.3 Entrepisos compuestos para edificios de viga y losa 524
17.4 Losas compuestas reforzadas con tablero de acero 533
Referencias 543
Capítulo 18 Zapatas y cimentaciones 544
18.1 Tipos y funciones 544
18.2 Zapatas superficiales 544
18.3 Factores de diseño 545
18.4 Cargas, presiones de contacto y dimensiones de Las zapatas 546
18.5 Zapatas para muros 548
18.6 Zapatas para columnas 550
18.7 Zapatas combinadas 558
18.8 Zapatas para dos columnas 559
18.9 Cimentaciones continuas, reticulares y losas de cimentación 566
18.10 Dados de pilotes 568
Problemas 570
Referencias 571
Capítulo 19 Muros de contención 572
19.1 Función y tipos de muros de contención 572
19.2 Presión de tierra 573
19.3 Presión de tierra para condiciones usuales de carga 575
19.4 Estabilidad externa 577
19.5 Bases del diseño estructural 579
19.6 Drenaje y otros detalles 580
19.7 Ejemplo: diseño de un muro de contención por gravedad 581
19.8 Ejemplo: diseño de un muro de contención en voladizo 583
19.9 Muros de contención con contrafuertes 590
Problemas 592
Referencias 592
Capítulo 20 Sistemas de construcción para edificios de concreto 593
20.1 Introducción 593
20.2 Sistemas de entrepiso y de cubierta 594
20.3 Superficies de entrepisos y cubiertas 606
20.4 Muros 608
20.5 Escaleras 612
20.6 Concreto prefabricado para edificios 614
20.7 Planos comunes de diseño para edificios 628
Referencias 628
Capítulo 21 Concreto preesforzado 634
21.1 Introducción 634
21.2 Efectos del preesfuerzo 635
21.3 Fuentes de la fuerza de preesfuerzo 639
21.4 Aceros de preesfuerzo 641
21.5 Concreto para construcción preesforzada 643
21.6 Análisis elástico a flexión 644
21.7 Resistencia a la flexión 650
21.8 Preesfuerzo parcial 655
21.9 Diseño a flexión con base en límites en el esfuerzo del concreto 656
21.10 Selección de la forma 666
21.11 Perfiles de los tendones 667
21.12 Diseño a flexión con base en el balance de fuerzas 669
21.13 Pérdidas de preesfuerzo 674
21.14 Refuerzo a cortante, a tensión diagonal y en el alma 678
21.15 Esfuerzo de adherencia, longitud de transferencia y longitud de desarrollo 684
21.16 Diseño de la zona de anclaje 685
21.17 Deflexión 690
Problemas 693
Referencias 694
Capítulo 22 Puentes 696
22.1 Tipos 696
22.2 Especificaciones de diseño 701
22.3 Cargas 701
22.4 Detalles de construcción 707
22.5 Diseño de un puente de losa 711
22.6 Diseño de un puente con vigas T o vigas y tablero 714
22.7 Diseño de un puente de construcción compuesta 721
Referencias 727
Apéndices 728
A Ayudas de diseño 728
B Factores de conversión al SI: unidades usuales en los Estados Unidos a unidades del sistema métrico SI 762
Indice 763