DISEÑO DE CONCRETO REFORZADO 10ED

Contenido
Prefacio v
1. Introducción 1
1.1 Concreto y concreto reforzado, 1
1.2 Ventajas del concreto reforzado como material
estructural, 1
1.3 Desventajas del concreto reforzado como material
estructural, 2
1.4 Antecedentes históricos, 3
1.5 Comparación del concreto reforzado con el acero
estructural para edificios y puentes, 5
1.6 Compatibilidad del concreto y el acero, 6
1.7 Códigos de diseño, 7
1.8 Resumen de cambios del código ACI 2014, 7
1.9 Unidades SI y recuadros sombreados, 8
1.10 Tipos de Cemento Portland, 9
1.11 Aditivos, 10
1.12 Propiedades del concreto reforzado, 11
1.13 Agregados, 18
1.14 Concretos de alta resistencia, 19
1.15 Concretos reforzados con fibras, 21
1.16 Durabilidad del concreto, 22
1.17 Acero de refuerzo, 22
1.18 Grados del acero de refuerzo, 24
1.19 Tamaños de varillas y resistencias de materiales en
unidades SI, 26
1.20 Ambientes corrosivos 27
1.21 Identificación de las marcas en las varillas de refuerzo, 27
1.22 Introducción a las cargas, 29
1.23 Cargas muertas, 29
1.24 Cargas vivas, 29
1.25 Cargas ambientales, 31
1.26 Selección de las cargas de diseño, 33
1.27 Exactitud de los cálculos, 34
1.28 Impacto de las computadoras en el diseño de concreto
reforzado, 35
Problemas 36
2. Análisis de vigas sometidas a flexión, 37
2.1 Introducción, 37
2.2 Momento de agrietamiento, 40
2.3 Esfuerzos elásticos: concreto agrietado 43
2.4 Momentos últimos o nominales de flexión, 50
2.5 Ejemplo de problema usando unidades SI, 53
2.6 Hojas de cálculo de la computadora, 54
Problemas, 56
3. Análisis por resistencia de vigas de acuerdo con el
Código ACI 67
3.1 Métodos de diseño, 67
3.2 Ventajas del diseño por resistencia, 68
3.3 Seguridad estructural, 68
3.4 Obtención de expresiones para vigas, 69
3.5 Deformaciones unitarias en miembros sujetos a flexión, 72
3.6 Secciones balanceadas, secciones controladas por tensión,
y secciones controladas por compresión o secciones
frágiles, 73
3.7 Reducción de resistencia o factores f, 73
3.8 Porcentaje mínimo de acero, 75
3.9 Porcentaje de acero de equilibrio, 77
3.10 Problemas de ejemplo, 78
3.11 Ejemplos con computadora, 82
Problemas, 82
4. Diseño de vigas rectangulares y losas en una
dirección 85
4.1 Factores de carga, 85
4.2 Diseño de vigas rectangulares, 87
4.3 Ejemplos de diseño de vigas, 92
4.4 Consideraciones diversas en el diseño de vigas, 98
4.5 Determinación del área de acero cuando las dimensiones
de la viga son predeterminadas, 99
4.6 Varillas en racimo, 101
4.7 Losas en una dirección, 102
4.8 Vigas en voladizo y vigas continuas, 105
4.9 Ejemplo con unidades SI ,106
4.10 Ejemplo con computadora, 108
Problemas, 109
5. Análisis y diseño de vigas T y vigas doblemente
reforzadas 115
5.1 Vigas T, 115
5.2 Análisis de vigas T, 117
5.3 Otros métodos para analizar vigas T, 121
5.4 Diseño de vigas T, 122
5.5 Diseño de vigas T para momentos negativos, 128
5.6 Vigas L, 130
5.7 Acero de compresión, 130
5.8 Diseño de vigas doblemente reforzadas, 135
5.9 Ejemplos con unidades SI, 139
5.10 Ejemplos con computadora, 141
Problemas, 146x Contenido
6. Estado límite de servicio 157
6.1 Introducción, 157
6.2 Importancia de las deflexiones, 157
6.3 Control de las deflexiones, 158
6.4 Cálculo de deflexiones, 159
6.5 Momentos de inercia efectivos, 159
6.6 Deflexiones a largo plazo, 162
6.7 Deflexiones en vigas simples, 164
6.8 Deflexiones en vigas continuas, 166
6.9 Tipos de grietas, 172
6.10 Control de las grietas por flexión, 173
6.11 Normas del Código ACI relativas a grietas 176
6.12 Ejemplo con unidades SI, 177
6.13 Grietas diversas, 178
6.14 Ejemplos con computadora, 178
Problemas, 180
7. Adherencia, longitudes de desarrollo
y empalmes 185
7.1 Corte y doblado de las varillas (barras) de refuerzo, 185
7.2 Esfuerzos de adherencia, 188
7.3 Longitudes de anclaje para el refuerzo de tensión, 190
7.4 Longitudes de anclaje para varillas en racimo, 198
7.5 Ganchos, 199
7.6 Longitudes de anclaje para malla de alambre soldada en
tensión, 205
7.7 Longitudes de anclaje para varillas a compresión, 206
7.8 Secciones críticas para la longitud de anclaje, 208
7.9 Efecto del momento y el cortante combinados en las
longitudes de anclaje, 208
7.10 Efecto de la forma del diagrama de momento en las
longitudes de anclaje, 209
7.11 Corte o doblado de las varillas de refuerzo
(continuación), 210
7.12 Empalmes de varillas en miembros a flexión, 213
7.13 Empalmes a tensión, 214
7.14 Empalmes a compresión, 215
7.15 Varillas ancladas mecánicamente y con anclaje interno,
216
7.16 Ejemplo con unidades SI, 217
7.17 Ejemplo con computadora, 218
Problemas, 219
8. Cortante y tensión diagonal 225
8.1 Introducción, 225
8.2 Esfuerzos cortantes en vigas de concreto, 225
8.3 Concreto de peso ligero, 226
8.4 Resistencia del concreto al cortante, 226
8.5 Agrietamiento por cortante en vigas de concreto
reforzado, 228
8.6 Refuerzo del alma, 229
8.7 Comportamiento de las vigas con refuerzo del alma, 230
8.8 Diseño por cortante, 232
8.9 Requisitos del código ACI, 234
8.10 Ejemplos de problemas de diseño por cortante, 238
8.11 Separación económica de los estribos, 248
8.12 Fricción al cortante y ménsulas, 250
8.13 Resistencia al cortante de miembros sometidos a fuerzas
axiales, 252
8.14 Requisitos para el diseño por cortante en vigas de gran
peralte 254
8.15 Comentarios introductorios sobre torsión, 255
8.16 Ejemplo en unidades SI, 257
8.17 Ejemplo con computadora, 258
Problemas, 259
9. Introducción al estudio de columnas 265
9.1 Generalidades, 265
9.2 Tipos de columnas, 266
9.3 Capacidad por carga axial de las columnas, 268
9.4 Fallas de columnas con estribos y espirales, 268
9.5 Requisitos del código para columnas coladas en obra, 271
9.6 Precauciones de seguridad para columnas, 273
9.7 Fórmulas de diseño, 274
9.8 Comentarios sobre diseño económico de columnas, 275
9.9 Diseño de columnas cargadas axialmente, 276
9.10 Ejemplo con unidades SI, 279
9.11 Ejemplo con computadora, 280
Problemas, 281
10. Diseño de columnas cortas sometidas a carga axial
y flexión 283
10.1 Carga axial y flexión, 283
10.2 El centroide plástico, 284
10.3 Desarrollo de los diagramas de interacción, 286
10.4 Uso de los diagramas de interacción, 292
10.5 Modificaciones de código a los diagramas de interacción
de columna, 294
10.6 Diseño y análisis de columnas cargadas excéntricamente
usando los diagramas de interacción, 295
10.7 Fuerza cortante en columnas, 303
10.8 Flexión biaxial, 304
10.9 Diseño de columnas con carga biaxial, 308
10.10 Continuación del estudio del factor de reducción de
capacidad, f, 311
10.11 Ejemplo con computadora, 312
Problemas, 314
11. Columnas esbeltas 319
11.1 Introducción, 319
11.2 Marcos con y sin desplazamiento lateral, 319
11.3 Efectos de esbeltez, 320
11.4 Determinación de los factores k con nomogramas, 322
11.5 Determinación de factores k mediante ecuaciones, 324
11.6 Análisis de primer orden usando propiedades especiales
de los miembros, 3211.7 Columnas esbeltas en marcos con y sin desplazamiento
lateral, 326
11.8 Tratamiento del Código ACI de los efectos de esbeltez,
329
11.9 Amplificación de momentos de columnas en marcos sin
desplazamiento lateral, 329
11.10 Amplificación de los momentos en las columnas de
marcos con desplazamiento lateral, 334
11.11 Análisis de marcos con desplazamiento lateral, 337
11.12 Ejemplos con computadora, 343
Problemas, 346
12. Zapatas 349
12.1 Introducción, 349
12.2 Tipos de zapatas, 349
12.3 Presiones reales del suelo, 351
12.4 Presiones permisibles del suelo, 352
12.5 Diseño de zapatas para muros, 354
12.6 Diseño de zapatas cuadradas aisladas, 359
12.7 Zapatas que soportan columnas circulares o con sección
en forma de polígono regular, 365
12.8 Transmisión de la carga de las columnas a las zapatas, 365
12.9 Zapatas rectangulares aisladas, 370
12.10 Zapatas combinadas, 373
12.11 Diseño de zapatas con asentamientos iguales, 379
12.12 Zapatas sometidas a cargas axiales y momentos, 381
12.13 Transmisión de fuerzas horizontales, 383
12.14 Zapatas de concreto simple, 384
12.15 Ejemplo con unidades SI, 387
12.16 Ejemplos con computadora, 389
Problemas, 392
13. Muros de retención 395
13.1 Introducción, 395
13.2 Tipos de muros de retención, 395
13.3 Drenaje, 398
13.4 Fallas de muros de retención, 399
13.5 Presiones laterales sobre muros de retención, 399
13.6 Presiones del suelo sobre zapatas, 404
13.7 Diseño de muros de retención de semigravedad, 405
13.8 Efectos de sobrecarga, 408
13.9 Estimación del tamaño de muros de retención en voladizo,
409
13.10 Procedimientos de diseño para muros de retención en
voladizo, 413
13.11 Grietas y juntas en los muros, 424
Problemas 426
14. Estructuras continuas de concreto reforzado 431
14.1 Introducción, 431
14.2 Consideraciones generales sobre los métodos de análisis,
431
14.3 Líneas de influencia cualitativas, 431
14.4 Diseño al límite, 434
14.5 Diseño al límite según el código ACI, 441
14.6 Diseño preliminar de miembros, 444
14.7 Análisis aproximado de marcos continuos por cargas
verticales, 444
14.8 Análisis aproximado de marcos continuos por cargas
laterales, 454
14.9 Análisis por computadora de marcos de edificios, 457
14.10 Arriostramiento lateral en edificios, 458
14.11 Requisitos de la longitud de desarrollo en miembros
continuos, 458
Problemas, 464
15. Torsión 469
15.1 Introducción, 469
15.2 Refuerzo por torsión, 470
15.3 Momentos torsionales que se han de considerar en el
diseño, 473
15.4 Esfuerzos de torsión, 474
15.5 Cuándo se requiere refuerzo de torsión según el ACI, 475
15.6 Resistencia al momento por torsión, 476
15.7 Diseño del refuerzo por torsión, 477
15.8 Requisitos adicionales del ACI, 478
15.9 Problemas ejemplo usando unidades comunes en Estados
Unidos, 479
15.10 Ecuaciones para SI y ejemplo de problema, 482
15.11 Ejemplo con computadora, 486
Problemas, 487
16. Losas en dos direcciones, método directo
de diseño 491
16.1 Introducción, 491
16.2 Análisis de losas en dos direcciones, 494
16.3 Diseño de losas en dos direcciones según el código ACI,
494
16.4 Franjas de columna y franja central, 495
16.5 Resistencia al cortante de losas, 496
16.6 Limitaciones al espesor y requisitos de rigidez, 498
16.7 Limitaciones del método directo de diseño, 504
16.8 Distribución de momentos en losas, 504
16.9 Diseño de una placa interior plana, 510
16.10 Colocación de las cargas vivas, 514
16.11 Análisis de losas en dos direcciones con vigas, 515
16.12 Transmisión de momentos y cortantes entre losas y
columnas, 521
16.13 Aberturas en los sistemas de losas, 526
16.14 Ejemplos con computadora, 527
Problemas, 529
17. Losas en dos direcciones, método del marco
equivalente 531
17.1 Distribución de momentos para miembros
no prismáticos, 531
aii Contenido
17.2 Introducción al método del marco equivalente, 532
17.3 Propiedades de las vigas losas, 534
17.4 Propiedades de columnas, 537
17.5 Ejemplo de problema, 538
17.6 Análisis con computadora, 542
17.7 Ejemplos con computadora, 543
Problemas, 544
18. Muros 545
18.1 Introducción, 545
18.2 Muros no portantes, 545
18.3 Muros de concreto de carga. Método empírico de diseño,
547
18.4 Muros de concreto soportantes de carga. Diseño racional,
550
18.5 Muros de cortante, 552
18.6 Requisitos del ACI para muros de cortante, 556
18.7 Aspectos económicos de la construcción de muros, 561
18.8 Ejemplo con computadora, 562
Problemas, 563
19. Concreto presforzado 565
19.1 Introducción, 565
19.2 Ventajas y desventajas del concreto presforzado, 567
19.3 Pretensado y postensado, 567
19.4 Materiales usados para el concreto presforzado, 568
19.5 Cálculo de esfuerzos, 570
19.6 Formas de las secciones presforzadas, 574
19.7 Pérdidas de presfuerzo, 577
19.8 Resistencia última de secciones presforzadas, 580
19.9 Deflexiones, 584
19.10 Fuerza cortante en secciones presforzadas, 588
19.11 Diseño del refuerzo por cortante, 589
19.12 Temas adicionales, 593
19.13 Ejemplos con computadora, 595
Problemas, 596
20. Mampostería de concreto reforzado (en línea en
www.alfaomega.com.mx)
20.1 Introducción
20.2 Materiales de mampostería
20.3 Resistencia a la compresión especificada de la
mampostería
20.4 Refuerzo máximo de tensión por flexión
20.5 Muros con cargas fuera del plano-muros que no son de
carga
20.6 Dinteles de mampostería
20.7 Muros con cargas fuera del plano-muros de carga
20.8 Muros con carga coplanar-muros de cortante
20.9 Ejemplo con computadora
Problemas
A. Tablas y gráficas: unidades usuales en EUA 599
B. Tablas en unidades del SI 637
C. El método de diseño del puntal y el tirante (en línea
en www.alfaomega.com.mx)
C.1 Introducción
C.2 Vigas de gran peralte
C.3 Claro de cortante y regiones de comportamiento
C.4 La analogía de la armadura
C.5 Definiciones
C.6 Requisitos del código ACI para el diseño de puntal y
tirante
C.7 Selección de un modelo de armadura
C.8 Ángulos de los puntales en los modelos de armaduras
C.9 Procedimiento de diseño
D. D. Diseño sísmico de las estructuras de concreto
reforzado (en línea solamente en www.alfaomega.
com.mx)
D.1 Introducción
D.2 Terremoto máximo considerado
D.3 Clasificación de suelo en el sitio
D.4 Factores de riesgo y de importancia
D.5 Categorías de diseño sísmico
D.6 Cargas de diseño sísmico
D.7 Requisitos de detallado para las diferentes clases de
marcos de concreto reforzado para momentos
Problemas
Glosario 6

El concreto es una mezcla de arena, grava, roca triturada, entre otros materiales, que se encuentran unidos en una masa rocosa por medio de una pasta de cemento y agua. Sin embrago, a pesar de que este material tenga una alta resistencia a la compresión, no pasa lo mismo con su resistencia a la tensión. A partir de esto, encontramos la importancia del concreto reforzado, ya que éste, gracias al refuerzo de acero del cual está hecho, posee una alta resistencia a la tensión. El acero de refuerzo es también capaz de resistir fuerzas de compresión y se usa en columnas, así como en otros miembros estructurales.

Posiblemente, al hablar de materiales de construcción, el concreto reforzado sea el número uno en cuanto a su importancia y utilidad, pues éste puede usarme para la cimentar estructuras tanto grandes como pequeñas. Entre algunas de estas estructuras encontramos edificios, puentes, pavimentos, presas, muros de retención, túneles, instalaciones de drenaje e irrigación, tanques, etcétera, que fueron construidos a partir de concreto reforzado.
Ventajas

En este libro resulta novedoso y de gran utilidad y vigencia ya que se encuentra actualizado conforme al Reglamento de Construcciones 2008 del American Concrete Institute (ACI 318-08).
Otra cuestión importante, es que posee materiales interactivos que hacen de este libro un texto de gran utilidad para la formación básica de los alumnos y, también, de los profesores, pues los docentes al adquirir este material encontraran una guía útil para la enseñanza dentro del aula.

Conozca

• Los materiales que intervienen en la construcción de diferentes estructuras hechas a partir de concreto.
• Las propiedades, ventajas y desventajas del concreto reforzado
• Las estructuras de concreto reforzado ysu diseño

Aprenda

• Sobre los códigos de diseño, la compatibilidad del concreto y el acero, los concretos de lata resistencia y los que son reforzados con fibras
• A diseñar cimentaciones superficiales
• A seleccionar las cargas de diseño

Mercado

Diseño de concreto reforzado está diseñado para los alumnos de Ingeniería Civil interesados en el campo. También para alumnos de áreas afines que quieran ampliar su conocimientos en cuanto al diseño y la construcción. Asimismo, este libro va dirigido a docentes que siguen estas líneas de investiga
Además de su utilidad en las construcciones antes mencionadas, otra gran ventaja es que tiene gran resistencia a las acciones del fuego y el agua. Esto explica, entre otras cosas, porque es el material ideal en caso de incendios de intensidad media, ya que con un recubrimiento adecuado de concreto sobre las
varillas de refuerzo, estas sufren sólo daño superficial sin fallar.

También, cabe señalar que es un material económico, el cual puede ser usado, además, para la construcción de losas de piso, muros de sótano, pilares y construcciones similares.