sábado, 30 de julio de 2011

Ejemplo PU6 Calculo de capitel a punzonamiento




Ejemplo PU6
Calculo las armaduras y dimensiones del capitel de una losa
sometida a punzonamiento:



Fs    = esfuerzo axil de punzonamiento
bp,hp = dimensiones del pilar, bp =lado exterior en pilares de borde
fck   = Resistencia carateristica del hormigon
fyk   = Limite elastico del acero
rec   = recubrimiento de las armaduras
cer   = diametro de las horquillas de punzonamiento
dia   = diametro de las armaduras principales
s     = separacion entre redondos
e     = espesor de la losa
csc,css,csf = coefientes de seguridad hormigon,acero y fuerzas
be    = coeficiente de excentricidad de la carga:
        sin momentos entre losa y soporte: be=1
        con momentos: soporte interior   : be=1.15
                      soporte de borde   : be=1.40
                      soporte de esquina : be=1.50
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 e bp  hp (rec)  dia   s  Horm. Acero  Carga  csc   css   csf  be
______cm______   mm   cm  ___N/mm2___    kN
32 25  25 3.50   12   20   25     400   731  1.50  1.15  1.60  1.15
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Resistencia minorada: hormigon(fcd) acero(fyd) acero a comp.(fycd)
               N/mm2        16.67     347.83        347.83
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                     PRIMERA COMPROBACION


Posicion de la armadura 1         d1=e-(rec+dia/2) =    27.90 cm
Armadura existente en la losa para flexion en la direccion 1
es la distancia de su cdg a la cara superior de la losa.
Posicion de la armadura 2                d2=d1-dia =    26.70 cm
Canto util                             d=(d1+d2)/2 =    27.30 cm


Esfuerzo de punzonamiento de calculo    Fsd=Fs*csf =  1169.60 kN
Fsd.ef=be*Fsd


Valor efectivo del Esfuerzo de punz.de calc. Fsd.ef=  1345.04 kN
Es el valor del esfuerzo de punzonamiento, afectado por los dos
coeficientes de mayoracion csf y be, que se utilizara para el calculo


Distancia del pilar al perimetro critico  d.u1=2*d =     0.55 m
Perimetro critico           u1=2*(bp+hp)+2*pi*d.u1 =     4.43 m
Tension tangencial nominal de calculo ta.sd=Fsd.ef/(u1*d*1000)
en el perimetro critico                      ta.sd =     1.11 N/mm
Parametro auxiliar      ep=1+sqr(200/(d*1000))     =     2
As.x=(1/s)*pi*(dia*100/2)^2
Area de acero en la direccion x               As.x =     5.65 cm2
Area de hormigon en la direccion x      Ac.x=100*d =    27.30 cm2
Cuantia geometrica en la direccion x  px=As.x/Ac.x =     0.21 cm2
Cuantia geometrica en la direccion y         py=px =     0.21 cm2
Valor auxiliar                  p.i=sqr(px*py)/100 =     0.21
TENSION TANGENCIAL MAX. RESISTENTE DE LA LOSA en el peri. critico
                 ta.rd=0.12*ep*(100*p.i*fck)^(1/3) =     0.42 N/mm2


Como la TENSION TANGENCIAL max. RESISTENTE ta.rd( 0.42) es < que la
tension tangencial de calculo en el perimetro critico ta.sd( 1.11)
-----------------SE PRECISA armadura de punzonamiento---------------
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                   SEGUNDA COMPROBACION


Comprobamos si se excede la resistencia max. de punzonamiento:
El perimetro de comprobacion de un soporte interior es el
perimetro de su seccion transversal:
Seccion transversal del soporte       uo=2*(bp+hp) =     1    m
Resistencia del hormigon              f1cd=0.3*fcd =     5.00 N/mm2
TENSION DE PUNZONAMIENTO MAXIMA (en el perimetro del soporte)
                                 v.c=Fsd.ef/(uo*d) =     4.93 N/mm2


La tension de punzonamiento max. admisible v.c( 4.93) es < que la resis-
tencia de la losa f1cd( 5.00), asi que puede armarse a punzonamiento.
En caso contario tendriamos que aumentar el canto de la losa.
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                           CALCULO


Vcu=0.10*ep*(100*p.i*fck)^(1/3)*u1*d*1000
Contribucion del horm. a esf. cort.            Vcu =   418.53 kN
Vsu=Fsd.ef-Vcu
Contribucion del acero a esf. cort.            Vsu =   926.51 kN
fy90.d=fycd
A90=Vsu/(0.09*d*fy90.d)
Area de cercos de punzonamiento/m              A90 =   108.41 cm2/m
v.c.s=0.75*d
Separacion entre horquillas                      s =    20    cm
Asw=A90*s/100
AREA TOTAL DE LA ARMADURA DE PUNZONAMIENTO  en un perimetro concentrico
al soporte                                     Asw =    21.68 cm2
ndr=Asw/(pi*(cer/2)^2)
ndh=int(ndr/200)+1
HORQUILLAS dobles para PUNZONAMIENTO               = 39 H  6
Se prolonga la armadura transversal hasta el perimetro,
concentrico donde la tension sea =           ta.rd =     0.42 N/mm2
Perimetro concentrico      u=Fsd.ef/(d*ta.rd*1000) =    11.87 m
Si w es la separacion del perimetro concentrico necesario:
u=2*(bp+hp)+2*pi*w ->  w=(u-2*(bp+hp))/(2*pi)
w=(u-2*(bp+hp))/(2*pi)
Separacion del perimetro concentrico necesario   w =     1.73 m
Segun EHE art 44.2.3.4.1 las armaduras se prolongaran
 d/2 mas alla de donde hagan falta w.f=w+d/2
SEPARACION PROLONGADA del per. concent. w.f= w+d/2 =     1.87 m
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                    TERCERA COMPROBACION


En la zona exterior del punzonamiento hay que comprobar que
(EHE art.46.3.2) Fsd.ef<=(0.12*ep*(100*p.i*fck)^(1/3))*un.ef*d
Separacion de comprobacion del perim. s.p=w.f+2*d =     2.41 m
Perimetro de compr.  un.ef=2*(bp+hp)+4*s.p*sqr(2) =    14.64 m
n=(2*s.p+bp)/s+(2*s.p+hp)/s
Numero de barras que atraviesan el perimetro      = 50.74 r 12
p.i=(n*pi*(dia/2)^2)/(un.ef*d)
Cuantia geometrica                            p.i =     1.44 o/oo
v.c=0.12*ep*((100*p.i*fck)^(1/3))*1000*un.ef*d
Valor de comprobacion                         v.c =  1468.88 kN
No necesita armadura en zona exterior pues v.c( 1468.88)>Fsd.ef( 1345.04)

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