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7.76. Concreto Armado II (Obligatorio)

7.76.1. Justificación ↑ Volver arriba

El Diseño de Concreto Armado II se basa directamente en el Diseño de Concreto Armado I, extendiendo la metodología de diseño por estados límite al estructuramento y diseño de sistemas de losas de edificaciones, muros estructurales de concreto armado sismorresistentes (muros de corte) y disposiciones para pórticos especiales resistentes a momentos, y al uso de software de análisis estructural para modelamiento tridimensional de edificios. El curso también desarrolla el diseño de estructuras de contención de tierras, incluyendo muros de sótano, muros anclados, muros de gravedad, y muros de contención en voladizo y con contrafuertes, junto con el diseño avanzado de cimentaciones superficiales que cubre zapatas aisladas, combinadas, conectadas, excéntricas y continuas. A través de ejercicios de diseño progresivos e integrados, los estudiantes aplican códigos de diseño vigentes para producir un diseño completo de un edificio de concreto armado sismorresistente, preparándolos para cursos avanzados de diseño estructural y sismorresistente.

7.76.2. Objetivos Generales ↑ Volver arriba

1. Estructurar edificios de concreto armado y diseñar sistemas de losas unidireccionales (prefabricadas) y bidireccionales de concreto armado.
2. Diseñar muros estructurales especiales de concreto armado (muros de corte) para resistencia a fuerzas laterales sísmicas.
3. Aplicar disposiciones especiales de detallado sísmico a pórticos resistentes a momentos de concreto armado.
4. Construir y analizar modelos estructurales tridimensionales de edificios de concreto armado utilizando software de análisis estructural.
5. Diseñar estructuras de contención de tierras, incluyendo muros de sótano, muros anclados, muros de gravedad, y muros de contención en voladizo y con contrafuertes.
6. Diseñar cimentaciones superficiales, incluyendo zapatas aisladas, combinadas, conectadas, excéntricas y continuas.

7.76.3. Contribución a los resultados (Outcomes) ↑ Volver arriba

ABET-1) Habilidad para identificar, formular y resolver problemas complejos de ingeniería aplicando principios de ingeniería, ciencias y matemáticas. (Usage)

ABET-2) Habilidad para aplicar el diseño en ingeniería y producir soluciones que satisfagan necesidades específicas considerando la salud pública, seguridad y bienestar, así como factores globales, culturales, sociales, ambientales y económicos. (Usage)

7.76.4. Contenido ↑ Volver arriba

7.76.4.1. Diseño de Concreto Armado (18 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; McCormac and Brown, 2021)

Temas

1. Filosofía de diseño y metodología de estados límite para estructuras de concreto
2. Diseño a flexión de vigas rectangulares y en T
3. Diseño a cortante y torsión de elementos de concreto
4. Elementos a compresión y diseño de columnas
5. Diseño de losas, incluyendo sistemas unidireccionales y bidireccionales
6. Longitud de anclaje y empalmes del refuerzo
7. Control de deflexiones y requisitos de serviciabilidad para vigas y losas de concreto

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar la filosofía de diseño por estados límite y las combinaciones de cargas mayoradas [Familiarizarse]
2. Diseñar vigas de concreto armado para flexión y verificar serviciabilidad [Evaluar]
3. Calcular los requisitos de refuerzo por cortante y torsión [Usar]
4. Dimensionar columnas para carga axial y flexión biaxial [Evaluar]
5. Diseñar sistemas de losas unidireccionales y bidireccionales con el refuerzo apropiado [Usar]
6. Determinar longitudes de desarrollo y diseñar empalmes por traslapo de barras de refuerzo [Evaluar]
7. Controlar deflexiones y verificar requisitos de serviciabilidad mediante un dimensionamiento adecuado de elementos y refuerzo [Usar]

7.76.4.2. Sistemas de Retención de Tierra (26 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Das, 2019; ACI Committee 318, 2019)

Temas

1. Teoría de presiones de tierra, incluyendo presiones activa y pasiva
2. Tipos de muros de retención y criterios de selección
3. Métodos de ensayo de carga, incluyendo pruebas estáticas y dinámicas
4. Muros anclados y sistemas con anclaje posterior
5. Muros de tierra mecánicamente estabilizada y sistemas de suelo reforzado
6. Diseño de muros de sótano y de fundación considerando condiciones de restricción en la cabeza del muro
7. Diseño de muros de contención con contrafuertes

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Aplicar teorías de presión lateral de tierra para el diseño de muros de retención [Evaluar]
2. Diseñar muros de retención de gravedad y en voladizo [Usar]
3. Diseñar sistemas de muros anclados, incluyendo capacidad de anclajes al terreno [Evaluar]
4. Dimensionar muros de tierra mecánicamente estabilizada y seleccionar refuerzo [Usar]
5. Diseñar muros de sótano y de fundación considerando la restricción en la cabeza del muro, sobrecarga y presión hidrostática [Evaluar]
6. Diseñar muros de contención con contrafuertes, incluyendo pantalla, talón, puntera y contrafuertes [Usar]

7.76.4.3. Detalles Sísmicos de Concreto Armado (7 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; Moehle, 2015)

Temas

1. Uniones viga-columna y conexiones en pórticos resistentes a momento
2. Detalles sísmicos y diseño dúctil de estructuras de concreto
3. Diseño de muros estructurales especiales de concreto armado (placas) para resistencia sísmica lateral
4. Disposiciones especiales de detallado sísmico para pórticos de concreto armado resistentes a momento

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Detallar uniones viga-columna para transferencia de momento y resistencia a cortante [Evaluar]
2. Implementar requisitos de detalles sísmicos para pórticos dúctiles de concreto [Evaluar]
3. Diseñar muros estructurales especiales de concreto armado para solicitaciones combinadas de carga axial, flexión y cortante bajo carga sísmica [Evaluar]
4. Aplicar disposiciones especiales de detallado sísmico a elementos de pórticos de concreto armado y nudos viga-columna [Usar]

7.76.4.4. Análisis de Concreto Presforzado (7 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; Moehle, 2015)

Temas

1. Principios del concreto pretensado y métodos de pretensado previo
2. Análisis elástico de esfuerzos en secciones de concreto presforzado bajo cargas de servicio
3. Secciones compuestas de concreto presforzado: elementos prefabricados con losa vaciada in situ
4. Pérdidas de presfuerzo instantáneas y diferidas en el tiempo

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Aplicar principios de pretensado para diseñar elementos pretensados [Usar]
2. Analizar los esfuerzos en secciones de concreto presforzado bajo cargas de servicio mediante teoría elástica [Usar]
3. Diseñar secciones compuestas de concreto presforzado que combinan elementos prefabricados y concreto vaciado in situ [Evaluar]
4. Calcular las pérdidas instantáneas y diferidas de presfuerzo [Usar]

7.76.4.5. Diseño de Concreto Presforzado (8 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019; Moehle, 2015)

Temas

1. Sistemas de concreto postensado y diseño de tendones
2. Control de deflexiones y requisitos de serviciabilidad
3. Resistencia a flexión de elementos de concreto presforzado en estado límite último
4. Diseño a corte y torsión de elementos de concreto presforzado
5. Estructuras hiperestáticas de concreto presforzado, incluyendo momentos secundarios

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Diseñar losas y vigas postensadas, incluyendo el trazado de tendones [Evaluar]
2. Controlar deflexiones mediante dimensionamiento adecuado de elementos y refuerzo [Usar]
3. Diseñar elementos de concreto presforzado para resistencia a flexión en estado límite último [Evaluar]
4. Diseñar elementos de concreto presforzado para resistencia a corte y torsión [Evaluar]
5. Analizar estructuras hiperestáticas de concreto presforzado, incluyendo momentos secundarios [Evaluar]

7.76.4.6. Práctica de Modelamiento y Análisis Estructural de Edificaciones (4 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016)

Temas

1. Reconocimiento de edificios de estudio: geometría, sistemas estructurales y trayectoria de cargas
2. Modelamiento de pórticos y armaduras planas de edificios reales mediante software de análisis estructural basado en el método de la rigidez
3. Aplicación del análisis estático y sísmico por espectro de respuesta a casos de estudio representativos de edificaciones
4. Presentación y discusión entre pares de resultados de análisis estructural y sus implicancias de diseño
5. Definición de geometría, materiales, secciones y condiciones de contorno de un modelo tridimensional de edificación en software comercial de análisis estructural (ETABS, Midas Gen)
6. Asignación de cargas de gravedad, sísmicas y de viento, y sus combinaciones, a un modelo tridimensional de edificación
7. Análisis estático y dinámico (modal) de modelos de edificaciones e interpretación de resultados, incluyendo distorsiones de entrepiso, fuerzas internas y periodos de vibración
8. Verificación de los resultados generados por software contrastándolos con cálculos manuales simplificados y revisiones normativas

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Modelar sistemas estructurales de edificaciones reales para análisis estático y sísmico basado en el método de la rigidez utilizando software de análisis estructural [Usar]
2. Interpretar y validar resultados de análisis generados por computadora contrastándolos con el comportamiento estructural esperado [Evaluar]
3. Presentar y sustentar ante pares los resultados del análisis estructural y sus implicancias de diseño [Usar]
4. Asignar cargas de gravedad, sísmicas y de viento, y sus combinaciones, a un modelo tridimensional de edificación en software comercial de análisis estructural [Usar]
5. Interpretar resultados de análisis dinámico, incluyendo distorsiones de entrepiso, fuerzas internas y periodos de vibración [Evaluar]
6. Verificar los resultados generados por software contrastándolos con cálculos manuales simplificados [Evaluar]

7.76.4.7. Capacidad Portante y Diseño (26 horas) [Habilidades ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Coduto, 2001; Das, 2019)

Temas

1. Teoría de capacidad portante y mecanismos de falla
2. Ecuaciones de capacidad portante última para varias condiciones
3. Análisis de asentamientos usando métodos elásticos y de consolidación
4. Diseño de zapatas aisladas
5. Zapatas combinadas y zapatas con viga de enlace
6. Presión de contacto admisible y selección del factor de seguridad
7. Análisis y diseño de cimentaciones tipo losa
8. Efectos de carga excéntrica e inclinada
9. Efectos de interacción suelo-estructura
10. Asentamientos diferenciales y límites tolerables
11. Diseño de cimientos corridos (continuos) para muros de sótano y de fundación

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Explicar mecanismos de falla por capacidad portante en cimentaciones superficiales [Familiarizarse]
2. Calcular la capacidad portante última usando las ecuaciones de Terzaghi y Meyerhof [Evaluar]
3. Predecir asentamientos totales y diferenciales para cimentaciones superficiales [Usar]
4. Diseñar zapatas aisladas para cargas gravitacionales [Evaluar]
5. Dimensionar zapatas combinadas y con viga de enlace para arreglos de columnas [Usar]
6. Determinar presiones de contacto admisibles basadas en criterios de resistencia y asentamiento [Evaluar]
7. Analizar cimentaciones tipo losa usando métodos convencionales y de elementos finitos [Evaluar]
8. Evaluar la capacidad portante bajo carga excéntrica e inclinada [Usar]
9. Considerar la interacción suelo-estructura en el diseño de cimentaciones [Familiarizarse]
10. Evaluar los asentamientos diferenciales y aplicar criterios de asentamientos tolerables [Evaluar]
11. Diseñar cimientos corridos (continuos) para muros de sótano y de fundación [Usar]

7.76.4.8. Proyecto Integrador de Diseño Estructural (12 horas) [Habilidades ABET-1,ABET-2] ↑ Volver arriba

Referencias Bibliográficas: (Wight and MacGregor, 2016; ACI Committee 318, 2019)

Temas

1. Ejercicio de diseño progresivo que integra el diseño de losas, muros estructurales y cimentaciones de una edificación de concreto armado de varios pisos
2. Coordinación de las decisiones de diseño estructural con las restricciones arquitectónicas y geotécnicas del proyecto
3. Documentación del diseño estructural, incluyendo memorias de cálculo y planos de diseño

Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)

1. Desarrollar un diseño estructural progresivo e integrado de una edificación de concreto armado que incorpore losas, muros estructurales y cimentaciones [Evaluar]
2. Aplicar de manera acumulativa los contenidos del curso para resolver problemas de diseño realistas y abiertos bajo restricciones normativas y de sitio [Evaluar]
3. Preparar documentación de cálculo estructural que comunique las decisiones de diseño [Usar]

7.76.5. Referencias Bibliográficas ↑ Volver arriba

Wight, J. K. and MacGregor, J. G. (2016). Reinforced Concrete: Mechanics and Design. Pearson, 7th edition.

ACI Committee 318 (2019). Building code requirements for structural concrete (aci 318-19) and commentary. Technical report, American Concrete Institute.

McCormac, J. C. and Brown, R. H. (2021). Design of Reinforced Concrete. Wiley, 10th edition.

Das, B. M. (2019). Principles of Geotechnical Engineering. Cengage Learning, 9th edition.

Moehle, J. P. (2015). Seismic Design of Reinforced Concrete Buildings. McGraw-Hill Education.

Coduto, D. P. (2001). Foundation Design: Principles and Practices. Prentice Hall, 2nd edition.