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Información detallada de curso

 

Año 2016
Abr 19, 2024
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1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: ICI 7052 - DISEÑO ESTRUCTURAL
División Académica: División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto. Ing. Civil y Ambiental
ICI 4031 Calificación mínima de 3.0 o ICI 7104 Calificación mínima de 3.0
Número de créditos:
Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado):
3.000 Horas de Teoría
0.000 Horas de Laboratorio
Niveles: Educación Superior Pregrado
Tipos de Horario: Teoría

En la asignatura Diseño Estructural se estudiarán los conceptos sobre diseño a flexión, tracción diagonal, torsión, columnas, cimentaciones, anclaje y detallado del refuerzo, cálculo de deflexiones, evaluación de cargas laterales y losas en dos direcciones de los elementos estructurales de concreto reforzado, y se darán procedimientos y formulaciones básicas para su diagnóstico y diseño, conforme a teorías modernas concordantes con el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).

3. JUSTIFICACION.

Uno de los principales campos de acción de la ingeniería civil es el diseño de estructuras, entre las cuales las de concreto reforzado tienen en nuestro medio, especial relevancia debido a que la mayorias de las edificaciones son y se siguen construyendo en concreto reforzado. Es de primordial importancia que el estudiante de Ingeniería adquiera práctica en los conocimientos necesarios para el diseño de las mismas.

4. OBJETIVOS

4.1. Objetivos generales.

Familiarizar al estudiante con el comportamiento estructural de concreto reforzado bajo cargas de diseño y servicio.

De igual manera inducirlos para que comprendan los principios fundamentales de la mecánica estructural, comportamiento elástico e inelástico de estos elementos y entrenarlos en el manejo de las normas, criterios y técnicas modernas para el diseño de estructuras de concreto reforzado.

4.2. Objetivos específicos.

Al terminar la actividad, el estudiante debe ser capaz de:

- Diseñar con metodología apropiada elementos de concreto reforzado y diagnosticar con bases en los principios fundamentales de la mecánica, el comportamiento, resistencia y deformación de los diversos elementos estructurales de forma y dimensiones dadas bajo la acción de cargas impuestas.
- Diseñar por medio de técnicas y normas, elementos y conjuntos estructurales como: vigas, losas, columnas y cimentaciones superficiales.
- Manejo de software especializado en el diseño de estructuras de hormigón.
- Desarrollar en los estudiantes habilidades de comunicación oral y escrita mediante exposiciones, talleres y discusión de casos.


5. RESULTADOS ESPERADOS DEL APRENDIZAJE

5.1 COURSE OUTCOMES – CO

Al finalizar el curso, el estudiante deberá tener las siguientes competencias:

- Evaluar, combinar y aplicar cargas muertas, vivas, de viento y sísmicas.
- Entender y aplicar los factores de seguridad y los estados limites.
- Diseñar y revisar a flexión vigas rectangulares, I y T.
- Diseñar y revisar a cortante vigas rectangulares, I y T.
- Diseñar a flexión y cortante losas macizas y aligeradas en una dirección.
- Comprender y realizar despieces, anclajes y traslapos de vigas, columnas y zapatas.
- Calcular y verificar deflexiones en vigas.
- Comprender y calcular el diseño a torsión en vigas rectangulares.
- Construir diagramas de interacción para columnas.
- Diseñar y revisar columnas cortas y esbeltas.
- Evaluar, combinar y aplicar cargas muertas, vivas, viento y sísmicas.
- Calcular y diseñar zapatas aisladas con ó sin momentos.
- Calcular y diseñar cimientos combinados tipos placa y T invertidas.
- Comprender el comportamiento de las losas en dos direcciones.
- Expresar en forma grafica , oral y escrita los resultados de un diseño estructural.

6.2 STUDENTS OUTCOMES – SO

Este curso contribuye en el desarrollo de los siguientes resultados de aprendizaje de acuerdo con los Criterios c y k de ABET:

-Capacidad de diseñar un sistema, componente o proceso deseado para satisfacer las necesidades con limitaciones reales, tales como económicas, ambientales, sociales, políticas, éticas, de salud y seguridad, de fabricación y de sostenibilidad.
- Capacidad para utilizar las técnicas, habilidades y herramientas modernas de ingeniería necesarias para la práctica de la ingeniería.


6. METODOLOGIA

Presentación teórica en clase de los distintos temas, desarrollos de fórmulas de diseño y su aplicación de acuerdo a el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).
Elaboración de Problemas típicos en el tablero para la comprensión de la parte teórica previamente expuesta.
Discusión sobre resultados obtenidos y procedimientos de diseño.
Asignación de problemas para que el estudiante lo resuelva en casa, visitas a obras y trabajos para discutir.

Reglas de Juego

- Es indispensable que el estudiante lea el tema de la clase con anterioridad a ésta.
- En la ejecución de los informes, se recomienda: individualidad, pulcritud, exactitud, orden y puntualidad. La presentación debe ser en hoja tamaño carta. No se aceptarán informes entregados fuera del horario establecido. Los informes solo serán recibidos al comienzo de la clase.
- Si un estudiante falta a la presentación de una evaluación debidamente programada, podrá ser calificado con cero (0.0). Referirse al Reglamento Estudiantil para casos especiales (i.e. enfermedad, calamidad).
- Para aprobar el curso, es requisito indispensable tener un promedio igual o superior a 3.00. El estudiante que exceda el 25% de ausentismo (25% de las horas totales de clase) pierde el derecho a presentar examen final (nota: 0.0).
- No se permite el uso de celulares en clase ni durante los exámenes. Por favor apagarlos antes de ingresar.
- No se permite el uso de gorras.
- Cualquier clase de Fraude será penalizado de acuerdo a los procedimientos disciplinarios institucionales.


7. MEDIOS

Para cumplir con los objetivos impuestos se utilizarán los siguientes medios:

- Tablero
- Planos estructurales
- Material audiovisual
- Artículos de revistas técnicas especializadas.
- Programas especializados.
- Bases de datos.

8. CONTENIDO

8.1 CRITERIOS DE DISEÑO

- Métodos de diseño.
- Sistemas estructurales.
- Criterios de diseño.
- Estados limites.
- Procedimientos de cálculo.
- Metodologías de análisis.
- Métodos de la resistencia.
- El Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).

Tiempo: 3 horas

8.2 EVALUACION DE CARGAS MUERTAS, VIVAS, SÍSMICAS Y DE VIENTO

- Cargas Muertas.
- Cargas Vivas.
- Cargas de Viento.
- Cargas Sísmicas:

- Zonas de amenaza sísmica y movimientos sísmicos de diseño.
- Requisitos generales de diseño sismo-resistente.
- Método de la fuerza horizontal equivalente.

- Combinaciones de cargas.

Tiempo: 3 horas

8.3 DISEÑO A FLEXIÓN

- Hipótesis del método de diseño por resistencia.
- Diseño y revisión de vigas con secciones rectangulares:

- Deducción de las fórmulas.
- Tipos de secciones:

Balanceadas.
Controladas por tracción.
Sobre-reforzadas.

- Cuantías:
Mínima
Balanceada
Máxima

- Secciones doblemente reforzadas:
Deducción de las fórmulas.
Revisión de las cuantías.

- Diseño y revisión de vigas con secciones en T e I
Tipos de vigas.
Ancho efectivo de las alas.
Deducción de las fórmulas.

- Cuantías:
Mínima.
Máxima.

- Diseño de losas macizas y aligeradas en una dirección:
Requisitos.
Prediseño.
Diseño y revisión.
Refuerzo de temperatura.

- Distribución del refuerzo.

Tiempo: 7 horas

8.4 DISEÑO A CORTANTE: TRACCION DIAGONAL

- Teoría básica.
- Comportamiento y modos de falla.
- Modelo de cercha para el análisis de la tracción diagonal.
- Resistencia al cortante:

Contribuida por el concreto.
Contribuida por el refuerzo.

- Refuerzo mínimo.
- Limite de espaciamiento para el refuerzo.
- Diseño del refuerzo cortante.
- Requisitos según el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).

Tiempo: 5 horas

8.5 ANCLAJE, TRASLAPO Y DETALLADO DEL REFUERZO

- Especificaciones según el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).
- Longitudes de desarrollo.
- Longitudes de desarrollo a tracción.
- Longitud de desarrollo a compresión.
- Traslapos.
- Despieces.
- Detalles generales.
- Interpretación de planos.

Tiempo: 7 horas

8.6 DEFLEXIONES

- Principios básicos.
- Especificaciones según el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).
- Momento de inercia efectivo.
- Deflexiones inmediatas o elásticas.
- Deflexiones a largo plazo o inelásticos.
- Deflexiones máximas permitidas.
- Control del agrietamiento.

Tiempo: 3 horas

8.7 COLUMNAS

- Tipos de columnas.
- Especificaciones según el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).
- Elaboración de los diagramas de interacción.
- Diseño de columnas cortas.
- Cálculo del índice de estabilidad.
- Clasificación de los pisos según el índice de estabilidad.
- Evaluación de los efectos de esbeltez.
- Efectos locales y efectos globales de esbeltez.(Efecto P-).
- Coeficientes de restricción.
- Gráficos de Jacksons y Moreland.
- Longitud efectiva de pandeo.
- Carga critica de pandeo lateral.
- Método para diseño de columnas esbeltas de acuerdo a el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR-10).
- Programas de computadora para verificación y diseño.

Tiempo: 8 horas

8.8 CIMENTACIONES SUPERFICIALES
- Conceptos sobre distribución de las presiones sobre el suelo.
- Conceptos sobre rigidez de cimientos y la interacción suelo-estructura.
- Diseño de cimentaciones aisladas y concéntricas con ó sin momento.
- Diseños de cimientos continuos para muros.
- Diseño de cimientos excéntricos.
- Diseño de cimientos combinados Tipo Placa, Tipo Viga T invertida.
- Diseño de cimientos enlazados con vigas de enlace o rigidez.
- Conceptos sobre vigas de amarre.

Tiempo: 6 horas

8.9 LOSAS BIDIRECCIONALES
- Introducción.
- Tipos de losas bidireccionales, waffle slab, Flate plate, Flat.
- Consideraciones generales sobre su comportamiento.
- Métodos de análisis y diseño según el Reglamento NSR-10.

Tiempo: 3 horas

9. EVALUACION

El curso será evaluado con base en la distribución de notas presentado a continuación:

Tipo de Evaluación Peso
Primer Parcial 25% (M)
Segundo Parcial 25% (M)
Tercer Parcial 25%
Quices, talleres y tareas 10%
Informes parciales y Proyecto Final 15%
Total 100 %


10. BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS.

10.1 Texto Guía.

- James K. Wight and James G. MacGregor. “Reinforced Concrete Mechanics and Design” – Sixth Edition – Pearson Prentice Hall – USA, 2012.
- Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica AIS – “Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, NSR-10” – Comité AIS-100 – Subcomité Concreto Estructural – Bogotá D. C., 2010.
- Jack McCormac y Russell Brown. “Desing of Reinforced Concrete” ACI 318 - 14 Tenth Edition – Wiley and Son – USA, 2015
- M. Nadim Hassoun and Akthem Al-Manaseer. “Structural Concrete – Theory and Design” - Sixth Edition – Wiley and Son – USA, 2015


10.2 Textos de consultas.

- Jack McCormac y Russell Brown. “Diseño de Concreto Reforzado” – Octava Edición – Alfaomega – 2011.
- Arthur Nilson, David Darwin and Charles Dolan. “Design of Concrete Structures”. 13th Edition. Mc Graw-Hill. 2003.
- Segura Jorge. “Estructuras de Concreto NSR-10”. Universidad Nacional de Colombia. Séptima Edición, 2011.
- Portland Cement Association “ Notes on ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete” – Stokie, Illinois, 2008.
- Chu-Kia Wang, Charles Salmon and Jose Pinchera. “Reinforced Concrete Design. 7th Edition. Addinson Wesley. 2006.
- David A. Fanella. “Reinforced Concrete Structures-Analysis and Design”. Mc Graw Hill Book Co. 2011.
- Park, Paulay, Estructuras de concreto reforzado. Limusa.
- Eduard G. Nawy. “Reinforced Concrete. A fundamental Aproach”. 6° Edition. Prentice Hall, 2009.
- George Limbrunner and Abi Aghayere. “Reinforced Concrete Design”. 8th Edition. Pearson. 2013.
- Kenneth Leet and Deonisio Bernal . “Reinforced Concrete Design”. Third Edition. Mc Graw Hill
- Jiménez Montoya . “Hormigón Armado”. 12 ava Edición. Gustavo Gil Editores
- American Concrete Institute – ACI – Comité 318 – “Requisitos de Reglamento para Concreto Estructural (ACI 318S-08) y Comentario” – Publicado en la República de Colombia por la Seccional Colombiana del Instituto Americano del Concreto bajo autorización del American Concrete Institute ACI. Bogotá D. C., 2008.
- American Concrete Institute – ACI – Committee 318. “Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318-14) and Commentary on Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 314R-14)”. 2014.
- Christian Meyer . “Design of Concrete Structures”. Prentice Hall.
- Gonzales Cuevas. “Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado”. Tercera Edición. Limusa, 2004
- Jack C. McCormack. “ Design of Reinforced Concrete”. Fourth Edition. Addison Wesley.
- Mete A. Sozen , Toshikatsu Ichinose and Santiago Pujol. “Principles of Reinforced Concrete Design”. CRC Press. 2014.
- Jack C. McCormack and Russell H. Brown. “ Design of Reinforced Concrete”. Wiley. 9° Edition. 2013.
- Nadim Hassoun and Akthem Al-Manaseer – “Structural Concrete: Theory and Design”– 6° Edition – John Wiley Sons -, Hoboken, New Jersey, 2015.
- Eugene j. O’Brien & Andrew Dixson. “Reinforced And Prestressed Concrete Design”. Logman Scientific & Technical.
- Arthur Nilson, David Darwin and Charles Dolan. “Design of Concrete Structures”. McGraw-Hill Science/Engineering/Math. 14° Edition. 2009.
- Noel J. Everard and John L. Tanner III. “Diseño de Concreto Armado”. Mc Graw-Hill.
- Phil M. Ferguson. “Fundamentos de Concreto Reforzado”. C.E.C.S.A.
- Boris Bresler . “Concreto Reforzado en Ingeniería”. Volumen I. Limusa.
- José Calavera. “Proyecto y Calculo de Estructuras de Hormigón Armado para Edificios”. Tomo I y II. INTEMAC.
- American Concrete Institute. STRUCTURAL JOURNAL,
- American Concrete Institute.MATERIALS JOURNAL,
- Arthur Nilson, “Diseño de Estructuras de Concreto”. Mc Graw Hill, Duodécima edición, 1999.
- Roberto Rochel A. “Hormigón Reforzado”, 6° edición, Editorial Digital Express.
- Roberto Rochel A. “Análisis y Diseño Sísmico de Edificios NSR-10”, Segunda Edición, 2012.
- Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures ( ASCE/SEI 7-10), American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 2010.
- Normas Técnicas Colombianas NTC, promulgadas por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación ICONTEC.
- John N. Cernica. “Foundation Design”. John Wiley Sons, Inc. 1995.
- Braja M. Das. “Principios de Ingeniería de Cimentaciones”. International Thomson Editores”. Quinta edición. 2013.
- Cheng Liu and Jack B. Evett. “Soils and Foundations”. Sexta edición. Pearson Prentice Hall. 2001.
- Braja M, Das. “Principles of Foundation Engineering”. Cengage Learning. 8° Edition. 2015.


11. RECURSOS EN LA RED

www.asce.org
www.aci-int.org
www.upc.edu.es
www.csiberkeley.com

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