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Información detallada de curso

 

Primer semestre 2017
Abr 26, 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 esta asignatura se abordarán los conceptos acerca de hipótesis de carga, combinaciones de carga, diseño a flexión, cortante, compresión, flexo compresión, cimentaciones, despiece del acero de refuerzo (anclaje y detallado), cálculo de deflexiones, evaluación de cargas de los elementos estructurales de concreto reforzado.
Se establecerán procedimientos para el diseño conforme al Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR 10.


3. JUSTIFICACIÓN

Entre los principales campos de acción de la ingeniería civil, se encuentra el diseño de estructuras, el concreto reforzado constituye en el medio de la construcción, el material de mayor uso en las edificaciones de diversos tipos. Es de importancia que los futuros ingenieros civiles cuenten con las habilidades y conocimientos necesarios para el diseño de estructuras de concreto reforzado.


4. OBJETIVOS

Esta asignatura se orientará a:

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.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

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

1. 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.

2. Diseñar por medio de técnicas y normas, elementos y conjuntos estructurales como: vigas, losas, columnas y cimentaciones superficiales.

3. Manejo de software especializado en el diseño de estructuras de hormigón.

4. Desarrollar en los estudiantes habilidades de comunicación oral y escrita mediante exposiciones, talleres y discusión de casos.


5. RESULTADOS DE APRENDIZAJE

COURSE OUTCOMES

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

1. Evaluar, combinar y aplicar cargas muertas, vivas, de viento y sísmicas.
2. Entender y aplicar los factores de seguridad y los estados límites.
3. Diseñar y revisar a flexión vigas rectangulares, I y T.
4. Diseñar y revisar a cortante vigas rectangulares, I y T.
5. Diseñar a flexión y cortante losas macizas y aligeradas en una dirección.
6. Comprender y realizar despieces, anclajes y traslapos de vigas, columnas y zapatas.
7. Calcular y verificar deflexiones en vigas.
8. Comprender y calcular el diseño a torsión en vigas rectangulares.
9. Construir diagramas de interacción para columnas.
10. Diseñar y revisar columnas cortas y esbeltas.
11. Evaluar, combinar y aplicar cargas muertas, vivas, viento y sísmicas.
12. Calcular y diseñar zapatas aisladas con ó sin momentos.
13. Calcular y diseñar cimientos combinados tipos placa y T invertidas.
14. Comprender el comportamiento de las losas en dos direcciones.
15. Expresar en forma gráfica, oral y escrita los resultados de un diseño estructural.

STUDENTS OUTCOMES

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. TEMAS

1. CRITERIOS DE DISEÑO

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

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.

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.

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

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.

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.

7. TORSION

Fórmulas utilizadas para el diseño a torsión.
Especificaciones según el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente (NSR 10).
Diseño a torsión y cortante en vigas.

8. 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.

9. 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.

10. 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.


7. EVALUACION
La nota final del estudiante será el promedio entre exámenes, trabajos cortos investigativos, tareas y talleres.


8. BIBLIOGRAFÍA

Texto Guía

1. James K. Wight and James G. MacGregor. Reinforced Concrete Mechanics and Design Sixth Edition Pearson Prentice Hall USA, 2012.
2. Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica AIS Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente, NSR 10
Comité AIS 100 Subcomité Concreto Estructural Bogotá D. C., 2010.
3. Notas de clases.

Textos de consultas

4. Jack McCormac y Russell Brown. Diseño de Concreto Reforzado Octava Edición Alfaomega 2011.
5. Arthur Nilson, David Darwin and Charles Dolan. Design of Concrete Structures. 13th Edition. Mc Graw Hill. 2003.
6. Segura Jorge. Estructuras de Concreto NSR10 Universidad Nacional de Colombia. Séptima Edición, 2011.
7. Portland Cement Association Notes on ACI 318 08 Building Code Requirements for Structural Concrete Stokie, Illinois, 2008.
8. Chu Kia Wang, Charles Salmon and Jose Pinchera. Reinforced Concrete Design. 7th Edition. Addinson Wesley. 2006.
9. David A. Fanella. Reinforced Concrete Structures Analysis and Design. Mc Graw Hill Book Co. 2011.
10. Park, Paulay, Estructuras de concreto reforzado. Limusa.
11. Eduard G. Nawy. Reinforced Concrete. A fundamental Aproach. 6 Edition. Prentice Hall, 2009.
12. George Limbrunner and Abi Aghayere. Reinforced Concrete Design. 7th Edition. Prentice Hall. 2009.
13. Kenneth Leet and Deonisio Bernal . Reinforced Concrete Design. Third Edition. Mc Graw Hill
14. Jiménez Montoya . Hormigón Armado. 12 ava Edición. Gustavo Gil Editores
15. 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.
16. Christian Meyer . Design of Concrete Structures. Prentice Hall.
17. Gonzales Cuevas. Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado Tercera Edición. Limusa, 2004
18. Jack C. McCormack. Design of Reinforced Concrete. Fourth Edition. Addison Wesley.
19. Nadim Hassoun and Akthem Al Manaseer Structural Concrete: Theory and Design Fourth Edition John Wiley Sons Hoboken, New Jersey, 2008.
20. Eugene j. O’Brien & Andrew Dixson. Reinforced And Prestressed Concrete Design. Logman Scientific & Technical.
21. Noel J. Everard and John L. Tanner III. Diseño de Concreto Armado. Mc Graw Hill.
22. Phil M. Ferguson. “Fundamentos de Concreto Reforzado. C.E.C.S.A.
23. Boris Bresler . Concreto Reforzado en Ingeniería. Volumen I. Limusa.
24. José Calavera. Proyecto y Calculo de Estructuras de Hormigón Armado para Edificios. Tomo I y II. INTEMAC.
25. American Concrete Institute. STRUCTURAL JOURNAL,
26. American Concrete Institute.MATERIALS JOURNAL,
27. Arthur Nilson, Diseño de Estructuras de Concreto. Mc Graw Hill, Duodécima edición, 1999.
28. Roberto Rochel A. Hormigón Reforzado 6° edición, Editorial Digital Express.
29. Roberto Rochel A. Análisis y Diseño Sísmico de Edificios NSR 10 Segunda Edición, 2012.
30. Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures ( ASCE/SEI 710), American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 2010.
31. Normas Técnicas Colombianas NTC, promulgadas por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación ICONTEC.


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