MNSULASLas mensulas son elementos estructurales en el cual la relacion entre el claro de cortante y el peralte es pequea.Se utiliza generalmente para soportar cargas puntuales actuando cerca de las caras de las columnas que provienen de vigas prefabricadas de concreto, armadura de acero y otras estructuras similares. Su dimensionamiento es importante debido a que en ellas se apoyan estructuras de grandes dimensiones o equipo pesado.

DISEO DE MENSULA

Concreto, f'c:kg/cm2Acero, fy: 4200kg/cm2Friccin, : 1,4

Espesor Muro: 30cmLongitud de viga: 14 mCARGAS DE SERVICIO:Carga Muerta de la viga: 2000 kg/m Carga Viva de la viga: 2500kg/m

COMBINACION

1680d

3300d

2256d

Despejamos d para la menor de las ecuaciones:

d=27

Revisin de Aplastamiento en la Placa de Apoyo

A es superficie de placa (b*i)

= 0,65

i(prop) = I prop=10cm

Clculo del Refuerzo:

A) Refuerzo por Friccin

= 0.75

B) Refuerzo por Flexin

Nuc(ACI) = 0,2*44,8 ton =8,96 ton ACI (min 0,2 Vu)Nu0,5dMu = (44800*15)+(10000*5)= 722000kg-cm= 7,22ton-m

z = 0,8*d= 0,8*30=24cm = 0,9

C) Refuerzo por Tensin Directa = 0.9

D) Clculo de As

As(req) =11,92 cmBarras reqAs calc

1,4850,27

1,6628,27

1,8519,63

2412,57

2,2412,57

2,537,07

2,823,14

As prov= 4 20 = 12,57

prov > min

E) Clculo de Ah

Ah=0,5(12,57-2,37)=5,10

# EstriboAyt (cm2)Estr req@#estr@Ah8Ah10Ah12

0,81,0055,074,0921617,0926,7038,5

11,5713,257,42389,0514,1420,4

1,22,2622,2513,29456,039,4213,6

1,43,0791,6625,41545,037,8511,3

1,64,0211,2762,24634,026,289,0

Uso 4 8 @ 5

COMPORTAMIENTOEl comportamiento de las mnsulas ha sido estudiado por medio de ensayes de especmenes como el mostrado esquemticamente en la figura 12.2. A continuacin se describen los principales modos de falla observados en estos ensayes

a) Falla por flexinEste tipo de falla es similar al de vigas largas. Consiste en el aplastamiento por compresin del concreto, que ocurre antes o despus de que fluya el acero de tensin. En la figura 12.3 se muestra este tipo de falla.

b) Falla por tensin diagonal

En este caso, se forma inicialmente una grieta de flexin, a partir de la cual se desarrolla una grieta inclinada que se extiende desde el borde de la placa de carga, en la cara superior de la mnsula, hasta la interseccin de la cara inclinada de la mnsula con la columna. La falla ocurre en la zona de concreto sujeta a esfuerzos de compresin y es similar a la falla en compresin por cortante de vigas largas. En la figura 12.4 se muestran dos especmenes que fallaron de esta manera.

C) Falla por cortante directo

Este tipo de falla se caracteriza por el desarrollo de pequeas grietas inclinadas en el plano de interseccin de la columna y la mnsula.Dichas grietas debilitan este plano y propician una falla por cortante directo, como se muestra en la figura 12.5.

RESISTENCIA Y DIMENSIONAMIENTO DE MNSULAS

Las expresiones utilizadas para calcular la resistencia de mnsulas son de naturaleza emprica. Se han obtenido a partir del anlisis estadstico de los resultados de ensayes. En estos ensayes se ha visto que la resistencia de mnsulas es funcin del ancho b, del peralte efectivo d; de la relacin de refuerzo pv, de la resistencia de concreto fc; y de la relacin entre el claro de cortante a, y de la relacin entre el claro de cortante a, y el peralte d.

kriz y Raths [12.1] han propuesto las siguientes ecuaciones:

a) Para mnsulas sujetas a carga vertical nicamente

donde la relacin de acero, , se define como

es el rea del refuerzo por flexin, y el rea de los estribos horizontales.

b) Para mnsulas sujetas a carga vertical y horizontal

En este caso,, se define como

Ya que los estribos horizontales son menos eficientes, segn se ha sealado anteriormente. H y V son las fuerzas horizontal y vertical que actan sobre la mnsula.Otro enfoque para el diseo de mnsulas se basa en el planteamiento de modelos que simulan su comportamiento. Un ejemplo es el desarrollado por Franz y Niedenhoff [12.4], el cual se muestra en la figura 12.7. Consiste en reemplazar a la mnsula por una armadura estticamente determinada en la que el acero superior funciona como la cuerda de tensin, y el concreto como cuerda de compresin. El refuerzo transversal se requiere para evitar el aplastamiento de la cuerda de compresin. Este enfoque de reemplazar una estructura por una armadura equivalente ha sido desarrollado por varios autores y existe ya un mtodo, conocido como de puntales y tensores, con disposiciones especficas en un apndice del Reglamento ACI 2002. Lo que se hace es trazar un diagrama de flujo de fuerzas en la estructura y plantear una armadura que pueda transmitir este flujo de fuerzas

La armadura queda constituida por elementos que trabajan a compresin, que sonlos puntales, y elementos que trabajan a tensin, que son los tensores.En la figura 12.8 se muestra una posible configuracin de una armadura con los puntales representados por lneas punteadas y los tensores por lneas continuas. El refuerzo se calcula para que pueda confinar a los puntales de tal manera que alcancen su resistenciaa compresin. El lector interesado en este enfoque puede consultar las referencias 1 2.1 y 12.20, y puede ver un ejemplo resuelto en la referencia 1 2.2 1.

Un tercer enfoque se basa en el concepto de cortante por friccin, el cual, aunque no se utiliza nicamente para el diseo de mnsulas, ha encontrado un amplio campo de aplicacin en estos elementos, por lo que

Se presenta en la siguiente seccin. Posteriormente se vern las disposiciones al respecto del Reglamento ACI 31 8-02 y de las NTC-04, que se basan en este concepto.