tarea No1

Departamento de Ingeniera Civil

Programa de Maestra en Ingeniera Ssmica y Estructuras

Fundamentos en Ingeniera Estructural

MIS 501

Profesor:

Norberto J. Rojas M.

Asignacin No. 001

Introduccin a la programacin en Matlab

Por

Daniel Alfredo Cruz Pineda

Matrcula 1064980

Fecha de entrega 2 de marzo de 2015

1 (McCormac, 2001) 1

RESUMEN

La introduccin al entorno de programacin en Matlab, permite utilizar comandos simples que dan

como resultado la automatizacin de tareas cotidianas para un ingeniero civil, la versatilidad del

programa da como resultado herramientas editables y que se pueden adaptar luego a necesidades

futuras. En esta asignatura se solicita responder a las siguientes inquietudes, es posible determinar

el factor b1 para un tipo especfico de concreto, se puede determinar la propiedad geomtrica de

una barra de refuerzo (rea, dimetro) y es posible determinar el momento nominal de una seccin

de concreto reforzado a partir de la cantidad y dimetro de barras de refuerzo colocados dentro de

una seccin rectangular de concreto reforzado. Con Matlab estas inquietudes pueden ser resueltas

con la aplicacin de comandos bsicos con input(), disp() y comparativos lgicos como if.


TABLA DE CONTENIDO

RESUMEN..................................................................................................................................... 1

1. INTRODUCCION ................................................................................................................. 3

2. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................ 3

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................... 3

4. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA .................................................................................... 4

5. MARCO TERICO .............................................................................................................. 4

1) Determinacin de factor b1 .................................................................................................. 4

2) Programa rea de acero ........................................................................................................ 5

3) Programa momento nominal ................................................................................................ 5

6. ESTRATEGIAS DE SOLUCIN ........................................................................................ 7

4) DIAGRAMA DE FLUJO .................................................................................................... 7

Programa b1 ............................................................................................................................. 7

Programa rea .......................................................................................................................... 8

Programa momento.................................................................................................................. 9

7. PROGRAMA DE MATLAB .............................................................................................. 10

8. VALIDACIN DEL PROGRAMA ................................................................................... 10

Programa b1 ........................................................................................................................... 10

Programa rea ........................................................................................................................ 10

Programa momento................................................................................................................ 11

9. CONCLUSIONES ............................................................................................................... 11

10. REFERENCIAS CITADAS ............................................................................................ 11

ANEXO A: ................................................................................................................................... 12

ANEXO B: ................................................................................................................................... 12

ANEXO C: ................................................................................................................................... 15


1. INTRODUCCION

En la etapa en que se encuentra la ingeniera civil, el ahorro de tiempo es algo valioso dentro de

cualquier oficina, con esta mentalidad es importante poder automatizar clculos que son cotidianos

con el afn de aumentar la productividad. Para ello existen programas que permiten desarrollar

herramientas que cumplan propsitos especficos, entre estos programas se encuentra Matlab.

Para esta asignatura se solicita desarrollar tres herramientas que nos permitan lo siguiente:

- Determinar el valor b1 que depende del esfuerzo a compresin del concreto.

- La segunda herramienta nos proporcionara las propiedades geomtricas de barras de refuerzo

comerciales en Guatemala.

- La tercera herramienta debe calcular el momento nominal de una seccin de concreto a partir

de datos que el usuario proporciona.

Con esto se permite aplicar de forma prctica los comandos estudiados en las primeras etapas de

la clase.

2. OBJETIVO GENERAL

Generar los procesos necesarios para obtener los resultados a problemas bsicos en la ingeniera

civil, utilizando algoritmos creados en Matlab, con el objeto de automatizar los procesos de

clculo.

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS

a. Aplicar los comandos bsicos obtenidos en las primeras clases.

b. Realizar procesos de comparacin entre distintas variables, para determinar un

resultado especfico.

c. Comprobar los resultados obtenidos por medio de clculos manuales

d. Realizar y comparar los diagramas de flujo del programa contra el comportamiento que

la aplicacin muestra.


4. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA

La primera herramienta plantea la solucin para el factor que permite hacer un anlisis equivalente

de la distribucin de los esfuerzos de flexin dentro de una viga de concreto reforzada.

La segunda herramienta permite de una forma sencilla determinar las propiedades geomtricas

(rea y dimetro) de las barras de refuerzo utilizadas en los diseos estructurales.

La tercera herramienta da como parmetro la capacidad de una viga de concreto dependiendo de

la cantidad y dimetro de las barras colocadas, as como la calidad de materiales aplicados durante

el diseo.

5. MARCO TERICO

1) Determinacin de factor b1

El determinar la capacidad a flexin de una viga de concreto va relacionada a la distribucin de

los esfuerzos dentro de la misma seccin, la teora marca que la distribucin de esfuerzos tiene un

comportamiento parablico, esta parbola depende de la capacidad a compresin del concreto, por

lo que Whitney1 remplazo esta curva por un rectngulo equivalente el cual proporciona un

resultado equivalente en trminos de la distribucin de los esfuerzos.

El valor de b1, depende del esfuerzo a compresin del concreto y tiene un rango de aplicacin que

va desde 0.85 para concretos con capacidad de 210 kg/cm2 hasta un valor por cdigo que no puede

ser menor a 0.65. La frmula que determina el valor de b1 en funcin de la capacidad del concreto

se muestra a continuacin:

1 = 0.85 ( 280

70)0.05 0.65


2) Programa rea de acero

Las barras de refuerzo utilizadas en la construccin, dependen de normativas internaciones para

mantener un estndar en los dimetros nominales y las reas de estos dimetros, la norma

ACI 318-08 da los parmetros para estos elementos basados en la norma ASTM-A615.

3) Programa momento nominal

El determinar el momento nominal de una seccin, implica el resolver un equilibrio de fuerzas que

se genera internamente en la seccin de concreto reforzado, este equilibrio se basa en hiptesis

para facilitar la parte numrica, las hiptesis marcan que la seccin a tensin de concreto se

desprecia permitiendo que el acero de refuerzo puede absorber el cien por ciento de este esfuerzo.

Por otro lado el acero a compresin para una viga simplemente reforzada no participara dentro del

anlisis. El diagrama de esfuerzos permite determinar una expresin que da como resultado el

valor de momento nominal de la seccin estudiada.


El equilibrio de la fuerza a compresin y tensin permite determinas la siguiente expresin:

= (

2)

=

0.85

=

En donde

Mo=momento nominal [kip-in]

As=rea de acero colocado dentro de la seccin de concreto reforzado [in^2]

fy=esfuerzo de fluencia de acero de refuerzo [lb/in^2]

fc=esfuerzo a compresin del concreto [lb/in^2]

d=peralte efectivo de la seccin [in^2]

b=base de viga [in]

h=altura de viga [in]

r=recubrimiento [in]

a=altura del bloque equivalente a compresin [in]


6. ESTRATEGIAS DE SOLUCIN

4) DIAGRAMA DE FLUJO

Programa b1

INICIO

Valor de f'c mayor a 210

kg/cm2

input (f'c)

b1=0.85-(f'c-280/70)*.05 0.65

END

NO

SI

display(valor de b1=b1)


Programa rea

INICIO

BARRA COMERCIAL

input (DIAMETRO)

display(Area=pi*r^2) display(diametro=diametro)

END

NO

SI


Programa momento

INICIO

valor de h>r

input (b,h,r,barra,n,fc,fy)

As=barra*n a=Asfy/0.85*b*fc Mn=As*fy(d-a/2)

END

NO

SI

display(Momento nominal es igual a Mn

barra es comercial

NO

1 (McCormac, 2001) 10

7. PROGRAMA DE MATLAB

Los comandos utilizados en el desarrollo de las tres herramientas fueron los siguientes:

Disp() Return

Input() Num2str()

If end

Elseif

8. VALIDACIN DEL PROGRAMA

Programa b1

Este programa calcula el factor b1

para distintas resistencias de concreto

ingrese el valor fc para el concreto en [kg/cm2]= 210

El valor de b1 es igual a 0.85

Desea otro clculo

Pulse 1) Si; 2)No

Seleccin =

Programa rea

Este programa muestra las propiedades

de las barras comerciales en Guatemala

dimetros en [in] y rea en [in2]

Ingrese la barra que desea analizar en octavos de pulgada [#/8]= 6

El valor del rea de la barra No6 es igual a 0.4418 in^2

El valor del dimetro de la barra No6 es igual a 0.75 in

Desea otro clculo

Pulse 1) Si; 2)No

Seleccin =

1 (McCormac, 2001) 11

Programa momento

Este programa calcula la capacidad nominal de una viga de concreto reforzado

en sistema ingles

Momento [kip-in]

ingrese los datos que a continuacin se le solicitan

ingrese la base de la viga [in] = 10

ingrese la altura de la viga [in] = 20

ingrese el recubrimiento [in] = 2

ingrese la resistencia del concreto [lb/in2] = 3000

ingrese la resistencia del acero [lb/in2] = 60000

ingrese la barra en octavos [#/8] = 5

ingrese la cantidad de barras colocadas =3

El momento nominal de la viga es 934223.0199 lb-in

El momento nominal de la viga es 934.223 Kip-in

Desea hacer un nuevo clculo

Pulse 1) Si; 2)No

Opcion =

9. CONCLUSIONES

- Las herramientas de clculo permiten resolver problemas de forma sencilla.

- Con la introduccin de comandos lgicos como if pueden ser ms cortos los cdigos.

- Los resultados pueden ser manipulados en distintas dimensionales al momento de dar los

resultados finales.

10. REFERENCIAS CITADAS

MATLAB - The Language of Technical Computing. (25 de febrero de 2015). Obtenido de

http://www.mathworks.com/products/matlab/

1 (McCormac, 2001) 12

ANEXO A:

Programa valor b1

%Programa para clculo de factor b1

%desarrollado por Daniel Cruz

%Introduccin a la ingeniera ssmica

clc;clear all;close all;

disp('Este programa calcula el factor b1')

disp('para distintas resistencias de concreto')

disp(' ')

fc=input('ingrese el valor fc para el concreto en [kg/cm2]= ');

disp(' ')

if fc>=175 & fc280;

b1=0.85-0.05*(fc-280)/70;

disp(['El valor de b1 es igual a ', num2str(b1,4)]);

disp('Desea otro calculo')

disp('Pulse 1) Si; 2)No')

op1 = input('Seleccin = ');

if op1 == 1

run tarea1

else

return

end

elseif fc

1 (McCormac, 2001) 13



if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==1;

disp('La barra no pertenece a las barras comerciales en Guatemala');




if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra>12 & barra14 & barra18;

disp('La barra no pertenece a las barras comerciales en Guatemala');




if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==3;

diametro=3/8;

area=(3.141592)/4*(diametro*diametro);

disp(['El valor del rea de la barra No3 es igual a ', num2str(area,4),' in^2']);

disp(['El valor del dimetro de la barra No3 es igual a ', num2str(diametro,4),' in']);




if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==4

diametro=4/8;







if op1 == 1

run barras

1 (McCormac, 2001) 14

else

return

end

elseif barra==5

diametro=5/8;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==6

diametro=6/8;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==7

diametro=7/8;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==8

diametro=8/8;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==9

diametro=9/8;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==10

diametro=1.27;





1 (McCormac, 2001) 15



if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==11

diametro=1.41;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==14

diametro=1.693;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

elseif barra==18

diametro=2.257;







if op1 == 1

run barras

else

return

end

end

ANEXO C:

Programa clculo de momento nominal de seccin rectangular

%Programa que calcula el momento nominal de una viga de concreto reforzado

%desarrollado por Daniel Cruz

%Introduccin a la ingeniera ssmica

clc;clear all;close all;

disp('Este programa calcula la capacidad nominal de una viga de concreto reforzado')

disp('en sistema ingles')

disp('Momento [kip-in]')

disp('ingrese los datos que a continuacin se le solicitan')

disp(' ')

b=input('ingrese la base de la viga [in] = ');

h=input('ingrese la altura de la viga [in] = ');

r=input('ingrese el recubrimiento [in] = ');

if r>h

disp('Valor no puede ser mayor a la altura h')

disp('Desea ingresar un nuevo valor')


opcion1 = input('Opcin = ');

if opcion1 == 1

1 (McCormac, 2001) 16

run momento

else

return

end

end

fc=input('ingrese la resistencia del concreto [lb/in2] = ');

fy=input('ingrese la resistencia del acero [lb/in2] = ');

barra=input('ingrese la barra en octavos [#/8] = ');

cantidad=input('ingrese la cantidad de barras colocadas =');

disp(' ')

if barra==2;

diametro=1/4;


elseif barra==3;

diametro=3/8;


elseif barra==4

diametro=4/8;


elseif barra==5

diametro=5/8;


elseif barra==6

diametro=6/8;


elseif barra==7

diametro=7/8;


elseif barra==8

diametro=8/8;


elseif barra==9

diametro=9/8;


elseif barra==10

diametro=1.27;


elseif barra==11

diametro=1.41;


elseif barra==14

diametro=1.693;


elseif barra==18

diametro=2.257;


else

disp('barra no comercial')

disp('Desea hacer un nuevo clculo')



if opcion1 == 1

run momento

else

return

end

end

As=area*cantidad;

a=As*fy/(0.85*fc*b);

d=h-r;

Mn=As*fy*(d-a*0.5);

disp(['El momento nominal de la viga es ', num2str(Mn),' lb-in']);

disp(['El momento nominal de la viga es ', num2str(Mn/1000),' Kip-in']);

disp('Desea hacer un nuevo clculo')



if opcion2 == 1

run momento

else

return

end

tarea No1

Documents

Transcript of tarea No1