MANUAL DEL USUARIO MAR Vs BEAM.

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¡Bienvenido a MAR Vs_Beam®! Esta aplicación única ha sido diseñada para ser una herramienta de decisión en las etapas tempranas del diseño estructural, permitiéndote comparar de forma rápida y directa las dimensiones y propiedades de una viga de concreto reforzado (RC) frente a una viga de acero (IPN/IPE) para una misma solicitud de carga.

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1. Objetivo de la Aplicación

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El propósito de MAR Vs_Beam® es proporcionar a arquitectos, ingenieros y estudiantes una estimación rápida para responder a la pregunta: ¿Qué opción es más conveniente para mi proyecto, una viga de concreto o una de acero? La aplicación calcula el momento último (Mu) a partir de las cargas y luego predimensiona ambas vigas, mostrando sus geometrías y pesos para una comparación directa.

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Importante: MAR Vs_Beam® es una herramienta de predimensionamiento. Los resultados son estimaciones iniciales y no reemplazan un diseño estructural detallado realizado por un ingeniero profesional calificado según la normativa local vigente.

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2. Guía de Uso por Secciones​

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La aplicación está organizada en secciones para facilitar el ingreso de datos y la visualización de resultados.

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SECCIÓN 1 - DATOS DE CARGAS (Común para Acero y Concreto)​​

 

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Aquí defines las condiciones de carga que generarán el momento flector que ambas vigas deben resistir.

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1. Uso Principal (para Carga Muerta):        Selecciona el uso general de la edificación para estimar la carga muerta superficial.

2. Normativa (Factor de Mayoración CM):  Elige la normativa para el factor de mayoración de la Carga Muerta (ej. 1.2 para AISC/NSR-10).

3. Uso Específico (para Carga Viva):           Selecciona el uso específico del área para estimar la carga viva superficial.

4. Normativa (Factor de Mayoración CV):   Elige la normativa para el factor de mayoración de la Carga Viva (ej. 1.6 para AISC/NSR-10).

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SECCIÓN 2 - DIMENSIONES DE LA VIGA (Geometría para Cargas)

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Define la geometría que influye en cómo las cargas se transmiten a la viga.

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1. Ancho Aferente (metros):                Ingresa el ancho tributario que carga sobre la viga.

2. Luz Principal de la Viga (metros):   Ingresa la longitud libre de la viga entre apoyos.

3. Número de Tramos:                        Selecciona si la viga es de 1, 2, o 3 o más tramos continuos.

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SECCIÓN 3- PROPIEDADES DEL CONCRETO (Solo para Viga de Concreto)

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Define las propiedades para la opción de viga de concreto reforzado.

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1. Resistencia del Concreto (f'c):  Selecciona la resistencia del concreto y su unidad (MPa, psi, kg/cm2). El menú de valores se actualizará según la unidad elegida.

2. ​Normativa Diseño Concreto:  Elige entre "A.C.I. / N.S.R-10" y "EUROCODIGO". Nota: Esta selección afecta cómo se calcula internamente la resistencia de diseño del concreto para dimensionar la viga.

3. Ancho de Viga (B) (cm):  Selecciona el ancho deseado para la viga de concreto.

4. Ajuste de Recubrimiento (cm): Selecciona la distancia estimada desde la cara inferior de la viga hasta el centroide del acero.

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SECCIÓN 4: CALCULAR

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Aquí se mostrarán los resultados, permitiéndote comparar las dos soluciones.

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1. Resultados del Cálculo  Selecciona la resistencia del concreto y su unidad (MPa, psi, kg/cm2). El menú de valores se actualizará según la unidad elegida.

2. ​Normativa Diseño Concreto:  Elige entre "A.C.I. / N.S.R-10" y "EUROCODIGO". Nota: Esta selección afecta cómo se calcula internamente la resistencia de diseño del concreto para dimensionar la viga.

3. Ancho de Viga (B) (cm):  Selecciona el ancho deseado para la viga de concreto.

4. Ajuste de Recubrimiento (cm): Selecciona la distancia estimada desde la cara inferior de la viga hasta el centroide del acero.

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SECCIONES 5 y 6: RESULTADOS Y GEOMETRÍA RECOMENDADA

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Botón Calcular: Una vez ingresados todos los datos, haz clic en este botón para ejecutar la comparación.

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1. Resistencia del Concreto (f'c):  Verás los valores de cargas mayoradas, el Momento Último (Mu) que ambas vigas deben resistir, y el Módulo de Sección Requerido (Sx) para la opción de acero.

2. Propiedades de Diseño (f'cd, Factor K): Verás la resistencia de diseño del concreto y el factor K utilizado para el dimensionamiento.

3. Geometría Viga Recomendada - CONCRETO:

   • Dimensiones (Base, Altura Total h, Altura Efectiva d, Recubrimiento): Se mostrarán las dimensiones calculadas en milímetros.

   • Área y Peso: Podrás ver el área de la sección y el peso por metro lineal de la viga de concreto.

4. Geometría Viga Recomendada - ACERO: Selecciona la distancia estimada desde la cara inferior de la viga hasta el centroide del acero.

   • Perfil Sugerido: La aplicación sugerirá un perfil IPN (o IPE si no se encuentra un IPN adecuado) que cumple con el Sx requerido.

   • Dimensiones (Altura H, Ancho B, Espesor del Alma Tw, Espesor del Ala Tf): Se mostrarán las dimensiones del perfil seleccionado en milímetros.

   • Peso: Podrás ver el peso por metro lineal de la viga de acero.

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3: Metodología de Cálculo Detallada: MAR Vs_Beam®

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La aplicación MAR Vs_Beam® utiliza el Método de Diseño por Resistencia (LRFD - Load and Resistance Factor Design), comúnmente adoptado por normativas como la AISC (para acero) y la ACI/NSR-10 (para concreto), para el predimensionamiento de vigas. A continuación, se aclaran los principios aplicados:

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1. Cargas Mayoradas y Momento Último (Mu)

Este es el punto de partida y es común para ambas soluciones (concreto y acero).

Las cargas muertas (CM) y vivas (CV) que ingresas o seleccionas se multiplican por factores de mayoración de carga según la normativa elegida (ej. 1.2CM + 1.6CV para ACI/NSR-10, o 1.35CM + 1.5CV para Eurocódigo). Esto resulta en una carga última distribuida (wu) que se utiliza para calcular el Momento Último (Mu) que la viga debe ser capaz de resistir. Este Mu es el mismo para ambas opciones.

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2. Predimensionamiento de Viga de Concreto (RC)

Una vez obtenido el Mu, se procede a dimensionar la viga de concreto reforzado:

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Cálculo del Factor K: Se determina un Factor K, que es un coeficiente de resistencia (en kg/cm²) derivado de los principios ACI/NSR-10. Este factor depende de la resistencia del concreto (f'c) y ya incluye implícitamente el factor de reducción de resistencia para flexión (ϕ=0.9), asumiendo una cuantía de acero que conduce a un comportamiento dúctil.

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Cálculo de la Altura Efectiva (d): La altura d se calcula usando la fórmula:d= Mu/(K⋅B)
​Esta fórmula asegura la consistencia entre el momento mayorado (Mu) y un coeficiente de resistencia reducido (K).

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3. Predimensionamiento de Viga de Acero (IPN/IPE)

Para la opción de viga de acero, el proceso es el siguiente:

Cálculo del Módulo de Sección Requerido (Sx): Se calcula el módulo de sección elástico requerido (S x) usando la expresión fundamental del diseño por resistencia a flexión:Sxrequerido≈√. (Mu/(ϕ b⋅F y ))

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Parámetros Utilizados:

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• ϕ b (Factor de Reducción): Se utiliza un valor estándar de 0.90, comúnmente aceptado por la AISC para secciones compactas en flexión.

• F y(Resistencia de Fluencia): Se utiliza un valor de 2530 kg/cm 2(aprox. 250 MPa), típico para aceros estructurales comunes como el A36.

• Selección del Perfil: La aplicación busca en su catálogo el primer perfil IPN (o IPE, si no encuentra IPN) cuyo Sx de catálogo sea igual o superior al Sx requerido.

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4. Importancia de la Consistencia Metodológica

Es crucial entender que al usar cargas mayoradas para obtener Mu, la resistencia del material también se trata desde la perspectiva del diseño por resistencia (usando F y un factor de reducción ϕb para acero, o un Factor K que ya incluye el ϕ para concreto).

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Este enfoque (LRFD) difiere del Diseño por Esfuerzos Admisibles (ASD), el cual trabaja con cargas de servicio (no mayoradas) y las compara con un esfuerzo "admisible" del material (un porcentaje de su resistencia total). MAR Vs_Beam® se enfoca en el método LRFD consistentemente para ambas soluciones, asegurando una base de comparación coherente y moderna.

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