1er TRABAJO VIRTUAL

PRIMERA PREGUNTA: EXPLIQUE BREVEMENTE 5 SISTEMAS ESTRUCTURALES QUE CONOZCAACERO:1. PRTICOS DCTILES CON UNIONES RESISTENTES A MOMENTOS:Tambin llamados Prticos no Arriostrados, son ensambles rectilneos de vigas y columnas conectadas entre s mediante soldaduras, bulones o ambos (ver figura 2-6). Las barras componentes de estos prticos quedan sometidos principalmente a momentos flectores y esfuerzos de corte, que controlan su diseo, razn por la cual tambin se los denomina prticos a momentos. Este tipo estructural se caracteriza por su elevada capacidad de disipacin de energa, cuando se disea y construye para tal fin. Las especificaciones AISC 341- 05 consideran tres niveles de desempeo, esto es: prticos especiales, intermedios u ordinarios. Los prticos especiales requieren verificaciones y detalles constructivos ms estrictos, lo cual permite utilizar un factor de modificacin de respuesta R mayor (y por ende la accin ssmica es menor). En contraposicin, los prticos ordinarios se disean con acciones ssmicas mayores y menor nivel de detalle. Resulta difcil indicar a priori cul de las dos alternativas resulta ms econmica. El diseador deber evaluar las caractersticas y condicionantes de cada caso para encontrar la solucin ptima, considerando aspectos estructurales, constructivos y de costo.Un aspecto fundamental en el diseo de los prticos no arriostrados son las conexiones viga-columna, las cuales son necesarias desde el punto de vista constructivo y deben asegurar que las vigas pueden desarrollar su capacidad a flexin.

2. PRTICOS ARRIOSTRADOS CONCENTRICAMENTE (ARRIOSTRES EN CRUZ):Los prticos arriostrados surgieron a comienzos del siglo XX como una alternativa estructural para edificios de mediana y baja altura. La presencia de las barras diagonales o riostras modifica significativamente el comportamiento del prtico, dado que se forma una estructura reticulada (con triangulaciones). Las acciones laterales de viento y sismo inducen en la estructura principalmente esfuerzos axiales de traccin y compresin. Este tipo estructural se caracteriza por una elevada rigidez lateral, lo que permite un adecuado control de los desplazamientos. Se pueden plantear diferentes configuraciones, como se muestra esquemticamente en la siguiente figura:

Las especificaciones ssmicas AISC consideran dos categoras de prticos arriostrados concntricamente: especiales y ordinarios, segn su nivel de desempeo.3. PRTICOS ARRIOSTRADOS EXCENTRICAMENTE:Los prticos no arriostrados pueden exhibir una respuesta dctil y estable; sin embargo, son estructuras relativamente flexibles y el diseo usualmente es controlado por las limitaciones de la distorsin de piso. Los prticos con arriostramientos concntricos representan una situacin inversa, debido a que se caracterizan por una elevada rigidez lateral, pero su comportamiento sismorresistente puede verse afectado por el pandeo de las riostras comprimidas. Es por ello que en la dcada de 1970 se desarroll en Japn (Fujimoto et al., 1972, y Tanabashi et al., 1974) y en Estado Unidos de Amrica (Popov et al. 1987 y 1989) un sistema que trata de combinar las ventajas de los dos anteriores, contrarrestando sus debilidades. As, surgieron los prticos arriostrados excntricamente, en los cuales las riostras se disponen deliberadamente de forma tal de generar una excentricidad en la viga donde se inducen esfuerzos de corte y momentos flectores elevados. Estas zonas, llamadas enlaces (en ingls, link) se disean especialmente para disipar energa mientras el resto de los componentes se disean para responder esencialmente en rango elstico.

Los prticos arriostrados con conexiones excntricas constituyen un buen ejemplo de aplicacin del diseo por capacidad, mediante el cual el diseador define un mecanismo de deformacin plstica y evita modos de falla no deseados. Estas estructuras representan una solucin excelente para el diseo sismorresistentes debido a que combinan una elevada rigidez lateral, por efecto de las riostras, y una muy adecuada capacidad de disipacin de energa. Por estas razones, fueron adoptados rpidamente como sistema estructural en distinto tipo de construcciones sismorresistentes, incluso en casos de rehabilitacin de estructuras existentes.

CONCRETO ARMADO:1. SISTEMA DE PRTICOS:Los elementos porticados, son estructuras de concreto armado con la misma dosificacin columnas -vigas peraltadas, o chatas unidas en zonas de confinamiento donde forman Angulo de 90 en el fondo, partesuperioryladoslaterales. En el diseo de estructuras aporticadas intervienen los siguientes elementos estructurales.

a) Losas: aligeradas, macizas, nervadas.b) Vigas: principales, secundariasc) Columnas.d) Zapatas: aisladas, combinadas.e) Muros no portantes.f) Cimentaciones corridas para muros no portantes.

Los cuatro primeros tienen comportamiento no estructural, es decir soportan el peso de las cargas vivas y muertas.Las dos ltimas son las que intervienen para cerrar los ambientes no teniendo una funcin netamente estructural.Es el sistema de construccin ms difundido en nuestro pas y el ms antiguo. Basa su xito en la solidez, la nobleza y la durabilidad.

2. SISTEMA DUAL:O prticos rigidizados, es un sistema mixto de prticos reforzados por muros de carga o diagonales de arriostramiento (placas de concreto o). En este sistema los muros tienden a tomar una mayor proporcin de los esfuerzos en los niveles inferiores, mientras que los prticos pueden disipar energa en los niveles superiores.Se genera una estructura con una resistencia y rigidez lateral sustancialmente mayor al sistema de prticos, lo cual lo hace muy eficiente para resistir fuerzas ssmicas. Y siempre y cuando haya una buena distribucin de los elementos rgidos, tambin se puede obtener las ventajas del sistema aporticado, en cuando a su ductilidad y distribucin de espacios internos. Se debe ser muy cuidadoso al momento de disear el sistema, ya que la interaccin entre el sistema aporticado y el de muros es compleja. El comportamiento de un muro esbelto es como el de una viga de gran altura en voladizo, y el problema de interaccin se origina porque el comportamiento que tendra un sistema aporticado sera muy distinto al de un muro de concreto.

SEGUNDA PREGUNTA: CUL ES LA DIFERENCIA ENTRE EL MTODO ASD Y LRFD? SEALE VENTAJAS Y DESVENTAJASEl primer mtodo se basa en verificar que las tensiones inducidas en los elementos estructurales no excedan una tensin admisible, la cual resulta de dividir la resistencia del material (usualmente la tensin de fluencia Fy) por un factor de seguridad _. Este procedimiento es ampliamente conocido por los ingenieros estructurales y ha sido utilizado a lo largo de muchas dcadas. La combinacin de estados de carga requeridas para este mtodo, segn el reglamento ASCE/SEI 7-05, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures (ASCE, 2005) son:

Donde D es la carga permanente por peso propio, F la carga debida a fluidos, T representa la accin resultante del impedimento de cambios dimensionales, H es la 2 carga debida empuje lateral de suelos, del agua en el suelo o de otros materiales a granel, L es la sobrecarga de uso, Lr es la sobrecarga en cubiertas, S es la carga de nieve, R es la carga por lluvia, W la carga de viento y E representa la accin del sismo.

Por el contrario, el mtodo LRFD es ms reciente; algunos pases de Latinoamrica lo han adoptado en los ltimos aos, mientras que otros pases continan con el mtodo ASD. A nivel acadmico, los datos obtenidos de un relevamiento informal en distintas universidades de Latinoamrica indican qu solo algunas universidades ha incorporado en los planes de estudio de ingeniera civil la enseanza del mtodo LRFD. Es por ello que resulta conveniente presentar una descripcin conceptual del mismo en esta publicacin. El mtodo de diseo LRFD se basa en la evaluacin de una serie de estados lmites, los cuales pueden definirse como una condicin, aplicable a toda la estructura o a uno de sus componentes, ms all de la cual no queda satisfecho el comportamiento requerido o esperado.Los estados lmites se dividen en dos grupos: Estados lmites de servicio: son aquellos vinculados a condiciones de funcionamiento y su incumplimiento puede afectar el normal uso de la construccin. Como ejemplo, puede mencionarse el control de deformaciones excesivas en vigas o de vibraciones en un entrepiso cuando se someten a cargas de servicio. Estados lmites de resistencia (o ltimos): son los relacionados con la capacidad resistente ante cargas ltimas y se vinculan directamente con la seguridad estructural para prevenir el dao y el colapso. Estos estados varan segn el tipo de solicitacin actuante, y usualmente se requiere verificar varios de ellos para un mismo componente. Algunos de los estados lmites de resistencia ms usuales son: fluencia, rotura, formacin de rtulas plsticas, inestabilidad global de un componente, pandeo local y pandeo lateral torsional.El mtodo LRFD considera diversas combinaciones de carga, las cuales surgen de asumir que cada una de ellas acta separadamente con el mximo valor esperado en la vida til de la construccin (accin de base), mientras que las otras cargas (acciones de acompaamiento) adoptan valores usuales, todas con igual probabilidad de ocurrencia. A modo de ejemplo, se presentan combinaciones de cargas segn lo requerido por ASCE/SEI 7-05:

Las diferencias entre ambos mtodos son tanto conceptuales como operativas. El mtodo ASD plantea el diseo a partir de comparaciones de tensiones, considerando combinaciones de estados de carga definidos a nivel de servicio. El coeficiente de seguridad engloba, en un nico valor, las distintas incertidumbres vinculadas a las acciones y a la resistencia de la estructura. El mtodo LRFD considera estados lmites de servicio y de resistencia. stos ltimos son los 3 que se vinculan a la seguridad estructural y se verifican mediante una comparacin de esfuerzos (momentos flectores, esfuerzos de corte, cargas axiales) segn corresponda. La identificacin de los estados lmites de falla es una parte integral del proceso de diseo. La combinacin de cargas se realiza incluyendo factores de carga que adoptan distintos valores segn el estado considerado; dichos valores surgen de consideraciones estadsticas y reflejan las probables variaciones de las acciones de diseo. La resistencia requerida o solicitaciones as obtenidas corresponden a estado ltimo. La resistencia de diseo incluye un factor de resistencia, cuyo valor depende del tipo de estado lmite (modo de falla) considerado.Desde el ao 2005 las especificaciones AISC (AISC, 2005a y 2005b) incorporaron un formato unificado en el que se incluye en forma simultnea ambos mtodos: LFRD y ASD. No obstante ello se mantiene el concepto de verificacin estados lmites propios del mtodo LRFD.

TERCERA PREGUNTA: CULES SON LAS DIFERENCIAS ENTRE REA TOTAL (Ag), REA NETA (An) Y REA NETA EFECTIVA (Ae)?1. REA TOTAL:El rea total Ag de la seccin de un miembro debe determinarse mediante la suma de los productos del espesor por el ancho total de cada elemento de la seccin, medido en un plano perpendicular al eje del miembro. Para los ngulos, el ancho total es la suma de los anchos de los lados menos el espesor.2. REA NETA:El rea neta An de un miembro es la suma de los productos del espesor por el ancho neto para cada elemento, calculado como sigue: Para el clculo del rea neta en traccin y corte, el ancho de un agujero para perno se tomar como 2 mm mayor que la dimensin nominal del agujero. Para una cadena de agujeros que se extienden en una diagonal o una lnea en zigzag, el ancho neto se debe obtener deduciendo del ancho total la suma de las dimensiones de los agujeros, para toda la cadena, y sumando, para cada espacio de la cadena, la cantidad s 4/ g 2 donde: s =espaciamiento longitudinal centro a centro entre dos agujeros consecutivos. g =espaciamiento transversal centro a centro entre dos lneas de agujeros. Para los ngulos, el valor de g para agujeros en lados opuestos ser la suma de las distancias g medidas desde la espalda del ngulo menos el espesor. Cuando se calcula el rea neta a travs de soldaduras de tapn o de ranura, el metal de la soldadura no se tomar en cuenta.3. REA NETA EFECTIVA Cuando la traccin es transmitida directamente a cada elemento de la seccin por medio de conectores o soldadura, el rea neta efectiva Ae es igual al rea neta, An. Cuando la traccin es transmitida por conectores o soldadura a travs de algunos pero no todos los elementos de la seccin, el rea neta efectiva Ae debe de calcularse como:

Donde:A = el rea como se define a continuacin.U = coeficiente de reduccin. x = excentricidad de la conexin.L = longitud de la conexin en la direccin de la fuerza.Se permiten valores mayores de U cuando se justifican por ensayos u otros criterios racionales.