DISEÑO SÍSMICO DE ESTRUCTURAS OBJECTIVOS … PDF/8.pdf2 DISEÑO SÍSMICO DE ESTRUCTURAS DE...

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DISEÑO SÍSMICO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO CELULAR CURADO EN AUTOCLAVEUniversidad Nacional Autónoma de México – Instituto de Ingeniería 1 de Marzo 2004

Prof. Richard E. Klingner, Universidad de Texas en Austin

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DISEDISEÑÑOO SSÍÍSMICO DE ESTRUCTURAS SMICO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO CELULAR CURADO DE CONCRETO CELULAR CURADO

EN AUTOCLAVEEN AUTOCLAVE

Ferguson Structural Engineering Laboratory - The University of Texas at Austin

Prof . Richard E . KlingnerProf . Richard E . KlingnerUniversidad de Texas en AustinUniversidad de Texas en Austin

InstitutoInstituto de de IngenierIngenierííaa , UNAM, UNAMMMééxico , DF , Mxico , DF , MÉÉXICOXICO1 de 1 de MarzoMarzo 20042004

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OBJECTIVOS DE PRESENTACIOBJECTIVOS DE PRESENTACIÓÓNN

describirdescribir unauna investigaciinvestigacióónn particular particular sobresobre el el concretoconcreto celularcelular curadocurado en en autoclave ( CCA )autoclave ( CCA )

el materialel materialensayosensayos sobresobre murosmuros cortantescortantesensayosensayos sobresobre un un ensamblajeensamblaje de dos de dos pisospisosnormasnormas aprobadasaprobadas de de disediseññoocomprobacionescomprobaciones analanalííticasticas y y valoresvaloresestablecidosestablecidos de de factoresfactores de de disediseññoo ssíísmicosmico

MostrarMostrar la la efectividadefectividad en en ttéérminosrminos de de costoscostos de la de la investigaciinvestigacióónn enfocadaenfocada

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INFORMACIINFORMACIÓÓN DEL PROYECTON DEL PROYECTODesempeDesempeññoo SísmicoSísmico del del

ConcretoConcreto CelularCelular CuradoCurado en en AutoclaveAutoclave

Autoclaved Aerated Autoclaved Aerated Concrete Precast Concrete Precast

Association ( AACPA )Association ( AACPA )

Matthew J . Matthew J . BrightmanBrightman Jennifer E . TannerJennifer E . TannerJorge Varela ( Jorge Varela ( solicitantesolicitante SNI )SNI ) Jaime Jaime ArgudoArgudoUlisesUlises CancinoCancino Prof . Richard KlingnerProf . Richard Klingner

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ObjetivosObjetivos del del ProyectoProyecto

desarrollardesarrollar loslos fundamentosfundamentos ttéécnicoscnicos de de unauna normativanormativa parapara el CCA el CCA

proponerproponer normasnormas de de disediseññoo parapara el CCA , el CCA , incluyendoincluyendo normasnormas ssíísmicassmicas

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El CCA El CCA eses concretoconcreto livianoliviano celularcelular, , hechohecho de de cementocemento , arena , cal viva , , arena , cal viva , aguaagua , y , y posiblementeposiblemente otrosotros materalesmaterales tales tales comocomo la la cenizaceniza volantevolante . . LuegoLuego se se curacura en autoclave . en autoclave .

¿¿ QuQuéé eses el CCA ? . . .el CCA ? . . .

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resistenciaresistencia compresivacompresiva 2.5 2.5 -- 7.5 7.5 MPaMPa

resistenciaresistencia en en traccitraccióónn 0.17 0.17 -- 0.50 0.50 MPaMPa

densidaddensidad en en secoseco 400 400 -- 700 kg/m700 kg/m22

mmóódulodulo de de elasticidadelasticidad 1300 1300 -- 2700 2700 MPaMPaValoresValores dependendependen de la de la claseclase de CCAde CCA

. . . ¿. . . ¿ QuQuéé eses el CCA ?el CCA ?

2



7

¿¿ PorquPorquéé usarusar el CCA ?el CCA ?

suficientementesuficientemente fuertefuerte estructuralmenteestructuralmente

termaltermal y y acacúústicamentesticamente eficazeficaz

bajobajo en en masamasa

ffáácilcil de de usarusar

producidoproducido en en ffáábricabrica ---- confiableconfiable

arquitectarquitectóónicamentenicamente versversáátiltil

amigableamigable al al mediomedio ambienteambiente

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. . . . . . productosproductos ttíípicospicos CCACCAunidadesunidades tipotipomampostermamposterííaa no no reforzadasreforzadaspanelespaneles reforzadosreforzadoselementoselementos especialesespecialestales tales comocomo dintelesdinteles , , tablonestablones de de entrepisoentrepisoo o techotecho , y , y escalerasescaleraselementoselementos exterioresexterioresprotegidosprotegidos con con estucoestucoflexible o flexible o pinturapintura

( ( YtongYtong , Inc . Internet , Inc . Internet Product Guide )Product Guide )

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AplicacionesAplicaciones estructuralesestructurales del CCAdel CCA

unidadesunidades tipotipo mampostermamposterííaa no no reforzadasreforzadascolocadascolocadas con con morteromortero de de pegapega de juntas de juntas delgadasdelgadasestructurasestructuras de de murosmuros portantesportantespuedenpueden tenertener refuerzorefuerzo instaladoinstalado en la en la obraobra

panelespaneles reforzadosreforzadospuestospuestos horizontal o horizontal o verticalmenteverticalmentepuestospuestos en en secoseco o con o con morteromortero de juntas de juntas delgadasdelgadasestructurasestructuras de de murosmuros portantesportantes o o fachadasfachadaspuedenpueden tenertener refuerzorefuerzo instaladoinstalado en la en la obraobra

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POSIBLES ENFOQUES POSIBLES ENFOQUES NORMATIVOS PARA EL CCANORMATIVOS PARA EL CCA

aprobaciaprobacióónn casocaso porpor casocasoaprobaciaprobacióónn a a travtravééss de de serviciosservicios de de evaluacievaluacióónndisediseññosos porpor guguíaíass de de loslos productoresproductoresaprobaciaprobacióónn de de proyectosproyectos porpor oficialesoficiales localeslocales

aprobaciónaprobación nacionalnacionalespecificacionesespecificaciones de de productosproductos a a travéstravés del del ASTMASTMprovisionesprovisiones de de diseñodiseño desarrolladasdesarrolladas porporconsensoconsenso , y , y citadascitadas porpor normasnormas legaleslegalesaprobaciónaprobación automáticaautomática de de proyectosproyectos

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. . . . . . pasospasos parapara la la aprobaciaprobacióónn nacionalnacional

asociaciónasociación de de productoresproductores del CCAdel CCA

( AACPA )( AACPA )

especificacionesespecificaciones ASTM ASTM parapara CCACCA

normasnormas parapara mampostermamposterííaa de CCAde CCA

normasnormas parapara panelespaneles reforzadosreforzados de CCAde CCA

factoresfactores de de disediseññoo ssíísmicosmico parapara sistemassistemasestructuralesestructurales de de murosmuros cortantescortantes de CCAde CCA

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NORMATIVA PARA EL CCANORMATIVA PARA EL CCA

apapééndicendice MSJC MSJC sobresobre

mampostemamposterrííaaCCACCA

apapééndicendice ACI ACI 318 318 sobresobre

panelespanelesreforzadosreforzados

CCACCA

especificacionesespecificacionesASTM ASTM parapara CCA CCA

comocomo materialmaterialespecificacionesespecificacionesASTM ASTM ssóólolo parapara

mampostemamposterrííaa CCACCA

especificacionesespecificacionesASTM ASTM ssóólolo parapara

panelespaneles reforzadosreforzadosCCACCA

ccóódigosdigos modelosmodelos ,,mmááss R y R y CCdd

3



13

. . . . . . investigacioinvestigacionesnes sobresobre el CCA el CCA hastahasta la la fechafecha

ensayosensayos mundialesmundiales de de productoresproductoresensayosensayos bbáásicossicos en en loslos EEUUEEUU

comportamientocomportamiento estructuralestructuralresistenciaresistencia a a incendiosincendiospropiedadespropiedades ttéérmicasrmicas y y acacúústicassticas

ensayosensayos bbáásicossicos sobresobre materialesmateriales en en loslos EEUUEEUUUniversidad de Texas en Arlington ( Universidad de Texas en Arlington ( YtongYtong ))Universidad de Clemson ( Universidad de Clemson ( YtongYtong ))Universidad de Alabama en Birmingham ( Universidad de Alabama en Birmingham ( HebelHebel / Matrix )/ Matrix )Universidad de Alabama en Birmingham ( AACPA )Universidad de Alabama en Birmingham ( AACPA )

aprobaciaprobacióónn ssíísmicasmicaexperienciaexperiencia mundialmundial ( ( GreciaGrecia , , TurquTurquííaa , , JapJapóónn ))Universidad de Texas en Austin ( AACPA )Universidad de Texas en Austin ( AACPA )

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. . . . . . estudiosestudios ssíísmicossmicos en Austinen Austin

efectuarefectuar ensayosensayos sobresobre murosmuros cortantescortantes y y ensamblajeensamblaje de dos de dos pisospisos

usarusar loslos resultadosresultados parapara desarrollardesarrollarmodelosmodelos y y correspondientescorrespondientes provisionesprovisionesde de disediseññoo

desarrollardesarrollar modelosmodelos analanalííticosticos

desarrollardesarrollar factoresfactores de de disediseññoo ssíísmicosmico R y R y CCdd

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ENSAYOS DE MUROS ENSAYOS DE MUROS CORTANTES EN AUSTINCORTANTES EN AUSTIN

( 19 ESPEC( 19 ESPECÍÍMENES )MENES )dominadosdominados porpor cortecorte

dominadosdominados porpor flexiflexióónn

unidadesunidadestipotipo

mamposteríamampostería

grandesgrandespanelespaneles

horizontaleshorizontales

pequeñospequeñospanelespaneles

horizontaleshorizontales

grandesgrandespanelespaneles

verticalesverticales

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. . . . . . objetivosobjetivos de de ensayosensayos de de murosmuroscortantescortantes en Austinen Austin

evaluarevaluar comportamientocomportamiento de de murosmuroscortantescortantes de CCA , de CCA , dominadosdominados porporflexiflexióónn

evaluarevaluar comportamientocomportamiento de de murosmuroscortantescortantes de CCA , de CCA , dominadosdominados porpor cortecorte

calibrarcalibrar modelosmodelos analanalííticosticos

evaluarevaluar comportamientocomportamiento histerhisterééticotico

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. . . . . . construcciconstruccióónn de de especespecíímenesmenestipotipo muromuro cortantecortante de CCA con de CCA con

panelespaneles horizontaleshorizontalesponerponer morteromortero de de pegapega

niveladornivelador en la baseen la base ponerponer morteromortero paraparajuntas juntas delgadasdelgadas

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. . . . . . construcciconstruccióónn de de especespecíímenesmenestipotipo muromuro cortantecortante de CCA con de CCA con

panelespaneles horizontaleshorizontalescolocarcolocar panelespaneles

4



19

. . . . . . arregloarreglo de de ensayoensayo parapara murosmuroscortantescortantes de CCAde CCA

( no se ( no se muestranmuestran el el sistemasistema de de cargacarga axial axial nini el el apoyoapoyo fuerafuera de de planoplano ))

gatosgatosdualesduales

vigaviga de basede base

vigaviga de de cargacarga

cargacarga axialaxial

20

. . . . . . historiahistoria de de cargacarga parapara murosmuroscortantescortantes de CCAde CCA

cargamentocargamento ssééudoudo -- estestááticotico , , ccííclicoclicoalternantealternante a a valoresvalores predeterminadospredeterminados

DIS

PLA

CEM

ENT

PV1

PV1

PV2

PV2

PV3

TIME

PV3

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ENFOQUE DE DISEENFOQUE DE DISEÑÑO PARA O PARA MUROS CORTANTES CCAMUROS CORTANTES CCA

propiedadespropiedades materialesmateriales

ecuacionesecuaciones de de disediseññoofisuracifisuracióón n flectoraflectoracapacidadcapacidad nominal nominal flectoraflectorafisuracifisuracióón n flexoflexo -- cortantecortantefisuracifisuracióón n cortantecortante del almadel almacortantecortante deslizantedeslizanteaplastamientoaplastamiento del del puntalpuntal diagonaldiagonal

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factoresfactores clavesclavesmmááximaxima deformacideformacióónn úútiltil en CCA ( en CCA ( ≤≤ 0.003 )0.003 )refuerzorefuerzo flectorflector ( A( As s ))fuerzafuerza axial ( N )axial ( N )

. . . . . . ecuaciecuacióónn parapara capacidadcapacidad nominal nominal flexionanteflexionante

NNnn

MMnn

c

As Fy β1 c

VV

NN

23

. . . . . . ecuaciecuacióónn parapara fisuracifisuracióón n flexoflexo --cortantecortante

factoresfactores clavesclavesresistenciaresistencia diagonal en diagonal en traccitraccióónn del CCA ( fdel CCA ( ftt ))fuerzafuerza axial ( N )axial ( N )cortecorte adicionaladicional parapara crearcrearfisurafisura diagonaldiagonal

VVNN

d t f 0.1

2l

VM

t lNf

6l t

V tw

wt

w

AAC +−

+

=

24

VVNN

. . . . . . ecuaciecuacióónn parapara fisuracifisuracióón n cortantecortante del almadel alma

factoresfactores clavesclavesresistenciaresistencia en en traccitraccióónn diagonal del diagonal del CCA CCA ( f( ftt ))fuerzafuerza axial ( N )axial ( N )

ecuaciecuacióónn se se basabasa en en esfuerzosesfuerzos principalesprincipalesde de traccitraccióónn

Vaac23

lw t⋅ ft⋅ 1N

ft lw⋅ t⋅+

0.5

⋅=

5



25

. . . . . . ecuaciecuacióónn modificadamodificada paraparafisuracifisuracióón n cortantecortante del almadel alma

juntas juntas verticalesverticales con con morteromortero

juntas juntas verticalesverticales sin sin morteromortero

Vaac 0.45lw t⋅ ft⋅ 1N

ft lw⋅ t⋅+

0.5

⋅=

Vaac 0.25lw t⋅ ft⋅ 1N

ft lw⋅ t⋅+

0.5

⋅=

26

. . . . . . verificaciverificacióónn de de ecuaciecuacióónnmodificadamodificada parapara fisuracifisuracióón del alman del alma

0

40

80

120

160

200

0 40 80 120

Vaac from Adjusted Equations ( kips )

Obs

erve

d V

aac

( ki

ps )

0

178

356

534

712

8900 178 356 534

Vaac from Adjusted Equations ( kN )

Obs

erve

d V

aac

( kN

)Fully Mortared Head Joints

Partially Mortared Head Joints

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sh

scross

As Fs

faacdcrossfaacdcross

faacdcrossfaacdcross

. . . . . . ecuaciecuacióónn parapara contribucicontribucióónndel del refuerzorefuerzo cortantecortante -- VVss

esfuerzoesfuerzo mmááximoximo en en alambresalambreshorizontaleshorizontales

esfuerzoesfuerzo de de cedenciacedenciaperopero se se despreciadesprecia porpor aplastamientoaplastamiento del del CCA CCA porpor alambresalambres transversalestransversales porpor cargascargasccííclicasclicas alternantesalternantes

fs ncross sh⋅dcross

As⋅ faac⋅=

28

. . . . . . ecuaciecuacióónn parapara cortecorte deslizantedeslizante

VVNN

AAvv

factoresfactores clavesclavesacciaccióónn de de doveladovela ( A( Avv ) de ) de varillasvarillas verticalesverticalesfuerzafuerza axial ( N ) y axial ( N ) y coeficientecoeficiente de de friccifriccióónn ( ( µµ ))

ss v yV = 0.6 A f + µ N

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. . . . . . ecuaciecuacióónn paraparaaplastamientoaplastamiento del del puntalpuntal

diagonal ( 1 )diagonal ( 1 )fuerzasfuerzas verticalesverticales

de de amarreamarrecargacarga lateral lateral aplicadaaplicada

fuerzasfuerzas friccionalesfriccionales

fuerzafuerza compresivacompresivaen el en el puntalpuntaldiagonaldiagonal

puedepuede regirregir bajobajocargascargas axialesaxialesmayoresmayores

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FuerzaFuerza en en puntalpuntal diagonaldiagonal

Fstrut w t⋅ faac⋅=Vds Fstrut cos θ( )⋅=

GeometríaGeometría

w sin θ( ) wstrut⋅=

Vds faac t⋅ wstrut⋅h lw wstrut−( )⋅

h2 lw wstrut−( )2+

⋅=

qq

FFpuntalpuntal

VVNN

FuerzaFuerzafriccionalfriccional

ComponenteComponentevertical de vertical de FFpuntalpuntal

ww

wwpuntalpuntal

EcuaciónEcuación finalfinal

6



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. . . . . . ecuaciecuacióónn parapara aplastamientoaplastamientodel del puntalpuntal diagonal ( 2 ) diagonal ( 2 )

VVdsds observadoobservado en en wwpuntalpuntal = = llww / 4/ 4

VVdsds observadoobservado / / VVdsds predichopredicho = 0.9= 0.9

Vds 0.9faac t⋅ wstrut⋅h lw wstrut−( )⋅

h2 lw wstrut−( )2+

⋅=

AplastamientoAplastamiento del del puntalpuntal diagonal no diagonal no se se presentapresenta en en especespecíímenesmenes con con aspectoaspecto < 1 . 5< 1 . 5

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. . . . . . predicciprediccióónn de de resultadosresultados con con base en base en geometrgeometrííaa y y refuerzorefuerzo

especespecííficofico

0

50

100

150

200

0 50 100 150 200Shear Force (kips)

Axi

al F

orce

(kip

s)

0

222

445

667

8900 222 445 667 890

Shear Force (kN)

Axi

al F

orce

(kN

)aplastamientodel puntaldiagonal

fisuración del alma

cortedeslizante

capacidadnominal flectora

33

. . . . . . comportamientocomportamiento histerhisterééticoticode de murosmuros cortantescortantes de CCAde CCA

prediccionespredicciones confiablesconfiables de :de :fisuracifisuracióón n flectoraflectorafisuracifisuracióón n cortantecortante del almadel almacortantecortante deslizantedeslizanteaplastamientoaplastamiento del del puntalpuntal diagonaldiagonal

comportamientocomportamiento histerhisterééticotico estableestable

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ENSAYO DEL ENSAMBLAJE ENSAYO DEL ENSAMBLAJE CCA DE DOS PISOSCCA DE DOS PISOS

EvaluarEvaluar un un espespéécimencimen queque incorporaincorpora loslosaspectosaspectos esencialesesenciales de un de un edificioedificio 3 3 -- DD

conexionesconexiones losalosa –– muromuro y y muromuro -- muromuroconexionesconexiones del del diafragmadiafragma de de entrepisoentrepisomurosmuros con alascon alas

VerificarVerificar queque el el comportamientocomportamiento se se gobiernagobierna porpor murosmuros cortantescortantes

ConfirmarConfirmar ecuacionesecuaciones de de disediseññoopreviamentepreviamente desarrolladasdesarrolladas con base en con base en ensayosensayos de de murosmuros cortantescortantes

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bosquejobosquejo del del ensamblajeensamblaje

murosmuroscortantescortantesde CCA de CCA con alascon alas

losaslosas de de CCACCA

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. . . . . . orientaciorientacióónn de de panelespanelesrefuerzorefuerzoverticalvertical

panelespanelesverticalesverticales

usarusar panelespanelesverticalesverticales paraparasimularsimular el el peorpeorcomportamientocomportamientoesperadoesperado

7



37

. . . . . . selecciseleccióónn de de refuerzorefuerzo verticalvertical

UsarUsar refuerzorefuerzo mmíínimonimo prescriptivoprescriptivo ----ssóólamentelamente bordesbordes de de panelespaneles y y interseccionesintersecciones de alma y alasde alma y alas

SecuenciaSecuencia de de comportamientocomportamientopronosticadopronosticado

cedenciacedencia de de refuerzorefuerzo flectorflectorcapacidadcapacidad nominal nominal flectoraflectoracortecorte deslizantedeslizantefisuracifisuracióón del alman del alma

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. . . . . . PisoPiso 11panelespanelesorientadosorientadosnormalesnormales a la a la cargacarga

transferenciatransferenciade de cargacarga porporadherenciaadherencia o o varillasvarillas 9 mm 9 mm en en ranurasranuras con con concretoconcretollííquidoquido

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. . . . . . PisoPiso 22panelespanelesorientadosorientadosparalelosparalelos a la a la cargacargatransferenciatransferenciade de cargacarga porporadherenciaadherencia o o varillasvarillas de 12 de 12 mm en mm en ranurasranuras con con concretoconcretollííquidoquido

40

. . . . . . detalledetalle de de conexiconexióónn entreentre losalosaCCA y CCA y muromuro CCACCA

junta con junta con dos dos varillasvarillasde # 4 , de # 4 , llenallenacon con concretoconcretollííquidoquido

varillavarilla # 3 en # 3 en ranuraranura con con concretoconcreto llííquidoquido

41

. . . . . . repartoreparto vertical de vertical de solicitacisolicitacióónn laterallateral

fuerzasfuerzas igualesiguales en en cadacada nivelnivel

repartoreparto basadobasado en en ananáálisislisis no linealno lineal

P

P

P

P

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murosmuros cortantescortantescon alascon alas

panelespanelesverticalesverticales CCA CCA

( ( arregloarreglo crcrííticotico ))

entrepisosentrepisos de de tablastablas CCACCA

paralelosparalelosperpendicularesperpendiculares

ensayoensayo del del ensamblajeensamblaje CCA CCA

de dos de dos pisospisos12 / 08 / 2002 . . .12 / 08 / 2002 . . .

8



43

. . . . . . cortecorte basal verso basal verso derivaderiva paraparaensamblajeensamblaje CCA de dos CCA de dos pisospisos

-160

-120

-80

-40

0

40

80

120

160

-1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Average drift ratio in % (south positive)-712

-534

-356

-178

0

178

356

534

712

44

-160

-120

-80

-40

0

40

80

120

160

-0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

Average drift ratio in % (south positive)-712

-534

-356

-178

0

178

356

534

712

. . . . . . cortecorte basal verso basal verso derivaderiva ssíínndeslizamientodeslizamiento

ductilidadesductilidades de de desplazamientodesplazamiento de de 4 a 64 a 6

lazoslazos histerhisterééticosticos dominadosdominadosporpor flexiflexióónn

45

conclusionesconclusiones sobresobre ensamblajeensamblaje

ComportamientoComportamiento fuefue gobernadogobernado porpor murosmuroscortantescortantes con con desempedesempeññoo confiableconfiable

SolicitacionesSolicitaciones fueronfueron transferidastransferidasééxitosamentexitosamente de de diafragmasdiafragmas de de entrepisoentrepiso a a murosmuros cortantescortantes , , porpor adherenciaadherencia

El El ensemblajeensemblaje mostrmostróó lazoslazos histerhisterééticosticosgobernadosgobernados porpor flexiflexióónn , con , con ductilidadesductilidadesde de porpor lo lo menosmenos 2.5 a 6 , a 2.5 a 6 , a pesarpesar de la de la presenciapresencia de fisuracide fisuracióón del alman del alma

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. . . . . . provisionesprovisiones normativasnormativas paraparamurosmuros cortantescortantes de CCAde CCA

EcuacionesEcuaciones confiablesconfiables hanhan sidosidodesarrolladasdesarrolladas parapara la fisuracila fisuracióón n flectoraflectora , , fisuracifisuracióón diagonal del alma , n diagonal del alma , cortecortedeslizantedeslizante , , aplastamientoaplastamiento del del puntalpuntaldiagonal , y diagonal , y capacidadcapacidad nominal nominal flectoraflectora

EstasEstas ecuacionesecuaciones se se hanhan incorporadoincorporado en en la la normanorma MSJC 2005 , y se MSJC 2005 , y se efectefectúúaavotacivotacióónn sobresobre ellasellas en el ACI 523Aen el ACI 523A

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. . . . . . provisionesprovisiones normativasnormativas paraparaentrepisosentrepisos de CCAde CCA

Se Se exigeexige el el disediseññoo porpor capacidadcapacidadEn En zonaszonas de de bajobajo riesgoriesgo ssíísmicosmico , se , se permitepermite la la transferenciatransferencia de de cargacarga con base con base en la en la adherenciaadherencia ssóólamentelamente ..En En todatoda zonazona ssíísmicasmica , se , se permitepermite la la transferenciatransferencia de de cargacarga con base en :con base en :

mecanismomecanismo tipotipo armaduraarmadura –– panelespaneles orientadosorientadosparalelosparalelos a la a la direccidireccióónn de de cargacarga ( se ( se exigenexigenconectoresconectores adicionalesadicionales en en zonaszonas de alto de alto riesgoriesgossíísmicosmico ))acciaccióónn de de doveladovela –– panelespaneles orientadosorientadosperpendicularesperpendiculares a la a la direccidireccióónn de de cargacarga

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ConclusionesConclusiones sobresobre provisionesprovisionesnormativasnormativas parapara el CCA ( 1 )el CCA ( 1 )

Las Las provisionesprovisiones permitenpermiten al al disediseññadorador , , escogerescoger el el comportamientocomportamiento deseadodeseado paraparamurosmuros cortantescortantes de CCA , y de CCA , y reforzarreforzar loslosmurosmuros parapara lograrlograr taltal comporatmientocomporatmiento

comportamientocomportamiento eleláásticostico ( ( dominadodominado porpor cortecorte ) ) parapara murosmuros chatoschatoscomportamientocomportamiento ddúúctilctil ( ( dominadodominado porpor flexiflexióónn ) ) parapara murosmuros mmááss altosaltos

9



49

Las Las provisionesprovisiones conducenconducen a a entrepisosentrepisos y y conexionesconexiones CCA CCA queque son lo son lo suficientementesuficientemente fuertesfuertes comocomo parapara loslosentrepisosentrepisos no no gobiernengobiernen el el comportamientocomportamiento de de unauna estructuraestructura CCA CCA

En En zonaszonas de de riesgoriesgo ssíísmicosmico moderadomoderado a a alto , alto , loslos entrepisosentrepisos se se necesitannecesitan paraparaproveerproveer mecanismosmecanismos secundariossecundariosconfiablesconfiables aaúúnn sisi fallanfallan loslos mecanismosmecanismosfrfráágilesgiles de de adherenciaadherencia

ConclusionesConclusiones sobresobre provisionesprovisionesnormativasnormativas parapara el CCA ( 2 )el CCA ( 2 )

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ESTABLECER FACTORES R Y CESTABLECER FACTORES R Y CDDPARA EL DISEPARA EL DISEÑÑO SO SÍÍSMICOSMICO

desarrollardesarrollar modelosmodelos analanalííticosticosseleccionarseleccionar programaprograma de de ananáálisislisispredecirpredecir el el comportamientocomportamiento de de murosmuros de CCA de CCA no no ensayadosensayadospredecirpredecir la la respuestarespuesta global de global de estructurasestructuras de de CCACCAevaluarevaluar la la respuestarespuesta de de estructurasestructuras de CCA , de CCA , disediseññadasadas usandousando diferentesdiferentes valoresvalores de de tanteotanteode R y de R y CCdd

establecerestablecer valoresvalores apropiadosapropiados de R y de R y CCdd

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factor factor ssíísmicosmico RRcoeficientecoeficiente de de modificacimodificacióónn de de respuestarespuestassíísmicasmicase se basabasa en el en el desempedesempeññoo de de estructurasestructuras en en sismossismos previosprevios , el , el juiciojuicio del del ingenieroingeniero , y la , y la tradicitradicióónnencaraencara la la disipacidisipacióónn de de energenergííaa ( ( ductilidadductilidad ) ) y la y la sobresobre -- resistenciaresistenciapuedepuede considerarseconsiderarse comocomo el el productoproducto de un de un factor de factor de reduccireduccióónn porpor ductilidadductilidad , y un , y un factor de factor de sobresobre –– resistenciaresistencia del del sistemasistema( ( R = RR = Rd d ΩΩsistemasistema ))

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factor factor ssíísmicosmico CCdd

factor de factor de amplificaciamplificacióónn de de desplazamientosdesplazamientos

loslos desplazamientosdesplazamientos eleláásticossticos ( con ( con fuerzasfuerzasreducidasreducidas porpor R ) se R ) se amplificanamplifican porpor CCdd

estimarestimar loslos desplazamientosdesplazamientos esperadosesperados de de la la estructuraestructura , , incluyendoincluyendo loslos efectosefectos de de deformacionesdeformaciones inelineláásticassticas

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compararcomparar demandademanda de de ductilidadductilidadcon con capacidadcapacidad de de ductilidadductilidad . . .. . .

CompararComparar la la demandademanda de de ductilidadductilidad en en aquellosaquellos modelosmodelos analanalííticosticos en en sismossismostipotipo normanorma , con , con susu ductilidadductilidaddisponibledisponible , , parapara diferentesdiferentes valoresvaloressupuestossupuestos de Rde R

con base en la con base en la comparacicomparacióónn , , establecerestablecervaloresvalores de R de R parapara el el disediseññoo

( ( TambiTambiéénn compararcomparar demandademanda de de derivaderivacon con capacidadcapacidad disponibledisponible de de derivaderiva –– no no gobiernagobierna parapara esteeste tipotipo de de estructuraestructura ))

54

. . . . . . programaprograma de de ananáliálisissis no linealno lineal( CANNY )( CANNY )

ananáálisislisis no lineal , no lineal , estestááticotico y y dindináámicomico , en , en dos y dos y trestres dimensiones dimensiones

estructurasestructuras se se idealizanidealizan comocomo nudosnudosligadosligados porpor elementoselementos tipotipo llííneanea

masasmasas concentradasconcentradas en en nudosnudos

encaraencara murosmuros cortantescortantes ( ( deformacionesdeformacionesflectorasflectoras y y cortantescortantes ))

10



55

. . . . . . elementoelemento idealizadoidealizado tipotipo muromuro( CANNY ) ( CANNY )

elementoelemento realreal

nudonudo

resorteresorte cortantecortante no no lineallineal

resorteresorte flectorflector no no lineallineal

elementoelemento idealizadoidealizado

eslabeslabóónnrríígidogido

56

. . . . . . resorteresorte flectorflector ( ( histeresishisteresis ))

cargamentocargamento y y descargamentodescargamentodegradacidegradacióónn de de resistenciaresistencia y y rigidezrigidezestrangulamientoestrangulamiento

MMcrcr

MMyy

MM

θθ

MMyy

encaraencara ::

57

. . . . . . resorteresorte cortantecortante ( ( histeresishisteresis ))


VVAACAAC

VVnn

MM

θθ

MMyy

encaraencara ::

58

. . . . . . parámetrosparámetros histerhisterééticosticos parapararesortesresortes flectoresflectores y y cortantescortantes

escogerescoger parparáámetrosmetros histerhisterééticosticos paraparacuadrarcuadrar el el comportamientocomportamiento observadoobservado


59

. . . . . . capacidadcapacidad observadaobservada de de ductilidadductilidad de de desplazamientodesplazamiento parapara

estructurasestructuras CCA CCA tipotipo muromuro cortantecortante , , gobernadasgobernadas porpor flexiflexióónn

limitarlimitar la la deformacideformacióónnno lineal en no lineal en estructurasestructurasCCA CCA tipotipo muromuro cortantecortante

seleccionadaseleccionada µµ∆∆ = = 3.53.5con base en con base en seisseisensayosensayos dominadosdominadosporpor flexiflexióónnvaloresvalores frfrááctilesctilesinferioresinferiores del 10 %del 10 %

----5.05.0SWS16SWS164.84.8promediopromedio

4.84.84.84.8SWS15bSWS15b

3.53.5frfrááctilctil del 1del 10%0%

5.85.86.06.0SWS15aSWS15a2.62.65.45.4SWS14bSWS14b----5.05.0SWS14aSWS14a

4.04.04.84.8SWS13SWS13µµ∆∆nnµµ∆∆ssespespéécimencimen

60

seleccionarseleccionar juegosjuegos de de registrosregistros

DDrealrealSeattle, WASeattle, WADDrealrealLos Angeles , CALos Angeles , CACCsintsintééticoticoCharleston , SC Charleston , SC CCsintsintééticoticoCarbondale , ILCarbondale , ILCCsintsintééticoticoMemphis , TNMemphis , TN

suelosuelotipotipojuegojuego de de registrosregistros

probabilidadprobabilidad del 2% de del 2% de excederseexcederse en 50 en 50 aaññosos

10 10 registrosregistros

11



61

escalarescalar juegosjuegos de de registrosregistros

factor factor úúniconicode de escalaescala

juegojuego de de sismossismosrepresentarepresentafuerzasfuerzasssíísmicassmicaspromediaspromedias

0200400600800

10001200

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

Period ( sec )

Sa (

cm

/ s

/ s )

espectroespectro escaladoescalado parapara Memphis , TNMemphis , TN62

establecerestablecer RRdd

escogerescoger estructuraestructura CCACCA

disediseññarloarlo eleláásticamentesticamente ( R( Rdd = 1 )= 1 )

escogerescoger grupogrupo de de sismossismos

re re –– disediseññarar la la estructuraestructura ( R( Rdd > 1 )> 1 )

calcularcalcular valoresvalores crcrííticosticos de de RRdd con base con base en la en la capacidadcapacidad de de derivaderiva

calcularcalcular valoresvalores crcrííticosticos de de RRdd con base con base en en capacidadcapacidad de de ductilidadductilidad de de desplazamientosdesplazamientos

63

estructurasestructuras CCA CCA seleccionadasseleccionadas ( 1 )( 1 )

voladizovoladizo , 5 , 5 pisospisos

voladizovoladizo , 3 , 3 pisospisos10

10

10

20 pies

10

10

20 pies

64

estructurasestructuras CCA CCA seleccionadasseleccionadas ( 2 )( 2 )

acopladosacoplados , 3 , 3 pisospisos

2020 pies 410

10

10

2020 pies

10

4

10

acopladosacoplados , 5 , 5 pisospisos

65

012345678

1 2 3 4R d

Dis

plac

emen

t duc

tility

c a rb-1carb-2carb-3carb-4carb-5carb-6carb-7carb-8carb-9carb-10

resultadosresultados ttíípicospicos parapara RRdd con base con base en en ductilidadductilidad de de desplazamientodesplazamiento

RRdd = 2.80 ( = 2.80 ( promediopromedio ))

voladizovoladizo 5 5 pisospisos66

valoresvalores promediospromedios de Rde Rdd

2.132.13frfrááctilctil del del 10%10%0.350.35DesvDesv. . EstEstáándarndar2.582.58PromedioPromedio3.193.193 3 pisospisos acopladosacoplados2.962.963 3 pisospisosCharlestonCharleston2.432.433 3 pisospisos acopladosacoplados2.202.203 3 pisospisosMemphisMemphis2.42.43 3 pisospisos acopladosacoplados2.262.263 3 pisospisosCarbondaleCarbondale2.522.523 3 pisospisos acopladosacoplados2.152.153 3 pisospisosSeattleSeattle2.192.193 3 pisospisos acopladosacoplados1.951.953 3 pisospisosLos AngelesLos Angeles2.962.965 5 pisospisos acopladosacoplados2.932.935 5 pisospisosCharlestonCharleston2.662.665 5 pisospisos acopladosacoplados2.462.465 5 pisospisosMemphisMemphis3.073.075 5 pisospisos acopladosacoplados2.802.805 5 pisospisosCarbondaleCarbondale2.922.925 5 pisospisos acopladosacoplados2.672.675 5 pisospisosSeattleSeattle2.482.485 5 pisospisos acopladosacoplados2.372.375 5 pisospisosLos AngelesLos AngelesRRddEstructuraEstructuraRRddEstructuraEstructura

JuegoJuego de de RegistrosRegistros

12



67

establecerestablecer RRdd parapara estructurasestructuras AAC AAC tipotipo muromuro cortantecortante , , dominadasdominadas porpor

flexiflexióónnseleccionarseleccionar un valor de Run valor de Rdd queque resulteresulteen en fallafalla estructuralestructural ( ( excedenciaexcedencia de de llíímitesmites de de ductilidadesductilidades o o derivasderivas en en menosmenos del 10 % de del 10 % de eventoseventos , , bajobajojuegosjuegos de de registrosregistros queque representanrepresentan , en , en promediopromedio , el , el espectroespectro de de disediseññoo ))RRdd = 2= 2

68

sismosismo de de disediseññoo verso verso ““sismosismommááximoximo consideradoconsiderado””

la la seguridadseguridad tienetiene queque comprobarsecomprobarse frentefrente al al sismosismo mmááximoximo consideradoconsiderado

el el desempedesempeññoo fuefue comprobadocomprobado en en laboratoriolaboratoriofrentefrente al al sismosismo de de disediseññoo ( ( parapara seguridadseguridad del del ensayoensayo ))

el el mamargenrgen de de seguridadseguridad ( ( capacidadcapacidad / / demandademanda ) ) excedeexcede el el margenmargen entreentre sismosismo mmááximoximoconsideradoconsiderado y y sismosismo de de disediseññoo ( 1.5 )( 1.5 )

capacidadcapacidad promediopromedio / / frfrááctilctil 10 % = 10 % = 4.82 / 3.5 = 1.384.82 / 3.5 = 1.38RRdd promediopromedio / / propuestopropuesto = 2.58 / 2.0 = 1.29= 2.58 / 2.0 = 1.29margenmargen combinadocombinado = 1.38 x 1.29 = 1.78 > 1.5= 1.38 x 1.29 = 1.78 > 1.5

69

factor factor seleccionadoseleccionado de de sobresobre ––resistenciaresistencia del del sistemasistema ΩΩsistemasistema ( 1 )( 1 )

parapara estructurasestructuras CCA CCA tipotipo muromuro cortantecortante ::factor de factor de redundanciaredundancia de 1.0de 1.0

suponersuponer ((conservadoramenteconservadoramente ) ) queque rróótulastulasplpláásticassticas se se formanforman simultsimultááneamenteneamente

factor de factor de resistenciaresistencia del material del 1.1del material del 1.1suponersuponer ffyy = 1.1 = 1.1 ffyy especificadoespecificado

sobresobre –– resistenciaresistencia del 1.1del 1.1factor de factor de reduccireduccióónn de de capacidadcapacidad de 0.9de 0.9

factor de factor de sobresobre –– refuerzorefuerzo del 1.1del 1.1suponersuponer AAss = 1.1 A= 1.1 Ass requeridarequerida

70

factor factor seleccionadoseleccionado de de sobresobre ––resistenciaresistencia del del sistemasistema ΩΩsistemasistema ( 2 )( 2 )

parapara estructurasestructuras CCA CCA tipotipo muromuro cortantecortante ::despreciardespreciar participaciparticipacióónn de de elementoselementos no no estructuralesestructurales ( factor = 1.0 )( factor = 1.0 )fuerzasfuerzas mmíínimasnimas de de disediseññoo ssíísmicosmico parapara losloscuatrocuatro estructurasestructuras CCA CCA fueronfueron porpor lo lo menosmenos el el 20 % 20 % mayoresmayores queque loslos obtenidosobtenidos del del ananáálisislisiseleláásticostico modal ( factor = 1.2 )modal ( factor = 1.2 )

productoproducto de de factoresfactores de de sobresobre –– resistenciaresistencia= 1.6 = 1.6

selected selected ΩΩsistemasistema = 1.5= 1.5

71

RR = 3= 3

DDss = D= Dee / 3/ 3

DDyy

RRd d = 2= 2

ΩΩsistemasistema = 1.5= 1.5VVyy = = VVeleláásticostico / 2/ 2VVss = = VVeleláásticostico / 3/ 3

VVeleláásticostico

DDmmááxxDDee

no lineal , no lineal , idealizadoidealizadono linealno linealeleláásticostico

DD

factor R factor R parapara estructurasestructuras CCA CCA tipotipomuromuro cortantecortante , , dominadasdominadas porpor

flexiflexióónn

R = RR = Rdd ΩΩsistemasistema = ( 2 ) ( 1.5 ) = 3= ( 2 ) ( 1.5 ) = 3

72

obtenerobtener mmááximasximas deformacionesdeformaciones no no linealeslineales parapara cuatrocuatro estructurasestructuras CCA CCA tipotipomuromuro cortantecortante

usarusar RRdd = 2 y = 2 y ΩΩsistemasistema = 1= 1

calcularcalcular factoresfactores individualesindividuales CCdudu

establecerestablecer CCdd

CCdudu = = DDmmááxx

DDyy

calcularcalcular factoresfactores promediospromedios CCdudu paraparacadacada estructuraestructura y y juegojuego de de registrosregistros

13



73

valoresvalores promediospromedios de de CCdudu

2.792.79frfrááctilctil del 9del 90%0%1.861.86frfrááctilctil del del 10%10%0.360.36DesvDesv. . EstEstáándarndar2.332.33PromedioPromedio1.851.853 3 pisospisos acopladosacoplados1.911.913 3 pisospisosCharlestonCharleston2.342.343 3 pisospisos acopladosacoplados2.352.353 3 pisospisosMemphisMemphis2.892.893 3 pisospisos acopladosacoplados2.582.583 3 pisospisosCarbondaleCarbondale2.422.423 3 pisospisos acopladosacoplados2.112.113 3 pisospisosSeattleSeattle2.962.963 3 pisospisos acopladosacoplados3.013.013 3 pisospisosLos AngelesLos Angeles1.931.935 5 pisospisos acopladosacoplados2.082.085 5 pisospisosCharlestonCharleston2.092.095 5 pisospisos acopladosacoplados2.272.275 5 pisospisosMemphisMemphis1.951.955 5 pisospisos acopladosacoplados2.082.085 5 pisospisosCarbondaleCarbondale2.142.145 5 pisospisos acopladosacoplados2.312.315 5 pisospisosSeattleSeattle2.492.495 5 pisospisos acopladosacoplados2.772.775 5 pisospisosLos AngelesLos AngelesCCduduEstructuraEstructuraCCduduEstructuraEstructura

JuegoJuego de de RegistrosRegistros

74

RR = 3= 3

DDss = D= Dee / 3/ 3DDyy

RRd d = 2= 2

ΩΩsistemasistema = 1.5= 1.5VVyy = = VVeleláásticostico / 2/ 2VVss = = VVeleláásticostico / 3/ 3

VVeleláásticostico

DDmmááxxDDeeDD

factor factor CCdd parapara estructurasestructuras CCA CCA tipotipomuromuro cortantecortante , , dominadasdominadas porpor flexiflexióónn

sistemadusistemay

system

ysd C

DD

DD

DDC Ω=Ω=

Ω

== maxmaxmax

75

factor factor CCdd parapara estructurasestructuras CCA CCA tipotipomuromuro cortantecortante , , dominadasdominadas porpor flexiflexióónn

parapara sistemassistemas estructuralesestructurales definidosdefinidos en el en el IBC 2000 IBC 2000

R R ≥≥ CCdd

parapara estructurasestructuras CCA CCA tipotipo muromuro cortantecortanteR = 3R = 3CCdd = ( 2.79 ) ( 1.5 ) = 4.19 10% = ( 2.79 ) ( 1.5 ) = 4.19 10% frfrááctilctil superiorsuperiorCCdd = ( 1.86 ) ( 1.5 ) = 2.79 10% = ( 1.86 ) ( 1.5 ) = 2.79 10% frfrááctilctil inferiorinferior

escogerescoger CCdd = 3 ( = 3 ( cuadracuadra con el IBC 2000 )con el IBC 2000 )

76

ConclusionesConclusiones sobresobre R , R , CCdd

MurosMuros cortantescortantes del CCA , del CCA , dominadosdominados porporflexiflexióónn , , puedenpueden disipardisipar energenergííaa mediantemediantedeformacideformacióónn inelineláásticastica ( ( µµ∆∆ = 3.5 , = 3.5 , δδ = 1% )= 1% )con base en con base en unauna comparacicomparacióónn entreentrecapacidadcapacidad disponibledisponible de de derivaderiva y y ductilidadductilidad, y la , y la demandademanda de de derivaderiva y y ductilidadductilidad , se , se establecenestablecen valoresvalores de R y de R y CCdd paraparaestructurasestructuras CCA CCA tipotipo muromuro cortantecortante , , dominadasdominadas porpor flexiflexióónn

R = 3 , R = 3 , CCdd = 3= 3

77

CONCLUSIONES GLOBALESCONCLUSIONES GLOBALES

El CCA El CCA eses úútiltil y y confiableconfiable en en muchasmuchasaplicacionesaplicaciones estructuralesestructurales , , incluyendoincluyendoaplicacionesaplicaciones ssíísmicassmicas

comportamientocomportamiento histerhisterééticotico confiableconfiablemodelosmodelos analanalííticosticos confiablesconfiablesecuacionesecuaciones confiablesconfiables de de disediseññoofactoresfactores confiablesconfiables parapara el el disediseññoo ssíísmicosmico

Las Las investigacioinvestigacionesnes enfocadasenfocadas ssíí son son efectivosefectivos en en ttéérminosrminos de de costoscostos

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