Diseño Sismo-Resistente en Concreto Armado-D ISENO III

8/9/2019 Diseo Sismo-Resistente en Concreto Armado-D ISENO III

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE SANTIAGO (UTESA)INGENIERIA CIVIL.

ASIGNATURA: DISEO ESTRUCTURAL III

DISEO SISMO-RESISTENTE CONCRETO REFORZADO

PROFESOR: EDWIN RODRIGUEZ


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Filosofia del Diseo Estructural Sismo-resistente

Establecer un Diseo Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frgiles yPropiciar Mecanismos Ductiles.

Elegir y establecer el patron de falla adecuado de los elementos Fusiblesque entrarn en cedencia durante un evento ssmico.

Diseo Sismo-Resistente en Concreto Armado

os e emen os us es e en ser capaces e esarro ar ncurs onesinelsticas significativas de manera estable y de disipar energa duranteun evento ssmico. Para ello se deben controlar debidamente las posiblesfallas frgiles que puedan ocurrir en cada uno de ellos.

Disear el resto de los elementos del sistema resistente a sismo, con lacondicin de que permanezcan en el rango elstico al presentarse lasfallas ductiles (Rtulas plsticas) esperadas en los Fusibles, y asi evitarel colapso de la estructura.

Las fallas frgiles principales estan asociadas a problemas de

confinamiento, adherencia, longitudes de desarrollo y resistencia al corte.

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Casos y Combinaciones de Carga

(1) 1.4 CP

(2) 1.2 CP + 1.6 CV + 0.5 CVt(3) 1.2 CP + 1.6 CVt + 0.5 CV(4) 1.2 CP + CV + 1.0 E


. + .

Donde:

CP : Carga PermanenteCV: Carga VariableCVt: Carga Variable de TechoE: Accin ssmica

:::: Factor de Participacin de la Carga Variable

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1) Moment Frames (MF). Porticos a Momento

Prticos en el cual sus Miembros (Vigas, Columnas yNodos) resisten las solicitaciones por medio de flexin,fuerzas cortantes y fuerzas axiales, inducidas por las

Sistemas Estructurales Sismo-resistentes


cargas grav tac ona es y as acc ones s sm cas.2) Structural Walls (EW). Muros Estructurales

Muros dispuestos para que resistan combinaciones defuerzas cortantes, momentos y fuerzas axialesinducidas por las cargas gravitacionales y las accionesssmicas.

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1) Moment Frames (MF). Porticos a Momento

Special Moment Frames (SMF). Prticos Especiales a Momento.

Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rangoinelstico de manera estable, ante un evento ssmico. El nivel dedetallado proporciona la resistencia y ductilidad requerida para lacondicin sismorresistente mas exigente, de conformidad a los


Clasificacin segn su Nivel de Desempeo.

.

Intermediate Moment Frames (IMF). Prticos Intermedios a Momento.

Ordinary Moment Frames (OMF). Prticos Ordinarios a Momento.

Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rangoinelstico de manera limitada, ante un evento ssmico. El nivel dedetallado proporciona la resistencia y ductilidad requerida para unacondicin sismorresistente intermedia, de conformidad a loslineamientos normativos.

Sistemas con muy poca capacidad inelstica. El nivel de detallado proporciona

la resistencia requerida para un desempeo en el rango elstico, deconformidad a los lineamientos normativos.

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Porticos Especiales a Momento (SMF).a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3 ACI 318-05)

La fuerza mayorada de compresin axial en el elemento, P u , bajocualquier combinacin de cargas (Gravitacionales y sismicas) no debeexceder Ag f c / 10 .

a.1) Alcance (21.3.1 ACI 318-05)


La luz libre del elemento, Ln , no debe ser menor que cuatro veces sualtura til.

El ancho del elemento, b w , no debe ser menor que 0.3 h y 25 cms.

El ancho del elemento, b w , no debe exceder el ancho del elemento deapoyo (medido en un plano perpendicular al eje longitudinal del elementoen flexin) ms una distancia a cada lado del elemento de apoyo que noexceda tres cuartas partes de la altura del elemento en flexin.

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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-08)

a.2) Refuerzo Longitudinal (21.3.2 ACI 318-08)

max = 0.025


min = 14 / fyCuantas

Porticos Especiales a Momento (SMF).

La resistencia a momento positivo en la cara del nodo, no debe sermenor que la mitad de la resistencia a momento negativoproporcionada en esa misma cara. La resistencia a momento negativoo positivo, en cualquier seccin a lo largo de la longitud del elemento,no debe ser menor de un cuarto de la resistencia mxima a momentoproporcionada en la cara de cualquiera de los nodos.

las deformaciones dependientes del tiempo y para que el momentode fluencia exceda al momento de fisuracin. El lmite superior reflejaprincipalmente la preocupacin por la congestin del acero y por otraparte, evitar obtener secciones de comportamiento frgil.

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Condicin de Momentos de Diseo.


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Slo se permiten empalmes por solape de refuerzo de flexincuando se proporcionan estribos cerrados de confinamiento oespirales en la longitud de empalme por solape. El espaciamiento del



re uerzo transversa que envue ve as arras so apa as no e eexceder el menor de d/ 4 10 cms. No deben emplearse empalmespor solape:

Dentro de los Nodos.

En una distancia de dos veces la altura del elemento,medida desde la cara del nodo.Donde el anlisis indique fluencia por flexin, causada

por desplazamientos laterales inelsticos del prtico.

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h

S < 10 cms.d/4

As1 (-) As2 (-)As (-) >As max (-)

4

d

SOLAPES

Disposicin General del Refuerzo Longitudinal


b w > 0.3 h y 25 cms.

2h

As1 (+) >As1 (-)

2 As2 (+) >As2 (-)

2As (+) >

As max (-)4

Ln > 4d

bw

hAs min (14 / F y) b w d

As max 0.025 b w d

Aplicable a cualquierseccin sometida a Flexinen sistemas (SMF) .

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a.3) Refuerzo Transversal por Confinamiento (21.3.3 ACI 318-05)


Deben disponerse estribos cerrados de confinamientoen las siguientes regiones de los elementos:


En una longitud igual a dos veces la altura del elemento, medidadesde la cara de elemento de apoyo hacia el centro de la luz, enambos extremos del elemento en flexin.

En longitudes iguales a dos veces la altura del elemento a ambos

lados de una seccin donde puede ocurrir fluencia por flexin debido adesplazamientos laterales inelsticos del prtico.

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a.3) Refuerzo Transversal (21.3.3 ACI 318-05)


El primer estribo cerrado de confinamiento debe estar situado a noms de 5 cms de la cara del elemento de apoyo. El espaciamiento sde los estribos cerrados de confinamiento no debe exceder el menor de:


La cuarta parte de la altura util de la seccin ( d/4)

8 veces el dimetro de las barras longitudinales (8 db L)

24 veces el dimetro de la barra del estribo cerrado de Confinamiento (24 db c)

30 centimetros

S

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Cuando no se requieran estribos cerrados de confinamiento, debencolocarse estribos con ganchos ssmicos en ambos extremos, espaciados ano ms de d/ 2 en toda la longitud del elemento.


Se permite que los estribos cerrados de confinamiento en elementos enflexin sean hechos hasta con dos piezas de refuerzo: un estribo con ungancho ssmico en cada extremo y cerrado por un gancho suplementario.Los ganchos suplementarios consecutivos que enlazan la misma barralongitudinal deben tener sus ganchos de 90 en lados opuestos delelemento en flexin. Si las barras de refuerzo longitudinal aseguradas porlos ganchos suplementarios estn confinadas por una losa en un solo ladodel elemento en flexin, los ganchos de 90 de los ganchos suplementariosdeben ser colocados en dicho lado.

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El Refuerzo Transversal se requiere por las siguientes razones:

Permitir la formacin de Rtulas Plsticas a Flexin.

Confinar la Seccin.

Evitar el Pandeo de las Barras Longitudinales.

Mejorar la Adherencia en Zonas de Solapes

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Disposicin del Refuerzo Transversal.

Ld/4

8 db S <

d / 4

db min para estribos = 3/8

5cms30 cms.

Ln

2h 2h

24 dbo < .

So

2h Ls

c db L db c

S

30 cms.

d/2S yb

h

dE.N

c

M pr Viga = Fy As d (a/2) = 1.25 Fy As

0.85 fc ba =

As

As : Area de Acero en Traccin, en la cara de la columna.

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Diseo Sismo-Resistente en Acero

El refuerzo transversal en la Zona de Confinamiento debe disearse pararesistir cortante suponiendo que V c = 0, cuando se produzca simultneamentelas siguientes condiciones:


a.4) Diseo por Corte (21.3.4 ACI 318-05)


Mpr Izq + Mpr Der- +Ln

V p 0.5 V e

+-

La fuerza axial de compresin mayorada, P u ,incluyendo lo efectos ssmicos, es menor que Ag f c / 20

Si V c = 0

0.5 V e 1)

2)

V n = Ve = Vs

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Porticos Especiales a Momento (SMF).b) Elementos Sometidos a Flexo-Compresin. (21.4 ACI 318-05)

La fuerza mayorada de compresin axial en el elemento, P u , bajocualquier combinacin de cargas (gravitacionales y ssmicas) debeexceder A f / 10 .

b.1) Alcance (21.3.1 ACI 318-05)


La dimensin menor de la seccin transversal, medida en una lnea rectaque pasa a travs del centroide geomtrico, no debe ser menor de 30 cms.

La relacin entre la menor dimensin de la seccin transversal y la

direccin perpendicular no debe ser menor que 0.4

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b.2) Refuerzo Longitudinal (21.4.3 ACI 318-05)

max = 0.06


min = 0.01Cuantas


b) Elementos Sometidos a Flexo-Compresin. (21.4 ACI 318-05)

Slo se permiten empalmes por solape de refuerzo en la zonacentral de la columna. Deben incorporarse estribos cerrados deconfinamiento o espirales en la longitud de empalme por solape. Elespaciamiento del refuerzo transversal que envuelve las barras

solapadas no debe exceder el menor de 6 db L 15 cms.

El lmite inferior del rea de refuerzo longitudinal es para controlarlas deformaciones dependientes del tiempo y para que el momentode fluencia exceda al momento de fisuracin. El lmite superior reflejaprincipalmente la preocupacin por la congestin del acero y por otraparte evitar obtener secciones de comportamiento frgil.

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b.3) Refuerzo Transversal por Confinamiento (21.4.4 ACI 318-05)




Disposiciones del Refuerzo Transversal por Confinamiento:

Cuanta volumtrica mnima del refuerzo en espiral, o de.

Area total mnima de la seccin transversal del refuerzo deligaduras cerradas de confinamiento rectangulares. Aplica lacondicin mas desfavorable.

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Parmetros de Confinamiento:

Bx Bx

Av = Ash, para cada direccin

Av By

bc

Vy

As

Av

ByVx

As

bchc

hc

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Parmetros de Confinamiento:

Ag: Area Gruesa de la Seccin. Ag = By.Bx

Ach: Area Confinada.

bc: Dimensin centro a centro de las barras extremas del refuerzode confinamiento perpendicular a la direccin de anlisis.

Ash : Area Total del refuerzo Horizontal en la direccin del Anlisis.

s : Espaciamiento del Refuerzo Transversal.

Ach = b c.h c

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El refuerzo transversal debe disponerse mediante ligaduras cerradasde confinamiento sencillas o mltiples. Se pueden usar ganchossuplementarios del mismo dimetro de barra y con el mismoespaciamiento que las ligaduras cerradas de confinamiento. Cadaextremo del gancho suplementario debe enlazar una barra perimetraldel refuerzo longitudinal. Los extremos de los ganchos suplementariosconsecutivos deben alternarse a lo largo del refuerzo longitudinal.

Si el espesor de concreto fuera del refuerzo transversal deconfinamiento excede 10 cms, debe colocarse refuerzo transversaladicional con un espaciamiento no superior a 30 cms. El recubrimientode concreto sobre el refuerzo adicional no debe exceder de 10 cms.

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El espaciamiento S o del refuerzo transversal no debe exceder de:

a cuar a par e e a mens n m n ma e e emen o. min

6 veces el dimetro de las barras longitudinales (6 db L)S o

Nota: hx es el mximo valor en cms, de la separacin entreramas de ligadura cerrada de confinamiento y ganchossuplementarios en todas las caras de la columna

S x = 35 - h x

3 +10 10 cms S x 15 cms

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El espaciamiento horizontal de los ganchos suplementarios o lasramas de las ligaduras cerradas de confinamiento mltiples, h x , nodebe exceder 35 cms, medido centro a centro.

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El refuerzo transversal debe suministrarse en una longitud L o medidadesde cada cara del nodo y a ambos lados de cualquier seccin dondepueda ocurrir fluencia por flexin como resultado de desplazamientosa tera es ne st cos e p rt co. a ong tu o e e ser mayor que:

La mayor dimensin del elemento (B max )

Un sexto de la luz Libre del Elemento (L n /6)Lo

45 cms.

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b) Elementos Sometidosa Flexo-Compresin.(21.4 ACI 318-05)

Disposicin delRefuerzo Transversal.

So

SS

S

Lo

Ln

0.01 < < 0.06Bx

Ligaduras By

hx

Empalme en

LoSo

So Lo

So

Ln2

Zona Central

5cms.

>o Ln/6

45 cms.

L

B max


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b.4) Diseo por Corte (21.4.5 ACI 318-05)


La fuerza de cortante de diseo, V e , se debe determinar considerandolas mximas fuerzas que se puedan generar en las caras de los nodos encada extremo del elemento. Estas fuerzas se deben determinar usando


las resistencias a flexin mximas probables pr en cada extremo delelemento, correspondientes al rango de Fuerzas axiales ultimas, P u , queactan en l. No es necesario que las fuerzas cortantes en el elementosean mayores que aquellas determinadas a partir de la resistencia de losnodos, basada en M pr de los elementos transversales que confluyen en elnodo. En ningn caso V

e debe ser menor que el cortante mayorado

determinado a partir del anlisis de la estructura.

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V e

Los momentos Mximos probables M pr se obtienen del diagrama deinteraccin de la columna, para la+

pr sup

M pr inf V e

Ln

carga axial mayorada, incluyendola accin ssmica.

V p =

P u

-

Mpr sup + Mpr inf-

Ln

+ +-

V e = +V p V g

V g = Corte Gravitacional Mayorado

determinado por Anlisis

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Se utiliza la Fuerza Axial Ultima P u ,proveniente de las cargas gravitacionalesy sismicas, que conduzca a la Mayor

CpP

Determinacin de la capacidad M pr a flexin en columnas, para eldiseo por Corte.

resistencia a flexin en columnas.

P u

Mpr Col

P b

M

TpMomento ResistenteMximo Probable

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Diseo Sismo-Resistente en Acero

El refuerzo transversal en la Zona de Confinamiento debe disearse pararesistir cortante suponiendo que V c = 0, cuando se produzca simultneamentelas siguientes condiciones:




Mpr sup + Mpr inf-Ln

V p 0.5 V e

+ -

La fuerza axial de compresin mayorada, P u ,incluyendo lo efectos ssmicos, es menor que Ag f c / 20

Si V c = 0 V n = Ve = Vs

0.5 V e 1)

2)

+

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b.5) Resistencia Mnima a Flexin de Columnas (21.4.2 ACI 318-05)



Se debe satisfacer lasiguiente ecuacin:

Mnc

= Suma de los momentos nominales de flexin de las columnasque llegan al nodo, evaluados en las caras del nodo. La resistencia a laflexin de la columna debe calcularse para la fuerza axial mayorada,congruente con la direccin de las fuerzas laterales consideradas, queconduzca a la resistencia a flexin mas baja.

Mnb = Suma de los momentos nominales de flexin de las vigas quellegan al nodo, evaluados en las caras del nodo. En vigas T, debeconsiderarse que el acero de refuerzo a traccin en la cara del nodocontribuye a M nb , siempre que dicho refuerzo este desarrollado en laseccin crtica para flexin.

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b.5) Resistencia Mnima a Flexin de Columnas (21.4.2 ACI 318-05)


Porticos Especiales a Momento (SMF).c) Elementos Sometidos a Flexo-Compresin. (21.4 ACI 318-05)

Criterio ColumnaFuerte / Viga Debil

M nc Col Inf

nc Col Sup

M nc Vig Der M nc Vig Izq

As vdsup

infAs vi

inf

La Filosofia es Evitarla Presencia de unEntrepiso Debil, queconduzca al colapsode la estructura

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Di Si R i C A d

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Determinacin de la capacidad M nc , a flexin en Vigas, para laRevisin del Criterio Columna Fuerte/Viga debil.

c = cu fc = 0.85 fc

T = Fy As

C = 0.85 f c a b

a

s > yb

h

dE.N

c

M nc Viga = Fy As d (a/2) = 1.25 Fy As

0.85 fc ba =

As : Area de Acero en Traccin, en la cara de la columna.

As

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Di Si R i C A d

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Se utiliza la Fuerza Axial Ultima P u ,roveniente de las car as ravitacionales

CpP

Determinacin de la capacidad M nc a flexin en columnas, para laRevisin del Criterio Columna Fuerte/Viga debil.

y sismicas, que conduzca a la Menor resistencia a flexin en columnas.

P u

Mnc Col

P b

M

Tp

Momento ResistenteMnimo Nominal

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Di Si R i t t C t A d

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Imgenes de fallas en Columnas.

Problemas de Confinamiento

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Diseo Sismo Resistente en Concreto Armado

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c.1) Requisitos Generales (21.5.1 ACI 318-05)


Porticos Especiales a Momento (SMF).c) Diseo de Nodos. (21.5 ACI 318-05)

Las fuerzas en el refuerzo longitudinal de vigas en la cara del nododeben determinarse suponiendo que la resistencia en el refuerzo detraccin por flexin es 1.25 f y .

1.25 f y .

T

T

1.25 f y .

C

C


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El refuerzo longitudinal de una viga que termine en una columna,debe prolongarse hasta la cara ms distante del ncleo confinado de lacolumna y anclarse alli, de acuerdo a las longitudes de desarrollonormativas a traccin y/o compresin.


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Donde el refuerzo longitudinal de una viga atraviesa una uninViga-Columna, la dimensin de la columna paralela al refuerzo de laviga, no debe ser menor que 20 veces el dimetro de la barra

normal. Para concretos livianos, se acepta un limite igual a 26 vecesel dimetro.

h columna

db Long (Viga)h Columna

db Long (Vigas) 20

Para concretos con fc 250 Kg/cm 2Seccion A-A

A

AVista Lateral


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c.2) Refuerzo Transversal (21.5.2 ACI 318-05)



Dentro del nodo deben colocarse ligaduras cerradas de confinamientocomo refuerzo transversal, dispuestas de la misma forma que en laszonas de confinamiento de las columnas que llegan al nodo, tal como loespec ca . . .

>o Ln/6

45 cms.

L

B


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c.2) Refuerzo Transversal (21.5.2 ACI 318-05)



Cuando existan elementos que llegan en los cuatro lados del nodo y elancho de cada elemento mide por lo menos tres cuartas partes del anchode la columna, se permite que el refuerzo transversal dentro del nodo seaa menos gua a a m a e a can a requer a por cr er os e

confinamiento. Por otra parte, se permite un espaciamiento de 15 cms.

b viga 1b viga 3

b viga 4

b viga 2

hyhx

b viga 1 y b viga 3 0.75 h yb viga 2 y b viga 4 0.75 h x

Av 0.5 A sh

Planta


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c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)



Distribucin de Fuerzas en el Nodo

Mpr col sup

Vcol sup

V col Inf

V vig Der

V vig Izq

Mpr col Inf

Mpr vig DerMpr vig Izq


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Momentos Mximos probables en Columnas.Mpr colSe obtiene del diagrama de interaccin de la Columna, para la fuerzaaxial (P u) proveniente de combinacin de las cargas gravitacionales yssmicas, que conduzca a la mayor capacidad a flexin en laColumna. Es el Mismo Momento Utilizado para el diseo por Corte.

Mpr vig Momentos Mximos Probables en Vigas.

Se obtiene considerando un esfuerzo cedente esperado de 1.25 f yen el acero a traccin de la seccin en la cara de la columna. Es elmismo momento utilizado para revisar el Criterio ColumnaFuerte/Viga Debil


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se o S s o es ste te e Co c eto ado



Corte en Columnas.V colSe obtiene a partir de la suma de los momentos mximosprobables en los extremos de la columna, divididos entre la luzlibre del elemento. Es el valor utilizado para el diseo por corte enla columna (V e).

V vig Corte en Vigas.

Se obtiene a partir de la suma de los momentos mximosprobables en los extremos de las vigas, divididos entre a luz libre,mas el corte proveniente de las cargas gravitacionales mayoradasactuando a lo largo del elemento. Es el valor utilizado para el

diseo por corte en la Viga (V e).


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T3C3

T1 = 1.25 f y As1

C1 = T1T2 = 1.25 f y As2

C2 = T2

T4C4

Vcol sup

V col inf

V viga Der

V viga Izq


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Determinacin del Corte Resultante en el Nodo

Vcol Sup

T1 = 1.25 f y As1

C1 = T1T2 = 1.25 f y As2

C2

= T2

V col Inf

V j

V j1 = C 2 + T1 V col sup = 1.25 (A s1 + As2 ) fy V col sup

V j2 = C 1 + T2 V col inf = 1.25 (A s1 + As2 ) fy V col inf

Mayor valor entre V j1 y V j2V j max


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Corte Resistente en el Nodo (V c).

Para Concretos con agregado Normal, se tiene:

.

Para Nodos Confinados en tres caras o endos caras opuestas.

Para Otros Casos

A j : Area horizontal efectiva de la seccin transversal enun plano paralelo al acero de refuerzo que genera elcorte en el nodo.

A j = b j h j

Vc

V j max ( = 0.85)


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Definicin del Ancho efectivo ( b j ) del Nodo.


Corte Resistente en el Nodo (V c).

.- En vigas de menor ancho que la columna, el ancho efectivo delnodo es igual al menor valor entre:

El ancho menor de la viga mas la profundidad del nodo.

El menor ancho de la viga ms dos veces la menor distanciaperpendicular al eje de la viga, desde el borde de la misma alborde la columna, sin exceder el ancho de la columna.

( h j ) Representa la profundidad del Nodo.


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( b j )

( h j )


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vigarea efectiva del nudo

b x

profund. efectiva del nudo = hprofund. de la columna = h

be

ancho efectivo del nudo = = b+h < b+2 x eb


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c.4) Longitudes de Desarrollo para Barras en Traccin (21.5.4 ACI 318-05)


La Longitud de desarrollo mnima (L dh ) para barras (N 3 a N11) conganchos estandar a 90 y concreto con agregado Normal.

c) Diseo de Nodos. (21.5 ACI 318-08)

8 db

15 cms

Ldh

12 d b

Ldh


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2) Structural Walls (SW). Muros Estructurales.

Special Reinforced Concrete Structural Walls (SRCSW). MurosEstructurales Especiales de Concreto Reforzado.

Clasificacin segn su Nivel de Desempeo.

Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rango

Ordinary Reinforced Concrete Structural Walls (ORCSW). Muros

Estructurales Ordinarios de Concreto Reforzado.

ne s co e manera es a e, an e un even o s sm co. n ve e

detallado proporciona la resistencia y ductilidad requerida para lacondicin sismorresistente mas exigente, de conformidad a loslineamientos normativos.

Sistemas con muy poca capacidad inelstica ante un evento ssmico.El nivel de detallado proporciona la resistencia requerida para undesempeo estable en el rango elstico, de conformidad a los

lineamientos normativos.


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.

Caracteristcas Generales.

Lw Lw

Viga de Acople Dintel(Segmento Horizontal de Muro)

Abertura

hw Muro

bw : Espesor del Muro

Segmento de Muro

hw Muro Muro

(Segmento Vertical de Muro)


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Respuesta Estructural.

Falla a Flexin Falla a Corte Falla por DeslizamientoY Flexin

Falla por Deslizamiento


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.Respuesta Estructural.

Muros a Flexin: h w / Lw > 2

En estos muros debe disponerse de Miembrosde Borde en los extremos, a fin de cumplir larelacin Demanda /Capacidad a traccin y a

T C

V

P

M Lw

h w

Concentracin de Fuerzas deTraccin y Compresin en losExtremos generadas por la accinssmica.

.


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Respuesta Estructural.

Muros a Corte: h w / Lw 2

En estos muros debe disponerse de una cuantia de refuerzo horizontaligual a la cuantia refuerzo vertical para controlar la tensin diagonal.


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.a) Refuerzo. (21.7.2 ACI 318-05)

La Cuanta Mnima de Acero de Refuerzo, dispuesta en ambas direccionesdel Muro, debe ser mayor o igual a 0.0025.

El espaciamiento del acero de Refuerzo, dispuesto en ambas direccionesdel muro no debe exceder de 45 cms.

El refuerzo que contribuye a la Resistencia por Corte V n debe ser continuoy distribuido en el plano cortante.

La longitud de desarrollo del acero de refuerzo en empalmes, deben serconforme a lo establecido para barras en traccin. Si el empalme se desarrolladonde es probable alcanzar la cedencia del refuerzo longitudinal, la longitudde desarrollo se debe multiplicar por 1.25.

En un muro deben emplearse cuando menos dos capas de refuerzocuando V u exceda Acv f c / 6

Diseo Sismo-Resistente en Concreto Armado EDWIN RODRIGUEZ


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.b) Fuerzas de Diseo. (21.7.3 ACI 318-05)

Las fuerzas de diseo (axial, corte y momento) deben obtenerse del

anlisis estructural ante cargas gravitacionales y sismicas.


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.c) Resistencia por Corte. (21.7.4 ACI 318-05)

t = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.

Aspectos Generales.

En Muros o Segmentos Verticales de Muros, se tiene que:

Acv = Area gruesa definida por el espesor y la longitud horizontal delMuro.

l = Cuantia del acero de refuerzo Vertical.

En Dinteles o Segmentos Horizontales de Muros, se tiene que:

t = Cuantia del acero de refuerzo Vertical. l = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.

Acw = Area gruesa definida por el espesor y la longitud vertical delSegmento Horizontal o Dintel.


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Aspectos Generales.

Para restringir efectivamente las fisuras inclinadas, el refuerzo incluido en t y l debe estar adecuadamente distribuido a lo largo de la longitud y altura

.de los bordes del muro colocado en forma concentrada para resistir laflexin del mismo.

Dentro de lmites prcticos, la distribucin del refuerzo por cortante debeser uniforme y con espaciamientos pequeos.


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Resistencia Nominal por Corte

c = 0.80

c = 0.53

c varia linealmente entre 0.8 y 0.53

Acv = Area gruesa definida por el espesor y la longitud horizontal del Muro

t = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.


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El valor de la relacin ( l w / h w) empleada para determinar V n en segmentosde un muro, debe ser la mayor entre aquella para todo el muro y aquella parael segmento de muro considerado.

resistencia en dos direcciones ortogonales en el plano del muro. Si ( l w / h

w)

no excede de 2.0, la cuanta de refuerzo l no debe ser menor que la cuantade refuerzo t.


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Cuando la fuerza de cortante mayorada en un nivel dado de una estructura

es resistida por varios muros o varios segmentos de un muro con aberturas, laresistencia unitaria promedio a cortante empleada para el total del reatransversal disponible est limitada a 2 f c / 3 , con el requisito adicional de

ue la resistencia unitaria al cortante asi nada a cual uier se mento de Murono exceda de 5 f c / 6 .

El lmite superior de la resistenciaasignada a cualquiera de los elementosse impone en funcin al grado deredistribucin de la fuerza cortante.

M1 M2

Vn

(5/6) fc A cv (cada muro)

(2/3) fc A cv (Total)

Vn


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.d) Resistencia por Flexin y Carga Axial. (21.7.5 ACI 318-05)

b

c

lw

Seccin delmuro

c

Lw

1c

0.85 f ' c

C c C s

P

M

T s

deformaciones

Diagrama defuerzas

Comportamiento Similar al deuna Columna a flexo-compresin.

1cP

MTs


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.e) Elementos de Borde en Muros Continuos desde la Base de laEstructura y que poseen una Seccin Crtica Unica a flexin y cargaAxial (21.7.6 ACI 318-05)

Las zonas de compresin deben ser reforzadas con elementos especialesde borde si se cumple que:

C representa la mayor profundidad del eje neutrocalculada para la fuerza axial mayorada y resistencianominal a momento congruente con el desplazamientode diseo u definido por la accin ssmica.En cualquier caso el cociente ( u /h w) debe ser mayor oigual a 0.007.

P

MCaso Prctico:

para ( u /h w) = 0.007 c l w / 4.2 c 0.24 l w


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.f) Elementos de Borde en Segmentos de Muros y Alrededor de lasAberturas. (21.7.6 ACI 318-05)

Las zonas de compresin deben ser reforzadas con elementos especialesde borde si se cumple que:

El esfuerzo de compresin mximo de P1 P2 ,

fuerzas mayoradas incluyendo losefectos ssmicos, sobrepase 0.2 fc.

u: Esfuerzo Mximo

Distribucin de Esfuerzos

= P / Acv

M /

M1

c

M2

c

u uNota: Los elementos de Bordepueden ser descontinuados cuandolos esfuerzos sean inferiores 0.15 fc.


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.g) Disposiciones Generales en Elementos de Borde. (21.7.6 ACI 318-05)

En donde se requieran elementos especiales de Borde, se deber cumplircon lo siguiente:

El elemento especial de borde se debe extender horizontalmente m

menor que el mayor valor entre: ( c 0.1 L w) y c/2

Lmb Lmb

Lw


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.Mtodo simplificado

T=C para determinarel acero requerido en

miembros de borde.


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.Mtodo simplificado

T=C para determinarel acero requerido en

miembros de borde.


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.Mtodo simplificado T=C para determinar el acero requerido en

miembros de borde.


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En donde se requieran elementos especiales de Borde, se deber cumplir

con lo siguiente:El refuerzo del elemento especial de borde deber extenderse

verticalmente desde la seccin crtica a una distancia no menor

g) Disposiciones Generales en Elementos de Borde. (21.7.6 ACI 318-05)

que la mayor entre: L w y ( M u / 4Vu )

El refuerzo transversal de los elementos especiales de borde debecumplir con los requisitos especificados (21.4.4.1 a 21.4.4.3). Es decir, elrefuerzo transversal del elemento de borde se disea con los mismoscriterios utilizados para un elemento a flexocompresin (Columna), excepto

que no se necesita cumplir con la ecuacin (21-3).

(21.3) No se requiere


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En donde se requieran elementos especiales de Borde, se deber cumplir

con lo siguiente:El refuerzo transversal de los elementos especiales de borde en la

base del muro, debe extenderse dentro del apoyo al menos en la


longitud de desarrollo del refuerzo longitudinal de mayor dimetro de los

elementos especiales de borde, a menos que los mismos terminen enuna zapata o losa de fundacin, en donde el refuerzo transversal de loselementos especiales de borde se debe extender, como mnimo, 30 cmsdentro de la zapata o losa de fundacin.

El refuerzo horizontal en el alma del muro debe estar anclado paradesarrollar f y , dentro del ncleo confinado del elemento de borde.

En las secciones con alas, los elementos de borde deben incluir elancho efectivo del ala en compresin y se deben extender por lo menos30 cms dentro del alma.


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Cuando No se requieran elementos especiales de Borde, se deber

cumplir con lo siguiente:

Si la cuanta de refuerzo longitudinal en el borde del muro es mayorue f / 2.8 , el refuerzo transversal de borde debe cum lir con lo


indicado en 21.4.4.1(c), 21.4.4.3 y 21.7.6.4(a). El espaciamiento

longitudinal mximo del refuerzo transversal en el borde no debeexceder de 20 cms.

El refuerzo horizontal en el alma del muro debe estar anclado paradesarrollar f y , dentro del ncleo confinado del elemento de borde.

En las secciones con alas, los elementos de borde deben incluir elancho efectivo del ala en compresin y se deben extender por lo menos30 cms dentro del alma.


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Vigas con relacin de aspecto

Deben cumplir con los requisitos de (21.3), es decir, elementos sometidos aflexin en prticos especiales resistentes a momentos. No se requiere cumplir

h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)

los requisitos establecidos en 21.3.1.3 y 21.3.1.4 si se puede demostrar

mediante anlisis que la viga tiene una estabilidad lateral adecuada.

Vigas con relacin de aspecto

Deben ser reforzadas con dos grupos de barras que se intersectendiagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz.


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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)

Vigas con relacin de aspecto y Vu

Deben reforzarse con dos grupos de barras que se intersecten diagonalmente,colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz, a menos que se

no debilitar la capacidad de la estructura para soportar carga vertical, o laevacuacin de la estructura, o la integridad de los elementos no estructuralesy sus conexiones con la estructura.


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Las vigas de acople reforzadas con dos grupos de barras que se intersectan

diagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz debencumplir con:

Cada grupo de barras colocado diagonalmente debe consistir en un mnimode cuatro barras ensambladas en un ncleo con lados medidos al lado exterior

del refuerzo transversal no menor que b w / 2 perpendicular al plano de la viga yde b w / 5 en el plano de la viga y perpendicular a las barras en diagonal.

Vn, se debe determinar por:


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Las vigas de acople reforzadas con dos grupos de barras que se intersectan

diagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz debencumplir con:

Cada grupo de barras colocadas diagonalmente debe estar confinada por refuerzo. . . . . . .

efectuar el clculo de Ag para su uso en las ecuaciones (10-5) y (21-3), se supone elrecubrimiento mnimo de concreto en los cuatro costados de cada grupo de barrascolocadas diagonalmente.

Las barras colocadas diagonalmente se deben desarrollar para traccin en el muro.

Se debe considerar que las barras colocadas diagonalmente contribuyen a M n de laviga de acople.

(10-5) (21-3)

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Se debe proveer de refuerzo paralelo y transversal al eje longitudinal y, como mnimo,debe adecuarse a lo es ecificado en 11.8.4 11.8.5.

Las vigas de acople reforzadas con dos grupos de barras que se intersectandiagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz debencumplir con:


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Esquema General de Refuerzo en Vigas de Acople.

Diseño Sismo-Resistente en Concreto Armado-D ISENO III

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