GUIA DISEÑO

5/10/2018 GUIA DISEÑO - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/guia-diseno 1/86

Especialización en Ingeniería

Estructural & Sismorresistente

Diseño Sismorresistente en Concreto Armado – Guía de Aplicación Elaborado por.Ing. Eliud HernándezDealer CSI - VenezuelaVicepresidente INESA C.A.

58-412-2390553.

Dealer CSI

Venezuela

Caracas, Abril 2010

www.inesa.com.vewww.inesa.com.veGrupo Facebook:Grupo Facebook:

CursosCursos, Ventas y Asesorías, Ventas y Asesorías de Programas CSIde Programas CSI



Diseño Sismo-Resistente en Concreto Armado

ACI 318-05 “Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary”

Normas y Códigos de Diseño de Edificaciones de Concreto Armado.

ACI 352-05 “Recommendation for Design of Beam-Column

o

nnect ons n ono t c e n orce oncrete tructures

ACI 374-05 “Acceptance Criteria for Moment Frames Based On Structural Testing and Commentary”

ACI 421-05 “Design of Reinforced Concrete Slab”

ACI 315-05 “Details of Concrete Reinforcement”



Filosofia del Diseño Estructural Sismo-resistente

Establecer un Diseño Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frágiles y

Propiciar Mecanismos Ductiles.

Elegir y establecer el patron de falla adecuado de los elementos “Fusibles”que entrarán en cedencia durante un evento sísmico.


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

Diseñar el resto de los elementos del sistema resistente a sismo, con la

condición de que permanezcan en el rango elástico al presentarse lasfallas ductiles (Rótulas plásticas) esperadas en los “Fusibles”, y asi evitarel colapso de la estructura.

Las fallas frágiles principales estan asociadas a problemas de

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



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 + γ γγ γ CV + 1.0 E


. + .

Donde:

CP : Carga PermanenteCV: Carga Variable

CVt: Carga Variable de Techo

E: Acción sísmica

γ γγ γ :::: Factor de Participación de la Carga Variable



1) Moment Frames (MF). Porticos a Momento

Pórticos en el cual sus Miembros (Vigas, Columnas yNodos) resisten las solicitaciones por medio de flexión,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 accionessísmicas.



1) Moment Frames (MF). Porticos a Momento

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

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


Clasificación según su Nivel de Desempeño.

.

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

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

• Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rangoinelástico de manera limitada, ante un evento sísmico. El nivel dedetallado proporciona la resistencia y ductilidad requerida para una

condición sismorresistente intermedia, de conformidad a loslineamientos normativos.

• Sistemas con muy poca capacidad inelástica. El nivel de detallado proporciona

la resistencia requerida para un desempeño en el rango elástico, deconformidad a los lineamientos normativos.



Porticos Especiales a Momento (SMF).

a) Elementos Sometidos a Flexión. (21.3 “ACI 318-05”)

La fuerza mayorada de compresión axial en el elemento, P u , bajocualquier combinación 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 útil.

El ancho del elemento, b w , no debe ser menor que 0.3h 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 flexión) más una distancia a cada lado del elemento de apoyo que noexceda tres cuartas partes de la altura del elemento en flexión.



a) Elementos Sometidos a Flexión. (21.3.1 “ACI 318-08”)

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

ρmax = 0.025


ρmin = 14 / fy Cuantías


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 sección a lo largo de la longitud del elemento,no debe ser menor de un cuarto de la resistencia máxima a momento

proporcionada en la cara de cualquiera de los nodos.

las deformaciones dependientes del tiempo y para que el momentode fluencia exceda al momento de fisuración. El límite superior reflejaprincipalmente la preocupación por la congestión del acero y por otraparte, evitar obtener secciones de comportamiento frágil.






Condición de Momentos de Diseño.






Sólo se permiten empalmes por solape de refuerzo de flexióncuando 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 ó 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 análisis indique fluencia por flexión, causadapor desplazamientos laterales inelásticos del pórtico.




h

S <10 cms.

d/4

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

4

d

SOLAPES

Disposición General del Refuerzo Longitudinal


b w > 0.3h y 25 cms.

2h

As1 (+) >As1 (-)

2As2 (+) >

As2 (-)

2As (+) >

As max (-)

4

Ln > 4d

bw

hAs min ≥ (14 / Fy) bw d

As max ≥ 0.025 bw d

Aplicable a cualquier sección sometida a Flexión en sistemas (SMF) .




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 flexión.

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

lados de una sección donde puede ocurrir fluencia por flexión debido adesplazamientos laterales inelásticos del pórtico.




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


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


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

8 veces el diámetro de las barras longitudinales (8 dbL)

24 veces el diámetro de la barra del estribo cerrado de Confinamiento (24 dbc)

30 centimetros

S ≤






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


Se permite que los estribos cerrados de confinamiento en elementos enflexión sean hechos hasta con dos piezas de refuerzo: un estribo con ungancho sísmico en cada extremo y cerrado por un gancho suplementario.Los ganchos suplementarios consecutivos que enlazan la misma barra

longitudinal deben tener sus ganchos de 90º en lados opuestos delelemento en flexión. Si las barras de refuerzo longitudinal aseguradas porlos ganchos suplementarios están confinadas por una losa en un solo ladodel elemento en flexión, los ganchos de 90º de los ganchos suplementariosdeben ser colocados en dicho lado.







El Refuerzo Transversal se requiere por las siguientes razones:

Permitir la formación de Rótulas Plásticas a Flexión.

Confinar la Sección.

Evitar el Pandeo de las Barras Longitudinales.

Mejorar la Adherencia en Zonas de Solapes







Disposición del Refuerzo Transversal.

L

d/4

8 db S <

d / 4

dbmin para estribos = 3/8”

5cms30 cms.

Ln

2h 2h

24 dbo <

.

So

2h Ls

cdbL dbc

S

30 cms.

d/2

S <

bw

hd







Configuración yDisposición de deEstribos en Vigas.

.




a.4) Diseño por Corte (21.3.4 “ACI 318-05”)


La fuerza cortante de diseño, V e , se debe determinar a partir de lasfuerzas estáticas en la parte del elemento comprendida entre las carasdel nodo. Se debe suponer que en las caras de los nodos localizados


en os extremos e e emento act an momentos e s gno opuestocorrespondientes a la resistencia probable, M pr , y que el elementoestá además sometido a cargas gravitacionales mayoradas a lo largode la luz libre.

Debido a que la resistencia cedente real del refuerzo longitudinalpuede exceder la resistencia cedente especificada y debido a que es

probable que ocurra endurecimiento por deformación del refuerzo enun nodo sometido a grandes rotaciones, la resistencia alcortanterequerida se determina usando una resistencia igual o mayor

a 1.25 f y para el refuerzo longitudinal.







Ln

Ln



Diseño Sismo-Resistente en Acero

Wu = (1.2 CP + 0.5 CV )

M pr Izq M pr der

+ -As Asb

Caso “A”

infsup



V e V e

V e = +V p

V e = Mpr Izq + Mpr Der

+ -

Ln

+ W u Ln

2

V g

Ln

Mpr Izq+ Asa

sup

Mpr Izq- Asbinf

Los Momentos Máximos Probables enVigas se determinan con los aceros a

tracción reales, en la cara de la columna.




Wu = (1.2 CP + 0.5 CV )

M pr Izq M pr der

-+

Asa Asb

Caso “B”

supinf



V e V e

V e = +V p

V e = Mpr Izq + Mpr Der

- +

Ln + W u Ln

2

V g

Ln

Mpr Izq- Asa

inf

Mpr Izq+ Asbsup

Los Momentos Máximos Probables en Vigasse determinan con los aceros a tracción

reales, en la cara de la columna.





Determinación de la capacidad Mpr a flexión en Vigas, para el DiseñoPor Corte.

εc = εcu fc = 0.85 f’c


T = α Fy As

C = 0.85 f’c a b

a

εs > εyb

h

dE.N

c

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

0.85 f’c ba =

As

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




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




Mpr Izq + Mpr Der- +

Ln

≥ V p 0.5 V e

+-

≥

La fuerza axial de compresión mayorada, P u ,incluyendo lo efectos sísmicos, es menor que Ag f’ c / 20

Si V c = 0

0.5 V e 1)

2)

V n = Ve = Vs




b) Elementos Sometidos a Flexo-Compresión. (21.4 “ACI 318-05”)

La fuerza mayorada de compresión axial en el elemento, P u , bajocualquier combinación de cargas (gravitacionales y sísmicas) debeexceder A f’ / 10.

b.1) Alcance (21.3.1 “ACI 318-05”)


La dimensión menor de la sección transversal, medida en una línea rectaque pasa a través del centroide geométrico, no debe ser menor de 30 cms.

La relación entre la menor dimensión de la sección transversal y la

dirección perpendicular no debe ser menor que 0.4



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

ρmax = 0.06


ρmin = 0.01 Cuantías



Sólo 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 ó 15 cms.

El límite inferior del área de refuerzo longitudinal es para controlarlas deformaciones dependientes del tiempo y para que el momentode fluencia exceda al momento de fisuración. El límite superior reflejaprincipalmente la preocupación por la congestión del acero y por otraparte evitar obtener secciones de comportamiento frágil.



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




Disposiciones del Refuerzo Transversal por Confinamiento:

Cuantía volumétrica mínima del refuerzo en espiral, o dees r os cerra os e con nam en o c rcu ares.

Area total mínima de la sección transversal del refuerzo de

ligaduras cerradas de confinamiento rectangulares. Aplica lacondición mas desfavorable.







Parámetros de Confinamiento:

Bx Bx

Av = Ash, para cada dirección

Av By

bc

Vy

As

Av

ByVx

As

bchc

hc







Parámetros de Confinamiento:

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

Ach: Area Confinada.

bc: Dimensión centro a centro de las barras extremas del refuerzode confinamiento perpendicular a la dirección de análisis.

Ash : Area Total del refuerzo Horizontal en la dirección del Análisis.

s : Espaciamiento del Refuerzo Transversal.

Ach = bc.hc







• El refuerzo transversal debe disponerse mediante ligaduras cerradasde confinamiento sencillas o múltiples. Se pueden usar ganchossuplementarios del mismo diámetro 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 transversal

adicional con un espaciamiento no superior a 30 cms. El recubrimientode concreto sobre el refuerzo adicional no debe exceder de 10 cms.







• El espaciamiento “So” 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 diámetro de las barras longitudinales (6 dbL)So ≤

Nota: “hx” es el máximo valor en cms, de la separación entre

ramas de ligadura cerrada de confinamiento y ganchossuplementarios en todas las caras de la columna

S x = 35 - hx

3 +10 10 cms ≤ Sx ≤ 15 cms







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







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

La mayor dimensión del elemento (Bmax)

Un sexto de la luz Libre del Elemento (Ln /6)Lo ≥

45 cms.





b) Elementos Sometidosa Flexo-Compresión.(21.4 “ACI 318-05”)

Disposición del Refuerzo 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

<So 6 db (Barra Longitudinal)

1/4 de B

L

Sx = 10 + (35-hx)/3

min

<S

6 db (Barra Longitudinal)L

15 cms



b.4) Diseño por Corte (21.4.5 “ACI 318-05”)


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



las resistencias a flexión máximas probables pr en cada extremo del

elemento, correspondientes al rango de Fuerzas axiales ultimas, P u , queactúan en él. 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 ningún caso V

e

debe ser menor que el cortante mayoradodeterminado a partir del análisis de la estructura.







V e

Los momentos Máximos probables M pr se obtienen del diagrama deinteracción de la columna, para la+

pr sup

M pr inf V e

Ln

carga axial mayorada, incluyendo

la acción sísmica.

V p =

P u

-

Mpr sup + Mpr inf-

Ln

+ +-

V e = +V p V g

V g = Corte Gravitacional Mayorado

determinado por Análisis






Se utiliza la Fuerza Axial Ultima “P u ”,proveniente de las cargas gravitacionales y sismicas, que conduzca a la Mayor

Cp

P

Determinación de la capacidad Mpr a flexión en columnas, para el

diseño por Corte.

resistencia a flexión en columnas.

Pu

Mpr Col

Pb

M

Tp

Momento Resistente Máximo Probable




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




Mpr sup + Mpr inf-

Ln

≥ V p 0.5 V e

+ -

≥

La fuerza axial de compresión mayorada, P u ,incluyendo lo efectos sísmicos, es menor que Ag f’ c / 20

Si V c = 0 V n = Ve = Vs

0.5 V e 1)

2)

+

Di ñ Si R i C A d



b.5) Resistencia Mínima a Flexión de Columnas (21.4.2 “ACI 318-05”)




Se debe satisfacer lasiguiente ecuación:

∑ Mnc

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

∑ Mnb = Suma de los momentos nominales de flexión de las vigas quellegan al nodo, evaluados en las caras del nodo. En vigas T, debeconsiderarse que el acero de refuerzo a tracción en la cara del nodocontribuye a Mnb , siempre que dicho refuerzo este desarrollado en lasección crítica para flexión.

Di ñ Si R i t t C t A d



b.5) Resistencia Mínima a Flexión de Columnas (21.4.2 “ACI 318-05”)



c) Elementos Sometidos a Flexo-Compresión. (21.4 “ACI 318-05”)

Criterio Columna Fuerte / Viga Debil

M nc Col Inf

M nc Col Sup

M nc Vig Der

M nc Vig Izq

Asvdsup

infAsvi

inf

La Filosofia es Evitar la Presencia de un Entrepiso Debil, que conduzca al colapso de la estructura

Di ñ Si R i t t C t A d






Determinación de la capacidad Mnc, a flexión en Vigas, para laRevisión del Criterio Columna Fuerte/Viga debil.

εc = εcu fc = 0.85 f’c

T = α Fy As

C = 0.85 f’c a b

a

εs > εyb

h

dE.N

c

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

0.85 f’c ba =

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

As

Diseño Sismo Resistente en Concreto Armado






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

Cp

P

Determinación de la capacidad Mnc a flexión en columnas, para la

Revisión del Criterio Columna Fuerte/Viga debil.

y sismicas, que conduzca a la Menor

resistencia a flexión en columnas.

Pu

Mnc Col

Pb

M

Tp

Momento Resistente Mínimo Nominal






Imágenes de fallas en Columnas.

Problemas de Confinamiento






Imágenes de fallas en Columnas.

Presencia de Entrepiso Blando




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



c) Diseño 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 detracción por flexión es 1.25 f y .

1.25 f y .

T

T

1.25 f y .

C

C








El refuerzo longitudinal de una viga que termine en una columna,debe prolongarse hasta la cara más distante del núcleo confinado de lacolumna y anclarse alli, de acuerdo a las longitudes de desarrollonormativas a tracción y/o compresión.








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

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

h columna

db Long (Viga)h Columna

db Long (Vigas)

≥ 20

Para concretos con f’c ≥ 250 Kg/cm2Seccion A-A

A

AVista Lateral




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

<So 6 db (Barra Longitudinal)

1/4 de B

L

Sx = 10 + (35-hx)/3

min

maxLoSo

So Lo

5cms.

So

Nodo

LigadurasCerradas




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

hy

hx

b viga 1 y b viga 3 ≥ 0.75 hy

b viga 2 y b viga 4 ≥ 0.75 hx

Av ≥ 0.5 Ash

Planta




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




Distribución 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





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




Momentos Máximos probables en Columnas.Mpr col

Se obtiene del diagrama de interacción de la Columna, para la fuerza

axial (Pu) proveniente de combinación de las cargas gravitacionales ysísmicas, que conduzca a la mayor capacidad a flexión en laColumna. Es el Mismo Momento Utilizado para el diseño por Corte.

Mpr vig Momentos Máximos Probables en Vigas.

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








Corte en Columnas.V col

Se obtiene a partir de la suma de los momentos máximos

probables en los extremos de la columna, divididos entre la luzlibre del elemento. Es el valor utilizado para el diseño por corte enla columna (Ve).

V vig Corte en Vigas.

Se obtiene a partir de la suma de los momentos máximosprobables 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

diseño por corte en la Viga (Ve).








T3C3

T1 = 1.25 fy As1

C1 = T1T2 = 1.25 fy As2

C2 = T2

T4

C4

Vcol sup

V col inf

V viga Der

V viga Izq







Determinación del Corte Resultante en el Nodo

Vcol Sup

T1 = 1.25 fy As1

C1 = T1T2 = 1.25 fy As2

C2

= T2

V col Inf

V j

V j1 = C2 + T1 – V col sup = 1.25 (As1 + As2) fy – V col sup

V j2 = C1 + T2 – V col inf = 1.25 (As1 + As2) fy – V col inf

Mayor valor entre V j1 y V j2V j max







Corte Resistente en el Nodo (Vc).

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 sección transversal enun plano paralelo al acero de refuerzo que genera elcorte en el nodo.

A j = b j h j

φ Vc≥

V j max (φ = 0.85)






Definición del Ancho efectivo ( b j ) del Nodo.


Corte Resistente en el Nodo (Vc).

.- 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 más 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.






( b j )

( h j )






vigaárea 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




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


La Longitud de desarrollo mínima (Ldh) para barras (Nº 3 a Nº11) conganchos estandar a 90º y concreto con agregado Normal.


8 db

15 cms

Ldh ≥

12 db

Ldh




2) Structural Walls (SW). Muros Estructurales.

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

Clasificación según su Nivel de Desempeño.

• 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 lacondición sismorresistente mas exigente, de conformidad a loslineamientos normativos.

• Sistemas con muy poca capacidad inelástica ante un evento sísmico.El nivel de detallado proporciona la resistencia requerida para undesempeño estable en el rango elástico, de conformidad a los

lineamientos normativos.




Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.

Caracteristícas Generales.

Lw Lw

Viga de Acople “Dintel”(Segmento Horizontal de Muro)

Abertura

hw Muro

bw : Espesor del Muro ó

Segmento de Muro

hw Muro Muro

(Segmento Vertical de Muro)





Respuesta Estructural.

Falla a Flexión Falla a Corte Falla por DeslizamientoY Flexión

Falla por Deslizamiento






Muros a Flexión: hw / Lw > 2

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

T C

V

P

M Lw

hw

Concentración de Fuerzas deTracción y Compresión en losExtremos generadas por la acciónsísmica.

.






Muros a Corte: hw / Lw ≤ 2

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





a) Refuerzo. (21.7.2 “ACI 318-05”)

La Cuantía Mínima de Acero de Refuerzo, dispuesta en ambas direcciones

del 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 Vn 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 tracción. 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





b) Fuerzas de Diseño. (21.7.3 “ACI 318-05”)

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

análisis estructural ante cargas gravitacionales y sismicas.





c) Resistencia por Corte. (21.7.4 “ACI 318-05”)

ρρρρt = 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.

ρρρρ l = Cuantia del acero de refuerzo Vertical.

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

ρρρρt = Cuantia del acero de refuerzo Vertical.

ρρρρ l = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.

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






Aspectos Generales.

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

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

flexión del mismo.

Dentro de límites prácticos, la distribución del refuerzo por cortante debeser uniforme y con espaciamientos pequeños.






Resistencia Nominal por Corte

αc = 0.80

αc = 0.53

αc varia linealmente entre 0.8 y 0.53

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

ρρρρt = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.






El valor de la relación ( l w / hw) empleada para determinar V n en segmentos

de 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

/ hw

)

no excede de 2.0, la cuantía de refuerzo ρ l no debe ser menor que la cuantía

de refuerzo ρt.






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 áreatransversal disponible está limitada a 2 f ′c / 3 , con el requisito adicional deue la resistencia unitaria al cortante asi nada a cual uier se mento de Muro

no exceda de 5 f ′c / 6 .

El límite superior de la resistenciaasignada a cualquiera de los elementosse impone en función al grado deredistribución de la fuerza cortante.

M1 M2

Vn

∑ (5/6) f’c Acv (cada muro)

(2/3) f’c Acv (Total)

Vn ≤





d) Resistencia por Flexión y Carga Axial. (21.7.5 “ACI 318-05”)

b

c

lw

Sección delmuro

c

Lw

ε

β1c

0.85 f ' c

C c C s

P

M

T s

deformaciones

Diagrama de

fuerzas

Comportamiento Similar al deuna Columna a flexo-compresión.

β1cP

MTs




Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.e) Elementos de Borde en Muros Continuos desde la Base de laEstructura y que poseen una Sección Crítica Unica a flexión y cargaAxial (21.7.6 “ACI 318-05”)

Las zonas de compresión 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 diseño δu definido por la acción sísmica.En cualquier caso el cociente (δu /hw) debe ser mayor o

igual a 0.007.

P

MCaso Práctico:

para (δu /hw) = 0.007 c ≥ l w / 4.2 c ≥ 0.24 l w




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 compresión deben ser reforzadas con elementos especiales

de borde si se cumple que:

El esfuerzo de compresión máximo de P1 P2,

fuerzas mayoradas incluyendo los

efectos sísmicos, sobrepase 0.2 f’c.

σu: Esfuerzo Máximo

Distribución de Esfuerzos

σ = P / Acv

± M / ω

M1

c

M2

c

σuσuNota: Los elementos de Borde

pueden ser descontinuados cuandolos esfuerzos sean inferiores 0.15 f’c.





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

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

con lo siguiente:

El elemento especial de borde se debe extender horizontalmente“ ”m

menor que el mayor valor entre: ( c – 0.1 Lw) y c/2

Lmb Lmb

Lw





Método simplificadoT=C para determinarel acero requerido en

miembros de borde.





Método simplificado T=C para determinar el acero requerido enmiembros de borde.






con lo siguiente:

El refuerzo del elemento especial de borde deberá extenderseverticalmente desde la sección crítica a una distancia no menor


que la mayor entre: Lw 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 diseña con los mismoscriterios utilizados para un elemento a flexocompresión (Columna), excepto

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

(21.3) No se requiere






con lo siguiente:

El refuerzo transversal de los elementos especiales de borde en labase del muro, debe extenderse dentro del apoyo al menos en la


longitud de desarrollo del refuerzo longitudinal de mayor diámetro de los

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

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

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





Cuando No se requieran elementos especiales de Borde, se deberá

cumplir con lo siguiente:

Si la cuantía 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 máximo 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 núcleo confinado del elemento de borde.

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





Vigas con relación de aspecto

Deben cumplir con los requisitos de (21.3), es decir, elementos sometidos aflexión en pórticos 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 análisis que la viga tiene una estabilidad lateral adecuada.

Vigas con relación de aspecto

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






Vigas con relación de aspecto y Vu ≥

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

no debilitará la capacidad de la estructura para soportar carga vertical, o la

evacuación de la estructura, o la integridad de los elementos no estructuralesy sus conexiones con la estructura.






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

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

• Cada grupo de barras colocado diagonalmente debe consistir en un mínimode cuatro barras ensambladas en un núcleo 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:






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

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

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

efectuar el cálculo de Ag para su uso en las ecuaciones (10-5) y (21-3), se supone el

recubrimiento mínimo de concreto en los cuatro costados de cada grupo de barrascolocadas diagonalmente.

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

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

(10-5) (21-3)






• Se debe proveer de refuerzo paralelo y transversal al eje longitudinal y, como mínimo,

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 simétrica respecto al centro de la luz debencumplir con:






Esquema General de Refuerzo en Vigas de Acople.

GUIA DISEÑO

Documents

Transcript of GUIA DISEÑO