DIPLOMADO CIP-CDLL MDULO 3 Anlisis y Diseo Estructural en Albailera

Anlisis y Diseo Estructural en AlbaileraProfesores: Daniel Quiun y Wilson SilvaPontificia Universidad Catlica del Per

Contenido

5. ANLISIS ESTRUCTURAL DE EDIFICIOS DE ALBAILERA 5.1. Estructuracin en planta y en elevacin.5.2. Predimensionamiento. Requisitos estructurales mnimos.5.3. Anlisis por cargas de gravedad.5.4. Modelaje de la estructura.

Anlisis y Diseo Estructural en AlbaileraAnlisis Ssmico

EFECTOS DEL PROCESO CONSTRUCTIVO EN EL MODELAJE2134Una estructurase comporta deacuerdo acmo se hayaconstruido.San Bartolom3

SECCINCOMPUESTAPOR DOSMATERIALESINTEGRADOSSECCIN REAL SECCIN TRANSFORMADA EN ALBAILERAsismo4SECCIN COMPUESTA POR DOS MATERIALES INTEGRADOSCARGA AXIAL Y FLEXION de dos o ms materiales:Se define la seccin transformada (de material 2), en la cual se aplica las frmulas de esfuerzos de carga y de flexin de un material

EN est en el centroide de la sec. Transf.

esfuerzo se halla con AT , IT (rea e inercia de la seccin transformada).5Caso carga axial centrada (N o P)Ec. equilibrio: P = (Ei ) Ai = Ei Ai i = Ei = Ei P / ( Ei Ai) Se divide entre el mdulo Ek y se define n:i = [Ei / Ek] P / [ (Ei / Ek) Ai ]i = ni P / [ (ni) Ai ]

Se define el rea de la seccin transformada:A tr = (ni) Ai Caso carga axial centrada (N o P)Se debe verificar equilibrio y compatibilidad Equilibrio: P = Ni = (i Ai) Compat.: = Ni L / Ei Ai la deformacin axial debe ser constante. El esfuerzo axial en el material i:i (CARGA AXIAL) = ni P / A trDonde ni = Ei / Ek Mdulos de ElasticidadConcreto:Norma E.060Ec =15000 fc (kg/cm2)Ec = 4700 fc (MPa)

Albailera:

Norma E.070E = 500 fm (arcilla)E = 600 fm (concreto)E = 700 fm (slico calcreos)

Relacin de Mdulos (n=E1/E2) Valores n tpicos:MATERIALE (GPa)E (kg/cm2)Acero2002x106Concreto 222.2x105Albailera de ladrillos de arcilla3.232500Por ejemplo:(a ) n (acero/concreto) = 2x106 / 2.2x105 = 9(b ) n (concreto / albailera ) = 2.0x105 / 32500 = 6.15

Momento Flector (M)Albailera confinada:Carga axial P por el pesoFuerza horizontal de sismo produce V (cortante) y M (momento flector)

Momento Flector (M)Albailera confinada:i (Flexin) = ni M y / I tralb = M y / I tr

concreto = ni M y / I trFuerza Cortante (V)Albailera confinada: como dos materialesi (V) = V Q(tr) / (I tr) (t)Q tr = momento esttico de la seccin trasformada respecto al sitio donde se calcula el esfuerzo. Q max ocurre en el Eje neutro.I tr = momento de inercia de la seccin transformada respecto al eje neutro.t= ancho de la seccin LA ESTRUCTURA DEBESER SENCILLA DE MODELARPARA COMPRENDER SUCOMPORTAMIENTO

Aislamiento de Alfizares y Tabiques Discontinuos

discontinuidad13

Modelaje Estructuralcolumnamuro confinadoviga14ELEMENTOS FINITOS

Los muros y sus confinamientosse enmallan con elementos tipoShell. Las vigas y columnas puedenmodelarse con elementos FrameCada elemento tienesu propio E, G, t

15La desventaja de esta tcnica es: la gran cantidad de informacinque hay que proporcionar y procesar. Por ejemplo, el programaSAP2000 proporciona esfuerzos cortantes (ti) en cada elemento,luego hay que integrarlos para hallar el cortante V.tiV = S (Ai ti)Fi = si AiM = S (Fi Xi)Considerarancho efectivode muro T

x16Planta con 2 diafragmas conectadas con zonas flexiblesD1D2ductomalla EFSin embargo, puede modelarse situaciones complicadas: 17PRTICOESPACIAL1. No aptapara albaileraconfinada:2. Para sismo X-X,se obtiene V parala E, pero no sesabe Vi en cadamuro X de la E

BRAZORGIDOCGvigacolumnaEUE18Algunos subdividenen rectngulos a losmuros como si hubiesenjuntas verticales, esto es aproximado, ya que losmuros transversalesestn conectados, lo cuallos hace ms rgidossismoM1M2M3M4M5BRM4M1M3M2M5Por ejemplo, M4 y M5 es un solo muroI (M4+M5) = 4 (IM4 + IM5) ERRORTambin, los centroides no estn a L/2.19PRTICOS PLANOS: ejemplo Eje 3

(3)(3)o 6t < LLos anchos efectivossimulan la rig. axialy de flexin de lapared transversalEl edificio se subdivide en una serie de prticos conectados por el diafragmao 6 t < L

20Los centroides sefuerzan a que estnen el plano del eje.

IICada prtico est compuesto por una serie de barras tipo Frameque pasan por el centroide de cada elemento.21

NO

Albailera Armada

SAP2000 (ejes locales)Muro X y Vigas213vigas213A1 = AI1 = 0I3 = II2 = 0A2 = AcA3 = 0Los muros se tratan como lminas con rigidez slo en su planoMuro Y213A1 = AI1 = 0I2 = II3 = 0A3 = AcA2 = 0231231XYPlanta

La razn por la cual los muros deben ser tratados como lminas(sin resistencia ni rigidez ante cargas perpendiculares al plano)es porque no soportan grandes desplazamientos transversales.

Tacna, 2001Pisco, 2007

Seccin Compuesta en SAP20000.22.00.20.2Ec = 2000000 ton/m2Em = 500000 ton/m2

Click derecho sobre el polgono (P)para definir su material

P1P2P3P2Normalizado en albailera

Propiedades de la SeccinTransformada en albailera

Axis Angle = 0 muro X-X32

Anulacin de las propiedadesante acciones transversales

Eje 3Eje 3barras extrudas

30

Eje A o DAD

331

32Respecto a las vigas con brazo rgido:1) Una sola barra con extremos rgidosI = infinito en todas las direcciones2) Subdividir la barra en 2 o varias partes:E = muy grande = 200000,000 ton/m2Se tiene control sobre la rigidez torsional y sepuede adicionar nudos intermediosBarra rgida(como defoult en el SAP el brazo es igual a la zona flexible Usar Rigid Zone = 1)ij33PlantamurovigavigaxModelo(planta)barra rgidaProporcionar rigidez torsional nula a la barra rgida (I1 = 0),de lo contrario la viga transversal se empotrara en el muro.vigavigatransversaltransversal34PlantamurovigaElevacinBRviga transversalERRORSi se pretende modelar de esta forma, entoncesel apoyo simple debe correrse un centmetro fueradel plano del prtico (no debe verse cuando seproyecta la elevacin del prtico)restringe la rotacin del BR y nodeja que el muro rote por flexinx35No conectar con B.R. a los muros transversales. Porque elefecto de la pared transversal ya fue contemplado usandosu ancho efectivo.XXBRERRORcgcgvigamuromuroPLANTA36Caso en que se encuentran 2 muros, ambos con vigascoplanares (vista en planta):Muro YMuro XViga XViga YLos nudos nodeben coincidirBR

VCSuelo Flexible:eje delmuroKvKhKqEstos resortes tambinpueden reemplazarsepor una barra:

4EI/h = Kq IEA/h = Kv AIAh38

Solado

qKq = M/qSAFE39cmDefinir CM einterconectara los nudos delos prticosplanos con eldiafragma rgidode cada nivel.

CM

40