Ucv - Maestria en Estructuras - Sesión 1

8/10/2019 Ucv - Maestria en Estructuras - Sesin 1

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COMPORTAMIENTO Y DISEO DE

ESTRUCTURAS ESPECIALES DE

CONCRETO ARMADO

MAESTRIA EN INGENIERIA CIVIL

CON MENCIN EN ESTRUCTURAS


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Capacidad de deformacin ms all del lmite elstico

D= Um / Uy

Um= desplazamiento mximo

Uy= desplazamiento lmite elstico

DUCTILIDAD


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Diagramas Momento-Curvatura

= u / yu= curvatura correspondiente a la falla de la seccin

y= curvatura correspondiente a la primera fluencia del

acero de refuerzo en traccin


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Construccin de los Diagramas Momento-Curvatura


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Diagramas Momento-Curvatura aproximados

Mcr , cr = El momento y la curvatura de agrietamiento de la seccin.

My , y = El momento y la curvatura asociados al inicio de la fluenciaen el acero de traccin.

Mu , u = El momento y la curvatura asociados a la falla de la seccin.


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Anlisis Pushover


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Demandas de Resistencia y Ductilidad


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Fuerza resistidapor ductilidad deestructura

Demanda real

Capacidad real

Diseo

FuerzaSs

mica

Periodo

Capacidad Estructural: Enfoque Clsico


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Fuerza resistidapor ductilidad deestructura

Demanda real

Capacidad real

Diseo

FuerzaSs

mica

Periodo

Capacidad Estructural: Enfoque Actual

Fuerza resistidapor rigidez deestructura


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Requisitos Generales para el Diseo deEstructuras Dctiles (21.3 NTE-E.060):

21.3.1 Anlisis y diseo de elementos estructurales

21.3.2 Concreto en elementos resistentes a fuerzas

inducidas por sismo

21.3.3 Refuerzo de acero para elementosresistentes a fuerzas inducidas por sismo

21.3.4 Empalmes mecnicos

21.3.5 Empalmes soldados


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21.3.1.1 Debe tenerse en cuenta en el anlisis la interaccinde todos los elementos estructurales y no estructurales queafecten la respuesta lineal y no lineal de la estructura frentea los movimientos ssmicos.

Wo = D / 4


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Terremoto: Izmit, Turqua, Ago. 17, 1999Magnitud: 7.4



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Terremoto: Izmit, Turqua, Ago. 17, 1999Magnitud: 7.4



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21 MPa fc 55 MPa

210kg/cm2 fc 550kg/cm2

21.3.2 Concreto en elementos resistentes a fuerzasinducidas por sismo


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21.3.2 Concreto en elementos resistentes a fuerzasinducidas por sismo

fc 35 MPa

fc 350kg/cm2

Concreto Liviano:


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El refuerzo de acero longitudinal y transversal en todos loselementos con responsabilidad ssmica ser corrugado ydeber cumplir con las disposiciones de ASTM A 706M.

Se permite el empleo de acero de refuerzo ASTM A 615M,grados 280 y 420, en estos elementos siempre y cuando:

fu / fyreal 1,25

fyrealfyesp+ 125 MPa


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fu / fyreal 1,25

Curvas tpicas para aceros nacionales de 5/8 Grado 60


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Elongaciones mnimas de rotura


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Los empalmes mecnicos deben clasificarse como Tipo 1 o Tipo 2, de

acuerdo con lo siguiente:(a) Los empalmes mecnicos Tipo 1 deben desarrollar en traccin o

compresin, segn sea requerido, al menos 1,25fyde la barra. Nodeben usarse dentro de una distancia 2h medida desde la cara dela viga o columna, o donde sea probable que se produzca fluencia

del refuerzo.

(b) Los empalmes mecnicos Tipo 2 deben desarrollar en traccin ocompresin, segn sea requerido, al menos 1,25fy de la barra ydeben desarrollar la resistencia a traccin especificada ( fu ) de lasbarras empalmadas. Se pueden usar en cualquier ubicacin.


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Longitudes de anclaje en traccin (12 NTE-E.060)


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Longitudes de anclaje en traccin (12 NTE-E.060)

t= 1, e= 1, l= 1

f c= 210kg/cm2 fy= 4200kg/cm

2


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21.3.5 Empalmes soldados

Los empalmes soldados del refuerzo que resiste fuerzas inducidas por

sismos deben desarrollar, por lo menos, 1,25fyde la barra y no debenusarse dentro de una distancia 2h medida desde la cara de la viga ocolumna, o donde sea probable que se produzca fluencia del refuerzo.

No se puede soldar estribos, insertos u otros elementos al refuerzo

longitudinal requerido por el diseo.


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Fuente: Aceros Arequipa


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Sistema resistente a fuerzas laterales


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Edificio Los Laureles (3 Stanos - 7 Pisos - Azotea)


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Edificio El Rosario (2 Stanos - 7 Pisos)


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Edificio Buena Vista (Semistano - 16 Pisos)


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C.C. Cyberplaza (Stano - Semistano - 4 Pisos)


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Se basa en las resistencias probables en flexin: Mpr=1.25Mn

Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Fuerza cortante de diseo en vigas


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Los momentos nominales se pueden limitar a: Mn2.5Msismo

Sistema Resistente de Muros Estructurales o DualTipo I: Fuerza cortante de diseo en vigas


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Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Requisitos para vigas

M+n,i M-n,i/2

M-n,d

M+n,dM-n,d/2

M-nor M+

n (mx. Mnen cualquier nudo)/4

M-n,i

rmin= 0.7fc/fy

rmax = 0.025

Mn. 2 barras continuas


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Sistema Resistente de Muros Estructurales o DualTipo I: Requisitos para vigas

M+n,i M-n,i/3

M-n,d

M+n,dM-n,d/3

M-nor M+

n (mx. Mnen cualquier nudo)/4

M-n,i

rmin= 0.7fc/fy

Mn. 2 barras continuas


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Pu 0,1f cAg

ln 4h

bw 0.25h

bw 250mm

bw ancho del elemento de apoyo + una distanciaa cada lado del elemento de apoyo igual a

partes del peralte del elemento en flexin


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50mm

s d/2 2h

h

s

d/4

8db(longitudinal)

24db(estribo)

300mm

Estribos de dimetromnimo 3/8


s d/4

150mm


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Sistema Resistente de Muros Estructurales o DualTipo I: Requisitos para vigas

100mm

s d/2 2h

h

s

d/4

10db(longitudinal)

24db(estribo)

300mm

Estribos de dimetromnimo 8mm (segn dbl)


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Terremoto: Ciudad de Mxico, Mxico, Set. 19, 1985Magnitud: 8.10


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Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Fuerza cortante de diseo en columnas

Se basa en las resistencias probables en flexin: Mpr=1.25Mn


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Sistema Resistente de Muros Estructurales o DualTipo I: Fuerza cortante de diseo en columnas

Los momentos nominales se pueden limitar a: Mn2.5Msismo


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Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Requisitos para columnas

Pu 0,1f cAg

B 250mm

B / L 0,25


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Mncs

Mnci

Mnvi Mnvd

Mnci+ Mncs 1,2 (Mnvi+ Mnvd)

Mncs

MnviMnvd

Mnci


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b

a

so

s lohn/6

mx.(a , b)500mm

0.01 rt 0.06Estribos de

dimetro

mnimo 3/8

6db(longitudinal)

mn.(a/3 , b/3)

100mm

10db(longitudinal)

250mm

Ash0.3sbc[(Ag/Ach)-1] fc/fyt0.09sbc fc/fyt



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b

a

so

s lohn/6

mx.(a , b)500mm

Sistema Resistente de Muros Estructurales o DualTipo I: Requisitos para columnas

Estribos de

dimetro

mnimo 8mm

(segn dbl)

8db(longitudinal)

mn.(a/2 , b/2)

100mm

16db(longitudinal)

48db(estribo)

min.(a , b)

300mm

0.01 rt 0.06


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Terremoto: Ciudad de Mxico, Mxico, Set. 19, 1985Magnitud: 8.10


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NORMA E-060: Alcances

Fija los requisitos y exigencias mnimaspara el anlisis, el diseo, los materiales,la construccin, el control de calidad y lasupervisin de estructuras de concreto

armado, preesforzado y simple

El propsito de un cdigo es el de ayudara lograr una estructura segura y de buen

comportamiento bajo condiciones deservicio


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NORMA E-060: AlcancesContenido1-Requisitos Generales2-Notacin y Definiciones3-Materiales4-Requisitos de Durabilidad

5 Calidad del Concreto, Mezclado y Colocacin6-Encofrados, Tuberas Embebidas, Juntas deConstruccin7-Detalles del Refuerzo

8-Anlisis y DiseoConsideraciones Generales9-Requisitos de Resistencia y Servicio10-Flexin y Carga Axial11-Cortante y Torsin


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NORMA E-060: AlcancesContenido12-Longitudes de Desarrollo y Empalmes delRefuerzo13- Losas en dos direcciones14- Muros (muros de carga)

15- Zapatas16-Concreto Prefabricado17-Elementos compuestos18-Concreto Preesforzado

19-Cscaras y LosasPlegadas20-Evaluacin de Estructuras21-Disposiciones Especiales para Diseo Ssmico22-Concreto Estructural Simple


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Requisitos Generales de Resistencia

Resistencia Requerida (U): Combinaciones Bsicas


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Requisitos Generales de Resistencia

Factores de Reduccin de Resistencia ()


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Captulo 9Resistencia Mnima

Se fija la Resistencia mnima del Concretocon fines estructurales en 175 kg/cm2.Concreto Estructural Simple (Cap.22)

fc min =140 kg/cm2

Elementos con responsabilidad ssmica(Cap. 21)fc min = 210 kg/cm2Edificios de Muros de Ductilidad Limitada

(Cap 21) fc =175 kg/cm2


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Captulo 9Resistencia Mxima

No se fija un valor mximo para fc.salvo para elementos con responsabilidadssmica (Cap. 21) fc max= 550 kg/cm2

Otras Normas tambin fijan un valormximo para fc en elementos conresponsabilidad ssmica por problemas debaja ductilidad (poca deformacin de

rotura).


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Captulo 9Resistencia de Diseo para el refuerzode acero

fy, fyt max. 5,500 kg/cm2Espirales fyt max 7,000 kg/cm2 (Cap.10)fy, fyt max. Cortante 4,200 kg/cm2 (Cap. 11)fy, fyt max. Torsin 4,200 kg/cm2 (Cap. 11)Elementos con responsabilidad ssmica (Cap. 21)4,200 kg/cm2Edificios de Muros de Ductilidad Limitada (Cap 21)

Se permiten mallas electrosoldadas bajos ciertascondiciones


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Captulo 9-DeflexionesSe mantiene la metodologa del 89 para el

clculo de deflexiones.Inercia Efectiva = Inercia Fisurada

Refuerzos por cambios volumtricos

Barras Lisas 0.0025Barras corrugadas con fy< 4200 0.0020Barras corrugadas con fy > 4200 0.0018Mallas Electrosoldadas fy >4200 0.0018Espaciamientos mximos:S < 3 tS < 0.40 m


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Captulo 10Flexin y Carga AxialNo hay cambio en las hiptesis de

diseoSe mantiene el concepto de CuantaBalanceada y el lmite de 0.75rbSe considera a una seccin como viga si

Pu< 0.1 fc AgSe permite interpolar para cargasaxiales bajas


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INGENIERIA SISMO-RESISTENTE

Es la combinacin de una serie de conceptos, queconsiderados de manera integrada, permiten eldiseo de una construccin capaz de resistir losefectos de los sismos razonablemente ms

fuertes que se puedan presentar en el futuro en la

localidad.


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FILOSOFIA DEL DISEO SISMORRESISTENTE

EVITAR PERDIDAS DE VIDAS HUMANAS

ASEGURAR LA CONTINUIDAD DE LOS SERVICIOSBASICOS

MINIMIZAR LOS DAOS A LA PROPIEDAD


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PRINCIPIOS DEL DISEO SISMORRESISTENTE

LA ESTRUCTURA NO DEBERIA COLAPSAR, NICAUSAR DAOS GRAVES A LAS PERSONASDEBIDO A MOVIMIENTOS SISMICOS SEVEROS

QUE PUEDEN OCURRIR EN EL SITIO LA ESTRUCTURA DEBERIA SOPORTAR

MOVIMIENTOS SISMICOS MODERADOS, QUEPUEDAN OCURRIR EN EL SITIO DURANTE SUTIEMPO DE SERVICIO, EXPERIMENTANDO

POSIBLES DAOS DENTRO DE LOSLIMITES ACEPTABLES


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E030

METRADO DE CARGAS


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IRREGULARIDADES EN ALTURA


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IRREGULARIDADES EN PLANTA

A i t (F l i t ) d bid di i i d


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Asimetra (Falsa simetra) debido a disposicin deelementos resistentes.


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Cuando existe excentricidiad, los daos sepresentan en los elementos extremos


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FUERZA CORTANTE EN LA BASE

V ZUCSPR

Donde Zzona ssmica, Ucategora de la edificacin,Stipo de suelo, Cfactor de amplificacin ssmica,Rcoeficiente de reduccin de fuerzas

C 2,5C 2,5__ TTp

Siendo Tpperodo correspondiente al perfil de suelo


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Factor de Zona

Aceleracin mxima delsuelo firme con unaprobabilidad de 10% de serexcedida en 50 aos


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Factor de Uso e Importancia

Depende de la categora de laedificacin, incrementando la

aceleracin espectral de diseo, en

funcin a las prdidas que podra

CATEGORIA DESCRIPCION U

A Esenciales 1.5

B Importantes 1.3

C Comunes 1.0

D Menores *


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Coeficiente de Amplificacin Ssmica

Se define de acuerdo a las condiciones de sitio y se

interpreta como el factor de amplificacin de la respuesta

estructural respecto a la aceleracin en el suelo

C 2,5__ T

Tp C 2,5

Siendo Tpperodo correspondiente al perfil de suelo


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Factor de Suelo

Se define tomando en cuenta las propiedades mecnicas del

suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de

TIPO DESCRIPCION Tp (seg) S

S1 Roca o suelos muy rigidos 0.4 1.0

S2 Suelos intermedios 0.6 1.2

S3 Suelos flexibles 0.9 1.4

S4 Condiciones excepcionales * *


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DESPLAZAMIENTOS LATERALES


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DESPLAZAMIENTOS LATERALES

JUNTA SISMICA


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JUNTA SISMICA

FUERZA SISMICA DE DISEO


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