Cambios a las NTC para diseño sismo resistente de ... ·...
Transcript of Cambios a las NTC para diseño sismo resistente de ... ·...
DR. OSCAR MANUEL GONZALEZ CUEVAS Ingeniero civil por la Universidad de Yucatán; maestro y doctor en ingeniería por la UNAM. ParHcipó en el grupo fundador de la Universidad Autónoma Metropolitana en 1974 y ocupó diversos puestos en esta insHtución de la cual fue Rector General de 1985 a 1989. Actualmente sigue siendo profesor de Hempo completo en la Unidad Azcapotzalco. Fue Presidente de la Academia Nacional de Ingeniería, en la cual es Académico de Honor, y de la Sociedad Mexicana de Ingeniería Estructural, en la cual es Miembro Honorario. Miembro del Comité Asesor en Seguridad Estructural del Gobierno del D.F. Autor de los libros de texto Aspectos Fundamentales del Concreto Reforzado y Análisis Estructural, ambos de Editorial LIMUSA.
Simposio SMIE ConmemoraHvo a 30 Años del Sismo de 1985
Cambios a las NTC para Diseño y
Construcción de Estructuras de Concreto
Oscar M. González Cuevas
Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de
Estructuras de Concreto
Gerardo Aguilar R. Sergio Alcocer M. José Carlos Arce R Juan Luis Co]er C. Francisco García J * Oscar González C.
Carlos Javier Mendoza E. José María Riobóo M
Desarrollo de las NTC-‐C
• En 1966 se publicó un Reglamento, pero no había Normas Técnicas. Se usaban esfuerzos de trabajo, aunque ya se permida el diseño plásHco.
• Primera versión “moderna” en 1977. Ya hay Normas Técnicas.
• Normas de emergencia después del sismo de 1985 • Revisión en 1987 • Revisión somera en 1993 • Versión actual en 2004 • Revisión en proceso
ObjeHvo de la pláHca
• Plantear los temas que se están discuHendo en el seno del subcomité de estructuras de concreto.
• En varios temas todavía no hay resoluciones definiHvas
• Las opiniones que se reciban serán de uHlidad para completar el trabajo de revisión.
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Análisis
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
Cambio en el formato de la Norma para igualar el proceso de diseño
Cap. 1 CONSIDERACIONES GENERALES 1.1 Alcance 1.2 Unidades 1.3 Criterios de diseño 1.3.1 Estados límite de falla 1.3.2 Estados límite de servicio 1.3.3 Diseño por durabilidad 1.3.4 Diseño por sismo 1.3.5 Diseño por capacidad o por deformaciones (dependiente de decisión Norma Sismo Pushover)
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Análisis
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
2. Materiales 2.1 Concreto 2.2 Materiales componentes para concretos clase 1 y 2 2.3 Resistencia a compresión 2.4 Resistencia a tensión 2.5 Módulo de elasHcidad 2.6 Contracción por secado 2.7 Deformación diferida 2.8 Acero
• f’c en lugar de f*c • Se incluye acero normal de
grados 42 y 52, y de baja aleación grados 42 y 56
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Análisis
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Análisis
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
3. CRITERIOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO 3.1 Estructuración 3.1.1 Sistema estructural resistente a fuerzas gravitacionales y sísmicas (SERFGS) 3.1.2 Irregularidades en elevación 3.1.2.1 Irregularidad en rigidez verBcal 3.1.2.2 Irregularidad en peso 3.1.2.3 Irregularidad verBcal geométrica 3.1.2.4 DisconBnuidad en un plano de elementos verBcales resistentes a fuerzas laterales 3.1.2.5 Desplazamientos fuera del plano de elementos estructurales 3.1.2.6 Piso débil 3.1.3 Irregularidades en planta 3.1.3.1 Sensibilidad torsional 3.1.3.2 Sistemas no ortogonales
Estructuración
3. CRITERIOS DE ANÁLISIS Y DISEÑO 3.1.4 Restricciones y limitaciones para SERFGS que deban resisBr acciones sísmicas
Tabla Estructuraciones – Q -‐ distorsiones permiHdas
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Marcos de concreto
(monolíHcos)
Alta Con miembros y nudos de ducHlidad alta 4 0.03
Media Con miembros y nudos de ducHlidad media 3 0.02
Baja Con miembros y nudos de ducHlidad baja 2 0.015
Marcos a base de elementos prefabricados
Media Con nudos monolíHcos y conexiones dúcHles ubicadas fuera de las zonas críHcas
3 0.02
Baja Con conexiones en zonas críHcas o en los nudos
2 0.015
Sistema mixto a base de marcos y muros de concreto reforzado
Alta
Cuando los marcos sean de ducHlidad alta y tomen más del 30% de la fuerza sísmica y los muros sean también de ducHlidad alta
4 0.03
Media
Cuando los marcos sean de ducHlidad media y tomen más del 30% de la fuerza sísmica y los muros sean también de ducHlidad media
3 0.02
Baja Los demás casos 2 0.015
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Sistemas a base de muros estructurales
Alta Con muros de concreto que sean capaces de resisHr el 100% de las fuerzas sísmicas del entrepiso, y sean de ducHlidad alta
4
0.035 para estructuras mayores a 20 m. de altura 0.025 para estructuras menores a 20.0m de
altura
Media
Con muros de concreto que sean capaces de resisHr el 100% de las fuerzas sísmicas del entrepiso, y sean de ducHlidad media
3 0.02
Baja Con muros de concreto que sean capaces de resisHr el 100% de las fuerzas sísmicas del entrepiso y sean de ducHlidad baja
2 0.015
Sistema de muros acoplados
Media
Cuando los muros sean de ducHlidad media y las trabes de acoplamiento cumplen con especificaciones de ducHlidad media
3 0.02
Baja Cuando los muros sean de ducHlidad baja y las trabes de acoplamiento cumplen con especificaciones de ducHlidad baja
2 0.015
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Marcos rigidizados con contraventeos
Alta
Marcos con diseño y detallado de alta ducHlidad que toman más del 50% de la fuerza sísmica y contraventeos restringidos al pandeo
4 0.03
Media Marcos con diseño y detallado de ducHlidad media que toman más del 50% de la fuerza sísmica y contraventeos concéntricos dúcHles
3 0.02
Baja Marcos de ducHlidad baja y contraventeos que trabajan solo en tensión.
2 0.015
Marcos rigidizados con contraventeos
Alta Marcos con diseño y detallado de alta ducHlidad con contraventeos restringidos al pandeo
4 0.02
Media Marcos con diseño y detallado de ducHlidad media con contraventeos concéntricos dúcHles
3 0.015
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Sistema a base de marcos con muros diafragma de concreto sin refuerzo conHnuo en toda la altura de dichos muros
Alta
Marcos con diseño y detallado de ducHlidad alta que resistan por lo menos el 70% de la fuerza horizontal con muros diafragma de concreto
4 0.03
Media
Marcos con diseño y detallado de ducHlidad media que resistan por lo menos el 60% de la fuerza horizontal con muros diafragma de concreto.
3 0.02
Baja Marcos de ducHlidad baja que resistan por lo menos el 50% de la fuerza horizontal con muros diafragma de concreto
2 0.015
Sistema a base de marcos con muros diafragma de de mampostería
Revisar las Normas Técnicas Complementarias para Diseño y Construcción de Estructuras de Mampostería y para Diseño por Sismo
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Sistema de un solo piso suspendido o en voladizo sobre columna o sistema de columnas que trabajen en voladizo
Media Columnas con diseño y ducHlidad de ducHlidad alta
3 0.015
Baja Columna o sistema de columnas con diseño y detallado de ducHlidad media o alta
2 0.010
Sistema suspendido o en voladizo soportado por un núcleo resistente
Media
Con sistema central a base de un núcleo de muros de concreto reforzado o marcos de ducHlidad alta, que resistan el 90% de las fuerzas sísmicas
3 0.02
Baja
Con sistema central a base de un núcleo de muros de concreto reforzado o marcos de ducHlidad media, que resistan el 90% de las fuerzas sísmicas
2 0.010
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Sistema tubo en tubo
Alta
Con marcos perimetrales y un núcleo interior a base de muros o marcos, o una combinación de ambos, con diseño y detallado de ducHlidad alta
4 0.03
Media
Con marcos perimetrales y un núcleo interior a base de muros o marcos, o una combinación de ambos, con diseño y detallado de ducHlidad media
3 0.02
Baja
Con marcos perimetrales y un núcleo interior a base de muros o marcos, o una combinación de ambos, con diseño y detallado de ducHlidad baja
2 0.015
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Marcos exteriores como sistema primario con columnas interiores capaces de admiHr deformaciones y con sistema de piso de diafragma horizontal rígido
Media
Marcos exteriores con detallado y diseño dúcHl capaces de tomar más del 90% de la fuerza sísmica y columnas internas y conexiones columna-‐losa con capacidad para deformarse lo mismo que los marcos exteriores
3 0.02
Baja
Marcos con detallado de ducHlidad media o baja y columnas interiores y conexiones columna-‐losa con capacidad para deformarse lo mismo que los marcos exteriores
2 0.015
Estructuración DucHlidad Condición Q Distorsión Límite
gli max
Sistema de marcos o marcos y muros con losa plana
Media Marcos o muros de concreto reforzado con diseño y detallado de ducHlidad media o alta con losa plana
3 0.02
Baja
Marcos o muros de concreto reforzado con diseño y detallado de ducHlidad media o baja con losa plana
2 0.015
Sistema de columnas y losa plana
Baja Columnas con losas planas 2 0.015
Elemento Momento de inercia
Vigas y muros agrietados1 0.5Ig
Columnas agrietadas 0.7Ig
C o l u m n a s y m u r o s n o agrietados
Ig
Tabla 3.2.1[1.1] Momentos de inercia para cálculo de rigideces
3.2 Análisis
Ig Story UX T 1 STORY4 0.0131 C 1 STORY3 0.0115
STORY2 0.009 STORY1 0.005
Ig Story UX T 0.5 STORY4 0.022 C 0.7 STORY3 0.019
STORY2 0.015 STORY1 0.008
Ig Story UX T 0.3 STORY4 0.034 C 0.5 STORY3 0.030
STORY2 0.022 STORY1 0.0126
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
0 0.01 0.02 0.03 0.04
Altura (m
)
Diaphragm CM Displacements (m)
M2
T1,C1
T0.5,C0.7
T0.3,C0.5
3.6[1.7] Factores de resistencia De acuerdo con las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, las resistencias deben afectarse por un factor de reducción, FR. Con las excepciones indicadas en el texto de estas Normas, los factores de resistencia tendrán los valores siguientes: a) FR=0.9 para flexión. b) FR=0.75 para cortante y torsión. c) FR=0.7 para transmisión de flexión y cortante en losas o zapatas. d) Para flexocompresión:
FR=0.75 cuando el elemento falle en tensión; FR=0.75 cuando el núcleo esté confinado con refuerzo transversal circular que cumpla con los requisitos del inciso 6.2.4, o con estribos que cumplan con los requisitos del inciso 7.3.4.b; y FR=0.65 si el núcleo no está confinado y la falla es en compresión.
e) Para aplastamiento: FR=0.65
Para calcular los factores de reducción FR de elementos a flexión o flexocompresión se permite usar las disposiciones del apéndice A.
Razones para cambiar los factores de reducción
Se cambiaron los factores de carga.
Ahora son 1.3 para carga muerta y 1.5 para carga viva. Se eliminó f*c
Se hizo un trabajo de confiabilidad estructural Dra. Sonia Ruiz
εt = 0.002 εt = 0.005
0.90
0.75
0.65
c/dt = 0.6 c/dt = 0.375
Controlado a compresión
Controlado a tensión
Transición
Espiral
Otro
FR=𝟎.𝟕𝟓+( 𝜺↓𝒕 −𝟎.𝟎𝟎𝟐)(𝟓𝟎)
FR=𝟎.𝟔𝟓+( 𝜺↓𝒕 −𝟎.𝟎𝟎𝟐)(𝟐𝟓𝟎/𝟑)
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Análisis
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
4. REQUISITOS DE DURABILIDAD
Requisitos básicos Clasificación de exposición Requisitos para diferentes grados de exposición Requisitos para resistencia a la abrasión Restricciones sobre contenidos de químicos contra la corrosión Requisitos para el recubrimiento del acero de refuerzo Reacción álcali -‐ agregado
Tipo de miembro
Máximo contenido de iones de cloruro (CL-‐) solubles en agua en el concreto, porcentaje en peso del
cemento Concreto presforzado 0.06 Concreto reforzado expuesto a cloruros en condiciones de servicio húmedas
0.15
Concreto reforzado expuesto a cloruros en condiciones de servicio secas o protegidas de la humedad
1.00
Otras construcciones de concreto reforzado 0.30
Tabla 4.8.1[4.4] Valores máximos de contenido de ion cloruro en el concreto al momento del colado
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
El orden de secciones será en el orden de diseño: • Requisitos generales y alcance • Dimensionamiento, • Resistencia y proporcionamiento de refuerzo • Revisión de mínimos y máximos, • Detallado
5. ESTADOS LIMITES DE FALLA 5.1 Flexión 5.2 Flexocompresión 5.2 Cortante 5.3 Torsión
• Se incluye un Método opcional alternaHvo para diseño a cortante
• Todo Cortante y torsión en la misma sección, incluyendo con presfuerzo
• Para cortante en presfuerzo se permiHrá calcular VcR como el menor de Vci y Vcw
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
6. REQUISITOS COMPLEMENTARIOS 6.1 Anclaje 6.2 RevesHmientos 6.3 Tamaño máximo de agregados 6.4 Paquetes de barras 6.5 Dobleces del refuerzo 6.6 Uniones de barras 6.7 Refuerzo por cambios volumétricos 6.8 Separación entre barras de refuerzo 6.9 Inclusiones
Cap. 7. Diseño de Estructuras de DucUlidad Baja 7.1 Materiales, uniones, soldaduras, requisitos especiales para dicha ducHlidad 7.2 Vigas 7.3 Columnas 7.4 Muros 7.5 Losas apoyadas perimetralmente 7.6 Losas planas 7.7 Conexiones 7.8 Diafragmas y elementos a compresión 7.9 Elementos en cimentaciones
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Análisis
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
Cap.8. Diseño de Estructuras de DucUlidad Media 8.1 Materiales, uniones, soldaduras, requisitos especiales para dicha ducHlidad 8.2 Vigas 8.3 Columnas 8.4 Muros 8.5 Losas apoyadas perimetralmente 8.6 Losas planas 8.7 Conexiones 8.8 Diafragmas y elementos a compresión 8.9 Elementos en cimentación
Cap. 9. Diseño de Estructuras de DucUlidad Alta 9.1 Materiales, uniones, soldaduras, requisitos especiales para dicha ducHlidad 9.2 Vigas 9.3 Columnas 9.4 Muros 9.5 Losas apoyadas perimetralmente 9.6 Losas planas 9.7 Conexiones 9.8 Conexiones con arHculaciones lejadas de la columna 9.8 Diafragmas y elementos a compresión 9.9 Elementos en cimentación
Q=2 Q=3 Q=4
• Q=2 PrácHcamente igual • Q=4 Casi sin cambios • Q=3 Cambios importantes simplificando y haciendo mas prácHca su uHlización
7.8 Elementos de cimentación Se incluyen: • Zapatas • Trabes de liga • Contratrabes • Pilas • Pilotes • muros
12. CONCRETOS ESPECIALES 12.1 Concreto de Alta Resistencia 12.2 Concretos Autocompactantes 12.3 Concretos Ligeros 12.4 Concretos con Fibras 12.5 Concretos Reciclado 12.6 Concreto Lanzado
13. CONCRETO SIMPLE 13.1 Limitaciones 13.2 Juntas 13.3 Método de Diseño 13.4 Esfuerzos de Diseño
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
12.2 Concreto de alta resistencia
12.2 Concreto de alta resistencia 12.2.1 Empleo de concretos de alta resistencia 12.2.1.1 Disposiciones generales 12.2.1.2 Limitaciones al empleo de concretos de alta resistencia 12.2.2 Propiedades mecánicas 12.2.2.1 Módulo de elas<cidad 12.2.2.2 Resistencia a tensión 12.2.3 Contracción por secado 12.2.4 Flujo plásHco
Concretos de Alta Resistencia
12.3 Concreto autocompactante
12.3.1 Alcance
12.3.2 Diseño estructural
12.3.3 Propiedades de los materiales
12.3.3.1 Cemento
12.3.3.2 Agregados
12.3.3.3 Aditivos
12.3.4 Propiedades del concreto autocompactante
12.3.5 Composición
12.3.6 Propiedades mecánicas
12.3.6.4 Consistencia
12.3.6.5 Módulo de elasticidad
12.3.6.6 Resistencia a fuerza cortante
12.3.7 Contracción por secado
12.3.8 Flujo plástico
Concreto Autocompactante
Concretos reforzados con fibras
2.5 Concretos reforzados con fibras
12.5.1 Alcance
12.5.2 Propiedades de los materiales
12.5.2.1 Fibras
12.5.2.2 Concreto 12.5.3 Criterio de diseño
12.5.4 Propiedades mecánicas
12.5.4.1 Resistencia a compresión
12.5.4.2 Resistencia a tensión
12.5.4.3 Resistencia a flexión
12.5.4.4 Tenacidad en flexión
12.5.4.5 Desempeño bajo cargas dinámicas
12.5.5 Contracción por secado y flujo plástico
12.5.6 Resistencia a congelación-deshielo
12.5.7 Resistencia a abrasión/cavitación/erosión
12.6 Concreto Lanzado
12.6.1 Procesos de lanzado
12.6.1.1 Proceso de mezcla seca
12.6.1.2 Proceso de mezcla húmedas
12.6.2 Comparación de los procesos
12.6.2.1 Concreto lanzado con agregado grueso
12.6.3 Propiedades
12.6.3.1 Resistencia a compresión
12.6.3.2 Propiedades a flexión
12.6.3.3 Resistencia a la adherencia
12.6.3.4 Contracción por secado
12.6.3.5 Absorción y volumen de vacíos permeable
12.6.3.6 Otras propiedades
Concreto Lanzado
12.7 Concretos reciclados 12.7.1 Requisitos generales 12.7.2 Requisitos para el agregado grueso reciclado 12.7.3 Durabilidad 12.7.4 Diseño estructural
Concretos Reciclados
Diseño de Edificaciones
Elección del Material
Predimensionamiento
Dimensionamiento y Refuerzo
Revisión de Estados Limites de Servicio
Estructuración
14. ESTADOS LIMITES DE SERVICIO 14.1 Esfuerzos bajo condiciones de servicio 14.2 Deflexiones 14.2.1 Deflexiones en elementos no presforzados que trabajan en una dirección 14.2.1.1 Deflexiones inmediatas 14.2.1.2 Deflexiones diferidas 14.2.2 Deflexiones en elementos presforzados que trabajan en una sola dirección 14.3 Agrietamiento en elementos no presforzados que trabajan en una dirección 14.4 Vibraciones
14.4.2 Percepción humana
La sensibilidad humana a la vibración estructural es principalmente función de la aceleración. Usualmente se cuantifica en términos de la amplitud y de la frecuencia empleando un factor de sensibilidad, K, definido como
K=df22 1+(f/fo)2 (14.4.1) donde
d es la amplitud de la vibración, mm
f es la frecuencia en Hz
fo = 10 Hz
Tabla 14.4.1 Percepción humana de vibraciones estructurales
K Clase Percepción humana K<0.10 A ImpercepHble 0.10 ≤ K < 0.25 B Ligeramente percepHble 0.25 ≤ K < 0.63 C PercepHble 0.63 ≤ K < 1.60 D Fácilmente percepHble 1.60 ≤ K < 4.00 E Fuertemente percepHble 4.00 ≤ K < 10.00 F Muy fuertemente percepHble 10.00 ≤ K < 25.00 G Muy fuertemente percepHble 25.00 ≤ K < 63.00 H Muy fuertemente percepHble 63.00 ≤ K I Muy fuertemente percepHble
15. CONSTRUCCIÓN 15.1 Cimbra 15.2 Acero 15.3 Concreto (Alta resistencia) 15.4 Requisitos complementarios para concreto presforzado 15.5 Requisitos complementarios para estructuras prefabricadas 15.6 Tolerancias
Diseño
Construcción
Supervisión
Problemas y ciclo de vida
• Uniones soldadas • DisposiHvos mecánicos. • Requisitos de control de concretos de alta resistencia
• Alta resistencia criterios de aceptación
16. Inspección, evaluación, reparación, rehabilitación y pruebas de carga para estructuras nuevas y existentes Directrices – métodos no destrucHvos
Diseño
Construcción
Supervisión
Problemas y ciclo de vida