Curso de diseño de edificios 2004

Edificios

Condiciones de regularidad1) Su planta es sensiblemente simétrica con respecto a dos ejes ortogonales por lo que toca a masas, así como a muros y otros elementos resistentes. Éstos son, además, sensiblemente paralelos a los ejes ortogonales principales del edificio.

2) La relación de su altura a la dimensión menor de su base no pasa de 2.5.

b

H H/b<2.5

Condiciones de regularidad

3) La relación de largo a ancho de la base no excede de 2.5.

4) En planta no tiene entrantes ni salientes cuya dimensión exceda de 20 por ciento de la dimensión de la planta medida paralelamente a la dirección que se considera del entrante o saliente.

5) En cada nivel tiene un sistema de techo o piso rígido y

resistente.

Edificios

Edificios

6) No tiene aberturas en sus sistemas de techo o piso cuya dimensión exceda de 20 por ciento de la dimensión en planta medida paralelamente a la abertura; las áreas huecas no ocasionan asimetrías significativas ni difieren en posición de un piso a otro y el área total de aberturas no excede en ningún nivel de 20 por ciento del área de la planta.

7) El peso de cada nivel, incluyendo la carga viva que debe considerarse para diseño sísmico, no es mayor que 110 por ciento del correspondiente al piso inmediato inferior ni, excepción hecha del último nivel de la construcción, es menor que 70 por ciento de dicho peso.

Condiciones de regularidad

Edificios

Condiciones de regularidad8) Ningún piso tiene un área, delimitada por los paños exteriores de sus elementos resistentes verticales, mayor que 110 por ciento de la del piso inmediato inferior ni menor que 70 por ciento de ésta. Se exime de este último requisito únicamente al último piso de la construcción. Además, el área de ningún entrepiso excede en más de 50 por ciento a la menor de los pisos inferiores.

9) Todas las columnas están restringidas en todos los pisos en dos direcciones sensiblemente ortogonales por diafragmas horizontales y por trabes o losas planas.

Edificios

Condiciones de regularidad10) Ni la rigidez ni la resistencia al corte de ningún entrepiso difieren en más de 50 por ciento de la del entrepiso inmediatamente inferior. El último entrepiso queda excluido de este requisito.

11) En ningún entrepiso la excentricidad torsional calculada estáticamente, es, excede del diez por ciento de la dimensión en planta de ese entrepiso medida paralelamente a la excentricidad mencionada.

Edificios

Estructura irregular6.2 Estructura irregular

Toda estructura que no satisfaga uno o más de los requisitos de la sección 6.1 será considerada irregular.

6.3 Estructura fuertemente irregular

Una estructura será considerada fuertemente irregular si se

cumple alguna de las condiciones siguientes:

1) La excentricidad torsional calculada estáticamente, es, excede en algún entrepiso de 20 por ciento de la dimensión en planta de ese entrepiso, medida paralelamente a la excentricidad mencionada.

2) La rigidez o la resistencia al corte de algún entrepiso exceden en más de 100 por ciento a la del piso inmediatamente inferior.

El factor de reducción Q’, definido en la sección 4.1, se multiplicará por 0.9 cuando no se cumpla con uno de los requisitos 1 a 11 de la sección 6.1, por 0.8 cuando no se cumpla con dos o más de dichos requisitos, y por 0.7 cuando la estructura sea fuertemente irregular según las condiciones de la sección 6.3. En ningún caso el factor Q’ se tomará menor que uno.

Corrección por irregularidad

Edificios

Sistemas de piso

Losacero

Edificios

En la práctica su diseño se hace con las recomendaciones del fabricante: http://www.alcor.com.ar/losacero.htm

Sistemas de piso

Losa maciza apoyada perimetralmente

Sistemas de piso

Vigueta y bovedilla

Edificios

Muro

Vigas secundarias

Vigas principales

Columnas

•Claros para vigas principales máximo 8 a 10 metros

•Tratar de mantener simetría

Edificios

ACCIONES DE DISEÑO

Acciones accidentales

Acciones permanentes

Acciones variablescarga muerta; el empuje estático de suelos y de líquidos, efectos debidos a presfuerzo o a movimientos diferenciales permanentes de los apoyoscarga viva, efectos

de temperatura, los efectos debidos al funcionamiento de maquinaria y equipo

acciones sísmicas, los efectos del viento, las cargas de granizo, los efectos de explosiones, incendios y otros fenómenos que pueden presentarse en casos extraordinarios

INTENSIDADES DE DISEÑO (Criterios NTC-2004)

Edificios

ACCIONES PERMANENTES

Se tomará en cuenta la variabilidad de las dimensiones de los elementos, de los pesos volumétricos y de las otras propiedades relevantes de los materiales, para determinar un valor máximo probable de la intensidad. Cuando el efecto de la acción permanente sea favorable a la estabilidad de la estructura, se determinará un valor mínimo probable de la intensidad

Edificios


ACCIONES VARIABLES

La intensidad máxima se determinará como el valor máximo probable durante la vida esperada de la edificación. Se empleará para combinación con los efectos de acciones permanentes.1

2La intensidad instantánea se determinará como el valor máximo probable en el lapso en que pueda presentarse una acción accidental, como el sismo, y se empleará para combinaciones que incluyan acciones accidentales o más de una acción variable;

3 La intensidad media se estimará como el valor medio que puede tomar la acción en un lapso de varios años y se empleará para estimar efectos a largo plazo

4 La intensidad mínima se empleará cuando el efecto de la acción sea favorable a la estabilidad de la estructura y se tomará, en general, igual a cero.

Edificios


ACCIONES ACCIDENTALES

Para las acciones accidentales se considerará como intensidad de diseño el valor que corresponde a un periodo de retorno de cincuenta años.

Log (Agmax)

(Agmax) [ 1/ año] (Agmax) Tasa de excedencia

Si (Agmax)=.02La intensidad Agmax se excede 0.02 veces al año

Intensidad de diseño

Tr=1/ (Agmax)

Periodo de retornoCurva de peligro. Se obtiene de estudios probabilisticos

Edificios

Combinación de acciones

Para las combinaciones que incluyan acciones permanentes y acciones variables, se considerarán todas las acciones permanentes que actúen sobre la estructura y las distintas acciones variables, de las cuales la más desfavorable se tomará con su intensidad máxima y el resto con su intensidad instantánea, o bien todas ellas con su intensidad media cuando se trate de evaluar efectos a largo plazo.

Cmuerta + Cviva

Se usa la carga viva máxima

Para las combinaciones que incluyan acciones permanentes, variables y accidentales, se considerarán todas las acciones permanentes, las acciones variables con sus valores instantáneos y únicamente una acción accidental en cada combinación.

Edificios

Estados límite

Falla Servicio

Modos de comportamiento que ponen en peligro la estabilidad de la construcción o de una parte de ella, o su capacidad para resistir nuevas aplicaciones de carga.

La ocurrencia de daños económicos o la presentación de condiciones que impiden el desarrollo adecuado de las funciones para las que se haya proyectado la construcción.

Edificios

PREDIMENSIONADO

Una vez definidas las dimensiones en planta y en elevación de la edificación así como la distribución del sistema estructural comienza la etapa de análisis del edificio.

Se debe construir un modelo tridimensional de la estructura que incluya las diferentes condiciones de carga a las que estará sometido para verificar que la estructura cumpla con los requisitos de desplazamiento establecidos por las NTC-S (2004) y definir los elementos mecánicos para el diseños de sus elementos.

Edificios

Espectros del cuerpo principal del reglamento NTC-S (2004)

Espectro elástico:

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5T

cy

NTC-S

SCT

¿…..?

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5T

R

Q'

SCT

Edificios


Espectro inelástico:

cy= cyelas / Q’

¿…..?

Los espectros del cuerpo principal son poco transparentes y en ocasiones pueden ser no conservadores

Edificios


Límites de distorsión permisibles

Si las distorsiones afectan a elementos no estructurales:

Q / H < 0.006

Si las distorsiones no afectan a elementos no estructurales:

Q / H < 0.012

En cualquier entrepiso se debe cumplir que:

es el desplazamiento relativo de entrepiso obtenido de un análisis elástico lineal

¿…..?

El diseñador no sabe cuales son los verdaderos desplazamientos esperados

Edificios

Espectros de Apéndice A de las NTC-S (2004)

Espectro elástico:

Zona II y Zona III

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 1 2 3 4 5T

cy

Apéndice ASCT

Edificios

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 1 2 3 4 5T

cy

NTC-S

SCT

OK

Espectros de Apéndice A de las NTC-S (2004)

Espectro inelástico:

Edificios

cy= cyelas / Q’ / R

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1 2 3 4 5T

Q'

Apéndice

sct

Apéndice

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 1 2 3 4 5T

R


Límites de distorsión permisibles

Edificios

R Q / H

Esto es el verdadero desplazamiento esperado

Edificios

PREDIMENSIONADO

1 Calcular una estimación del peso total del edificio considerando carga muerta y carga viva instantánea (Wtot)

2 Con el número de pisos y el sistema estructural hacer una estimación del periodo del edificio. Por ejemplo, para la ciudad de México usar las recomendaciones de Murià y González (1995)

Edificios

3 Con las recomendaciones del Apéndice A de las NTC-S (2004) calcular el cortante basal estático.

cy= cyelas / Q’ / R

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 1 2 3 4 5T

cy

Apéndice A

SCT

Vb= cy Wtot = cyelas /Q’/R * Wtot

Edificios

4 En cada dirección de análisis repartir el cortante basal en proporción a la rigidez de cada marco

k4=k

k3=k

k2=k

k1=k

5 Seleccionar el marco con el mayor cortante basal y calcular la distribución en altura de las fuerzas sísmicas mediante el método estático

Edificios

F3

F2

F1

ii

iii hw

hwVF

Como en la repartición del corte en los marcos se ignoraron los efectos de torsión el cortante se debe incrementar para considerar en forma aproximada la torsión.

Usar un factor entre 1.2-1.3

6 Calcular el cortante en cada columna del marco mediante el método del portal

Vce Vci Vce

Vce Vci Vce

Vce Vci Vce

Vci=2VceF3

F2

F1

Edificios

Edificios

7 Tomar un nudo interno y determinar el momento de inercia de las vigas y de las columnas para cumplir con los limites de distorsión de entrepiso del Apéndice A de las NTC-S (2004)

Vc

Vc

h/2

h/2

L/2 L/2

VbVb

Vb=Vc h / L

Edificios

Vc

Vc

VbVb

b

b

c

c

cEIhVcc

24

3

bb EILhVc

EILVbb

2424

23

Manteniendo fijo el nodo

Edificios

Vc

Vc

VbVb

b

Dejando libre el nodo

Lb

Lb 2

2

Vc

Vc

VbVb

b

c

c

cb EIhVc

EILhVc

1212

32

Desplazamiento relativo de entrepiso

Edificios

Finalmente:

EISDQRLhVcIb

12

EISDQRhVcIc

)1(12

2

Edificios

MODELADO ELÁSTICO

Una vez definidas las dimensiones iniciales se debe construir el modelo elástico del edificio. Es conveniente que el modelo se construya en varias etapas verificando los resultados de cada una de ellas.

1ª Etapa: Propiedades dinámicas del edificio

Objetivo: Obtener las frecuencias y formas modales del edificio.

Se debe verificar que las propiedades obtenidas sean razonables desde el punto de vista de la dinámica estructural

Edificios

1ª Etapa: Propiedades dinámicas del edificio

• Se debe construir un modelo incluyendo sólo la geometría y la masa del edificio.

• Se asume diafragma rígido por lo que todos los nodos de un piso deberán estar esclavizados a un nodo maestro colocado en el centro de masa de la planta.

Nodo maestro

Todos los desplazamientos del piso están ligados a este nodo

3 grados de libertad por piso

• Toda la masa del piso será asignada a dicho nodo maestro. Se debe asignar masa en dos direcciones horizontales ortogonales y masa rotacional alrededor del eje vertical.

Edificios

Ojo: No duplicar masas

Edificios

• El modelo deberá incluir la contribución del sistema de piso al momento de inercia de las vigas principales

Concreto

bebe

be

Edificios

• El modelo deberá incluir la contribución del sistema de piso al momento de inercia de las vigas principales

Acero

En este caso normalmente se acepta que la viga se modele sin considerar la losacero.

Sin embargo, en el cálculo de la resistencia mínima de la columna y en el diseño de la conexión se debe considerar la contribución del sistema de piso al momento resistente

Edificios

• El modelo deberá considerar las zonas rígidas en los extremos de los elementos

Zona rígida

Usar un factor de zona rígida de 0.5

Edificios

• El modelo deberá considerar la rigidez esperada del sistema estructural

Concreto:

Ic= Ig

Ib=0.5 Ig

Acero:

Usar inercias brutas de la sección de acero

CÁLCULO DE EXCENTRICIDAD ESTÁTICA

Para aplicar los requisitos en cuanto a excentricidad torsional que se establecen en las NTC-S (2004) es necesario contar con una estimación de la excentricidad estática.

Definición (Escobar (2004))

Edificios

CC

CR

es

Edificios

Fácil con un programa comercial de análisis

Camino mas corto pero requiero la matriz de rigidez lateral de cada marco

Edificios

Resumen

1 Elaborar el modelo elástico del edificio permitiendo sólo desplazamientos laterales en la dirección de análisis

CC

x

y

Edificios

Resumen

2 Cargar a la estructura con el patrón de carga estático en la dirección en la que se permite el desplazamiento

CC

x

y

Fi

ii

iii hw

hwF

Edificios

Edificios

3 Correr el análisis y calcular las coordenadas del CR

CC

x

y

Fi

Resumen

Cortante en cada columna del marco

4 Calcular la excentricidad estática

Resumen

5 Repetir el procedimiento en la otra dirección de análisis para calcular la excentricidad en la otra dirección.

Edificios

Edificios

¿Cómo es el otro camino?

Requiero la matriz de rigidez lateral de cada marco en cada dirección

21 gdl K 21 x 21

KTT KT0

KT0 K00

KLAT= KTT- KT0 K00-1 K0T3 x 3

F= KLAT X

Edificios

Obtención del cortante basal de diseño

Cuando se realiza análisis dinámico se debe verificar que el cortante basal dinámica no sea menor al 80% del cortante estático en cada dirección de análisis.

Vdis >= 0.8 Vest

Vdisy

xy

Vdisx

Cortante basal estático

1 Calcular el periodo del primer modo en cada dirección de análisis. (El modelo no debe incluir excentricidad accidental)

x

y

Tx

Ty

Edificios

Cortante basal estático

2 Calcular el cortante basal estático en cada dirección de análisis con los espectros de Apéndice A de las NTC-S

WtotRQ

cyelasVbest'

Edificios

Edificios

Cortante basal dinámico

1 Realizar un análisis modal espectral con el espectro del Apéncide A en cada dirección de análisis

xy x

y

2 Ir a la base del edificio y sumar los cortantes en las columnas para calcular el cortante basal dinámico. (Se hacen 2 modelos por separado)


ncols

iiVcVdin

Edificios

3 Se compara el cortante basal dinámico con el cortante estático. En caso que sea menor que el 80% del estático los espectros deberán escalarse para cumplir con el cortante mínimo


Si Vdin < 0.8 Vest

Las fuerzas de los espectros deberán escalarse por un factor igual a:

VdinVestf 8.0

Puede ser diferente en cada dirección de análisis

Edificios

Edificios

Fuerzas estáticas equivalentes

Una vez definidos los cortantes de diseño se calculan las fuerzas estáticas equivalentes asociadas al cortante basal de diseño. Se vuelve a correr el análisis pero afectando a los espectros por los factores de corrección del paso anterior.

x

Edificios


Se calcula el cortante en cada piso sumando el cortante de todas las columnas del piso.


Una vez conocidos los cortantes en cada piso se calculan las fuerzas estáticas equivalentes que producirían dichos cortantes.

x

FiFi

Estas son las fuerzas que se utilizarán para el diseño de la estructura

Edificios

REVISIÓN DE DESPLAZAMIENTOS LATERALES

Una vez definidas las fuerzas estáticas equivalentes de diseño se realiza un modelo donde se introducen dichas fuerzas en cada dirección y se realiza la combinación direccional considerando los efectos de torsión accidental.

x

Fxi

Fyi

y

Edificios

Edificios

Excentricidad accidental para análisis dinámico

Bx

By

xy

Sin excentricidad accidental

ex= esx+0.1Bx

ey= esy+0.1Byex= esx-0.1Bx

ey= esy+0.1By

ex= esx+0.1Bx

ey= esy-0.1By

ex= esx-0.1Bx

ey= esy-0.1By

Edificios

Para cada uno de los 4 modelos anteriores se combinan las fuerzas equivalentes en ambas direcciones con la regla del 100% y 30%.

Por cada modelo se deben incluir las siguientes combinaciones:

1) Sx + 0.3 Sy

2) Sx – 0.3 Sy

3) -Sx + 0.3 Sy

4) -Sx – 0.3 Sy

5) 0.3 Sx + Sy

6) 0.3 Sx – Sy

7) -0.3 Sx + Sy

8) -0.3 Sx - Sy

Como se tienen 4 modelos, en total se deben revisar 32 combinaciones de fuerzas sísmicas

Edificios

De las 32 combinaciones se busca cuales producen los mayores desplazamientos laterales del centro de masa en cada dirección de análisis.

2 combinaciones

Revisar las distorsiones de entrepiso de los marcos en dirección x, con la combinación que produce los máximos desplazamientos en x

Revisar las distorsiones de entrepiso de los marcos en dirección y, con la combinación que produce los máximos desplazamientos en y

Edificios

Se verifica que las distorsiones de entrepiso sean menores a la distorsión de diseño. (Cuidado de multiplicar los desplazamientos del análisis elástico por Q y por R)

Si las distorsiones de entrepiso exceden las distorsiones de diseño ajustar los tamaños de los elementos del marco y volver a realizar todo el análisis.

= elas Q R

También se deberá revisar que la distribución de distorsiones del edificio sea razonable.

ISD

Piso

ISD

Piso

Edificios

Edificios

ANÁLISIS CARGAS GRAVITACIONALES

Además de las combinaciones críticas ante cargas laterales se debe incluir en el modelo las combinaciones de carga gravitacional. Estas cargas se modelan como cargas uniformemente distribuidas aplicadas en la vigas principales y secundarias.

La magnitud de las cargas distribuidas se obtiene mediante de un análisis de áreas tributarias.

Edificios


La distribución de áreas tributarias depende del sistema de piso utilizado. Por ejemplo:

Losa maciza de concreto apoyada perimetralmente

Losacero o vigueta y bovedilla

Dirección de apoyo de las láminas o viguetas

Edificios


En el análisis de cargas se debe incluir:

•Peso propio de los elementos estructurales y sistema de piso

•Cargas producidas por escaleras y rampas para vehículos

•Cargas producidas por muros divisorios

•Cargas producidas por el peso de maquinarias

•Cargas producidas por elementos arquitectónicos

•Cargas vivas


En el modelo se deben incluir dos combinaciones de carga vertical:

CM + CVmax CM + CVacc

Para diseño por carga vertical

•Para combinarla con cargas laterales

•Para efectos P-

Edificios

EFECTOS P-

En los reglamentos el procedimiento de diseño depende de la calidad del análisis estructural realizado.

Análisis tradicional (no se incluyen efectos P-)

Análisis mas refinado (Se incluyen efectos P-)

Las fuerzas del análisis ya incluyen dicho efecto

Los momentos en los extremos de las columnas deben amplificarse

Edificios

Edificios

Normalmente los efectos son mas críticos para estructuras de acero debido a que son mas flexibles.

Además se deben incluir el efecto del cambio de geometría entre los nodos (P-)

Carga vertical Sismo Fuerzas adicionales

INCLUIR EN EL ANÁLISIS EFECTOS P-

Para el diseño de edificios de acero de debe incluir en el análisis fuerzas ficticias horizontales en cada piso.

Fi= 0.006 Carga vertical en el piso

Edificios

ESTRUCTURAS DE CONCRETO ESTRUCTURAS DE ACERO

Camino 1)

Realizar análisis sin P- e incrementar los momentos en los extremos de las columnas durante el diseño

Camino 2)

Incluir efectos P- en el análisis y diseñar directamente con los resultados obtenidos

Camino 1)

Realizar análisis sin P-, incluyendo fuerzas ficticias e incrementar los momentos en los extremos de las columnas durante el diseño. Se realizan 2 incrementos (P- y P-)

Camino 2)

Incluir efectos P- y fuerzas ficticias en el análisis y realizar sólo el incremento para P-

Edificios

DISEÑO Y DETALLADO DE LOS ELEMENTOS

xy

Para el diseño de los elementos es conveniente agrupar los marcos y no diseñar cada uno por separado

1

3

4

2

Edificios


xy

Para el diseño de los elementos es conveniente agrupar los marcos y no diseñar cada uno por separado

1

1

2

3

Edificios


Se trabaja sólo con 2 modelos:

1) El modelo en el que se observó el máximo desplazamiento del centro de masa en dirección “x”

2) El modelo en el que se observó el máximo desplazamiento del centro del masa en dirección “y”

CRCM CR

CM

Max desp “X” Max desp “Y”A B

Edificios


CRCM CR

CM

Max desp “X” Max desp “Y”A B

8 combinaciones de carga 8 combinaciones de carga

Buscar para cada grupo de marcos en “x” cual combinación produce las mayores distorsiones

Buscar para cada grupo de marcos en “y” cual combinación produce las mayores distorsiones

Marcos “X”

Grupo Combinación

Marcos “Y”

Grupo Combinación

Se diseña el marco crítico de cada grupo y el diseño se repite en los marcos restantes del grupo

Se diseña el marco crítico de cada grupo y el diseño se repite en los marcos restantes del grupo

Edificios

Edificios

Diseño de vigas para edificios de acero

•Las secciones deben tener 2 ejes de simetría.

•Normalmente se utiliza acero A36

•El diseño a flexión se realiza con los diagramas de momento obtenidos del análisis estructural. Dicho análisis deberá incluir efectos P-D y las fuerzas ficticias adicionales que se establecen en la sección

•Para diseño por corte se utiliza la demanda de cortante por capacidad para garantizar una falla en flexión

Edificios

Requisitos por ductilidad para vigas

Q=2 (6.1.2)

• Las secciones transversales deberán tener dos ejes de simetría, uno vertical, en el plano en que actúan las cargas gravitaciones, y otro horizontal. Cuando se utilicen cubreplacas en los patines para aumentar la resistencia del perfil, deben conservarse los dos ejes de simetría

• Si las vigas están formadas por placas soldadas, la soldadura entre almas y patines debe ser continua en toda la longitud de la viga, y en las zonas de formación de articulaciones plásticas debe ser capaz de desarrollar la resistencia total en cortante de las almas

•No se harán empalmes de ningún tipo, en la viga o en sus cubreplacas, en las zonas de formación de articulaciones plásticas

• Para los fines de los dos párrafos anteriores, se considerará que las articulaciones plásticas tienen una longitud igual a un peralte, en los extremos de las vigas, y a dos peraltes, medidos uno a cada lado de la sección teórica en la que aparecerá la articulación plástica, en zonas intermedias

6.1.2.3 Contraventeo lateral

• Deben soportarse lateralmente todas las secciones transversales de las vigas en las que puedan formarse articulaciones plásticas asociadas con el mecanismo de colapso.

• Además, la distancia entre cada una de estas secciones y la siguiente sección soportada lateralmente no será mayor que 0.086ry (E/Fy). Este requisito se aplica a un solo lado de la articulación plástica cuando ésta se forma en un extremo de la viga, y a ambos lados cuando aparece en una sección intermedia. La expresión anterior es válida para vigas de sección transversal I o H, flexionadas alrededor de su eje de mayor momento de inercia.

Edificios

• Los elementos de contraventeo proporcionarán soporte lateral, directo o indirecto, a los dos patines de las vigas. Cuando el sistema de piso proporcione soporte lateral al patín superior, el desplazamiento lateral del patín inferior puede evitarse por medio de atiesadores verticales de rigidez adecuada, soldados a los dos patines y al alma de la viga.

Que cumplan con la ecuación (4.6) del reglamento de acero

Edificios

Edificios

6.1.2.2 Requisitos para fuerza cortante

Los elementos que trabajan principalmente en flexión se dimensionarán de manera que no se presenten fallas por cortante antes de que se formen las articulaciones plásticas asociadas con el mecanismo de colapso.Para ello la fuerza cortante de diseño se obtendrá del equilibrio del miembro entre las secciones en que se forman las articulaciones plásticas, en las que se supondrá que actúan momentos del mismo sentido y de magnitudes iguales a los momentos plásticos resistentes del elemento en esas secciones, sin factores de reducción, y evaluados tomando el esfuerzo de fluencia del material igual a 1.1Fye (sección 5.8.2)

Fye= Ry Fy

donde Ry es un factor que tiene en cuenta que la resistencia de fluencia de los perfiles reales suele ser mayor que la mínima especificada.

Para perfiles laminados y barras, Ry se toma igual a 1.5 para acero NMX-B-254 (ASTM A36), y a 1.3 para acero NMX-B-284 con Fy = 290 MPa (2 950 kg/cm²) (ASTM A572 Grado 42); para perfiles laminados y barras de otros aceros, como ASTM A992 y NMX-B-284 con Fy = 345 MPa (3 515 kg/cm²) (A572 Grado 50), y para placas, se toma igual a 1.1.

Edificios

Requisitos por ductilidad para vigas

Q=4

• Las secciones transversales deberán tener dos ejes de simetría, uno vertical, en el plano en que actúan las cargas gravitaciones, y otro horizontal. Cuando se utilicen cubreplacas en los patines para aumentar la resistencia del perfil, deben conservarse los dos ejes de simetría

• Si las vigas están formadas por placas soldadas, la soldadura entre almas y patines debe ser continua en toda la longitud de la viga, y en las zonas de formación de articulaciones plásticas debe ser capaz de desarrollar la resistencia total en cortante de las almas

•No se harán empalmes de ningún tipo, en la viga o en sus cubreplacas, en las zonas de formación de articulaciones plásticas

• Para los fines de los dos párrafos anteriores, se considerará que las articulaciones plásticas tienen una longitud igual a un peralte, en los extremos de las vigas, y a dos peraltes, medidos uno a cada lado de la sección teórica en la que aparecerá la articulación plástica, en zonas intermedias

Edificios

• Las trabes, columnas y uniones viga–columna deberán ser diseñadas y arriostradas para soportar deformaciones plásticas importantes, a menos que se pueda demostrar que el elemento considerado permanecerá en el intervalo elástico mientras uno o varios elementos del nudo experimentan deformaciones plásticas importantes

Soporte lateral @ Lp

• Los elementos de contraventeo proporcionarán soporte lateral, directo o indirecto, a los dos patines de las vigas. Cuando el sistema de piso proporcione soporte lateral al patín superior, el desplazamiento lateral del patín inferior puede evitarse por medio de atiesadores verticales de rigidez adecuada, soldados a los dos patines y al alma de la viga.

Que cumplan con la ecuación (4.6) del reglamento de acero

Edificios

Las secciones transversales de las vigas deberán ser tipo 1. Sin embargo, se permite que la relación ancho/grueso del alma llegue hasta 3.71 (E/Fy)^(0.5) si en las zonas de formación de articulaciones plásticas se toman las medidas necesarias (reforzando el alma mediante atiesadores transversales o placas adosadas a ella, soldadas adecuadamente) para impedir que el pandeo local se presente antes de la formación del mecanismo de colapso.

• Deberá tenerse en cuenta la contribución de la losa cuandotrabaja en acción compuesta con las vigas, para calcular laresistencia a flexión de las mismas, o las fuerzasproducidas por ellas.

DISEÑO DE COLUMNAS

Carga vertical Sismo Fuerzas adicionales

INCLUIR EN EL ANÁLISIS EFECTOS P-

Momentos en los extremos

Para la zona central

1.0 Para nuestro caso

Resistencia mínima de columnas (Q=2 y Q=4)

Excepto en el último piso

Requisitos geométricos (Q=2 y Q=4)

• Si la sección transversal es rectangular hueca, la relación de la mayor a la menor de sus dimensiones exteriores no debe exceder de 2.0, y la dimensión menor será mayor o igual que 200 mm.

• Si la sección transversal es H, el ancho de los patines no será mayor que el peralte total, la relación peralte–ancho del patín no excederá de 1.5, y el ancho de los patines será de 200 mm o más

• La relación de esbeltez máxima de las columnas no excederá de 60

Cortante por capacidad en columnas

Los elementos flexocomprimidos se dimensionarán de manera que no fallen prematuramente por fuerza cortante. Para ello, la fuerza cortante de diseño se obtendrá del equilibrio del miembro, considerando su longitud igual a la altura libre y suponiendo que en sus extremos obran momentos del mismo sentido y de magnitud igual a los momentos máximos resistentes de las columnas en el plano en estudio, que valen Zc(Fyc – fa ).

hL

Vc

Vc

Requisitos adicionales para Q=4

6.2.1.2 Columnas

• Las secciones de las columnas deberán ser tipo 1 cuando sean los elementos críticos en un nudo; de lo contrario, podrán ser de tipo 1 ó 2.

•Todas las columnas deberán estar arriostradas lateralmente.

•Para estructuras del grupo A, localizadas en las zonas II o III, las columnas deberán tener una carga axial factorizada no mayor de 0.3At Fy, para cualquier combinación sísmica.

•Las uniones entre tramos de columnas, efectuadas con soldadura de penetración completa, deberán localizarse a una distancia no menor de L/4, ni de un metro, de las uniones viga–columna; L es la altura libre de la columna.

Conexión Viga-Columna

5.8.4.2 Conexiones en cuyo diseño interviene el sismo

la resistencia de la conexión de cada viga será suficiente para transmitir el menor de los momentos siguientes:

Curso de diseño de edificios 2004

Documents

Transcript of Curso de diseño de edificios 2004