Ucv - Maestria en Estructuras - Sesión 1
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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 Anlisis y diseo de elementos estructurales
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
21.3.1 Anlisis y diseo de elementos estructurales
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Terremoto: Izmit, Turqua, Ago. 17, 1999Magnitud: 7.4
21.3.1 Anlisis y diseo de elementos estructurales
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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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21.3.3 Refuerzo de acero para elementosresistentes a fuerzas inducidas por sismo
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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21.3.3 Refuerzo de acero para elementosresistentes a fuerzas inducidas por sismo
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21.3.3 Refuerzo de acero para elementosresistentes a fuerzas inducidas por sismo
fu / fyreal 1,25
Curvas tpicas para aceros nacionales de 5/8 Grado 60
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21.3.3 Refuerzo de acero para elementosresistentes a fuerzas inducidas por sismo
Elongaciones mnimas de rotura
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21.3.4 Empalmes mecnicos
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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21.3.4 Empalmes mecnicos
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21.3.4 Empalmes mecnicos
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21.3.4 Empalmes mecnicos
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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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Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Requisitos para vigas
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
Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Requisitos para vigas
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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Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Requisitos para columnas
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
Sistema Resistente de Prticos y Duales Tipo II:Requisitos para columnas
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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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