Diseño Sismo-Resistente Sismo Resistente de Edificios Concreto Armado

Por: Ing. Luis B. Fargier-Gabaldón, Fargier Gabaldón, MSc, PhD

Contenido • Introducción • Naturaleza N t l d de llos T Terremotos t • Parámetros P á t Importantes I t t en ell Diseño Di ñ Si Sismo-Resistente R i t t • Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Diseño Basado en Desempeño • Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales •…

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Introducción … El diseño Sismo-Resistente ARTE o CIENCIA?

Diseño sismoresistente de edificios de concreto armado? xe − ( y / z ) X iYi + ∫∫∫ dxd ydz ∑ EI i =1 π Vb = ⎛ a11 a12 a13 ⎞ ⎜ ⎟ det ⎜ a21 a22 a23 ⎟ ⎜a ⎟ ⎝ 31 a32 a33 ⎠ n

x

Introducción Turquía

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Naturaleza de los Terremotos Housner (1982)

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Parámetros Importantes en el Diseño Sismo-Resistente Sozen ((2004))

Relación masa/rigidez

Periodo

Relación peso/resistencia

C t B Corte Basall

Relación desplazamiento lateral/altura

Deriva

Parámetros Importantes en el Diseño Sismo-Resistente Sozen (2004)

Relación masa/rigidez

Relación peso/resistencia

Relación desplazamiento lateral/altura

Periodo

C t B Corte Basall

Deriva

Periodo

T = 2π

M K

Formulas Empíricas

T = N /10

Metodo de Rayleigh

T=

Fi

Wi

Δi

T = 0.073 h3/ 4

2π

ω

Ek = E p 1 2 Ek = Σ M i (ω Δ ) 2 1 E p = Σ Fi Δ i 2 T = 2π

=T=

Σ Wi Δ i2 g Fi Δ i

Parámetros Importantes en el Diseño Sismo-Resistente Sozen (2004)

Relación masa/rigidez

Relación peso/resistencia

Relación desplazamiento lateral/altura

Periodo

C t B Corte Basall

Deriva

Corte Basal

Daños estructurales

Corte Basal Housner (1982) Aceleración en el techo

CB medido ((sin daños))

CB diseño

CB medido (daños menores)

Parámetros Importantes en el Diseño Sismo-Resistente Sozen (2004)

Relación masa/rigidez

Relación peso/resistencia

Relación desplazamiento lateral/altura

Periodo

C t B Corte Basall

Deriva

Deriva Δ i f (δ f + δ c + δ j + δ d )

Fi

• Rotaciones Columnas y Vigas g ((δf)

Wi

• Deformaciones por Corte Columnas y Vigas (δc)

• Deformación p por Corte Juntas Viga-Columna (δj) • Deslizamiento Barras de Acero (δd)

Deriva Δ i f (δ f + δ c + δ j + δ d )

Fi

• Rotaciones Columnas y Vigas g ((δf)

Wi

• Deformaciones por Corte Columnas y Vigas (δc)

• Deformación p por Corte δf

Juntas Viga-Columna (δj) • Deslizamiento

Elemento

Ie

Vigas

0.5 Ig

Columnas

0.7 Ig

Barras de Acero (δd)

Deriva Δ i f (δ f + δ c + δ j + δ d )

Fi

• Rotaciones Columnas y Vigas g ((δf)

Wi

• Deformaciones por Corte Columnas y Vigas (δc)

• Deformación p por Corte Juntas Viga-Columna (δj) γ δc

• Deslizamiento Barras de Acero (δd)

Deriva Δ i f (δ f + δ c + δ j + δ d )

Fi

• Rotaciones Columnas y Vigas g ((δf)

Wi

• Deformaciones por Corte Columnas y Vigas (δc)

• Deformación p por Corte Juntas Viga-Columna (δj) • Deslizamiento Barras de Acero (δd) δj

Deriva Δ i f (δ f + δ c + δ j + δ d )

Fi

• Rotaciones Columnas y Vigas g ((δf)

Wi

• Deformaciones por Corte Columnas y Vigas (δc)

• Deformación p por Corte δd

Juntas Viga-Columna (δj) • Deslizamiento Barras de Acero (δd)

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Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar el camino de las fuerzas laterales • Evaluar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Evitar la falla de columnas • Evitar la falla por corte • Usar muros de corte

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar la ruta de las fuerzas laterales • Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Evitar la falla de columnas • Evitar la falla por corte • Usar muros de corte

Evaluar la ruta de las fuerzas laterales Estacionamiento –Northridge, Northridge CA CA, USA

Evaluar la ruta de las fuerzas laterales Estacionamiento –Northridge, Northridge CA CA, USA

Evaluar la ruta de las fuerzas laterales Estacionamiento –Northridge, Northridge CA CA, USA

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar la ruta de las fuerzas laterales • Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Evitar la falla de columnas • Evitar la falla por corte • Usar muros de corte

Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez h

Δ

Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez

Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez

Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez Solución para evitar la planta baja libre

Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez Kobe, Japón

Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez Kobe, Japón

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar la ruta de las fuerzas laterales • Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Evitar la falla de columnas • Evitar la falla por corte • Usar muros de corte

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar la ruta de las fuerzas laterales • Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas Rotula plástica?: lugar donde se concentran deformaciones inelásticas Donde es conveniente que se formen? En vigas Porque es necesario saber donde eventualmente se producirán? Requieren consideraciones especiales de diseño

• Evitar la falla de columnas • Evitar la falla por corte

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar la ruta de las fuerzas laterales • Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Evitar la falla de columnas = salvar vidas • Evitar la falla por corte • Usar muros de corte

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Colapso de columnas = colapso del entrepiso

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar la ruta de las fuerzas laterales • Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Evitar la falla de columnas • Evitar la falla por corte • Usar muros de corte

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Falla por corte de una columna corta

(Kobe Japón) (Kobe,

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Falla por corte de una columna corta

(Kobe Japón) (Kobe,

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Falla por corte de una columna corta

(Kobe Japón) (Kobe,

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Falla por corte de una columna corta

(Northridge USA) (Northridge,

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Falla por corte de una columna corta

(Northridge USA) (Northridge,

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Columna corta

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Falla de la columna corta

Falla por corte

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Recomendación, IPS1 -ACI-

2x x

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Evaluar la ruta de las fuerzas laterales • Evitar discontinuidades de resistencia y rigidez g • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Evitar la falla de columnas • Evitar la falla por corte • Usar muros de corte

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente Terremoto de Chile, 3 Marzo de 1985 (Mr 7.8) Alta densidad de muros en una dirección (ρ) ~ 3% El detallado de los muros eran menos estrictos que los requerimientos de la mayoría de los códigos de diseño modernos.

Area en planta

muro (ρ) = Σ Area muros / Area en planta ~ 3% Estos edificios sufrieron muy pocos daños.

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente Poderosa herramienta de diseño

⎛ hw ⎞ wd g Δ = 0.2 S D1 ⎜⎜ ⎟⎟ hs ⎝ lw ⎠ Ec ρ hs D = deriva de piso Hs = altura de piso SD1= aceleración espectral de diseño para 1 segundo Hw = altura del muro Lw = longitud del muro wd = peso del edificio por m2 Ec = módulo de elasticidad del concreto

ρ = índice de muros

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente 3

⎛ h ⎞ wd g Δ = 0.2 S D1 ⎜⎜ w ⎟⎟ hs ⎝ lw ⎠ Ec ρ hs

2.5

wd = 1 Ton/m2 SD1 = 1 g hs = 3 m

De eriva

2

hw/lw=8 1.5

hw/lw=6 6

1

hw/lw=4 05 0.5

hw/lw=2 0

1

2

3

ρ

4

5

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Deformadas D f d d dell Pó Pórtico ti y ell M Muro

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Diseño Basado en Desempeño • Evaluar mecanismos de colapso bajo cargas laterales • Seleccionar la ubicación de rotulas plásticas • Calcular deflexiones laterales, evaluar daños Δ

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Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: detallado para absorber energía

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • ρ tension = (0.5) ρ balanceado • En E rótulas ó l plásticas lá i A As iinferior f i ≥ (1/2) A As superior i • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos) • Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c

• Consideraciones en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • ρ tension = (0.5) ρ balanceado • En E rótulas ó l plásticas lá i A As iinferior f i ≥ (1/2) A As superior i • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos) • Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c

• Consideraciones en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: Detallado para absorber energía ρ tension = (0.5) ρ balanceado

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: Detallado para absorber energía ρ tension = (0.5) ρ balanceado

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: Detallado para absorber energía ρ tension = (0.5) ρ balanceado

Englekirk (2003)

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: Detallado para absorber energía ρ tension = (0.5) ρ balanceado

Mo omento (tton-m)

100

ρ bal

80

0.5 ρ bal

60 40

0.65 m 20

0 25 m 0.25

0 0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

Curvatura (1/m)

0.03

0.035

0.04

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • ρ tension = (0.5) ρ balanceado • En E rótulas ó l plásticas lá i A As iinferior f i ≥ (1/2) A As superior i • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos) • Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c

• Consideraciones en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: d Vi detallado t ll d para absorber b b energía í En rotulas plásticas As inferior ≥ (1/2) As superior

Mni-

Mn- o Mn+ ≥ (max Mn en la junta)/4

Mnd-

h Mni+≥ (1/2) Mni2h

Mnd+≥ (1/2) Mnd2h

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Distribución uniforme del acero longitudinal Redistribución de Momentos • Lograr un diseño eficiente • Reducir el momento máximo (negativo generalmente) y compensarlo . con un incremento del momento mínimo (el positivo generalmente) • Igualar la magnitud de los momentos a ambos lados de la junta

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Redistribución de Momentos, principios básicos Vj’ Mb2

F

Mb4

Mb3

Mb1

Vj ΣVj’+ΣVj+F=0 ΣMb =Mb1+Mb2+Mb3+Mb4= cte ΣMb =cte

Lc

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Redistribución de Momentos, principios básicos (Paulay y Priestley 1992) 25

50

95

5 5

25

F

105

60 30

400

289 153

136

111 239

187

213

S

289

Vj’ F

306 272

289

30

G

460

384 128

301 267

217 184

243

S+G

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Redistribución de Momentos, principios básicos (Paulay y Priestley 1992) 8m

8m

460

384 128

111

301 267

239

217

243

S+G

184

ΣMb = 239+384+184+460=1267 Diseño (centro de la columna)

(cara de la columna 60 x60 cm)

M-= 340

M- = 300

M+= 294

M+ = 290

ΣMb = 2 (340) + 2 (294) =1268 340 138 294

155

340 328

295 294

162

185

S+G Redist

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • ρ tension = (0.5) ρ balanceado • En E rótulas ó l plásticas lá i A As iinferior f i ≥ (1/2) A As superior i • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos) • Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c

• Consideraciones en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: Detallado para absorber energía Diseñar para corte por capacidad

w

Mn1

Mn2 ln

Vmax

V (max) =

M n1 + M n 2 wl n + ln 2

Vmax

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • ρ tension = (0.5) ρ balanceado • En E rótulas ó l plásticas lá i A As iinferior f i ≥ (1/2) A As superior i • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos) • Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c

• Consideraciones en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Efecto del confinamiento

Garcia y Sozen So en (2004)

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vi Vigas: d detallado t ll d para absorber b b energía í Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos)

≤ 5 cm

≤ 10 cm

≤ d/4 h ≤ 20 cm

2h ≤

≤ d/2

2h ≤

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • ρ tension = (0.5) ρ balanceado • En E rótulas ó l plásticas lá i A As iinferior f i ≥ (1/2) A As superior i • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos) • Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c

• Consideraciones en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: Detallado para absorber energía

Vmax Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c υ = b d ≤ 1.6 fc Niveles Ni l d de corte t en rótulas ót l plásticas vs. comportamiento Esfuerzo cortante

Comportamiento

υ ≤0.8 √f’c

Excelente

0.8 √f’c ≤ υ ≤1.6

Bueno

√ √f’c

υ ≥1.6 √f’c

Pobre

As Asi ≥ 0.25 0 25 As Asi ≥ 0.25 As A’s

d

b

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Máxima relación de aspecto 3/1 • Distribuir el acero longitudinal de manera uniforme • Máxima caga permisible en una columna Pbalanceada • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado (estribos)

• Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Máxima relación de aspecto 3/1 • Distribuir el acero longitudinal de manera uniforme • Máxima caga permisible en una columna Pbalanceada • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado (estribos)

• Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales C Consideraciones id i en ell di diseño ñ d de columnas l Máxima relación de aspecto 3/1

Kobe, Japon

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales C Consideraciones id i en ell di diseño ñ d de columnas l Máxima relación de aspecto 3/1

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Máxima relación de aspecto 3/1 • Distribuir el acero longitudinal de manera uniforme • Máxima caga permisible en una columna Pbalanceada • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado (estribos)

• Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales C Consideraciones id i en ell di diseño ñ d de columnas l

ACI -318 318 (2005)

Distribuir el acero longitudinal de manera uniforme

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Máxima relación de aspecto 3/1 • Distribuir el acero longitudinal de manera uniforme • Máxima caga permisible en una columna Pbalanceada • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado (estribos)

• Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Consideraciones en el diseño de columnas

P

Aplastamiento del concreto Cadencia del Acero

M

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Consideraciones en el diseño de columnas Máxima caga permisible en una columna Pbalanceada

Momento o (ton-m)

100

P= Pbal

80

P=0 1 Ag fc P=0.1 P=0

60 40

ρ=2%

0.5 m

20

0.5 m 0 0

0 02 0.02

0 04 0.04

0 06 0.06

0 08 0.08

Curvatura (1/m)

01 0.1

0 12 0.12

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Máxima relación de aspecto 3/1 • Distribuir el acero longitudinal de manera uniforme • Máxima caga permisible en una columna Pbalanceada • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado (estribos)

• Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Consideraciones C id i en ell di diseño ñ d de columnas l Diseñar para corte por capacidad Limitar el esfuerzo cortante a 1.6 √f’c Vmax Mn2 (col)

ln Mn1 (col) ( l) Vmax

Vmax =

M n1 (col ) + M n 2 (col ) ln

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Máxima relación de aspecto 3/1 • Distribuir el acero longitudinal de manera uniforme • Máxima caga permisible en una columna Pbalanceada • Diseñar para corte por capacidad • Confinamiento adecuado (estribos)

• Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Consideraciones C id i en ell di diseño ñ d de columnas l • Confinamiento inadecuado

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Consideraciones C id i en ell di diseño ñ d de columnas l • Confinamiento inadecuado

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Confinamiento adecuado (estribos (estribos, ligaduras)

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Confinamiento adecuado (estribos (estribos, ligaduras)

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Confinamiento adecuado (estribos (estribos, ligaduras)

⎛ shc f c′ ⎞⎛ Ag ⎞ ⎜ ⎟ ⎜ − 1⎟⎟ Ash ≥ 0.3 ⎜ f ⎟⎜ A ⎝ yh ⎠⎝ ch ⎠ ⎛ sh f ′ ⎞ Ash ≥ 0.09⎜ c c ⎟ ⎜ f ⎟ ⎝ yh ⎠

Ash = area de acero transversal hc = dimension del núcleo, perpendicular a Ash Ag = area gruesa de concreto Ach = area de núcleo de concreto

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales Vigas: Detallado para absorber energía Confinamiento adecuado en rotulas plásticas (estribos)

c2

c1 2 c1

≤

2 c2

≤

L/6

≤

50 cm

≤

s ≤ d/2 s ≤ 15 cm s ≤ d/4 s ≤ 10 cm

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Proteger P la l columnas: l columna l ffuerte vs. viga i débil • Columna fuerte vs. viga débil (menos fuerte) • Calcular Mn (vig) incluyendo la contribución de la losa

• Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales P t Proteger la l columnas: l columna l ffuerte t vs. viga i débil Columna fuerte vs. viga débil (menos fuerte)

Mn (vig)

Vvig Vcol

Σ M n ( col ) Σ M n ( vig )

≥ 1.2 12 ≥ 1.4 ≥ 2.0 20

Mn ((col))

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Vigas: detallado para absorber energía • Consideraciones C en el diseño de columnas • Proteger P la l columnas: l columna l ffuerte vs. viga i débil • Columna fuerte vs. viga débil (menos fuerte) • Calcular Mn (vig) incluyendo la contribución de la losa

• Uniones viga-columna • Diseño

de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales P t Proteger la l columnas: l columna l ffuerte t vs. viga i débil Calcular Mn (vig) incluyendo la contribución de la losa

be

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales P t Proteger la l columnas: l columna l ffuerte t vs. viga i débil Calcular Mn (vig) incluyendo la contribución de la losa

be ≤ luz/4 ≤ bw + 16(hf) ≤ distancia entre vigas be hf

bw

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Falla de columnas: principal causa de colapso • Consideraciones en el diseño de columnas • Vigas: detallado para absorber energía • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño de muros estructurales

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales U i Uniones viga-columna i l Demanda en la unión viga-columna Vc

Lc/2

db

Vb

Mb

Vb Mb

Lc/2

Vc

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales U i Uniones viga-columna i l Limitar el esfuerzo cortante en la junta M+

M-

Vcoll C2

Vuj (max) = T1 + C2 − Vcol T1

C1

T2 Vcol

T1 = αAs1 f y C2 = T2 = αAs 2 f y Usar α ≥ 1.25

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales U i Uniones viga-columna i l Limitar el esfuerzo cortante en la junta

Vuj ≤ φ γ j

f c′ b j hcol

γj = 5.4 (juntas interiores) = 4.0 (juntas exteriores) = 3.4 (otras juntas) bj = ancho efectivo de la junta hcol = profundidad de la columna paralela a la dirección donde se aplica el corte φ = 0.85

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales U i Uniones viga-columna i l Deformación de la unión viga-columna

Distorsión a Corte de la Junta (γ)

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales U i Uniones viga-columna i l Verificar el anclaje de las barras en la conexión

hcol

hcol hvig

db(beam) hvig

db (vig )

≥ 20, 28,32

db (col ) ≥ 20, 28,32

db(col) Barra #

4

5

6

7

8

hcol o hvig

≥ 25

≥ 30

≥ 40

≥ 45

≥ 50

(cm)

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales U i Uniones viga-columna i l Limitar el esfuerzo cortante en la junta

s 0.5 s=0.5

bj

hc/2 bj ≤ bc

bc

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales U i Uniones viga-columna i l Limitar el esfuerzo cortante en la junta

s=0.3

bj hc/2 bj ≤ bc

bc

Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales • Falla de columnas: principal causa de colapso • Consideraciones en el diseño de columnas • Vigas: detallado para absorber energía • Proteger la columnas: columna fuerte vs. viga débil • Uniones viga-columna • Diseño de muros estructurales

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente U Usar muros d de corte • Minimizan la posibilidad de mecanismos de piso • Aportan rigidez a la estructura (bajan T) • Es una forma económica para controlar las derivas • Requieren especial cuidado a nivel de fundaciones Diseño: • Por flexión: Diseñar usando compatibilidad de deformaciones Cuantía de refuerzo horizontal recomendada: 0 0.0025 0025 Cuantía de refuerzo vertical recomendada: 0.0025 s

b

ρ=As / (b.s)

Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente Diseño:

• Por corte:

Vn = Acv (α c

f ' c + ρv f y )

αc= 0.80 si hw / lw < 1.5 αc= 0.53 si hw / lw >2.0 Ventajas Económicas (García 1996, IABSE) –best paper awardPara derivas menores a 0.75%h el uso de muros estructurales debe ser investigado pues su estos puede reducir las derivas hasta en un factor de 10 con respecto a la estructura de pórticos sin que se incurra en un aumento excesivo en costos

Contenido • Introducción • Naturaleza N t l d de llos T Terremotos t • Parámetros P á t Importantes I t t en ell Diseño Di ñ Si Sismo-Resistente R i t t • Principios Fundamentales en el Diseño Sismo-Resistente • Diseño Basado en Desempeño • Diseño Sismo-Resistente de Elementos Estructurales •…

Nunca olvidar

• Rigidez-Resistencia-Deriva • En general son preferible los edificios rígidos a flexibles -Usar muros de corte • Columnas con carga menor a la balanceada (< 0.25 f’c Ag) provisiones con respecto p a las columnas cortas • Tomar p • No plantas bajas “libres” • Ser generosos con los estribos • Limitar la deriva dada por el código al 0.01h (1.0%) • Revisar los métodos clásicos de análisis

Para nunca olvidar Métodos clásicos de análisis • Equilibrio q de fuerzas ((leyes y de newton)) • Compatibilidad de deformaciones • Sección transformada transformada, -línea línea recta recta• Método de Cross. Columna análoga • Método de pendiente deflexión (rotaciones) • Líneas de influencia • Área momento, viga conjugada, doble integración… • Método de flexibilidades •……………

Gracias…

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Preguntas