12 Diseño de pórticos dúctiles espaciales

https://www.youtube.com/watch?v=f3gmjUhjQA0

11 Muro de Corte

MUROS DE CORTE O PLACAS
CONCEPTOS :

Los muros son elementos estructurales verticales que reciben cargas por compresión .

Los muros de corte, también conocidos como placas, son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensión en una dirección, mucho mayor que su ancho, proporcionan en dicha dirección una gran resistencia y rigidez lateral ante movimientos laterales.

CLASIFICACIÓN :

• MUROS PORTANTES

• Son los que soportan cargas verticales y/o cargas 

horizontales perpendiculares a él

• MUROS NO PORTANTES

• Son los que resisten solo su peso propio y 

eventualmente cargas horizontales.

• MUROS ESTRUCTURALES O DE CORTE O PLACAS:

• Son los que reciben cargas horizontales paralelas 

a la cara del muro.

TIPOS DE REFUERZO DE MURO

• Los muros tienen tres tipos de refuerzo: longitudinal, vertical y horizontal.

• El refuerzo longitudinal, ubicado en los extremos del muro, toma tracción o compresión debido a la

flexión, puede incluir el refuerzo de confinamiento y colabora en tomar el corte en la base que tiende a generar deslizamiento.

• El refuerzo horizontal toma el corte en el alma y el refuerzo vertical puede tomar carga axial, toma

deslizamiento por corte y corte en el alma.

TIPOS DE FALLA EN EL MURO
• De acuerdo con ensayos realizados empleando cargas cíclicas estáticas (entre los 60’s y 80’s por la Asociación de Cementos Pórtland)4, los muros portantes pueden fallar de diversas maneras y se han identificado distintas respuestas en muros de concreto armado. Estas incluyen estados de límite de flexión, tracción diagonal, compresión diagonal (aplastamiento del alma), compresión en los talones y pandeo del refuerzo, corte-deslizamiento y pandeo fuera del plano del muro.
• En la siguiente figura se pueden apreciar diversos tipos de falla donde las acciones sobre el muro, (a), generan diversas fallas: (b) flexión, (c) tracción diagonal, (d) corte-deslizamiento y (e) deslizamiento en la base.

• Cuando la respuesta es frágil los mecanismos de disipación son diferentes, son por deslizamiento en la base y por degradación en el concreto, esto implica menor capacidades de ductilidad pero también menores importantes disminuciones de rigidez y, por lo tanto , para respuestas basadas, en resistencia, importantes reducciones en la demanda.

PRINCIPALES TIPOS DE FALLA
• 1) Respuesta con ductilidad limitada
• 2) Respuesta con alta capacidad de ductilidad

DUCTILIDAD
• Ductilidad es la habilidad de una estructura, de sus componentes o de sus materiales de sostener, sin fallar, deformaciones que excedan el límite elástico, o que excedan el punto a partir del cual las relaciones esfuerzo vs. deformación ya no son lineales.
• Es importante que cuando excedan el límite elástico tengan un recorrido importante en el rango inelástico sin reducir su capacidad resistente.

TIPOS DE DUCTILIDAD
• Dependiendo del parámetro usado, existen diferentes definiciones de ductilidad. De curvatura, de rotación, de desplazamiento y de deformación.
• Por ejemplo, para que los muros desarrollen ductilidad los extremos deben ser confinados

Respuestas con Alta Capacidad de Ductilidad (Flexión
• El estado Límite que se presenta se inicia con la fluencia del acero longitudinal, cuando la deformación de este alcanza la platea plástica, esto conlleva a que las deformaciones unitarias en la fibra en compresión del concreto llegue a valores de 0.003 o 0.004 y, por lo tanto, la necesidad de confinar sea ineludible.
 • Asimismo, los estribos en el confinamiento previenen el posible pandeo de las barras longitudinales.
• En esta situación, la curva esfuerzo-deformación del acero debe de tener una clara platea plástica que permita la aparición de la ductilidad requerida por las solicitaciones de flexión en el muro.

EDIFICIOS DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA
• Es común que la resistencia a la flexión de estos muros sea tan alta, que es difícil desarrollarla sin que fallen antes por cortante.  Este  tipos de falla puede aceptarse si la demanda de ductilidad es mucho menor que la requerida para muros esbeltos, a estos muros se le conoce como muros de ductilidad limitada.
• Habitualmente, este tipo de edificios no tienen vigas, las losas se apoyan directamente en los muros. Estas son por lo general macizas y vaciadas por separado de los muros.
• La cimentación se realiza usualmente sobre una platea de cimentación sobre suelo tratado.

EDIFICIOS DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA
• Mayormente se emplea concreto premezclado con un asentamiento de 6” o más debido al  espesor de los muros.
• La resistencia a compresión mínima comúnmente empleada es de f’c=175kg/cm2, llegándose a incrementar hasta f’c=240kg/cm2 o más, en ciertos casos.

Respuestas con Ductilidad Limitada
• Para muros en esta situación, la respuesta estructural puede darse en los siguientes estados: corte elástico y corte inelástico, súbito o frágil7.
• Corte elástico
• El corte elástico se desarrolla cuando la demanda de corte es menor a la capacidad de corte en la sección, pero además esta capacidad es menor que el cortante inherente a la capacidad de flexión. En estos casos el aplastamiento de los talones, el deslizamiento en la base y la rotura del acero horizontal y/o vertical es esperado. Sin embargo, si la seguridad ante cargas de gravedad o viento están presentes, esta fractura del acero (que no llega a incursionar en la platea plástica, ya que es cizallado antes) es beneficiosa para el comportamiento sísmico, ya que implica una reducción en la demanda de corte y por lo tanto actúa como un sistema “incorporado” de aislamiento sísmico en la base.
• Corte Inelástico
• Corte súbdito o frágil, que implica fallas por tracción en el alma o aplastamiento por corte del alma. En ambas situaciones, son resultados poco deseados. Esto se ha observado cuando se incluyen barras de anclaje dowells, con el fin de evitar la falla por deslizamiento11.

https://www.youtube.com/watch?v=J-45QAOF984
https://www.youtube.com/watch?v=C0PknAddZPo
https://www.youtube.com/watch?v=X8lYHcc574U

10 Vigas-Pared

VIGAS PARED
1.-    CONSIDERACIONES GENERALES

Las vigas pared aquellas cuya relación claro-peralte total  es del orden de 3ó menos. (La misma relación, para vigas "normales" es de aproximadamente 10 a 12).También se les conoce con el nombre de "vigas-pared" ó "vigas-diafragma".Algunos ejemplos de estas vigas  de gran peralte, las tenemos en vigas de transferencia utilizadas en edificios de varios pisos  para permitir el desplazamiento de ejes de columnas, muros de tanques rectangulares, muros de cimentación, etc.
 La Norma Nacional NTE E-060 indica que, son vigas de gran peralte aquellas que :

Las vigas de gran peralte pueden estar cargadas  de las siguientes formas :

a).-   A lo largo del borde superior de la viga (por ejemplo,  entrepisos).

b).-  A lo largo del borde inferior de la viga (por ejemplo, paredes de tanque agua).

c).- Uniformemente, a todo lo alto de la viga, por otros elementos de gran altura que se unen en ángulo recto.

d).- Cargas puntuales en el borde superior de la viga.

En las vigas de gran peralte, la distribución de esfuerzos normales debidos a flexión difiere mucho de una distribución lineal, inclusive cuando las vigas son de material lineal, homogéneo y elástico; en otras palabras no es válida la hipótesis de distribución lineal de las deformaciones originadas por la flexión.

En la siguiente figura se muestran algunas distribuciones de esfuerzos obtenidaspor la teoría de la elasticidad para vigas simplemente apoyadas, con carga uniformemente repartida y para varias relaciones de L /h. Notar que, por ejemplo,  en una  viga  simplemente  apoyada,  con  una relación de L  /h = 1, por la teoría elástica, el momento a la mitad de la luz libre es wL^2/8, y el esfuerzo de la fibra extrema sería : ft=fc=6wL^2/8bh^2 osea, ft=fc=0.75w/b.

Si observamos la figura, los esfuerzos de tensión en la fibra inferior son más del doble de esta intensidad (1.6 w/b). Para la distribución de esfuerzos cortantes ocurren desviaciones semejantes.

Como consecuencia de los altos esfuerzos cortantes, se presenta un alabeo significativo de la sección transversal. Por consiguiente, los esfuerzos de flexión no se distribuyen linealmente ni siquiera en el intervalo elástico y no pueden aplicarse los métodos usuales para calcular las propiedades de la sección y los esfuerzos. A causa de las proporciones de sus dimensiones, su resistencia tiende a ser

controlada por cortante, esto es, se ha encontrado que la magnitud de los esfuerzos debidos a flexión no es factor importante en el diseño. Resultan más significativos, en general, los detalles de dimensionamiento de los apoyos y los detalles de anclaje de las barras de refuerzo.

Este tipo de estructura es muy sensible con respecto a la carga en los bordes. La longitud de los apoyos de la viga afectan los esfuerzos principales, los que pueden ser muy críticos en la proximidad inmediata de los apoyos. Igualmente, influye mucho en el comportamiento de la viga el que existan arriostramiento en los bordes y/o a mitad de la luz en toda la altura, influye también sustancialmente en el comportamiento es la forma de aplicación de la carga. La demanda de acero rara vez es grande para estas estructuras, de manera que no se justifica un alto grado de exactitud para su determinación.

https://www.youtube.com/watch?v=vamDml2zdvs

9 Corte fricción y Braquetes

Corte por Fricción 

CONSIDERACIONES GENERALES 

Cuando se publicó el documento ACI 318-83, el artículo 11.7 fue rescrito completamente para ampliar el concepto de corte por fricción de manera que incluyera aplicaciones en las cuales (1) la armadura de corte por fricción se coloca formando un ángulo diferente de 90 grados respecto del plano de corte, (2) el hormigón se coloca contra hormigón que no se ha hecho intencionalmente rugoso, y (3) se utiliza hormigón liviano. Además, se agregó una frase para permitir "cualquier otro método de diseño para transferencia del esfuerzo de corte" sustentado por ensayos. Es importante observar que el artículo 11.9 refiere al artículo 11.7 para la transferencia de corte directo en ménsulas y cartelas; ver la Parte 15.

CORTE POR FRICCIÓN

El concepto de corte por fricción constituye una herramienta de gran utilidad para diseñar elementos para corte directo cuando no es adecuado diseñar para tracción diagonal, como en el caso de las uniones prefabricadas, y en ménsulas y cartelas. El concepto se puede aplicar de forma sencilla, y le permite al diseñador  visualizar el comportamiento estructural dentro del elemento o la unión.

El enfoque consiste en suponer que se producirá una fisura en una ubicación predeterminada, como se ilustra en la Figura 14-1. A medida que comienza a producirse desplazamiento a lo largo de la fisura, la rugosidad de las superficies de la fisura obliga a las caras opuestas de la fisura a separarse. Esta separación es resistida por la armadura (A) que atraviesa la fisura supuesta. La fuerza de tracción (A vf f y vf ) desarrollada en la armadura por esta deformación induce una fuerza de sujeción perpendicular, igual y opuesta, la cual a su vez genera una fuerza de fricción (A  f f µ) paralela a la fisura para resistir los desplazamientos adicionales.y

Aplicaciones 

El diseño para corte por fricción se debe aplicar cuando hay transmisión de corte directo a través de un plano dado. Las situaciones en las cuales el diseño para corte por fricción es adecuado incluyen las interfases entre hormigones colocados en distintas épocas, las superficies de contacto entre hormigón y acero, y las uniones de las construcciones de con elementos de hormigón prefabricado. En la Figura 14-2 se ilustran algunas posibles ubicaciones donde se produce transferencia de corte directo y fisuras potenciales donde se puede aplicar el concepto de corte por fricción. El éxito de la aplicación del concepto depende de la adecuada elección de la ubicación del deslizamiento o fisura supuesta. En las aplicaciones típicas la fisura tiende a producirse formando un ángulo de aproximadamente 20 grados respecto de la vertical (ver Ejemplo 14.2).

Métodos de diseño para transferencia del esfuerzo de corte 

El método de diseño para corte por fricción presentado en el artículo 11.7.4 se basa en el modelo de comportamiento de corte por fricción más sencillo, y permite obtener una estimación conservadora de la resistencia al corte. Otras relaciones de transferencia de corte más precisas permiten obtener estimaciones de la resistencia al corte más exactas. La frase " cualquier otro método de diseño para transferencia del esfuerzo de corte…" incluye los demás métodos comprendidos por el alcance y el espíritu del artículo 11.7. Sin embargo, se debe observar que los requisitos de los artículos 11.7.5 a 11.7.10 se aplican cualquiera sea el método usado para calcular la transferencia del esfuerzo de corte. En la Referencia R11.7.3 se describe uno de los métodos más precisos. En el Ejemplo 15.2 de la Parte 15 se ilustra el "Método de Corte por Fricción Modificado." La edición 1992 del Código introdujo en el artículo 17.5.2.3 una expresión para corte por fricción modificada. Esta expresión se aplica a las interfases entre hormigón prefabricado y hormigón colado en obra.

Método de diseño para corte por fricción 

Como en el caso de las demás aplicaciones del diseño al corte, los requisitos del Código para corte por fricción se presentan en términos de la resistencia al corte V  para su aplicación directa en la expresión básica para la resistencia al corte: n

Resistencia al corte requerida ≤ Resistencia al corte de diseño

Vu≤ØVn   

7 Diseño de elementos de torsión

Diseño de elementos de torsión

Diseño de elementos en torsión. Generalidades. Comportamiento de elementos sometidos a torsión. Resistencia de elementos sin refuerzos transversal sometidos a

torsión combinada con flexión y fuerzas cortantes. Diseño del refuerzo por torsión.

https://www.youtube.com/watch?v=YHeppI1VKFw