1-Fundamentos Del Diseño

FUNDAMENTOS DEL DISEO


a) ETAPAS DEL DISEO ESTRUCTURAL

Cambio

Re-anlisis

Re-

estr

uct

ura

ci

n

Cambio

(Ref: Ridell-Hidalgo)


b) REQUERIMIENTOS DE DISEO

SEGURIDAD Resistencia Estabilidad Ductilidad

SERVICIABILIDAD Deflexiones Agrietamiento Vibraciones

Detallamiento


c) SEGURIDAD ESTRUCTURAL

SEGURIDAD: Evitar que la estructura o elemento alcance o sobrepase un estado lmite hasta el cual se considera que el comportamiento de la estructura es aceptable FACTOR DE SEGURIDAD: Medida cuantitativa de seguridad. Para evaluarla se requiere comparar demanda (Solicitacin) con la capacidad suministrada (resistencia mxima) a la estructura.

Sin embargo en la realidad hay incertidumbre respecto al valor preciso de la solicitacin o accin y tambin respecto de la resistencia real del material

CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL


d) CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL

S = Solicitaciones R = Resistencias

Son variables aleatorias

(no pueden ser fijados con precisin)

Pueden ser descritos mediante una FDP


d) CONFIABILIDAD ESTRUCTURAL

Mrgen de Seguridad:

Confiabilidad o medida de seguridad (en trminos de probabilidad):

Probabilidad de falla:

Si se conoce FDP de Z entonces:


e) CRITERIOS DE DISEO PARA SEGURIDAD

Las Normas de diseo estn planteadas en trminos determinsticos Los diseos no son consistentes con un nivel uniforme de seguridad Las normas enfocan el problema de seguridad segn dos filosofas diferentes: Mtodo de Tensiones admisibles

Mtodo de Diseo a la rotura



MTODO DE TENSIONES ADMISIBLES:

Las cargas de trabajo < carga admisible Estructura en rango elstico

= Valor caracterstico de la resistencia

=valor medio de la carga mxima durante la vida til de la estructura ( p.ej)



MTODO DE DISEO A LA ROTURA:

=Carga con baja probabilidad de ser excedida durante la vida til de la estructura

Factores de mayoracin con fundamento probabilstico. Depende del tipo de carga

=Resistencia ltima de la seccin.

Factor de minoracin asociada a la incertidumbre del modelo utilizado para determinar



NORMAS DE CLCULO Y DISEO DE ESTRUCTURAS: Establecen los requisitos mnimos que deben cumplir las estructuras.

NCh 3171 Of 2010: Diseo Estructural-Disposiciones y combinaciones de cargas

NCh 1537 Of 86: Cargas permanentes y sobrecargas de uso NCh 433 Of 96 Mod 2009 Diseo ssmico de edificios Decreto Supremo N60 Fija los requisitos de diseo y clculo para hormign armado Decreto Supremo N61 Fija el diseo ssmico de edificios ACI 318-08 Requisitos de reglamento para concreto estructural y comentarios



NCh 3171 Of 2010 Y NCh 1537 Of 86

TAREA: CONTROL

NCh 433 Of 96 Mod 2009


f) RELACIONES ESFUERZO-DEFORMACIN DE LOS MATERIALES

HORMIGN:

Resistencia especificada

Resistencia equivalente

(Ref: NCh 170 Of 85)



HORMIGN:

Resistencia especificada: distribucin probabilstica con un nivel de confianza Nomenclatura de acuerdo a NCh170 Of 85



HORMIGN:

Ref (Park & Paulay)

La deformacin asociada a la resistencia mxima es similar para todos los hormigones. El hormign no pierde toda la resistencia despus de alcanzar la resistencia mxima. La rama descendente cae ms rpidamente en los hormigones de ms alta resistencia La pendiente de la curva en cualquier punto refleja el mdulo de elasticidad. Considerar lineal la curva si

Ec se obtiene de evidencias empricas



HORMIGN:

(Ref: ACI 318-08)

Relacin entre esfuerzo de compresin y deformacin para hormigones de distinta resistencia. Resultados experimentales. (Ref: Park &Paulay)



HORMIGN:

Curva idealizada para hormign en compresin uniaxial (Hognestad) Ref: (Park & Paulay)

COMPRESIN NO CONFINADA



HORMIGN: TRACCIN

Ensayo Brasileo

Ensayo a Flexin (ACI 318-08 seccin 9.5)



HORMIGN: RELACIN DE POISSON

Relacin entre la deformacin transversal y la deformacin en la direccin de la carga uniaxial aplicada. (Rango elstico)



HORMIGN: COMPORTAMIENTO DEL HORMIGN ANTE CONFINAMIENTO

Mediante ensayos de compresin triaxial se observ que:

Si la fuerza de confinamiento aumenta Aumenta resistencia

Aumenta capacidad deformacin

Para cada curva se mantuvo cte la presin del fluido mientras se aumentaba el esfuerzo de compresin hasta la falla y se medan las deformaciones axiales




En 1928, Richard, Brandzaeg y Brown proponen una relacin entre resistencia del hormign confinado y no confinado:




TIPOS DE CONFINAMIENTO:

CONFINAMIENTO ACTIVO: Debido a presin externa ( no se da en la prctica) CONFINAMIENTO PASIVO: A medida que la tensin de compresin aumenta en el hormign, ste se agrieta internamente y se expande lateralmente. Los estribos y la armadura longitudinal reaccionan confinando al hormign circundante. crece rpidamente en la medida que




CONFINAMIENTO MEDIANTE:

HLICES O ESPIRALES DE ACERO (ZUNCHOS): Son ms efectivos porque proporcionan una presin continua de confinamiento, que a grandes deformaciones se aproxima al confinamiento de un fluido.

Confinamiento mediante zunchos. Ref : Park & Paulay




CONFINAMIENTO MEDIANTE:

ESTRIBOS: Slo pueden aplicar reacciones de confinamiento cerca de las esquinas, debido a que la presin del hormign contra los lados de los estribos tiende a flexionar los lados hacia afuera

Confinamiento mediante estribos. Ref : Park & Paulay




EFECTO DEL CONFINAMIENTO :

ANTES DE ALCANZAR RESISTENCIA UNIAXIAL DEL HORMIGN

El confinamiento es poco efectivo

DESPUS DE ALCANZAR RESISTENCIA UNIAXIAL DEL HORMIGN

La efectividad depende de muchas variables





Variables que afectan el perfil de la curva a deformaciones elevadas:

Relacin volumen acero transversal / volumen ncleo de hormign






Esfuerzo de fluencia del acero transversal (lmite superior a presin de confinamiento)






Relacin espaciamiento del esfuerzo transversal / dimensin ncleo de hormign.

Ref : Park & Paulay






Relacin dimetro barra refuerzo transversal / longitud no soportada de las barras transversales.

Ref : Park & Paulay






Cuanta y tamao del refuerzo longitudinal.






Resistencia del hormign.






Tasa de carga





Curva caracterstica hormign





Qu sucede con el hormign que se encuentra fuera del acero transversal?

Cuantas altas de acero transversal: Debe ignorarse la contribucin del recubrimiento a deformaciones elevadas.




CONFINAMIENTO MEDIANTE HLICES (ZUNCHOS)

SUPUESTO: Los zunchos aplican una presin casi uniforme

( presin de confinamiento)

Resistencia a compresin axial hormign confinado (zunchos):




CONFINAMIENTO MEDIANTE ESTRIBOS RECTANGULARES

Existen varias curvas que modelan el comportamiento del hormign confinado:

etc

Chan Baker Roy y Sozen





Kent & Park (1971)

(Unidades kg cm)





Kent & Park (1971)

Confinado

No confinado

(Unidades kg cm)





Scott, Park & Priestley (1982)

(Unidades kg cm)





Ejemplo: Determinar la relacin para la siguiente seccin:

Solucin:




CONCLUSIONES

Una seccin adecuadamente confinada exhibir: Moderado aumento de resistencia (10 a 20% carga esttica) Ms aporte para elementos a compresin Substancial aumento de capacidad de deformacin Importante para obtener ductilidad en elementos en flexin y compresin



ACERO: Idealizaciones de la curva de comportamiento-carga monotnica



ACERO: Idealizaciones de la curva de comportamiento-cargas repetidas

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