1- Generalidades-patologia de La Construccion (1)

7/24/2019 1- Generalidades-patologia de La Construccion (1)

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PATOLOGIA DE LA CONSTRUCCIN

CONCEPTUALIZACIN ESTRUCTURAL

UNIDAD 1GENERALIDADES Y CARGA

Docente: Ing. Rodolfo Felizzola C.


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CONTENIDO DE LA ASIGNATURA

GENERALIDADES Y CONCEPTOS BSICOS SOBRECOMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

-Cargas o solicitaciones sobre una estructura.-Esfuerzos internos-Configuracin geomtricaSISTEMAS ESTRUCTURALES:Muros de Carga: muros en concreto, muros en mampostera estructural.Prticos : Concreto, Metlicos, Madera

Sistemas CombinadosTIPOS DE PLACAS: EN UNA O DOS DIRECCIONESAligeradaMacizaPrefabricadaOtros

TIPOLOGA DE CUBIERTAS:Arcos , Bvedas, Estructuras Metlicas, placas.FALLAS EN LAS ESTRUCTURAS-Fisuras.-Grietas.-Modos de falla (por flexin, cortante, torsin)


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CONTENIDO DE LA ASIGNATURA

DISEO SISMORESISTENTEAmenaza ssmica

Parmetros para realizar un anlisis ssmicosZonas de amenaza ssmica-Capacidad de disipacin de energa-Perfiles de suelo-Espectro elstico de aceleraciones-Mtodos de anlisis

-Obtencin de las fuerzas ssmicas-Derivas


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Reglamento Colombiano de Construccin SismoResistente NSR 10

Cdigo Colombiano de Diseo Ssmico de Puentes 1995

American Concrete Institute ACI-318-99

Documento Bsico SE-C, Seguridad estructural ycimientos

Instituto Colombiano de Normas Tcnicas - ICONTEC

CDIGOS Y NORMAS DE APOYO


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Es el elemento o conjunto de elementos capaces de resistir su propio

peso y las acciones exteriores y transmitirlas al terreno

La estructura tambin es la distribucin y el orden de loscomponentes o las partes de una obra de ingenio:

ESTRUCTURAQu es?


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Puede tratarse de la distribucin y el orden de las partes principalesde un edificioo de una casa, as como tambin de la armadura obase que sirve de sustento a la construccin.

La estructura tambin es la distribucin y el orden de los

componentes o las partes de una obra de ingenio:

ESTRUCTURAQu es?
http://definicion.de/edificio/http://definicion.de/edificio/


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Durante la vida til del edificio, la estructura debe permanecer en su

sitio sin romperse y sin perjudicar el correcto funcionamiento deledificio

Los primeros reglamentos incidan nicamente en las exigencias deresistencia, pero posteriormente se aadieron limitaciones paradeformaciones, vibraciones, fisuraciones etc.

VIDA UTIL O PERIODO DE SERVICIO: Con el paso de losaos toda construccin se degradar, es un hecho inevitable, porende no se trata de construir edificios que duren eternamente, sinoque duren un tiempo razonable en condiciones adecuadas deseguridad, funcionabilidad, habitabilidad y aspecto. Los pariodos deservicios pueden ser de 50 aos y 100 aos para edificios normales ysingulares respectivamente, ello no significa que muchos edificios nodeban durar mas bien por su valor arquitectnico, artstico,histrico, afectivo o por cualquier otro motivo

REQUISITOS BASICOS DE SEGURIDAD


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Estabilidad y resistencia: La estructura debepermanecer en equilibrio estable y conservar suintegridad ante las acciones exteriores previsibles, laedificacin debe resistir sin dao las cargas para lasque fue diseada, muerta, viva, granizo, sismo etc.

Estados limites. El mtodo de estados limites

consiste en analizar para todas las situacionesrazonablemente previsible, como puede fallar unaestructura y cuantificar la magnitud fsica que puedeestablecer el limite de fallo.

Estado limite: Es una condicin mas all de la cual unaestructura o uno de sus componentes deja de cumplir sufuncin (estado lmite de servicio) o se vuelve insegura(estado limite de resistencia).


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Estados limite ltimos. Los estados limites ltimosson los que de ser superados, constituyen un riesgospara las personas, ya sea porque producen unapuesta fuera del servicio del edificio o el colapso totalo parcial del mismo. Debido a el alto riesgo quesupone el fallo en un estado limite ultimo, para

Comprobar su cumplimiento se utilizan coeficientesde seguridad que aumentan las acciones ydisminuyen la resistencia, de modo que laprobabilidad que el estado limite llegue a superarse

se reduce notablemente.Los estados limites ltimos se refieren al fallo de unaestructura por perdida de equilibrio, rotura deelementos o uniones, etc.


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Estado limite de servicio. Son aquellos que de sersuperados afectan al confort y al bienestar de losusuarios o de terceras personas, al correcto

funcionamiento del edificio o la apariencia de laconstruccin. Para comprobar el cumplimiento delos estados limites de servicio se utilizan coeficientesde seguridad de valor unidad, puesto que lasconsecuencias de fallo son mucho menores que lasdebidas a estados limites ltimos


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El anlisis estructural es el proceso mediante el cualse determina la respuesta de una estructura a cargas o

acciones especificadas. Esta respuesta generalmentese mide cuantificando las fuerzas internas y lasdeformaciones en toda 1a estructura.

Podemos decir que la estructura cumplir:

a) Debe soportar las cargas en condiciones seguras.b) Los requisitos de funcionalidad.

ANALSIS ESTRUCTURALCONCEPTO


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Concreto Estructural fc>=21.1MPa

Acero Estructural Fy>=252MPa

Madera Estructural

Mampostera Estructural

MATERIALES EN LA CONSTRUCCIN


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Concreto Estructural

Resistencia a la Compresin, fc Durabilidad, Modulo deelasticidad, Ec, Resistencia a corte

Acero EstructuralEsfuerzo a mnimo a fluencia, Fy, Modulo de elasticidad Es,

Esfuerzo mnimo a tensin Fu, Resistencia a corte Madera EstructuralModulo de elasticidades, Resistencia a tensin y a compresin ya corte

Mampostera EstructuralResistencia a la compresin, fm, modulo de elasticidadEn general peso unitario, relacin de poisson, modulo decortante, coeficiente de expansin trmica, absorcin etc.

PROPIEADADES DE LOS MATERIALES


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Grado de libertad: El nmero de grados de libertad de unsistema, corresponde al nmero mnimo de coordenadas necesariaspara definir la posicin en el espacio y en el tiempo de todas laspartculas de masa del sistema

Rigidez: Todo cuerpo elstico que sea sometido a fuerzasexternas, ya sean estticas o dinmicas, sufre una deformacin. Larigidez se define como la relacin entre estas fuerzas externas y lasdeformaciones que ellas inducen en el cuerpo.

.

CONCEPTO DE:


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La rigidezes, por lo tanto, la relacin entre las fuerzas y losdesplazamientos y usualmente se denomina por medio de laletra k. Matemticamente se expresa por medio de la siguiente

relacin: k=P/u


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Estabilidad, Las estructuras deben ser estables para evitar lacada por la accin de fuerzas. Para conseguir una buena estabilidadhay varios procedimientos:

- Una buena cimentacin- Uso de anclajes- Aumento de la superficie de la base de apoyo

Resistencia, Las estructuras deben ser resistentes para impedirque se rompan por la accin de fuerzas. Los elementos de la estructuradeben contribuir a soportar los esfuerzos que actan sobre ella.

Ductilidad: La ductilidad representa una medida de la capacidadde una estructura para soportar cargas laterales en el rango inelstico,

disipando la energa del sismo y creando daos controlados en formadispersa o en forma localmente concentrada.La habilidad que tienenciertos materiales, como el acero, de admitir deformacionesimportantes luego de alcanzado su esfuerzo mximo se conoce comocomportamiento dctil


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TIPOS DE ESFUERZOS

Los tipos de esfuerzos que pueden actuar sobre un

elemento son:

- Traccin o tensin: se llama esfuerzo de traccin a toda carga ofuerza que tiende a alargar el objeto sobre el que acta.

- Compresin: se llama esfuerzo de compresin a toda carga o fuerzaque al actuar sobre un cuerpo slido tiende a comprimirlo.

- Cortadura: se llama esfuerzo de cortadura a un par de fuerzas que alactuar sobre un cuerpo slido tienden a cortarlo en dos mitades.

- Flexin: un elemento est sometido a flexin cuando sobre el actanuna o ms fuerzas que tratan de curvarlo. Actan al mismo tiempo elesfuerzo de traccin y el de compresin.Torsin: se llama esfuerzo de torsin a un par de fuerzas que al actuar

sobre un cuerpo slido tienden a retorcerlo.


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REQUISITOS BSICOS DE UNA EDIFICACIN

La estructura y todas sus partes deben cumplir, adems de las

prescripciones por razones ssmicas, los siguientes requisitos:

Res i s t enc i a La estructura de la edificacin y todas sus partes debendisearse y construirse para que los materiales utilizados en laconstruccin de los elementos y sus conexiones puedan soportar con

seguridad todas las cargas contempladas en el Ttulo B de la NSR-10sin exceder las resistencias de diseo cuando se mayoran las cargas pormedio de coeficientes de carga, o los esfuerzos admisibles cuando seutilicen las cargas sin mayorar.

F u n c i o n am i e n t o Los sistemas estructurales y sus componentes deben

disearse para que tengan una rigidez adecuada que limite: (a) lasdeflexiones verticales de los elementos, (b) la deriva ante cargas de sismo

y viento, (c) las vibraciones y (d) cualquier otra deformacin que afecteadversamente el funcionamiento de la estructura o edificacin.


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Fuer za s cau sada s po r def o r m ac i o ne s im pu est a s Deben tenerse encuenta en el diseo las fuerzas causadas por deformaciones impuestas ala estructura por: (a) los asentamientos diferenciales contemplados enel ttulo H, (b) por restriccin a los cambios dimensionales debidos a

variaciones de temperatura, expansiones por humedad, retraccin defraguado, flujo plstico y efectos similares.

Anl i s i s Los efectos de las cargas en los diferentes elementos

de la estructura y sus conexiones deben determinarseutilizando mtodos aceptados de anlisis estructural,teniendo en cuenta los principios de equilibrio, estabilidadgeneral, compatibilidad de deformaciones y las propiedades

de los materiales tanto a corto como a largo plazo. Enaquellos elementos que tiendan a acumular deformacionesresiduales bajo cargas de servicio sostenidas (flujo plstico)debe tenerse en cuenta en el anlisis sus efectos durante la

vida til de la estructura.


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INTEGRIDAD ESTRUCTURALLos elementos y miembros estructurales deben estar

unidos con el fin de obtener una integridadestructural general que les permita experimentar

dao local sin que la estructura en general pierda suestabilidad ni extienda el dao local a otros

elementos, ni se presente colapso progresivo.

NUDOS-CONEXIONES VIGA COLUMNA-CONEXIONES METALICAS, ZONAS DE

CONFINAMIENTO

Por razones accidentales o debido a que la estructura se utiliza para finesdiferentes a los previstos en el diseo, sta puede sufrir dao local o la falta decapacidad resistente en un elemento o en una porcin menor de laedificacin.

Capacidad de la estructura para evitar colapso generalizado cuandoocurre dao localizado


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CARGASTtulo B NSR 10

Son fuerzas u otras solicitaciones que actan sobre el sistemaestructural y provienen del peso de todos los elementospermanentes en la construccin, los ocupantes y suspertenencias, efectos ambientales, asentamientos diferenciales.

Ca r g a m a y o r a d a Es una carga que se obtiene como elproducto de una carga nominal por un coeficiente de carga. Lasfuerzas ssmicas dadas en el Ttulo A de la NSR10 corresponden

a fuerzas mayoradas, ya han sido afectadas por el coeficiente decarga, el cual va incluido en la probabilidad de ocurrencia delsismo de diseo


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Ca r ga s n om i n a l es o de Ser v i c i o Son las magnitudes delas cargas que NO han sido mayoradas por algn factor. Lascargas muertas, vivas y de viento que se dan en el Ttulo B soncargas nominales o reales, las cuales NO han sido multiplicadaspor el coeficiente de carga.

Coef i ci en t e d e ca r ga Es un coeficiente que tiene en cuentalas desviaciones inevitables de las cargas reales con respecto a

las cargas nominales y las incertidumbres que se tienen en elanlisis estructural. Es sinnimo de factor de carga paraefectos del Reglamento NSR-10.


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Coef i ci en t e de r edu cci n de r esi st en ci a Es uncoeficiente que tiene en cuenta las desviaciones inevitablesentre la resistencia real y la resistencia nominal del elemento yla forma y consecuencia de su tipo de falla. Es sinnimo de

factor de reduccin de resistencia para efectos delReglamento NSR-10.

Ca r g a s m uer t a s La carga muerta cubre todas las cargas de

elementos permanentes de construccin incluyendo suestructura, los muros, pisos, cubiertas, cielos rasos, escaleras,equipos fijos y todas aquellas cargas que no son causadas por laocupacin y uso de la edificacin. Las fuerzas netas depreesfuerzo deben incluirse dentro de la carga muerta.


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Ca r g a s v i v a s Las cargas vivas son aquellas cargas producidaspor el uso y ocupacin de la edificacin y no deben incluircargas ambientales tales como viento y sismo.

Impacto: Cuando la estructura quede sometida a carga viva generadora de impacto,la carga viva debe incrementarse, para efectos de diseo, por los siguientesporcentajes:(a) Soportes de Elevadores y Ascensores, ............................................. ...100%(b)Vigas de puentes gras con cabina de operacin y sus conexiones, ... 25%(c)Vigas de puentes gras operados por control remoto y sus conexiones, .. 10%

(d)Apoyos de maquinaria liviana, movida mediante motor elctrico o por un eje,................... 20%


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Reduccin de la carga viva


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La respuesta

estructuralvaria con eltiempo

Cargas Dinmicas


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Masa de los materiales NSR10


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FILOSOFIAS DE DISEO

MTODO DE ESFUERZOS DE TRABAJO O

ESFUERZOS ADMISIBLES.Diseo de los elementos estructurales en el cual los esfuerzosson calculados bajo teoras elsticas, utilizando cargas sinmayorar, que no deben exceder un valor lmite para cada tipode esfuerzo. Se persigue lograr un adecuado comportamientode la estructurabajo cargas de servicio. Estecomportamiento se refiere al control dentro de lmitespermisibles de flechas y fisuras.

Se limitan las tensiones de trabajo de los materiales aun 50 % de su resistencia efectivafc=0.45fcfs=0.5Fy

* MTODO DE RESISTENCIA L i d t t d di l


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* MTODO DE RESISTENCIA, La esencia de este mtodo es disear lassecciones de concreto reforzado considerando deformacionesinelsticas para alcanzar la resistencia mxima al aplicar la mximacarga a la estructura

CRITERIOS DE DISEO Las deformaciones son proporcionales a su distancia al eje

neutro.No se acepta la proporcionalidad entre las tensiones y lasdeformaciones. Esta relacin no es linealSe admite adherencia perfecta entre el concreto y el aceroEl trabajo del concreto a traccin es despreciableLa deformacin del concreto en el instante de la falla variaentre 0.003 y 0.004, se asume que la falla es inminente cuandoeuc alcanza el valor de 0.003


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COMBINACIONES


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COMBINACIONESDE CARGA NSR10

ESFUERZOS DE TRABAJO

D+ F (B.2.3-1)D+ H + F + L + T (B.2.3-2)D+ H+ F + (Lr G Le ) (B.2.3-3)

D+ H+ F + 0.75(L + T) + 0.75(Lr G Le ) (B.2.3-4)D+ H + F +W (B.2.3-5)D+ H + F + 0.7E (B.2.3-6)D+ H+ F + 0.75W+ 0.75L + 0.75 (Lr G Le )(B.2.3-7)D+ H + F + 0.75(0.7E) + 0.75L + 0.75(Lr G Le )

(B.2.3-8)0.6D+W+ H (B.2.3-9)0.6D+ 0.7E + H (B.2.3-10)

COMBINACIONES


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COMBINACIONESDE CARGA NSR10

METODO DE LA RESISTENCIA

1.4D1.2D+ 1.6L + 0.5(Lr G Le ) (B.2.4-2)

1.2D+ 1.6 Lr G Le + 1.0L 0.5W (B.2.4-3)1.2D+ 1.0W+ 1.0L + 0.5 Lr G Le (B.2.4-4)1.2D+ 1.0E + 1.0L (B.2.4-5)0.9D+ 1.0W (B.2.4-6)0.9D+ 1.0E (B.2.4-7)


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FACTORES DE REDUCCIN DERESISTENCIA


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CONTROL DE DEFLEXIONES

Los elementos de concreto reforzado sometidos a flexin deben disearse para que

tengan una rigidez adecuada con el fin de limitar cualquier deflexin que pudieseafectar adversamente la resistencia o el funcionamiento de la estructura.


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DEFLEXIONES MAXIMASADMISIBLES

CRITERIOS DE ESTRUCTURACIN DE


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CRITERIOS DE ESTRUCTURACIN DEEDIFICIOS

El edificio debe poseer una configuracin de elementos estructurales quele confiera resistencia y rigidez a cargas laterales en cualquier direccin.Esto se logra proporcionando sistemas resistentes en dos direccionesortogonales.2. La configuracin de los elementos estructurales debe permitir un

flujo continuo, regular y eficiente de las fuerzas ssmicas desde el puntoen que stas se generan ( o sea, de todo punto donde haya una masa queproduzca fuerzas de inercia ) hasta el terreno. Hay que evitar las amplificaciones de las vibraciones, las

concentraciones de solicitaciones y las vibraciones torsionales quepueden producirse por la distribucin irregular de masas o rigideces enplanta o e elevacin. Para esto la estructura debe ser sencilla, regular,simtrica, continua. Los sistemas estructurales deben disponer de redundancia y decapacidad de deformacin inelstica que les permitan disipar la energaintroducida por sismos de excepcional intensidad, mediante elevadoamortiguamiento inelstico y sin la presencia de fallas frgiles locales yglobales


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RECOMENDACIONES DE ESTRUCTURACIN

Marco tridimensional

formado por columnas y vigas en dos direcciones, conectadas entre sde manera de permitir la transmisin demomentos flexionantes y proporcionar rigidez lateral a la estructura.

Marco rigidizado con diagonales de contraviento, conncleos rgidos o con muros de relleno. En estas estructuras lasinteraccin entre los dos sistemas bsicos produce una distribucin delas cargas laterales que es compleja y variable con el nmero de pisos,pero que da lugar a incrementos sustanciales de rigidez y resistenciacon respecto a la estructura a base de marcos.

Estructura tipo cajn, de paredes de carga, esta formada por paneles


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PRTICOS RGIDOS


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SISTEMAS TIPO CAJN


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PRTICOSRIGIDIZADOS


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IRREGULARIDAD DE LASESTRUCTURAS

EN PLANTA


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IRREGULARIDAD DE LAS


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EN ALTURA

IRREGULARIDAD DE LASESTRUCTURAS


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SISTEMAS ESTRUCTURALES


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