11-Diseño Sismorresistente en Concreto (Aci 318-05)

Diseo Sismorresistente en Concreto Armado Elaborado por: Ing. Eliud HernndezVicepresidente INESAProfesor: UCV & UP Guadalajara

Universidad Central de VenezuelaAnlisis y Diseo Estructural Asistido por Computadora

Caracas, Marzo 2013

http://www.inesa-adiestramiento.comTelfonos: 58-412-2390553; 58-212-7616107; 58-212-7617872

Email: [email protected] Twitter: @iadiestramiento

Diseo Sismorresistente en Concreto Armado

ACI 318-05 & ACI 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary

Normas y Cdigos de Diseo de Edificaciones de Concreto Armado.

ACI 352-05 Recommendation for Design of Beam-Column Connections in Monolithic Reinforced Concrete Structures

ACI 374-05 Acceptance Criteria for Moment Frames Based On Structural Testing and Commentary

ACI 421-05 Design of Reinforced Concrete Slab

ACI 315-05 Details of Concrete Reinforcement

Filosofia del Diseo Estructural Sismo-resistente

Establecer un Diseo Por Capacidad: Limitar Mecanismos Frgiles yPropiciar Mecanismos Ductiles.

Elegir y establecer el patron de falla adecuado de los elementos Fusibles que entrarn en cedencia durante un evento ssmico.

Los elementos Fusibles deben ser capaces de desarrollar incursionesinelsticas significativas de manera estable y de disipar energa duranteun evento ssmico. Para ello se deben controlar debidamente las posiblesfallas frgiles que puedan ocurrir en cada uno de ellos.

Disear el resto de los elementos del sistema resistente a sismo, con lacondicin de que permanezcan en el rango elstico al presentarse lasfallas ductiles (Rtulas plsticas) esperadas en los Fusibles, y asi evitarel colapso de la estructura.

Las fallas frgiles principales estan asociadas a problemas deconfinamiento, adherencia, longitudes de desarrollo y resistencia al corte.


Casos y Combinaciones de Carga(1) 1.4 CP(2) 1.2 CP + 1.6 CV + 0.5 CVt(3) 1.2 CP + 1.6 CVt + 0.5 CV (4) 1.2 CP + CV + 1.0 E(5) 0.9 CP + 1.0 E

Donde:

CP : Carga PermanenteCV: Carga VariableCVt: Carga Variable de TechoE: Accin ssmica: : : : Factor de Participacin de la Carga Variable


1) Moment Frames (MF). Porticos a MomentoPrticos en el cual sus Miembros (Vigas, Columnas yNodos) resisten las solicitaciones por medio de flexin,fuerzas cortantes y fuerzas axiales, inducidas por lascargas gravitacionales y las acciones ssmicas.

Sistemas Estructurales Sismo-resistentes


2) Structural Walls (EW). Muros EstructuralesMuros dispuestos para que resistan combinaciones defuerzas cortantes, momentos y fuerzas axialesinducidas por las cargas gravitacionales y las accionesssmicas.

1) Moment Frames (MF). Porticos a Momento

Special Moment Frames (SMF). Prticos Especiales a Momento. Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rango inelstico demanera estable, ante un evento ssmico. El nivel de detallado proporciona laresistencia y ductilidad requerida para la condicin sismorresistente masexigente, de conformidad a los lineamientos normativos.

Intermediate Moment Frames (IMF). Prticos Intermedios a Momento.

Ordinary Moment Frames (OMF). Prticos Ordinarios a Momento.


Clasificacin segn su Nivel de Desempeo.

Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rango inelstico demanera limitada, ante un evento ssmico. El nivel de detallado proporciona laresistencia y ductilidad requerida para una condicin sismorresistenteintermedia, de conformidad a los lineamientos normativos.

Sistemas con muy poca capacidad inelstica. El nivel de detallado proporciona la resistencia requerida para un desempeo en el rango elstico, de conformidad a los lineamientos normativos.

Porticos Especiales a Momento (SMF). a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3 ACI 318-05)

La fuerza mayorada de compresin axial en el elemento, Pu , bajocualquier combinacin de cargas (Gravitacionales y sismicas) no debeexceder Ag fc / 10.

La luz libre del elemento, Ln , no debe ser menor que cuatro veces sualtura til.

El ancho del elemento, bw , no debe ser menor que 0.3h y 25 cms.

El ancho del elemento, bw, no debe exceder el ancho del elemento deapoyo (medido en un plano perpendicular al eje longitudinal del elementoen flexin) ms una distancia a cada lado del elemento de apoyo que noexceda tres cuartas partes de la altura del elemento en flexin.

a.1) Alcance (21.3.1 ACI 318-05)


a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.2) Refuerzo Longitudinal (21.3.2 ACI 318-05)

max = 0.025


min = 14 / fy Cuantas

La resistencia a momento positivo en la cara del nodo, no debe sermenor que la mitad de la resistencia a momento negativoproporcionada en esa misma cara. La resistencia a momento negativoo positivo, en cualquier seccin a lo largo de la longitud del elemento,no debe ser menor de un cuarto de la resistencia mxima a momentoproporcionada en la cara de cualquiera de los nodos.

Porticos Especiales a Momento (SMF).

El lmite inferior del rea de refuerzo longitudinal es para controlarlas deformaciones dependientes del tiempo y para que el momentode fluencia exceda al momento de fisuracin. El lmite superior reflejaprincipalmente la preocupacin por la congestin del acero y por otraparte, evitar obtener secciones de comportamiento frgil.



Condicin de Momentos de Diseo.



Slo se permiten empalmes por solape de refuerzo de flexincuando se proporcionan estribos cerrados de confinamiento oespirales en la longitud de empalme por solape. El espaciamiento delrefuerzo transversal que envuelve las barras solapadas no debeexceder el menor de d/4 10 cms. No deben emplearse empalmespor solape:



Dentro de los Nodos. En una distancia de dos veces la altura del elemento, medida desde la cara del nodo. Donde el anlisis indique fluencia por flexin, causada por desplazamientos laterales inelsticos del prtico.


bw > 0.3h y 25 cms.

h

S < 10 cms.d/4

2hAs1 (+) > As1 (-) 2 As2 (+) >

As2 (-) 2

As1 (-) As2 (-)

As (+) > As max (-) 4

As (-) > As max (-) 4

d

SOLAPES

Ln > 4d

bw

h As min (14 / Fy) bw d

As max 0.025 bw d

Aplicable a cualquier seccin sometida a Flexin en sistemas (SMF).

Disposicin General del Refuerzo Longitudinal


a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.3) Refuerzo Transversal por Confinamiento (21.3.3 ACI 318-05)

En una longitud igual a dos veces la altura del elemento, medidadesde la cara de elemento de apoyo hacia el centro de la luz, enambos extremos del elemento en flexin.

En longitudes iguales a dos veces la altura del elemento a amboslados de una seccin donde puede ocurrir fluencia por flexin debido adesplazamientos laterales inelsticos del prtico.


Deben disponerse estribos cerrados de confinamiento en las siguientes regiones de los elementos:


a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.3) Refuerzo Transversal (21.3.3 ACI 318-05)

La cuarta parte de la altura util de la seccin (d/4)


El primer estribo cerrado de confinamiento debe estar situado a noms de 5 cms de la cara del elemento de apoyo. El espaciamiento sde los estribos cerrados de confinamiento no debe exceder el menor de:


8 veces el dimetro de las barras longitudinales (8 dbL)24 veces el dimetro de la barra del estribo cerrado de Confinamiento (24 dbc)30 centimetros

S



Cuando no se requieran estribos cerrados de confinamiento, debencolocarse estribos con ganchos ssmicos en ambos extremos, espaciados ano ms de d/2 en toda la longitud del elemento.


Se permite que los estribos cerrados de confinamiento en elementos enflexin sean hechos hasta con dos piezas de refuerzo: un estribo con ungancho ssmico en cada extremo y cerrado por un gancho suplementario.Los ganchos suplementarios consecutivos que enlazan la misma barralongitudinal deben tener sus ganchos de 90 en lados opuestos delelemento en flexin. Si las barras de refuerzo longitudinal aseguradas porlos ganchos suplementarios estn confinadas por una losa en un solo ladodel elemento en flexin, los ganchos de 90 de los ganchos suplementariosdeben ser colocados en dicho lado.




El Refuerzo Transversal se requiere por las siguientes razones:

Proveer la adecuada Resistencia al Corte.

Permitir la formacin de Rtulas Plsticas a Flexin.

Confinar la Seccin.

Evitar el Pandeo de las Barras Longitudinales.

Mejorar la Adherencia en Zonas de Solapes




Disposicin del Refuerzo Transversal.

dbmin para estribos = 3/8

5cms30 cms.

Ln

2h 2h

L24 db

d/4

So o Ln/6

45 cms.

L

B max

b.4) Diseo por Corte (21.4.5 ACI 318-05)


La fuerza de cortante de diseo, Ve , se debe determinar considerandolas mximas fuerzas que se puedan generar en las caras de los nodos encada extremo del elemento. Estas fuerzas se obtienen usando lasresistencias a flexin mximas probables Mpr en cada extremo delelemento, correspondientes al rango de Fuerzas axiales ultimas, Pu , queactan en l.

Importante: No es necesario que las fuerzas cortantes en el elementosean mayores que aquellas determinadas a partir de la resistencia de losnodos, basada en Mpr de los elementos transversales que confluyen en elnodo. En ningn caso Ve debe ser menor que el cortante mayoradodeterminado a partir del anlisis de la estructura.

Porticos Especiales a Momento (SMF). b) Elementos Sometidos a Flexo-Compresin. (21.4 ACI 318-05)



b.4) Diseo por Corte (21.4.5 ACI 318-05)

VeMpr sup

Mpr inf Ve

Ln

Los momentos Mximos probables Mpr seobtienen considerando el menor valor entre:a) La capacidad a flexin de las columnas

(Diagrama de Interaccin).b) Los mximos momentos que pueden

transferir las vigas bajo condicin inelstica.

Vp =

Pu

+

-

Mpr sup + Mpr inf-

Ln

+ +-

Ve = +Vp Vg

Vg = Corte Gravitacional Mayorado determinado por Anlisis



Se utiliza la Fuerza Axial Ultima Pu, proveniente de las cargas gravitacionales y sismicas, que conduzca a la Mayorresistencia a flexin en columnas.

Pu

Mpr Col

Pb

CpP

M

Tp

Determinacin de la capacidad Mpr a flexin en columnas, para el diseo por Corte.

Momento Resistente Mximo Probable


Mpr sup + Mpr inf-

LnVp Vg

El refuerzo transversal, en cada direccin, en la Zona de Confinamientodebe disearse para resistir cortante suponiendo que Vc = 0, cuando seproduzca simultneamente las siguientes condiciones:

+ -

La fuerza axial de compresin mayorada, Pu ,incluyendo lo efectos ssmicos, es menor que Ag fc / 20

Vg1)

2)

+

b) Elementos Sometidos a Flexo-Compresin. (21.4 ACI 318-05)b.4) Diseo por Corte (21.4.5 ACI 318-05)


Vn = Ve = (Vs + Vc )Av fy d S

Vs=

Av : Area de la Ligadura por el Nmero de Ramas

b.5) Resistencia Mnima a Flexin de Columnas (21.4.2 ACI 318-05)



Se debe satisfacer la siguiente ecuacin:

Mnc = Suma de los momentos nominales de flexin de las columnasque llegan al nodo, evaluados en las caras del nodo. La resistencia a laflexin de la columna debe calcularse para la fuerza axial mayorada,congruente con la direccin de las fuerzas laterales consideradas, queconduzca a la resistencia a flexin mas baja. Mnb = Suma de los momentos nominales de flexin de las vigas quellegan al nodo, evaluados en las caras del nodo. En vigas T, debeconsiderarse que el acero de refuerzo a traccin en la cara del nodocontribuye a Mnb , siempre que dicho refuerzo este desarrollado en laseccin crtica para flexin.

b.5) Resistencia Mnima a Flexin de Columnas (21.4.2 ACI 318-05)


Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Elementos Sometidos a Flexo-Compresin. (21.4 ACI 318-05)

Mnc Col Inf

Mnc Col Sup

Mnc Vig DerMnc Vig Izq

Asvdsup

infAsviinf

Criterio Columna Fuerte / Viga Debil

La Filosofia es Evitar la Presencia de un Entrepiso Debil, que conduzca al colapso de la estructura



Determinacin de la capacidad Mnc, a flexin en Vigas, para la Revisin del Criterio Columna Fuerte/Viga debil.

T = Fy As

C = 0.85 fc a ba

c = cu

s > y

fc = 0.85 fc

b

h

dE.N

c

Mnc Viga = Fy As d (a/2) = 1.25 Fy As0.85 fc b

a =

As : Area de Acero en Traccin, en la cara de la columna.

As



Se utiliza la Fuerza Axial Ultima Pu, proveniente de las cargas gravitacionales y sismicas, que conduzca a la Menorresistencia a flexin en columnas.

Pu

Mnc Col

Pb

CpP

M

Tp

Determinacin de la capacidad Mnc a flexin en columnas, para la Revisin del Criterio Columna Fuerte/Viga debil.

Momento Resistente Mnimo Nominal


Porticos Especiales a Momento (SMF). Imgenes de fallas en Columnas.

Problemas de Confinamiento


Porticos Especiales a Momento (SMF). Imgenes de fallas en Columnas.

Presencia de Entrepiso Blando

c.1) Requisitos Generales (21.5.1 ACI 318-05)


Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5 ACI 318-05)

Las fuerzas en el refuerzo longitudinal de vigas en la cara del nodo deben determinarse suponiendo que la resistencia en el refuerzo de traccin por flexin es 1.25 fy .

1.25 fy .

T

T

1.25 fy .

C

C




El refuerzo longitudinal de una viga que termine en una columna, debe prolongarse hasta la cara ms distante del ncleo confinado de la columna y anclarse alli, de acuerdo a las longitudes de desarrollo normativas a traccin y/o compresin.




Donde el refuerzo longitudinal de una viga atraviesa una unin Viga-Columna, la dimensin de la columna paralela al refuerzo de la viga, no debe ser menor que 20 veces el dimetro de la barra longitudinal de mayor dimetro en la viga, para concretos de peso normal. Para concretos livianos, se acepta un limite igual a 26 veces el dimetro.

h columna

db Long (Viga)h Columnadb Long (Vigas)

20

Para concretos con fc 250 Kg/cm2Seccion A-A

A

AVista Lateral

c.2) Refuerzo Transversal (21.5.2 ACI 318-05)



Dentro del nodo deben colocarse ligaduras cerradas de confinamiento como refuerzo transversal, dispuestas de la misma forma que en las zonas de confinamiento de las columnas que llegan al nodo, tal como lo especifica 21.4.4.

>o Ln/6

45 cms.

L

B

c.2) Refuerzo Transversal (21.5.2 ACI 318-05)



Cuando existan elementos que llegan en los cuatro lados del nodo y el ancho de cada elemento mide por lo menos tres cuartas partes del ancho de la columna, se permite que el refuerzo transversal dentro del nodo sea al menos igual a la mitad de la cantidad requerida por criterios de confinamiento. Por otra parte, se permite un espaciamiento de 15 cms.

b viga 1b viga 3

b viga 4

b viga 2

hyhx

b viga 1 y b viga 3 0.75 hyb viga 2 y b viga 4 0.75 hx

Av 0.5 Ash

Planta

c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)



Distribucin de Fuerzas en el Nodo

Vcol sup

V col Inf

V vig Der

V vig Izq

Mpr col sup

Mpr col Inf

Mpr vig DerMpr vig Izq





Momentos Mximos probables en Columnas. Se obtiene del diagrama de interaccin de la Columna, para la fuerzaaxial (Pu) proveniente de combinacin de las cargas gravitacionales yssmicas, que conduzca a la mayor capacidad a flexin en laColumna. Es el Mismo Momento Utilizado para el diseo por Corte.

Mpr col

Mpr vig Momentos Mximos Probables en Vigas.

Se obtiene considerando un esfuerzo cedente esperado de 1.25 fyen el acero a traccin de la seccin en la cara de la columna. Es elmismo momento utilizado para revisar el Criterio ColumnaFuerte/Viga Debil





Corte en Columnas. Se obtiene a partir de la suma de los momentos mximosprobables en los extremos de la columna, divididos entre la luzlibre del elemento. Es el valor utilizado para el diseo por corte enla columna (Ve).

V col

V vig Corte en Vigas.

Se obtiene a partir de la suma de los momentos mximosprobables en los extremos de las vigas, divididos entre a luz libre,mas el corte proveniente de las cargas gravitacionales mayoradasactuando a lo largo del elemento. Es el valor utilizado para eldiseo por corte en la Viga (Ve).





T1 = 1.25 fy As1

C1 = T1T2 = 1.25 fy As2

C2 = T2

T3C3

T4 C4

Vcol sup

V col inf

V viga Der

V viga Izq




Determinacin del Corte Resultante en el Nodo

T1 = 1.25 fy As1

C1 = T1T2 = 1.25 fy As2

C2 = T2

Vcol Sup

V col Inf

Vj

Vj1 = C2 + T1 V col sup = 1.25 (As1 + As2) fy V col supVj2 = C1 + T2 V col inf = 1.25 (As1 + As2) fy V col inf

Mayor valor entre Vj1 y Vj2Vj max




Corte Resistente en el Nodo (Vc).

Para Nodos Confinados en las Cuatro caras.

Para Nodos Confinados en tres caras o en dos caras opuestas.

Para Otros Casos

Para Concretos con agregado Normal, se tiene:

Aj : Area horizontal efectiva de la seccin transversal en un plano paralelo al acero de refuerzo que genera el corte en el nodo.

Aj = bj hj

Vc Vj max ( = 0.85)



Definicin del Ancho efectivo ( bj ) del Nodo.

.- En vigas de menor ancho que la columna, el ancho efectivo del nodo es igual al menor valor entre:

El ancho menor de la viga mas la profundidad del nodo.

El menor ancho de la viga ms dos veces la menor distancia perpendicular al eje de la viga, desde el borde de la misma al borde la columna, sin exceder el ancho de la columna.

c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05) Corte Resistente en el Nodo (Vc).

( hj ) Representa la profundidad del Nodo.



( bj )

( hj )



vigarea efectiva del nudo

b x

profund. efectiva del nudo = hprofund. de la columna = h

beancho efectivo del nudo = = b+h < b+2x eb

c.4) Longitudes de Desarrollo para Barras en Traccin (21.5.4 ACI 318-05)



La Longitud de desarrollo mnima (Ldh) para barras (N 3 a N11) con ganchos estandar a 90 y concreto con agregado Normal.

l min

c) Diseo de Nodos. (21.5 ACI 318-05)

8 db

15 cmsLdh

12 db

Ldh

2) Structural Walls (SW). Muros Estructurales.

Special Reinforced Concrete Structural Walls (SRCSW). Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.


Clasificacin segn su Nivel de Desempeo.

Ordinary Reinforced Concrete Structural Walls (ORCSW). Muros Estructurales Ordinarios de Concreto Reforzado.

Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rango inelstico demanera estable, ante un evento ssmico. El nivel de detallado proporciona laresistencia y ductilidad requerida para la condicin sismorresistente masexigente, de conformidad a los lineamientos normativos.

Sistemas con muy poca capacidad inelstica ante un evento ssmico. El nivelde detallado proporciona la resistencia requerida para un desempeo estable enel rango elstico, de conformidad a los lineamientos normativos.

Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.


Caracteristcas Generales.

Lw

hw Muro

bw : Espesor del Muro Segmento de Muro

Lw

hw

Viga de Acople Dintel(Segmento Horizontal de Muro)

Muro Muro

(Segmento Vertical de Muro)

Abertura



Respuesta Estructural.

Falla a Flexin Falla a Corte Falla por DeslizamientoY Flexin

Falla por Deslizamiento



Respuesta Estructural.Muros a Flexin: hw / Lw > 2

T CV

P

MLw

hw

Concentracin de Fuerzas deTraccin y Compresin en losExtremos generadas por la accinssmica.

En estos muros debe disponerse de Miembrosde Borde en los extremos, a fin de cumplir larelacin Demanda /Capacidad a traccin y acompresin.



Respuesta Estructural.

Muros a Corte: hw / Lw 2

En estos muros debe disponerse de una cuantia de refuerzo horizontal igual a la cuantia refuerzo vertical para controlar la tensin diagonal.


a) Refuerzo. (21.7.2 ACI 318-05)


La Cuanta Mnima de Acero de Refuerzo, dispuesta en ambas direccionesdel Muro, debe ser mayor o igual a 0.0025.

El espaciamiento del acero de Refuerzo, dispuesto en ambas direccionesdel muro no debe exceder de 45 cms.

El refuerzo que contribuye a la Resistencia por Corte Vn debe ser continuoy distribuido en el plano cortante.

La longitud de desarrollo del acero de refuerzo en empalmes, deben serconforme a lo establecido para barras en traccin. Si el empalme se desarrolladonde es probable alcanzar la cedencia del refuerzo longitudinal, la longitudde desarrollo se debe multiplicar por 1.25.

En un muro deben emplearse cuando menos dos capas de refuerzocuando Vu exceda Acv f c / 6


b) Fuerzas de Diseo. (21.7.3 ACI 318-05)


Las fuerzas de diseo (axial, corte y momento) deben obtenerse del anlisis estructural ante cargas gravitacionales y sismicas.


c) Resistencia por Corte. (21.7.4 ACI 318-05)


Acv = Area gruesa definida por el espesor y la longitud horizontal del Muro.

t = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.

Aspectos Generales.

En Muros o Segmentos Verticales de Muros, se tiene que:

llll = Cuantia del acero de refuerzo Vertical.

En Dinteles o Segmentos Horizontales de Muros, se tiene que:

t = Cuantia del acero de refuerzo Vertical. llll = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal. Acw = Area gruesa definida por el espesor y la longitud vertical del Segmento Horizontal o Dintel.




Aspectos Generales.

Para restringir efectivamente las fisuras inclinadas, el refuerzo incluido ent y l debe estar adecuadamente distribuido a lo largo de la longitud y alturadel muro. Al determinar t y l no se debe incluir el cordn de refuerzo cercade los bordes del muro colocado en forma concentrada para resistir laflexin del mismo.

Dentro de lmites prcticos, la distribucin del refuerzo por cortante debeser uniforme y con espaciamientos pequeos.




Resistencia Nominal por Corte

c = 0.80

c = 0.53

c varia linealmente entre 0.8 y 0.53

Acv = Area gruesa definida por el espesor y la longitud horizontal del Muro

t = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.




El valor de la relacin (lw / hw) empleada para determinar Vn en segmentos de un muro, debe ser la mayor entre aquella para todo el muro y aquella para el segmento de muro considerado.

Los muros deben tener refuerzo por cortante distribuido que proporcioneresistencia en dos direcciones ortogonales en el plano del muro. Si (lw / hw)no excede de 2.0, la cuanta de refuerzo l no debe ser menor que la cuantade refuerzo t.




Cuando la fuerza de cortante mayorada en un nivel dado de una estructuraes resistida por varios muros o varios segmentos de un muro con aberturas, laresistencia unitaria promedio a cortante empleada para el total del reatransversal disponible est limitada a 2 f c / 3 , con el requisito adicional deque la resistencia unitaria al cortante asignada a cualquier segmento de Murono exceda de 5 f c / 6 .

El lmite superior de la resistenciaasignada a cualquiera de los elementosse impone en funcin al grado deredistribucin de la fuerza cortante.

M1 M2

Vn

(5/6) fc Acv (cada muro)(2/3) fc Acv (Total)

Vn


d) Resistencia por Flexin y Carga Axial. (21.7.5 ACI 318-05)


b

c

1c

0.85 f 'c

Cc C s

P

M

Ts

lw

Seccin del muro

Diagrama de deformaciones

Diagrama de fuerzas

Comportamiento Similar al de una Columna a flexo-compresin.

c

Lw

1cP

MTs

Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.e) Elementos de Borde en Muros Continuos desde la Base de la Estructura y que poseen una Seccin Crtica Unica a flexin y carga Axial (21.7.6 ACI 318-05)


Las zonas de compresin deben ser reforzadas con elementos especiales de borde si se cumple que:

C representa la mayor profundidad del eje neutrocalculada para la fuerza axial mayorada y resistencianominal a momento congruente con el desplazamientode diseo u definido por la accin ssmica.En cualquier caso el cociente (u/hw) debe ser mayor oigual a 0.007.

P

MCaso Prctico:

para (u/hw) = 0.007 c lw / 4.2 c 0.24 lw

Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.f) Elementos de Borde en Segmentos de Muros y Alrededor de las Aberturas. (21.7.6 ACI 318-05)


Las zonas de compresin deben ser reforzadas con elementos especiales de borde si se cumple que:

El esfuerzo de compresin mximo dela fibra extrema, correspondiente a lasfuerzas mayoradas incluyendo losefectos ssmicos, sobrepase 0.2 fc.

u: Esfuerzo Mximo

Distribucin de Esfuerzos

= P / Acv M /

P1

M1

c

P2

M2

c

u uNota: Los elementos de Borde pueden ser descontinuados cuando los esfuerzos sean inferiores 0.15 fc.


g) Disposiciones Generales en Elementos de Borde. (21.7.6 ACI 318-05)


En donde se requieran elementos especiales de Borde, se deber cumplir con lo siguiente:

El elemento especial de borde se debe extender horizontalmente desde la fibra extrema en compresin hasta una distancia Lmb no menor que el mayor valor entre: ( c 0.1 Lw) y c/2

Lmb Lmb

Lw




El refuerzo del elemento especial de borde deber extenderseverticalmente desde la seccin crtica a una distancia no menor que lamayor entre: Lw y ( Mu / 4Vu ) El refuerzo transversal de los elementos especiales de borde debecumplir con los requisitos especificados (21.4.4.1 a 21.4.4.3). Es decir, elrefuerzo transversal del elemento de borde se disea con los mismoscriterios utilizados para un elemento a flexocompresin (Columna), exceptoque no se necesita cumplir con la ecuacin (21-3).

(21.3) No se requiere





El refuerzo transversal de los elementos especiales de borde en labase del muro, debe extenderse dentro del apoyo al menos en lalongitud de desarrollo del refuerzo longitudinal de mayor dimetro de loselementos especiales de borde, a menos que los mismos terminen enuna zapata o losa de fundacin, en donde el refuerzo transversal de loselementos especiales de borde se debe extender, como mnimo, 30 cmsdentro de la zapata o losa de fundacin.

El refuerzo horizontal en el alma del muro debe estar anclado paradesarrollar fy , dentro del ncleo confinado del elemento de borde.

En las secciones con alas, los elementos de borde deben incluir elancho efectivo del ala en compresin y se deben extender por lo menos30 cms dentro del alma.




Cuando No se requieran elementos especiales de Borde, se deber cumplir con lo siguiente:

Si la cuanta de refuerzo longitudinal en el borde del muro es mayor que fy / 2.8 , el refuerzo transversal de borde debe cumplir con lo indicado en 21.4.4.1(c), 21.4.4.3 y 21.7.6.4(a). El espaciamiento longitudinal mximo del refuerzo transversal en el borde no debe exceder de 20 cms.

El refuerzo horizontal en el alma del muro debe estar anclado para desarrollar fy , dentro del ncleo confinado del elemento de borde.

En las secciones con alas, los elementos de borde deben incluir el ancho efectivo del ala en compresin y se deben extender por lo menos 30 cms dentro del alma.




Vigas con relacin de aspecto

Deben cumplir con los requisitos de (21.3), es decir, elementos sometidos a flexin en prticos especiales resistentes a momentos. No se requiere cumplir los requisitos establecidos en 21.3.1.3 y 21.3.1.4 si se puede demostrar mediante anlisis que la viga tiene una estabilidad lateral adecuada.

h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)

Vigas con relacin de aspecto

Deben ser reforzadas con dos grupos de barras que se intersecten diagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz.




Vigas con relacin de aspecto y Vu

Deben reforzarse con dos grupos de barras que se intersecten diagonalmente,colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz, a menos que sepueda demostrar que la prdida de rigidez y resistencia de las vigas de acopleno debilitar la capacidad de la estructura para soportar carga vertical, o laevacuacin de la estructura, o la integridad de los elementos no estructuralesy sus conexiones con la estructura.



h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05) Las vigas de acople reforzadas con dos grupos de barras que se intersectan diagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz deben cumplir con:

Cada grupo de barras colocado diagonalmente debe consistir en un mnimo de cuatro barras ensambladas en un ncleo con lados medidos al lado exterior del refuerzo transversal no menor que bw/2 perpendicular al plano de la viga y de bw/5 en el plano de la viga y perpendicular a las barras en diagonal.

Vn, se debe determinar por:



h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05) Las vigas de acople reforzadas con dos grupos de barras que se intersectan diagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz deben cumplir con:

Cada grupo de barras colocadas diagonalmente debe estar confinada por refuerzotransversal que cumpla con lo establecido en 21.4.4.1 al 21.4.4.3. Con el propsito deefectuar el clculo de Ag para su uso en las ecuaciones (10-5) y (21-3), se supone elrecubrimiento mnimo de concreto en los cuatro costados de cada grupo de barrascolocadas diagonalmente.

Las barras colocadas diagonalmente se deben desarrollar para traccin en el muro.

Se debe considerar que las barras colocadas diagonalmente contribuyen a Mn de la viga de acople.

(10-5) (21-3)




Se debe proveer de refuerzo paralelo y transversal al eje longitudinal y, como mnimo, debe adecuarse a lo especificado en 11.8.4 y 11.8.5.

Las vigas de acople reforzadas con dos grupos de barras que se intersectan diagonalmente colocadas en forma simtrica respecto al centro de la luz deben cumplir con:



h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)Esquema General de Refuerzo en Vigas de Acople.

11-Diseño Sismorresistente en Concreto (Aci 318-05)

Documents

Transcript of 11-Diseño Sismorresistente en Concreto (Aci 318-05)