11-Modelación

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MAMPOSTER˝A MAMPOSTER˝A ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL INGENIERIA DEL CONCRETO LTDA Principios Principios Fundamentales Fundamentales DIVISIÓN EDUCACIONAL Continœa su Continœa su curso... curso...

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Calculo de mampostería en arcilla

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MAMPOSTERÍA MAMPOSTERÍA ESTRUCTURALESTRUCTURAL

INGENIERIA DEL CONCRETO LTDA

Principios Principios FundamentalesFundamentales

DIVISIÓN EDUCACIONAL

Continúa su Continúa su curso...curso...

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ModelaciónModelación

INGENIERIA DEL CONCRETO LTDA

Ing. JESÚS HUMBERTO ARANGO TOBONIng. JESÚS HUMBERTO ARANGO TOBON

DIVISIÓN EDUCACIONAL

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HIPOTESIS BASICAS

•Voladizos empotrados en la base•Losas rígidas en su plano•Toda la fuerza es resistida por los muros•Momentos unidirecionales

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Sistema estructural de murosSistema estructural de muros

Muro longitudinal

Losa

Muro transversal

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SISTEMA DE MUROS

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

Veamos rápidoVeamos rápido

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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Un edificio a sismoUn edificio a sismo

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ModelaciónModelación

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SISTEMA DE MUROS

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Modelo bidimensional

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Modelo bidimensional

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MODELOS MATEMATICOS

Viga articulada Viga débil Viga fuerte

Zona de infinita rigidez

Articulación

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COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

MUROS EN VOLADIZO

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MODELOS MATEMATICOS

MUROS EN VOLADIZO

hw

lwF ∆ = ∆f + ∆c

∆f = F hw ³

3 E I

∆f = 1.2 F hw

A G

Κ = hw ³

3 E I

F = K ∆

1.2 hw

A G+

1

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Rigidez de un muro en voladizo

hw

lwF

Κ = hw ³

3 E I

1.2 hw

A G+

1

Cualquier geometría

Geometría rectangular

Κ = 4 hw ³

lw3

3 hw

lw+

E b

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Modelo bidimensional

lw = 1.5 mhw = 2.5 mb = 0.12 m

lw = 1.8 mhw = 2.5 mb = 0.12 m

lw = 1.0 mhw = 2.5 mb = 0.12 m

lw = 3.0 mhw = 2.5 mb = 0.12 m

E = 1000000 ton/m²

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Modelo bidimensional

K= 5102.4 ton/m

E = 1000000 ton/m²

K= 8062.7 ton/m

K= 1714.3 ton/m

K= 24923.1 ton/m

Kt = 39803.5 ton/mFD = 12.81 %

FD = 20.26 %

FD = 4.31 %

FD = 62.62 %

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COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

MUROS ACOPLADOS

M 2M 1

T TL

Mot = M 1 + M 2 + Ma

A =

Ma = T L

Mot

Ma

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GRADO DE ACOPLAMIENTO

Es la relación entre el momento resultante del acoplamemiento Ma y el momento total de volcamiento Mot

A =Mot

Ma

Si A < 1/3 se considera que el sistema no está acoplado y el comportamiento de los muros es en voladizos

independientesSi A > de 1/3 se considera que el sistema está acoplado y

el valor de R debiera interpolarse

Mot = M 1 + M 2 + Ma

Ma = T L

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EJEMPLO DE GRADO DE ACOPLAMIENTO

Lm Lv Lm

hw

Lm = 3.00 m

Lv = 2.00 m

hw = 8 alturas de 2.40 m

40 ton

30 ton

20 ton

10 ton

8 ton

6 ton

5 ton

3 ton

Page 31: 11-Modelación

RESULTADOSCaso 1 (vigas articuladas)

M1 = 915.6 ton.mM2 = 915.6 ton.m

Mot = 1831.2 ton.mT = 0A = 0

Caso 2 (espesor de viga 10 cm) M1 = 886.4 ton.mM2 = 886.4 ton.m

Mot = 1831.2 ton.mT = 11.7 ton

A = 0.03

Caso 3 (espesor de viga 30 cm) M1 = 576.5 ton.mM2 = 576.5 ton.m

Mot = 1831.2 ton.mT = 135.6 ton

A = 0.37

Caso 4 (espesor de viga 50 cm) M1 = 380.3 ton.mM2 = 380.3 ton.m

Mot = 1831.2 ton.mT = 214.0A = 0.58

Page 32: 11-Modelación

RESULTADOS

Caso 1 (espesor de viga 30 cm) M1 = 770.6 ton.mM2 = 770.6 ton.m

Mot = 1831.2 ton.mT = 41.4 ton

A = 0.16

Caso 2 (espesor de viga 50 cm) M1 = 558 ton.mM2 = 558 ton.m

Mot = 1831.2 ton.mT = 102.2 ton

A = 0.39

Si aumentamos Lv a 4.00 m

Page 33: 11-Modelación

CENTRO DE MASA

Page 34: 11-Modelación

DEFINICION

Centro de masa es el punto (en planta) o el eje (en altura), donde se puede concentrar toda la carga vertical y horizontal.Normalmente coincide con el centro geométrico.

CM

Page 35: 11-Modelación

CENTRO DE RIGIDEZ

Page 36: 11-Modelación

DEFINICION

Centro de rigidez es el punto (en planta) o el eje (en altura), donde se puede concentrar toda la rigidez de la estructura.

CR

Page 37: 11-Modelación

Cálculo del centro de rigidez

En los sistemas de muros, la rigidez en el sentido perpendicular al plano del muro se desprecia, luego el centro de rigidez se calcula haciendo momentos de rigidez de cada muro con respecto al eje de referencia dividido por la rigidez total en el sentido considerado.

Xr = Σ Kiy Xi

Σ Kiy

K1yX1

X

Y

K2yX2

Page 38: 11-Modelación

Cálculo del centro de rigidez

En los sistemas de muros, la rigidez en el sentido perpendicular al plano del muro se desprecia, luego el centro de rigidez se calcula haciendo momentos de rigidez de cada muro con respecto al eje de referencia dividido por la rigidez total en el sentido considerado.

Yr = Σ Kix Yi

Σ KixK1x

Y1

X

Y

K2x

Y2

Page 39: 11-Modelación

TORSION

Page 40: 11-Modelación

DEFINICION

Si el centro de rigidez y el centro de masa no coinciden, la fuerza horizontal, producirá un momento de torsión alrededor del eje de rotación de la estructura.

e

CMCR

Page 41: 11-Modelación

Torsión

CR CM

Page 42: 11-Modelación

Torsión

CR CM

Page 43: 11-Modelación

Torsión

Page 44: 11-Modelación

Torsión

Page 45: 11-Modelación

Torsión

Page 46: 11-Modelación

Torsión

CR CM

Page 47: 11-Modelación

Torsión

CR CM

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Torsión

Page 49: 11-Modelación

Torsión

Page 50: 11-Modelación

Torsión

Page 51: 11-Modelación

Superposición de fuerzas (sismo + torsión)

CR CM CR CM

Page 52: 11-Modelación

Distribución del momento de torsión

CR

d1

d2

d3d4

Fit = Σ Ki di

Σ Ki (di)2

Mt

Page 53: 11-Modelación

TORSIÓN ACCIDENTAL

Page 54: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

CR

CM

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 55: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 56: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 57: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 58: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 59: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 60: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 61: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 62: 11-Modelación

ex

+ e’y

ey- e’y

+ e’x- e’x

Lx

Ly

Torsión accidental

e’x = 0.05 Lx

e’y = 0.05 Ly

Page 63: 11-Modelación

• 1 1.05DL + 1.28LL + EQX1 + .3EQY1

• 2 1.05DL + 1.28LL - EQX1 - .3EQY1

• 3 1.05DL + 1.28LL + EQX1 - .3EQY1

• 4 1.05DL + 1.28LL - EQX1 + .3EQY1

• 5 1.05DL + 1.28LL + EQX2 + .3EQY2

• 6 1.05DL + 1.28LL - EQX2 - .3EQY2

• 7 1.05DL + 1.28LL + EQX2 - .3EQY2

• 8 1.05DL + 1.28LL - EQX2 + .3EQY2

• 9 1.05DL + 1.28LL + .3EQX1 + EQY1

• 10 1.05DL + 1.28LL - .3EQX1 - EQY1

• 11 1.05DL + 1.28LL - .3EQX1 + EQY1

• 12 1.05DL + 1.28LL + .3EQX1 - EQY1

• 13 1.05DL + 1.28LL + .3EQX2 + EQY2

• 14 1.05DL + 1.28LL - .3EQX2 - EQY2

• 15 1.05DL + 1.28LL - .3EQX2 + EQY2

• 16 1.05DL + 1.28LL + .3EQX2 - EQY2

• 17 .9DL + EQX1

• 18 .9DL - EQX1

• 19 .9DL + EQX2

• 20 .9DL - EQX2

• 21 .9DL + EQY1

• 22 .9DL - EQY1

• 23 .9DL + EQY2

• 24 .9DL - EQY2

COMBINACIONES DE CARGA

Page 64: 11-Modelación

• 25 1.05DL + 1.28LL + EQX3 + .3EQY3

• 26 1.05DL + 1.28LL - EQX3 - .3EQY3

• 27 1.05DL + 1.28LL + EQX3 - .3EQY3

• 28 1.05DL + 1.28LL - EQX3 + .3EQY3

• 29 1.05DL + 1.28LL + EQX4 + .3EQY4

• 30 1.05DL + 1.28LL - EQX4 - .3EQY4

• 31 1.05DL + 1.28LL + EQX4 - .3EQY4

• 32 1.05DL + 1.28LL - EQX4 + .3EQY4

• 33 1.05DL + 1.28LL + .3EQX3 + EQY3

• 34 1.05DL + 1.28LL - .3EQX3 - EQY3

• 35 1.05DL + 1.28LL - .3EQX3 + EQY3

• 36 1.05DL + 1.28LL + .3EQX3 - EQY3

• 37 1.05DL + 1.28LL + .3EQX4 + EQY4

• 38 1.05DL + 1.28LL - .3EQX4 - EQY4

• 39 1.05DL + 1.28LL - .3EQX4 + EQY4

• 40 1.05DL + 1.28LL + .3EQX4 - EQY4

• 41 .9DL + EQX3

• 42 .9DL - EQX3

• 43 .9DL + EQX4

• 44 .9DL - EQX4

• 45 .9DL + EQY3

• 46 .9DL - EQY3

• 47 .9DL + EQY4

• 48 .9DL - EQY4

• 49 1.4DL + 1.7LL

COMBINACIONES DE CARGA

Page 65: 11-Modelación

CONTINÚA EN 12-EJEMPLO DE ANÁLISIS

Page 66: 11-Modelación

DANIEL SIERRA BERNALALEJANDRO VÉLEZ SIERRA

Director:ÁLVARO PÉREZ ARANGO

I.C. M.Sc.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIASEDE MEDELLÍN

FACULTAD NACIONAL DE MINASDEPARTAMENTO DE INGENIERÍA CIVIL

1.998

ANÁLISIS DE MUROS DE CORTANTE ACOPLADOS EN EDIFICIOS DE MAMPOSTERÍA

ESTRUCTURAL DE MEDIANA Y BAJA ALTURA.

Page 67: 11-Modelación

OBJETIVOS

• Relaciones geométricas y de rigidez entre muros estructurales acoplados y sus vigas de enlace: evaluar la repartición de las acciones sísmicas entre sus elementos componentes.

Page 68: 11-Modelación

OBJETIVOSOBJETIVOS

• Establecer criterios analíticos para decidir bajo que condiciones el despreciar el efecto de el acoplamiento de los muros de mampostería se puede modelar como dos muros separados con la carga repartida de acuerdo a la rigidez de cada muro o vinculados con un conector que solo transfiera fuerza axial.

Page 69: 11-Modelación

OBJETIVOSOBJETIVOS

• Práctica: Modelos simplificados de análisis de acoplamientos en edificios de mampostería estructural.

Page 70: 11-Modelación

METODOLOGÍAMETODOLOGÍA

• Modelos de edificios en muros estructurales con distintas relaciones de acoplamiento.

• Simulación analítica de acciones sísmicas: métodos simplificados de rigidez de la distribución de fuerzas entre muros y vigas de enlace.

Page 71: 11-Modelación

METODOLOGÍA

• Modelos de elementos finitos.

• Criterios prácticos: cuantificar el efecto de la relación de acoplamiento.

• Modelamiento simplificado de edificios de mampostería estructural.

Page 72: 11-Modelación

MODELOS DE TRABAJOMODELOS DE TRABAJO• Tipo de Carga:

• Horizontal distribuida triangularmente

• 10 KN/m

• Materiales Utilizados

• Concreto• Mampostería• NSR-98

q

H

L1 L2b

hp

L

em

Page 73: 11-Modelación

• Tipo de Mampostería Unid. de concreto• Altura unidad de mampostería hm = 200 mm• Resistencia especificada a la compresión

de la U.M. medida sobre área neta f’cu = 21 MPa• Tipo de mortero de pega Tipo M• Resistencia especificada a la compresión

del mortero de pega f’cp = 17.5 MPa• Resistencia nominal a la compresión de

la mampostería f’m = 10.7 MPa• Módulo de elasticidad de la mampostería Em = 8020 MPa

ESPECIFICACIONES PARA LOS MUROS DE MAMPOSTERÍAESPECIFICACIONES PARA LOS MUROS DE MAMPOSTERÍA

Page 74: 11-Modelación

ESPECIFICACIONES PARA EL CONCRETO DE LAS VIGAS O LOSA DE ACOPLAMIENTO

• Resistencia nominal del concreto a la compresión

f’c = 21 Mpa

• Módulo de elasticidad del concreto

Ec = 17872 MPa

Page 75: 11-Modelación

• Espesor de muro constante: em = 15 cm.

• Altura entre pisos: h = 3.0 m

• Variables geométricas:

• Separación entre muros (b): 1.5m, 2.0m y

3.0m.

• Peralte efectivo del elemento de

acoplamiento:

• Losa maciza entrepiso: hp = 12 cm

• Viga descolgada: hp = 30, 40 y 50cm

• Ancho efectivo del elemento de

acoplamiento (ev):

• Losa maciza (Nawi): ev=em+3·hp=50 cm• Vigas descolgadas: ev = em = 15 cm.

q

H

L1 L2b

hp

L

em

Page 76: 11-Modelación

• EDIFICIO DE MEDIANA ALTURA

• H = 15 m

• Relación de inercias 1:1: L1 = 3.00 m L2 = 3.00 m• Relación de inercias 1:8: L1 = 3.00 m L2 = 6.00 m• Relación de inercias 1:27: L1 = 2.00 m L2 = 6.00 m

I1 : I2 = 1 : 1 I1 : I2 = 1 : 8 I1 : I2 = 1 : 27

Page 77: 11-Modelación

• EDIFICIO DE BAJA ALTURA

• H = 9 m

• Relación de inercias 1:1: L1 = 3.00 m L2 = 3.00 m• Relación de inercias 1:8: L1 = 3.00 m L2 = 6.00 m• Relación de inercias 1:27: L1 = 3.00 m L2 = 9.00 m

I1 : I2 = 1 : 1 I1 : I2 = 1 : 8 I1 : I2 = 1 : 27

Page 78: 11-Modelación

MÉTODOS DE ANÁLISISMÉTODOS DE ANÁLISIS• DESPRECIANDO EL ACOPLAMIENTO Y REPARTIENDO

LAS CARGAS SEGÚN LA RIGIDEZ DE CADA MURO. MÉTODO DE VOLADIZOS INDEPENDIENTES

• Teoría Clásica de la Resistencia de Materiales

• Método de Elementos Finitos (SAP90)

L2, K2L1, K1

1

0

q2 = %qq1 = %q∆

Hi

n

Page 79: 11-Modelación

H

yh

L1

Vy

MyP

q∆

Vo

Mo

0

A

Page 80: 11-Modelación

H

qyqHPV

H

qyVVV

qHyPy

H

qyqHPhM

H

qyyVMMM

hyPara

qHPVFx

qHPhMM

y

oyA

y

ooyA

ooo

22

2 0

263

6 0

0 2

0 ; 3

0

2

2

32

3

2

−+=

−=∴=Σ

++−−−=

−+=∴=Σ

≤≤

+=∴=Σ−−=∴=Σ

Page 81: 11-Modelación

( )

4f

4

3232

11120

12011

:tieneseHhparaY

0=Pcon 1020120

qH

EIK

EI

qH

hhHHEIH

qh

F

F

=

=∆=

+−=∆

+

−−−+==∆ ∫∫

H

h

y

hF

F dyMEI

dyH

qyqHPh

qHyPy

EIPP

U 2

2

0

32

][2

16322

1∂∂

∂∂

Page 82: 11-Modelación

( )

2v

2

22

3

3 : tienese Hh para Y

0=Pcon 36

qH

GAK

GA

qH

hHGHA

qh

c

cV

cV

=

=∆=

−=∆

+

−+==∆ ∫∫

H

h

yc

h

c

VV dyV

GAdy

H

qyqHP

GAPP

U 2

2

0

2

][2

1222

1∂∂

∂∂

Page 83: 11-Modelación

Hipótesis básicas

• Ambos muros se deflectan igualmente (no hay deformación axial en las vigas de acople, considerándose infinitamente rígidas en esta dirección) con un punto de inflexión en la mitad de la luz de las vigas de conexión.

• El sistema discreto de vigas de conexión puede ser reemplazado por un medio continuo flexible de rigidez equivalente.

• SIN DESPRECIAR EL ACOPLAMIENTO

• Método del Medio Continuo Equivalente

Page 84: 11-Modelación

• Relación de inercias de los muros igual a la relación de inercias de las fundaciones.

• Teoría de la Elasticidad válida.

• Muros simétricos y no simétricos (con aletas) y características geométricas y de materiales constantes a lo largo de toda la altura de los muros.

Page 85: 11-Modelación

H

x

q

L1 L2b

L

hp

h

M1 M2

T T

H

x

L1 L2b

L

A

cg1

C D

cg2

Bev

A1 A2

I1 I2

Ipdx/h

Apdx/h

C1 C2

T’(x)

Ip,Ap

C’2 C’1

Page 86: 11-Modelación

• Método de Elementos Finitos (SAP90)

1 1 487

4 2 1 4 3 44 2 94 2 8

1 7 5

9 1

9 2

2 5 9

3 4 3

1 7 6

2 6 0

3 4 4

1 6 9

3 3 7 3 5 0

1 8 2

8 5

2 5 3 2 6 6

9 8

E lem en t o sA S O L I D d e5 0 c m × 5 0 c m

Malla con Elementos ASOLID y FRAME

Page 87: 11-Modelación

Deformada Típica del Modelo

Page 88: 11-Modelación

Repartición de las Tensiones

Page 89: 11-Modelación

Deriva Máxima vs. Tipo de Acoplamiento. Modelo de 15 m

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

Ningun

o

Losa

Axia

l

Losa

b=1.

5m

Losa

b=2.

0m

Losa

b=3.

0m

Viga hp

=30c

m A

xial

Viga hp

=30c

m b=

1.5m

Viga hp

=30c

m b=

2.0m

Viga hp

=30c

m b=

3.0m

Viga hp

=40c

m A

xial

Viga hp

=40c

m b=

1.5m

Viga hp

=40c

m b=

2.0m

Viga hp

=40c

m b=

3.0m

Viga hp

=50c

m A

xial

Viga hp

=50c

m b=

1.5m

Viga hp

=50c

m b=

2.0m

Viga hp

=50c

m b=

3.0m

Tipo de Acoplamie nto

Der

iva

Máx

ima

(m

m)

Relación I=1:1 S Relación I=1:8 S Relación I=1:27 S

Page 90: 11-Modelación

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

Ningun

o

Losa

Axia

l

Losa

b=1.

5m

Losa

b=2.

0m

Losa

b=3.

0m

Viga hp

=30c

m A

xial

Viga hp

=30c

m b=

1.5m

Viga hp

=30c

m b=

2.0m

Viga hp

=30c

m b=

3.0m

Viga hp

=40c

m A

xial

Viga hp

=40c

m b=

1.5m

Viga hp

=40c

m b=

2.0m

Viga hp

=40c

m b=

3.0m

Viga hp

=50c

m A

xial

Viga hp

=50c

m b=

1.5m

Viga hp

=50c

m b=

2.0m

Viga hp

=50c

m b=

3.0m

Tipo de Acoplamie nto

Mom

ento

Aco

plam

ient

o T

L (

Ton

·m)

Relación I=1:1 S Relación I=1:8 S Relación I=1:27 S

Momento de Acoplamiento vs. Tipo de Acoplamiento. Modelo de 15 m

Page 91: 11-Modelación

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

Ningun

o

Losa

Axia

l

Losa

b=1

.5m

Losa

b=2

.0m

Losa

b=3

.0m

Viga

hp=3

0cm

Axia

l

Viga

hp=3

0cm

b=1

.5m

Viga

hp=3

0cm

b=2

.0m

Viga

hp=3

0cm

b=3

.0m

Viga

hp=4

0cm

Axia

l

Viga

hp=4

0cm

b=1

.5m

Viga

hp=4

0cm

b=2

.0m

Viga

hp=4

0cm

b=3

.0m

Viga

hp=5

0cm

Axia

l

Viga

hp=5

0cm

b=1

.5m

Viga

hp=5

0cm

b=2

.0m

Viga

hp=5

0cm

b=3

.0m

Tipo de Acoplamie nto

Der

iva

Máx

ima

(m

m)

Relación I=1:1 S Relación I=1:8 S Relación I=1:27 S

Deriva Máxima vs. Tipo de Acoplamiento. Modelo de 9 m

Page 92: 11-Modelación

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

Ningun

o

Losa

Axia

l

Losa

b=1

.5m

Losa

b=2

.0m

Losa

b=3

.0m

Viga

hp=3

0cm

Axia

l

Viga

hp=3

0cm

b=1

.5m

Viga

hp=3

0cm

b=2

.0m

Viga

hp=3

0cm

b=3

.0m

Viga

hp=4

0cm

Axia

l

Viga

hp=4

0cm

b=1

.5m

Viga

hp=4

0cm

b=2

.0m

Viga

hp=4

0cm

b=3

.0m

Viga

hp=5

0cm

Axia

l

Viga

hp=5

0cm

b=1

.5m

Viga

hp=5

0cm

b=2

.0m

Viga

hp=5

0cm

b=3

.0m

Tipo de Acoplamie nto

Mom

ento

Aco

pla

mie

nto

TL

(T

on·m

)

Relación I=1:1 S Relación I=1:8 S Relación I=1:27 S

Momento de Acoplamiento vs. Tipo de Acoplamiento.Modelo de 9 m

Page 93: 11-Modelación

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

• Contribución efectiva del acoplamiento al momento de resistencia de la estructura y a la disminución de los desplazamientos horizontales. No tenerla en cuenta implica sobredimensionamientos geométricos y de cuantías en los casos en que los conectores tengan rigidez a flexión apreciable (vigas profundas).

Page 94: 11-Modelación

• El modelo simplificado de uso permitido en la Norma Sismo Resistente/98, numeral D.1.4.2 consistente en muros en voladizo empotrados en la base y arriostrados lateralmente por los diafragmas de piso, no resulta apropiado para los casos en donde los elementos de acoplamiento tengan, además de una gran rigidez axial, una rigidez a flexión significativa.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 95: 11-Modelación

• El uso de la teoría del medio continuo equivalente (MMC) en edificios de mediana y baja altura , no da resultados coherentes en general con respecto al método de los elementos finitos (MEF) en lo que se refiere a momentos y desplazamientos principalmente y únicamente presenta soluciones más parecidas en los casos donde el acoplamiento es menos efectivo.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 96: 11-Modelación

• El MMC para modelos con conectores axiales, presenta resultados prácticamente idénticos a los del MEF. Debido a que una de las hipótesis en que se basa el método del medio continuo es que la viga de acoplamiento es infinitamente rígida axialmente.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 97: 11-Modelación

• Mejoramiento de las ecuaciones de MMC incluyendo en el sistema las características de dos tipos de materiales, por medio de los diferentes módulos de elasticidad, partiendo de las ecuaciones iniciales de compatibilidad de deformaciones.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 98: 11-Modelación

• Modelos que emplean conectores de fuerza axial, presentan resultados prácticamente iguales a los obtenidos utilizando la teoría de voladizos independientes, repartiendo la carga de acuerdo con la rigidez lateral de cada muro.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 99: 11-Modelación

• La losa maciza delgada como sistema de acoplamiento cumple con la función de diafragma rígido horizontalmente, pero atiende un porcentaje irrelevante de momento total actuante sobre el conjunto de muros acoplados. La utilización de un modelo de acoplamiento de conectores axiales proporciona resultados confiables

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 100: 11-Modelación

• Distribución de tensiones axiales en la base de los muros no lineal: teoría general para encontrar el momento flector en la base. Esto se debe a la inclusión de la energía de deformación por cortante que invalida la hipótesis de Bernoulli (ε = k·y) y por consiguiente la de Navier (σ = α·y).

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 101: 11-Modelación

• Los resultados indican un mayor aporte del acoplamiento en el momento interno total para el caso del modelo que representa edificios de mediana altura que para los de baja altura, en donde su aporte en la práctica no suele requerirse.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 102: 11-Modelación

• La magnitud de la carga lateral, q, como un parámetro de valor unitario que altera los resultados de manera proporcional.

• Modelos utilizados de aplicación inmediata a casos reales.

• Falencias en el análisis de la NSR-98 y las normas ACI y ASCE.

CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Page 103: 11-Modelación

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

• Resultados no son extrapolables para edificios altos.

• Facilidad de cambios en los archivos de entrada de datos en la utilización de los elementos finitos

• En ningún caso se tuvo en cuenta el peso de los elementos que componen la estructura.

• Interpolaciones entre los resultados para las diferentes variables.

Page 104: 11-Modelación

• COMENTARIOS ACERCA DE LA RIGIDEZ LATERAL DE UN MURO , AL NIVEL i

a) Modelo Simplificado:• Ki: Fuerza que hay que

aplicar en el nivel i, para producir un desplazamiento unitario en ese nivel

hn = H

hi

Nivel 1

Nivel iP

Nivel n) (1Ki

ViFi ∆+∆=

Page 105: 11-Modelación

• COMENTARIOS ACERCA DE LA RIGIDEZ LATERAL DE UN MURO , AL NIVEL i (CONT.)

Caso particular:i=n (hi=H) último nivel

Κi = hi ³

3 E I

hi

G Ac+

1

Κi = H ³

3 E I

H

G Ac+

1

(1)

Page 106: 11-Modelación

• COMENTARIOS ACERCA DE LA RIGIDEZ LATERAL DE UN MURO , AL NIVEL i (CONT.)

b) Modelo Simplificado Mejorado (Para solicitaciones Sísmicas)

ΚΚi = q.hi 2

120 .E. I .H

q.hi

6.G .Ac.H+

1

(2)

q

Nivel 1

Nivel i

Nivel n

hn =H

(20H 3-10H2.hi+hi3) (3H2-hi2)

Page 107: 11-Modelación

• COMENTARIOS ACERCA DE LA RIGIDEZ LATERAL DE UN MURO , AL NIVEL i (CONT.)

En (2) se trabaja con un valor normalizado de q. Por ej. : q = 1 tonf/cm ( 1 KN /mm).y consecuentemente, se emplean unidades consistentes para los parámetros que allí intervienen.

Caso particular: i=n (hi=H), último nivel

ΚΚn = 11 q .H 4

120 E. I 3.G .Ac+

1

q.H2

Page 108: 11-Modelación

• COMENTARIOS ACERCA DE LA RIGIDEZ LATERAL DE UN MURO , AL NIVEL i (CONT.)

Simplificaciones:En Mampostería Estructural y en muros de Concreto,

se acepta: G=0,40 E.Si, además, el muro es rectangular en planta:

Ac =A

1.2=

b.LW

1.2 I =12

b.L3W;

con:b : Espesor efectivo del muroLW :Longitud del Muro en planta