Presentación de PowerPoint - ConstruAprende

INSTITUTO DE INGENIERÍA

UNAM, MÉXICO

ESTADO DEL ARTE DE LA CONSTRUCCION DE EDIFICIOS PREFABRICADOS EN MEXICO Mario E. Rodriguez Instituto de Ingenieria, UNAM 12 de Marzo, 2013 Facultad de Ingeniería, UNAM

http://www.construaprende.com

RECONOCIMIENTOS

ANIPPAC

ANIVIP CONACYT

INSTITUTO DE INGENIERIA (UNAM) Dr. Jose Restrepo (UCSD)

Estudiantes:

JJ Blandon (Doctorado) M. Torres (Doctorado) E .Vasquez (Maestría)

G. León (Maestría) H. Cabrera (Maestría)


INDICE

1. Comportamiento de estructuras

prefabricadas en sismos

2. Conexiones entre elementos

estructurales de edificios

3. Diafragmas en edificios

4. Prefabricación en puentes


Construcción de un edificio prefabricado de

15 niveles en el DF

(Hotel en Gran Sur, DF)


PUENTES EN LA CIUDAD DE MEXICO


Rapidez Control de calidad

Medio ambiente (sustentabilidad)


¿Por que no se usa tanto las

estructuras prefabricadas de

Concreto?

1. Inercia al cambio

2. Tiempo

3. Experiencias observadas en terremotos


ASPECTOS RELEVANTES A

CONSIDERAR EN EL DISEÑO Y

COMPORTAMIENTO SISMICO DE

ESTRUCTURAS PREFABRICADAS:

1. CONEXIONES

2. SISTEMAS DE PISO (Diafragmas)


COMPORTAMIENTO SISMICO

OBSERVADO EN

ESTRUCTURAS

PREFABRICADAS


Armenia, 1988 http://www.construaprende.com

1994 Terremoto de Northridge


ESTRUCTURAS DE CONCRETO PREFABRICADO, TERREMOTO DE CHILE, MARZO 2010


Edificio prefabricado de CR en Ciudad Empresarial http://www.construaprende.com

EMPLEO DEL CONCEPTO DE EMULACION http://www.construaprende.com

ASPECTOS RELEVANTES A

CONSIDERAR EN EL DISEÑO Y

COMPORTAMIENTO SISMICO DE

ESTRUCTURAS PREFABRICADAS:

1. CONEXIONES

2. SISTEMAS DE PISO (Diafragmas)


1. CONEXIONES ENTRE ELEMENTOS PREFABRICADOS DE CONCRETO


CONEXIÓN TIPO “VENTANA” http://www.construaprende.com

CONEXIÓN CON BARRAS DE REFUERZO SOLDADAS


Construcción de un edificio prefabricado de

15 niveles en el DF

(ventanas y varillas soldadas en trabes)


ESTUDIOS EXPERIMENTALES EN MEXICO

(II, UNAM) DEL COMPORTAMIENTO DE

CONEXIONES VIGA-COLUMNA EN

MARCOS DE CR PREFABRICADOS


EDIFICIO PREFABRICADO EN MEXICO CON CONEXION TIPO “VENTANA” http://www.construaprende.com

Precast Wall

Precast Column

VISTA DEL MODELO DURANTE SU CONSTRUCCIÓN


CONEXION PREFABRICADA VIGA-COLUMNA INTERIOR (CORTE A-A)

Viga en L

40 41 Estribo Ø1/4"

Ductos plásticos para ganchos

Ø4mm @ 60

3Ø3/8" de viga T

Columna250x250

Estribo Ø4mm@60

2Ø3/8"

Estribo Ø4mm3Ø3/8"

3Ø1/2" colocalasen obra

2

55

225

250


ESTUDIO EXPERIMENTAL EN EL II


DAÑO OBSERVADO EN MARCO LATERAL AL FINAL DEL ENSAYE

MURO ESTRUCTURAL DE CR


DAÑO OBSERVADO EN LA CONEXION TRABE-COLUMNA EN EL EDIFICIO PREFABRICADO

ENSAYADO


2.55 kN

39.24 kN

2.55 kN

78.48 kN

39.24 kN1.47 kN-m

1.47 kN-m

7.63

kN

-m

P/Ag*f'c=0.03

3025

208m

m

17

19212mm19

( M=0.60 My )

DIMENSIONES Y FUERZAS

EXTERNAS CALCULADAS EN

LA CONEXION TIPO “VENTANA”


47.87 (0.44)

212mm

(0.87)

(0.6

0)

(0.1

0)

(0.56)

(0.69

)

(0.56)

(0.0

4)

16.28

(0.5

8)

(0.17)

(0.20)

(0.25)

(0.16)

4.81

34.34 (1.0)

16.48 (0.15)

19.03

(0.15)

17.46

27.66

21.68

34.43

36.5

935

.71

12.4

6

42.18

20.99

1.96

27.47 kN

76.52 kN34.14

39.24

27.47 kN

34.14

1.96 37.28 kN

40.5

5050

67.5

58.5 64 89.5

9811

0

72

208m

m

APLICACIÓN DEL MODELO DEL PUNTAL Y TIRANTE PARA EL ANALISIS DE LA CAPACIDAD RESISTENTE

DE LA CONEXION

Elemento

critico

Para F=32.0 kN se produce el aplastamiento del concreto, fc=0.87 f’c


ESTUDIOS EN MEXICODE CONEXIONES CON BARRAS DE REFUERZO SOLDADAS


ENSAYES EN MEXICO DE UNA CONEXIÓN PREFABRICADA TRABE-COLUMNA (Zermeño, 1992)


VISTA DE UN ENSAYE TIPICO DE LA CONEXION TRABE-COLUMNA PREFABRICADA


-50

-25

0

25

50

-15 -10 -5 0 5

V (

ton

)

D(cm)

CICLOS CARGA LATERAL-DESPLAZAMIENTO MEDIDOS EN EL ENSAYE DE LA CONEXION TRABE-COLUMNA PREFABRICADA

Fractura de refuerzo soldado


Fractura de refuerzo soldado


OPINION DE LOS PREFABRICADORES QUE PATROCINARON EL ESTUDIO (ANIPPAC): MALA SOLDADURA MAL SOLDADOR LOS DEL II SON MALOS, ETC ETC


-10000

-6000

-2000

2000

6000

10000

-0.12 -0.08 -0.04 0 0.04 0.08 0.12

e s

fs

(kg/

cm2 )

VARILLA SIN SOLDAR

ENSAYES EN TRACCION EN MEXICO (RODRIGUEZ et al.,2006) DE VARILLAS DE REFUERZO DE 25 MM SIN Y CON SOLDADURA (fy = 4200 kg/cm2)


0

2000

4000

6000

8000

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

f s(k

g/c

m2)

es

E70

E90

VARILLA SOLDADA, ELECTRODO E90 CON PRECALENTAMIENTO

VARILLA SOLDADA, BISEL B1 SIN PRECALENTAMIENTO

ENSAYES EN TRACCION EN MEXICO (RODRIGUEZ et al.,2006) DE VARILLAS DE REFUERZO DE 25 MM SIN Y CON SOLDADURA (fy = 4200 kg/cm2)

0

2000

4000

6000

8000

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

f s(k

g/c

m2)

es

B1

B2


MODELO ANALITICO EMPLEADO (Rodriguez y Torres, 2012)


A (es=0.02)F 22

7

-7

-22

-37

-52

0

-70

-50

-30

-10

10

30

-15 -10 -5 0 5

Mc

(t-m

)

D (cm)

Experimental

Calculado Ec1

V (t)

COMPARACION ENTRE CICLOS DE HISTERESIS EXPERIMENTALES Y CALCULADOS


AB

-4000

-2000

0

2000

4000

6000

8000

-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

f s(k

g/c

m2)

es

Calculado Ec1Calculado Ec2

CURVAS ESFUERZO-DEFORMACION CALCULADAS PARA LA VARILLA SOLDADA EN LA ZONA CRITICA

DEMANDA VERSUS CAPACIDAD


CONCLUSIONES: • LAS CONEXIONES PREFABRICADAS EN LAS QUE

SE SUELDA LAS VARILLAS DE REFUERZO SON FRAGILES. NO TIENEN CAPACIDAD DE DEFORMACION

• ES NECESARIO REFORZAR LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES CON ESTE TIPO DE CONEXION • ESTAS CONEXIONES SE DEBEN DEJAR DE USAR EN EL PAIS Y SE DEBEN EMPLEAR CONEXIONES DE OTRO TIPO COMO LAS QUE EMPLEAN EL CONCEPTO DE EMULACION


ESTUDIOS EXPERIMENTALES EN MEXICO DE UN EDIFICIO PREFABRICADO EN EL QUE SE EMPLEO EL CONCEPTO DE EMULACION


ESPÉCIMEN PREFABRICADO EMPLEANDO EL CONCEPTO DE EMULACIÓN

Modelo a escala 1:4 del edificio prototipo

76

75

75

165

165 90

90

90

180

Pieza 3:viga transversal

Pieza 2:vigas y nudos viga-columna

Pieza 1: vigas y nudos viga-columna

54165

20 30

90

Losa

30 20302030 20 54165

conexión con doble gancho(drop-in double hooked bars)

Losa


CONCEPTO DE EMULACIÓN (NO SE EMPLEA SOLDADURA) DE UN EDIFICIO DE CR PREFABRICADO PARA ENSAYE EN LA MESA

VIBRADORA UNAM (2005-2006)

Trabe prefabricada


COLADO DE GROUT EN ESPECIMEN PREFABRICADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA


COLADO DE GROUT EN DUCTOS DE CONEXIÓN NUDO-COLUMNA DEL ESPECIMEN PREFABRICADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA (DUCTOS D=13

MM, BARRA D= 6MM) http://www.construaprende.com

CONSTRUCCIÓN DEL ESPÉCIMEN

Vigas prefabricadas

90 cm

90 cm

54 cm

31.5 cm

180 cm

PIEZA 1

PIEZA 2

PIEZA 3


PIEZA 4

PIEZA 5

50 cm

24 cm

62 cm

59 cm

11.5 cm 11.5 cm

42 cm

42 cm

CONSTRUCCIÓN DEL ESPÉCIMEN


Conexiones coladas en sitio con grout


Conexiones coladas en sitio con concreto


Unidad de Losa alveolar

30


Firme de concreto


SISMO


Movimiento sísmico


Aceleración de la Base - Llolleo 100%

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00

Tiempo t (s)

Acele

racio

n (

g)

Registro de aceleraciones (100%) empleado en el

edificio prefabricado para ensaye en mesa vibradora


Grietas de 8 mm


Vista de unión viga-columna del primer nivel después del ensaye Llolleo 250%

Unión col-col sin daño

(PLUMON)


Viga canal prefabricada

Refuerzo

longitudinal de

viga colocado

en sitio Columna de concreto reforzado prefabricado


SISTEMAS DE PISO (DIAFRAGMAS) EN EDIFICIOS


SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS EN EDIFICIOS EN MÉXICO


SISTEMA VIGUETA Y BOVEDILLA EN MÉXICO

Bovedilla

Vigueta

Malla electrosoldada 6x6 10/10


VIGAS “T” O “DOBLE T” PARA SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS

Viga T


COLADO DE FIRME EN EDIFICIO DE 15 NIVELES EN EL DF, PREFABRICADO A BASE DE MARCOS DE CR


PLANTA DEL EDIFICIO DE ESTACIONAMIENTO PREFABRICADO DE CUATRO NIVELES EN MEXICALI,

MÉXICO


Ug

Fuerzas Inerciales, FI

Masa, m

m

Ug

FI

FR

FA

FUERZAS INERCIALES EN DIAFRAGMAS DE EDIFICIOS


h

H

i

a) Lateral System b) Forces inLateral System

c) Forces inDiaphragms

Fi pxF

a) Sistema sismo-resistente b) Fuerzas en la estructura c) Fuerzas en el diafragma

FUERZAS ACTUANTES EN EL SISTEMA LATERAL SISMO-RESISTENTE Y EN DIAFRAGMAS


8.5m

8.5m

8.5m

8.5m

8.5m 8.5m 8.5m8.5m 8.5mA B C D E F

5

4

3

2

1

6m

4m5m

3.5m

8.4m

19 @

4.2m

4 @ 8.5m

Edificio de 20 niveles de CR en zona III a de la zonificacion de las NTDS 2004 , c= 0.4

Planta

Elevacion


30

6

100 100

Viga tubularBovedilla depoliestireno

P.p. Losa + firme 6cm = 270 kg/m2

Detalle de viga tubular de 30 cm, bovedilla, y firme de 6 cm


Opción 1: Sistema de piso con losa maciza (peralte h= 17 cm)

Área de la planta del edificio (m2) 1156

Volumen de concreto requerido (m3) 150.4

Acero requerido (kg) 14678

Volumen de concreto requerido por m2 (m3/m2) 0.13

Acero requerido por m2 (kg/m2) 12.70

Opción 2: Sistema de piso con losa tubular (Altura h= 30 cm + 6 cm)

Área de la planta del edificio (m2) 1156

Volumen de concreto requerido (m3)* 104

Alambre requerido (kg) 2083

Acero requerido (kg) 4323

Volumen de concreto requerido (m3/m2) 0.09

Alambre requerido por m2 (kg/m2) 1.80

Acero requerido por m2 (kg/m2) 3.74

* incluye el concreto del firme

Relación volumen de concreto (m3)

opción 1 / opción 2 = 1.45


PLANTA DEL EDIFICIO DE ESTACIONAMIENTO PREFABRICADO DE CUATRO NIVELES EN MEXICALI,

MÉXICO


SISMO DE ABRIL 2010 EN MEXICALI


BUEN COMPORTAMIENTO DE LA ZONA DE RAMPA CON FIRME


VIGAS “T” O “DOBLE T” PARA SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS

Viga T


ESTUDIO EXPERIMENTAL DE EDIFICIO PREFABRICADO EN EL II DE LA UNAM


2Ø3/8"L=680

Sección B-B(no se muestra muro)

Vigalongitudinal

3022

5

65

1

Concreto colado ensitio

2Ø3/8"

185

Ø3/8"L=420

Malla 6"x6" 10/10

65

EØ4mm@60

175

55

Viga TT

Zonacrítica


MODELO SIMPLE DE PUNTAL Y TIRANTE PARA DIAFRAGMA DE ESPECIMEN ENSAYADO


SISMO

ESPECIMEN ENSAYADO EN EL II, UNAM, QUE EMPLEA EMULACION


ENSAYE ANTE SISMO DE INTENSIDAD ALTA: GRIETAS NIVEL 1

90

90

165165

LOSA PRIMER NIVEL

Dimensiones en cm

Menores a 0.30 mm

Dimension de grietas:

0.30 - 0.50 mm

Mayores a 0.60 mm

Después de la ultima señal (Llolleo 250%), el daño fue:


Grietas de 8 mm


PLANTA DE EDIFICIO DE CONCRETO REFORZADO DE 20 NIVELES EN ZONA IIIa DEL DF


Vista en elevación del modelo en ETABS http://www.construaprende.com

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

Hi /

H

Fi / Wi

Propuesta NTCS Dinámico Reducido

Valores de fuerzas sísmicas máximas en diafragmas del edificio de 20 niveles empleando las NTCS y el procedimiento de Rodriguez, Restrepo. Comparación con fuerzas del análisis dinámico


CONOCIDA LAS FUERZAS INERCIALES PARA DISEÑAR LOS DIAFRAGMAS DEL EDIFICIO ¿QUE SIGUE?

SIGUE EL DEFINIR LA CANTIDAD Y

DISTRIBUCION DE REFUERZO EN LOS

DIAFRAGMAS :

• EMPLEO DE LOS METODOS DEL PUNTAL Y TIRANTE, Y DEL PANEL Y BARRA (STRINGER PANEL

• EVALUACION DE ESFUERZOS EN EL DIAFRAGMA DEL ANALISIS ESTRUCTURAL CONSIDERANDO DEFORMACIONES DEL DIAFRAGMA (ETABS, ETC)


CONSTRUCCION EN MEXICO

EN PUENTES PREFABRICADOS

DE CONCRETO REFORZADO EN

ZONAS SISMICAS URBANAS


Junta


H

G.C.

P

V

M

P

D

h

V

D

H

PRIMEROS PUENTES DEL SEGUNDO PISO. USO DE COLUMNAS Y TRABES PREFABRICADAS CON CANDELEROS COLADOS EN SITIO


PV

C

R

F1

C1

F2

F3

Precastcolumn

F1

C

F3

RC1

F2

H

N

C

T=C/2

T=C/2

Socket basereinforcement

PV

C

R

F1

C1

F2

F3

Precastcolumn

F1

C

F3

RC1

F2

H

N

FUERZAS ACTUANTES EN LA CONEXION COLUMNA-CIMENTACION TIPO CANDELERO

a) Columna b) Cimentación c) Cimentación


FUERZA D = - FUERZA C

FUERZA C = (ALFA)*(FUERZA A + FUERZA B)

0.0

5

ACTUADORES A y B

HISTORIA DE CARGA

FUERZA C

FUERZA (A + B)

FUERZA D

ACTUADORES A y B

CONTROL POR DESPLAZAMIENTO

MURO DE REACCIÓN

ESQUEMA DE ENSAYE

MARCO DE CARGA

mt = ½ (FUERZA C - FUERZA D) L

vy = FUERZA A + FUERZA B

L

ALFA = 0.76

vy mt


ESPÉCIMEN SIN POSTENSADO

ACTUADOR D (50t)

ACTUADOR C (50t)

TRASDUCTOR DE CUERDA

TRASDUCTOR DE CUERDA DESP. HOR.

FUERZA HOR. ACT. A Y B (100 t c/u)

FUERZA VERT.


DUCTILIDAD 6, CICLOS 1 Y 15

BUEN COMPORTAMIENTO DEL CANDELERO


SISMO

DISEÑO EN ULTIMOS TRAMOS DE PUENTES: COLUMNA Y CIMENTACION PREFABRICADA


DISEÑO EN ULTIMOS TRAMOS DE PUENTES: PRESFUERZO EN LA COLUMNA ¿VENTAJAS, DESVENTAJAS ANTE SISMO?


PUENTES EN LA CIUDAD DE MEXICO

Simplemente apoyado ¿ventajas, desventajas?


GRACIAS


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