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Universidad Central de VenezuelaAnlisis y Diseo Estructural
Asistido por Computadora
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado Elaborado por: Ing.
Eliud HernndezVicepresidente INESAProfesor: UCV & UP
Guadalajara
Caracas, Mayo 2012
http://eliudh.sharepoint.comTelfonos: 58-412-2390553;
58-212-7616107; 58-212-7617872
Email: [email protected] Twitter: @eliudh5
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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 StructuresConnections 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
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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 incursiones
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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 la
condicin 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 de
confinamiento, adherencia, longitudes de desarrollo y
resistencia al corte.
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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
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
(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
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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
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
cargas gravitacionales y las acciones ssmicas.
2) Structural Walls (EW). Muros EstructuralesMuros dispuestos
para que resistan combinaciones defuerzas cortantes, momentos y
fuerzas axialesinducidas por las cargas gravitacionales y las
accionesssmicas.
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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.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Clasificacin segn su Nivel de Desempeo.
Intermediate Moment Frames (IMF). Prticos Intermedios a
Momento.
Ordinary Moment Frames (OMF). Prticos Ordinarios a Momento.
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.
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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.
a.1) Alcance (21.3.1 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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.
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-08)a.2)
Refuerzo Longitudinal (21.3.2 ACI 318-08)
max = 0.025
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
min = 14 / fy Cuantas
Porticos Especiales a Momento (SMF).
El lmite inferior del rea de refuerzo longitudinal es para
controlar
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.
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.
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-08)a.2)
Refuerzo Longitudinal (21.3.2 ACI 318-08)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Condicin de Momentos de Diseo.
Porticos Especiales a Momento (SMF).
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-08)a.2)
Refuerzo Longitudinal (21.3.2 ACI 318-08)
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 debe
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF).
refuerzo 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.
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Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
h
S < 10 cms.d/4
As1 (-) As2 (-) As (-) > As max (-) 4
d
SOLAPES
Disposicin General del Refuerzo Longitudinal
Porticos Especiales a Momento (SMF).
bw > 0.3h y 25 cms.
2hAs1 (+) > As1 (-) 2 As2 (+) >
As2 (-) 2
As (+) > As max (-) 4
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).
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.3)
Refuerzo Transversal por Confinamiento (21.3.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Deben disponerse estribos cerrados de confinamiento en las
siguientes regiones de los elementos:
Porticos Especiales a Momento (SMF).
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.
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.3)
Refuerzo Transversal (21.3.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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:
Porticos Especiales a Momento (SMF).
La cuarta parte de la altura util de la seccin (d/4)
de 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
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.3)
Refuerzo Transversal (21.3.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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.
Porticos Especiales a Momento (SMF).
no 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.
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.3)
Refuerzo Transversal (21.3.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF).
El Refuerzo Transversal se requiere por las siguientes
razones:
Proveer la adecuada Resistencia al Corte. 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
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a) Elementos Sometidos a Flexin. (21.3.1 ACI 318-05)a.3)
Refuerzo Transversal (21.3.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF).
Disposicin del Refuerzo Transversal.
Ld/4
So yb
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
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Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). b) Elementos Sometidos a
Flexo-Compresin. (21.4 ACI 318-05)
Se utiliza la Fuerza Axial Ultima Pu, proveniente de las cargas
gravitacionales
CpP
Determinacin de la capacidad Mnc a flexin en columnas, para la
Revisin del Criterio Columna Fuerte/Viga debil.
proveniente de las cargas gravitacionales y sismicas, que
conduzca a la Menorresistencia a flexin en columnas.
Pu
Mnc Col
Pb
M
TpMomento Resistente Mnimo Nominal
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Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). Imgenes de fallas en
Columnas.
Problemas de Confinamiento
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Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). Imgenes de fallas en
Columnas.
Presencia de Entrepiso Blando
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c.1) Requisitos Generales (21.5.1 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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
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c.1) Requisitos Generales (21.5.1 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
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.normativas a traccin
y/o compresin.
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c.1) Requisitos Generales (21.5.1 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
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
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
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c.2) Refuerzo Transversal (21.5.2 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
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.especifica 21.4.4.
>o Ln/6
45 cms.
L
B
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c.2) Refuerzo Transversal (21.5.2 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
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 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
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c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
Distribucin de Fuerzas en el NodoMpr col sup
Vcol sup
V col Inf
V vig Der
V vig Izq
Mpr col Inf
Mpr vig DerMpr vig Izq
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c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
Distribucin de Fuerzas en el Nodo
Momentos Mximos probables en Columnas. Mpr colSe 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 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
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c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
Distribucin de Fuerzas en el Nodo
Corte en Columnas. V colSe 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 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).
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c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
Distribucin de Fuerzas en el NodoT3C3
T1 = 1.25 fy As1
C1 = T1T2 = 1.25 fy As2
C2 = T2
T4 C4
Vcol sup
V col inf
V viga Der
V viga Izq
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c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
Determinacin del Corte Resultante en el NodoVcol Sup
T1 = 1.25 fy As1
C1 = T1T2 = 1.25 fy As2
C2 = T2
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
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c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
Corte Resistente en el Nodo (Vc).
Para Nodos Confinados en las Cuatro caras.
Para Concretos con agregado Normal, se tiene:
Para Nodos Confinados en las Cuatro caras.
Para Nodos Confinados en tres caras o en dos caras opuestas.
Para Otros Casos
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)
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Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-05)
Definicin del Ancho efectivo ( bj ) del Nodo.
c.3) Resistencia al Corte (21.5.3 ACI 318-05) Corte Resistente
en el Nodo (Vc).
.- 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.
( hj ) Representa la profundidad del Nodo.
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Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-08)
( bj )
( hj )
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Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF). c) Diseo de Nodos. (21.5
ACI 318-08)
vigarea efectiva del nudo
b x
profund. efectiva del nudo = hprofund. de la columna = h
beancho efectivo del nudo = = b+h < b+2x eb
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c.4) Longitudes de Desarrollo para Barras en Traccin (21.5.4 ACI
318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Porticos Especiales a Momento (SMF).
La Longitud de desarrollo mnima (Ldh) para barras (N 3 a N11)
con ganchos estandar a 90 y concreto con agregado Normal.
c) Diseo de Nodos. (21.5 ACI 318-08)
8 dbL
l min
8 db
15 cmsLdh
12 db
Ldh
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2) Structural Walls (SW). Muros Estructurales.
Special Reinforced Concrete Structural Walls (SRCSW). Muros
Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Clasificacin segn su Nivel de Desempeo.
Sistemas capaces de incursionar y disipar energia en el rango
inelstico demanera estable, ante un evento ssmico. El nivel de
detallado proporciona la
Ordinary Reinforced Concrete Structural Walls (ORCSW). Muros
Estructurales Ordinarios de Concreto Reforzado.
manera 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.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Caracteristcas Generales.
Lw Lw
Viga de Acople Dintel(Segmento Horizontal de Muro)
Abertura
hw Muro
bw : Espesor del Muro Segmento de Muro
hw Muro Muro
(Segmento Vertical de Muro)
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Respuesta Estructural.
Falla a Flexin Falla a Corte Falla por DeslizamientoY Flexin
Falla por Deslizamiento
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Respuesta Estructural.Muros a Flexin: hw / Lw > 2
P
En estos muros debe disponerse de Miembrosde Borde en los
extremos, a fin de cumplir larelacin Demanda /Capacidad a traccin y
acompresin.
T CV
P
MLw
hw
Concentracin de Fuerzas deTraccin y Compresin en losExtremos
generadas por la accinssmica.
compresin.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
a) Refuerzo. (21.7.2 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
b) Fuerzas de Diseo. (21.7.3 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
Las fuerzas de diseo (axial, corte y momento) deben obtenerse
del anlisis estructural ante cargas gravitacionales y sismicas.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
c) Resistencia por Corte. (21.7.4 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
t = Cuantia del acero de refuerzo Horizontal.
Aspectos Generales.
En Muros o Segmentos Verticales de Muros, se tiene que:
Acv = Area gruesa definida por el espesor y la longitud
horizontal del Muro.
l = Cuantia del acero de refuerzo Vertical.
En Dinteles o Segmentos Horizontales de Muros, se tiene que:
t = Cuantia del acero de refuerzo Vertical. l = Cuantia del
acero de refuerzo Horizontal. Acw = Area gruesa definida por el
espesor y la longitud vertical del Segmento Horizontal o
Dintel.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
c) Resistencia por Corte. (21.7.4 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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 cercadel 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.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
c) Resistencia por Corte. (21.7.4 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
c) Resistencia por Corte. (21.7.4 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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
proporcione 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.
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Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
c) Resistencia por Corte. (21.7.4 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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 Muroque 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
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
d) Resistencia por Flexin y Carga Axial. (21.7.5 ACI 318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
b
c
lw
Seccin del muro
Diagrama de
c
Lw
1c
0.85 f 'c
Cc C s
P
M
Ts
Diagrama de deformaciones
Diagrama de fuerzas
Comportamiento Similar al de una Columna a flexo-compresin.
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)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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 las
P1 P2la fibra extrema, correspondiente a lasfuerzas mayoradas
incluyendo losefectos ssmicos, sobrepase 0.2 fc.
u: Esfuerzo Mximo
Distribucin de Esfuerzos
= P / Acv M /
M1
c
M2
c
u uNota: Los elementos de Borde pueden ser descontinuados cuando
los esfuerzos sean inferiores 0.15 fc.
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
g) Disposiciones Generales en Elementos de Borde. (21.7.6 ACI
318-05)
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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
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
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
En donde se requieran elementos especiales de Borde, se deber
cumplir con lo siguiente:
El refuerzo del elemento especial de borde deber
extenderseverticalmente desde la seccin crtica a una distancia no
menor que lamayor entre: L y ( M / 4V )
g) Disposiciones Generales en Elementos de Borde. (21.7.6 ACI
318-05)
mayor 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
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
En donde se requieran elementos especiales de Borde, se deber
cumplir con lo siguiente:
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 los
g) Disposiciones Generales en Elementos de Borde. (21.7.6 ACI
318-05)
longitud 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.
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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
g) Disposiciones Generales en Elementos de Borde. (21.7.6 ACI
318-05)
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.
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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
h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)
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.
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.
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)
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 acoplepueda 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.
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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 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:
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
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 detransversal 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)
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)
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:
debe adecuarse a lo especificado en 11.8.4 y 11.8.5.
-
Muros Estructurales Especiales de Concreto Reforzado.
Diseo Sismorresistente en Concreto Armado
h) Vigas de Acople. (21.7.7 ACI 318-05)Esquema General de
Refuerzo en Vigas de Acople.