DIMENSIONAMIENTO Y DETALLADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

DIMENSIONAMIENTO Y DETALLADO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

1. ASPECTOS GENERALES

   • El dimensionamiento de los elementos estructurales tiene como fin que la estructura pueda desarrollar mecanismos para disipar la energía sísmica
     • El dimensionamiento no se limita a la resistencia, sino también a la ductilidad, hay normas estrictas en este tema y otras que dan opciones, lo importante es dimensionar con capacidad de soportar fuerzas mayores

2. ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO

   • MATERIALES
     • Concreto de alta resistencia
       • Disminuye la posibilidad de falla fragil
       • favorable en zona sísimica
       • Favorece el desarrollo total del acero
     • Cuando se den factores de comportamiento sísmicos mayores a 2 se debe hacer un control de la resistencia del concreto
       • Para evitar variabilidad
         • Desviación estándar menor a 35 kg/cm2
     • Acero de refuerzo
       • Acero grado 60
         • Esfuerzo de fluencia 6000 kg/cm2
           • Se pueden emplear como acero longitudinal
       • Acero grado 42
         • Esfuerzo de fluencia 4200 kg/cm2
           • Se puede emplear para estribos
   • REQUISITOS PARA VIGAS
     • Requisitos Geométricos
       • Tiene por objetivo evitar que la ductilidad de la viga se vea limitada por problemas de pandeo lateral
         • Es importante que la viga tenga un ancho superior al lado de la columna
           • Para asegurar la transmisión de momentos entre viga y columna se dé sin generar esfuerzos cortante y de torsión
     • Requisitos de refuerzo longitudinal
       • Es recomendable que se coloque refuerzo mínimo en ambos lechos
         • Una estructura reforzada genera más ductilidad que una sobrereforzada
           • Se debe limitar la cuantía máxima a 75 % de la falla balanceada
             • La norma lo limita al 80% de la falla balanceada
               • El ACI limita al 50% de la cuantía balanceada
                 • Los traslapes y cortes de barra introducen tensiones en el concreto que reducen la resistencia a cortante
                   • Es importante que el acero esté colocado con suficiente recubrimiento
                   • No se admiten donde se pueda formar articulaciones plásticas
                     • Como los extremos de las vigas
                       • Se deberán colocar estribos cerrados con un espaciamiento menor a 10 cm ni de cuarto del peralte de la viga
     • Requisitos de refuerzo transversal
       • Los estribos cumplen la función de fijar los refuerzos longitudinales
         • Los estribos proporcionan resistencia a tensión en el alma de la viga
           • Evitando falla frágil por cortante
           • Una correcta distribución de estribos cerrados incrementa la ductilidad de la sección en flexión
     • Requisitos para fuerza cortante
       • El diseño sísmico tiene por objetivo evitar fallas prematuras por corte
         • La viga tiene que tener la capacidad de soportar las cortantes que se presente
           • Se prescribe ignorar la contribución del concreto a la resistencia por corte
   • REQUISITOS PARA COLUMNAS
     • Requisitos geométricos
       • Se exige una dimensión mínima de la columna para asegura un mínimo núcleo de confinado
         • Se pide que el área de la sección transversal sea 0.5 pu/fc para limitar el esfuerzo promedio a compresión del concreto
           • La ductilidad de una sección disminuye a medida que aumenta la carga axial
     • Refuerzo longitudinal
       • El refuerzo longitudinal tiene por objetivo evitar que el acero fluya a cargas inferiores a la de fluencia teórica
         • A causa del flujo plástico del concreto que causa una transferencia de esfuerzos entre el concreto y el refuerzo
         • También pretende proporcionar a la columna mínima resistencia a la flexión
         • Se limita a dos el número de barras que se puede formar un paquete
     • Resistencia a flexocompresión
       • El refuerzo longitudinal de la columna debe proporcionar suficiente resistencia a flexocompresión para que las secciones de los extremos permanezcan en su comportamiento lineal
         • mientras se forman articulaciones plásticas en los extremos de las vigas
           • Para ello las columnas deben soportar más del 50% de los momentos que le corresponde por equilibrio de nudo , cuando se forman dos articulaciones plásticas en los extremos de las vigas
     • Requisitos de refuerzo transversal
       • Se requiere de estos requisitos para proporcionar alto confinamiento en los extremos de las columnas
         • Donde se requiere rotaciones importantes
           • La forma amas adecuada de dar confinamiento a una columna es mediante un suncho helicoidal
             • Pero solo es adecuado en columnas circulares
       • Debe restringir la expasión lateral del concreto , cuando sufra esfuerzos de compresión y cercanos a el máximo resistente
         • El más común para cuadradas y otros es mediante estribos de varias ramas
       • El principal objetivo es evitar que el acero longitudinal sufra pandeo hacia afuera y pierda recubrimiento
     • Requisitos de resistencia a fuerza cortante
       • Debe proporcionar suficiente resistencia a cortante para que las articulaciones plásticas se den en los extremos de las vigas
         • Se debe diseñar tomando un factor de 1.5 con respecto a resistencia a flexión de las vigas
         • Suponiendo que el momento de desequilibrio se distribuye en partes iguales entre la columna superior e inferior
           • Los requisitos a confinamiento y resistencia a cortante dependerá de la cantidad de refuerzo transversal que se proporcione
             • Se debe ignorar la contribución del concreto a resistir esfuerzos de corte
   • UNIÓN VIGA COLUMNA
     • Confinamiento del concreto en la zona de unión
     • El anclaje y la adherencia del refuerzo que atraviesa la junta
       • Se debe proporcionar suficiente longitud de anclaje para los aceros longitudinales de la viga si se requiere se debe ensanchar la columna
     • La resistencia a fuerza cortante de la conexión

3. REQUISITOS PARA ESTRUCTUTRAS DE ACERO

   • CONCEPTOS GENERALES
     • Las estructuras de acero diseñadas de acuerdo a norma cumplen con los requerimientos pero es importante poner atención a la ductilidad intrínseca de este material no se anule por la ocurrencia de una falla frágil
       • Falla frágil por soldadura
       • Falla por concentración de esfuerzos
       • Falla por pandeo local o global
   • MATERIAL
     • Elongación
       • Se debe verificar que el acero tenga una fluencia definida hasta la deformación unitaria de al menos un 1%
         • Su alargamiento de ruptura sea de al menos 20%
     • Uniformidad de resistencia
       • Todas las secciones deben poseer la misma resistencia para que el comportamiento inelástico se concentre en solo algunos lugares
         • Para el comportamiento sísmico la concenctración de resistencia en un solo lugar es perjudicial
     • Ausencia de defectos de laminación en los perfiles empleados
       • En ocasiones en el proceso de laminación se producen grietas o separación de capas que debilitan a los elementos
     • Soldabilidad
       • El material debe poseer características que permitan ser soldable con faicilidad
       • Los puntos de soldadura no deben ser puntos débiles donde se pueda presentar fallas
   • REQUISISTOS PARA VIGAS
     • Requisito geométrico
       • La viga debe ser secciones I o en cajón que tenga simetría
         • El claro libre de las vigas no debe ecseder 5 veces el peralte de su sección transversal
           • La excentricidad entre el eje de la viga y de la columna no debe exceder la décima parte de la dimensión de la columna
       • Los patines deben estar conectados en forma continúa al alma
     • Requisitos para fuerza cortante
       • El diseño por fuerza cortante se determina por equilibrio de las vigas cuando se presenten articulaciones plásticas de signos opuestos en sus extremos
         • Considerando un esfuerzo de fluencia aumentando en 25% del nominal
     • Soporte lateral
       • Las secciones de la viga donde se pueda generar articulaciones plásticas deben estar soportadas lateralmente para evitar pandeo lateral
         • No es suficiente proporcionar soportes laterales, para ello se debe emplear losas de concreto o similar
   • REQUISITOS PARA COLUMNAS
     • Requisitos geométricos
       • Las secciones transversales serán en H o en cajón
       • Las relaciones ancho grueso de los patines en H no excederán 830/fy
         • Para las secciones en H y placas de secciones cajón no excederán 2100/fy
       • La relación de esbeltez de la columna en la dirección más desfavorable no excederá 60
       • Es deseable que los esfuerzos a compresión de la columna se mantengan bajos
         • Para contar con capacidad e rotación
     • Resistencia en flexión y cortante
       • Se debe diseñar para que se cumpla con el mecanismo de columna fuerte viga débil
       • La capacidad de flexocompresión de los extremos de las columnas se revisará con condiciones de equilibrio en los nudos
   • REQUISITOS PARA UNIÓN VIGA COLUMNA
     • Conectar ambos patines de la viga con los de la columna
       • Para que los primeros puedan desarrollar el esfuerzo de fluencia
     • Colocar atiesadores en la columna que coincida con loa patines de la viga
     • Conectar el alma de la viga a os patines de la columna
     • Revisar la resistencia cortante del alama de la columna
   • ELEMENTOS DE CONTRAVIENTO
     • Es importante que los contravientos tengan una resistencia a compresión significativa
       • Se recomienda que su capacidad a compresión sea por lo menos la mitad de la de tensión

4. ESTRUCTURAS DE MANPOSTERÍA

   • CONSIDERACIONES GENERALES
     • Las estructuras con muros de carga de mampostería basan su seguridad sísmica a la resistencia a carga lateral por la elevada área transversal de los muros en cada dirección
     • Los factores de comportamiento sísmico son bastante reducidas
       • Reflejan la limitada capacidad de deformación inelástica que puede alcanzar la mampostería
     • El refuerzo de be proveer a la mampostería resistencia a tensión
       • Para subsanar la baja resistencia que la mampostería tiene a este tipo de esfuerzos
   • MANPOSTRERÍA CONFINADA
     • Se caracteriza por los elementos de concreto que rodean los paneles de mampostería
       • Se les conoce como castillos y dalas
     • Se requieren castillos
       • En cada intersección de muros
       • En la periferia de huecos de grandes proporciones
       • En los extremos de cada muros
     • Los estribos de dalas y castillos sirven principalmente para armar, para mantener en su posición ala cero longitudinal
   • MANPOSTERÍA REFORZADA
     • El acero de refuerzo de esta modalidad pretende cumplir objetivos semejantes a los que tiene la mampostería confinada
       • Las cuantías de refuerzo son moderadas y no proporcionan una contribución significativa resistencia a esfuerzos de cortante
         • El refuerzo mínimo no garantiza una ductilidad elevada de los muros

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