Aplicación del concreto de alta resistencia. Dr. Roberto Stark
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- Inmaculada Campos Ríos
- hace 7 años
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1 Aplicación del concreto de alta resistencia Dr. Roberto Stark
2 CONCRETO?
3 USO DE CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA PROPIEDADES ESTRUCTURALES
4 EDIFICIOS ALTOS
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9 Altura total en metros Altura en metros de los 100 edificios más altos del mundo Estructuras de Acero Estructuras Mixtas Estructuras de Concreto Año de construcción
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27 f''c a = 0.8c a b f''c T = As fy
28 f''c DDF actual ACI DDF f'c
29 f''c = 0.85 x 0.8 x f'c a = β1 c a b f''c T = As fy
30 betha f'c DDF actual ACI DDF nuevo
31 NTC del Distrito Federal f c max = 550 kg/cm2 Marcos Dúctiles
32 ACI
33 NO SE PERMITEN CONCRETOS CON f c <175kg/cm 2
34 CAPITULO 4 Requisitos de Durabilidad
35 Tabla Requisitos para condiciones de exposición especial Condición de exposición Concreto de agregado de peso normal Concreto de agregado normal Concreto que se pretenda normal. Relación máxima agua/materiales cementantes tenga baja permeabilidad en exposición al agua Concreto expuesto a congelación y deshielo en condición húmeda o en descongelación por medio de químicos. Para proteger de la corrosión al refuerzo en concretos expuestos a sales descongelantes agua o ligero, f'c mínima, (kg/cm2)
36 Categoría Exposición Clase Condición Ninguna F0 Concreto no expuesto a ciclos de congelación y deshielo F Congelacion Deshielo y Moderado Severo F1 F2 Concreto expuesto a ciclos de congelación y deshielo y ocasionalmente expuesto con la humedad Concreto expuesto a ciclos de congelación y deshielo y en contacto continuo con la humedad. Muy severo F3 Concreto expuesto a ciclos de congelación y deshielo, en contacto continuo con la humedad y expuesto a quimicos descongelantes Sulfato soluble en agua (SO 4 ) en el terreno, porcentaje por peso Dissolved Sulfato disuelto (SO 4 ) en agua, ppm S Sulfatos Ninguna Moderado S0 S1 SO 4 < SO 4 <0.20 SO 4 < SO 4 <1500 Agua de mar Severo S SO SO 4 10,000 Muy severo S3 SO 4 >2.00 SO 4 >10,000 P Requsitos para baja permeabilidad Ninguna Requerido P0 P1 En contacto con el agua cuando no se requiere baja permeabilidad En contacto con el agua donde se requiere una baja permeabilidad C Protección del acero de refuerzo por corrosión Ninguna Moderado Severo C0 C1 C2 Concreto seco o protegido de la humedad Concreto expuesto a la humedad pero sin la presencia externa de cloruros C Concreto expuesto a la humedad y con presencia externa de cloruros provenientes de productos descongelantes, sal, agua salobre, agua de mar o salpicadura de estas fuentes.
37 Exposición Max. a/mc Min f c, kg/cm 2 Requisitos adicionales Contenido de Aire Límite de materiales cementicios F0 N/A 175 N/A N/A F Tabla N/A F Tabla N/A F Tabla Tabla 4.4.2
38 Exposición de clases F1, F2 y F3 Relación máxima a/mc, 0.45 Resistencia mínima a la compresión f c = 315 kg/cm 2 Contenido de aire, Tabla Límites en materiales cementantes sólo para F3, dado por la Tabla 4.4.2
39 Contenido de aire, porcentaje Tamaño de agregado máximo Exposición Clase F1 Exposición Clase F2 y F3 3/ / / /
40 Exposición Max. a/mc Min f c, kg/cm 2 Requisitos adicionales Contenido máximo de Iones de Cloruro disuelto en el concreto, porcentaje por peso del cemento (Cl - ) Requisitos que se relacionane Concreto Reforzado Concreto Presforzado C0 N/A None C1 N/A C , **
41 CAPITULO 5 Calidad del concreto, mezclado y colocación
42 5.1 f c > kg/cm
43 Criterios de aceptación de los cilindros de prueba El promedio de 2 cilindros no debe ser menor del f c en: 0.1 f c cuando f c> 350 kg/cm 2 Anteriormente era un valor fijo de 35 kg/cm 2
44 Capítulos referentes a Materiales (3 5) La prueba de resistencia se hará cuando menos con el promedio de dos cilindros de 15 x 30 o cuando menos con tres cilindros de 10 x 20 cm La utilización del refuerzo con fibra de acero podrá considerarse aceptable para resistir el cortante: a) 60 kg por m 3, b) Resistencia residual a la flexión de una viga del 90 % en su resistencia pico a una deformación de l/300, y c) Resistencia residual del 75% en su resistencia pico a una deformación de l/150
45 Carga Total Concreto reforzado con fibra Concreto sin refuerzo l/300 l/150 Deformación al centro del claro
46 Manejo de corazones. Se debe retirar el agua de la superficie de la muestra y colocarla en bolsas herméticas. Las muestras deben ensayarse después de 48 hrs y antes de 7 días de la extracción
47 10.13 f c col. < 1.4 f c trabe ACI f c col. < 1.2 f c trabe ACI ó 14???
48 Concretos de alta resistencia Mayor eficacia en elementos a flexocompresión o compresión que a elementos a flexión
49 Columna 100x120 f c = 500 kg/cm² 28 # 10
50 Columna 100x120 f c = 400 kg/cm² 28 # 10
51 Columna 100x120 f c = 250 kg/cm² 28 # 10
52 120 cm 28 # 10 f y = 4200 kg/cm cm
53 Aumento a la compresión pura de un 67 % al pasar de una resistencia de 250 kg/cm 2 a 500 kg/cm 2
54 Estudio de vigas f y = 4200 kg/cm 2 h=80 cm As b= 40 cm
55 Aumento a la flexión pura de un 10 % al pasar de una resistencia de 250 kg/cm 2 a 500 kg/cm 2
56 Mayor diferencia a menor porcentaje de acero de refuerzo
57 80 cm f y = 4200 kg/cm 2 80 cm
58 80 cm f y = 4200 kg/cm 2 80 cm
59 Mayor f c mayor E E está en función de f c
60 Un valor mayor del módulo de elasticidad significa: Un menor desplazamiento lateral de la estructura. Un menor desplazamiento vertical del sistema de piso. Un menor efecto de vibración. Una menor amplificación de efectos dinámicos bajo la acción del viento.
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62 Daños en edificios debido a sismos ( ) 100 Porcentaje Operacional Kobe, 1995 Erzincan, 1992 Luzon, 1990 Severo Colapso Ciudad de Mexico, 1985 Otani, 1999
63 Rigidez efectiva a) Módulo de elasticidad Ec = 15,000 wf c b) Momentos de inercia, I Trabes I g Columnas I g Muros (No agrietados) I g (Agrietados) I g Losas planas I g
64 Comportamiento de Columna Rigidez efectiva 400 Resistencia Shear (kn) Capacidad Deformación relativa Drift Ratio Elwood and Eberhard, PEER, 2006
65 Rigidez efectiva Deformaciones por flexión: φ y L Δ = flex 2 L φ y 6 No esta considerada la rotación adicional en los extremos por deslizamiento de las varillas! φ y Elwood and Eberhard, PEER, 2006
66 Rigidez efectiva column tests moment curvature FEMA 356 Ieff / Ig P/A g f' c Elwood and Eberhard, PEER, 2006
67 Rigidez efectiva Deformación por deslizamiento: Esfuerzo de adherencia Esfuerzo en el acero Deformación En el acero L u l u f y ε y Elwood and Eberhard, PEER, 2006 δ C T=A s f slip = ½ ε y l y Δ = slip Ld f b y y 8u φ u 6 f 12 f c c
68 Rigidez efectiva column tests flexure and slip Proposed Ieff / Ig FEMA P/A g f' c Elwood and Eberhard, PEER, 2006
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99 stark+ortiz asesores en ingeniería estructural 500 kg/cm² 400 kg/cm² 350 kg/cm²
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107 stark+ortiz asesores en ingeniería estructural 500 kg/cm² 450 kg/cm² 400 kg/cm²
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113 stark+ortiz asesores en ingeniería estructural 500 kg/cm² 450 kg/cm² 400 kg/cm² 350 kg/cm²
114 500 kg/cm² 350 kg/cm² stark+ortiz asesores en ingeniería estructural
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117 400 kg/cm² 300 kg/cm² stark+ortiz asesores en ingeniería estructural
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133 500 kg/cm² 450 kg/cm² 400 kg/cm² 300 kg/cm²
134 500 kg/cm² 450 kg/cm² 400 kg/cm² 350 kg/cm²
135 500 kg/cm² 450 kg/cm² 400 kg/cm² 350 kg/cm² 300 kg/cm²
136 EDIFICIOS ALTOS
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162 ESTUDIO PARAMETRICO
163 COMPARATIVO 21 NIVELES 500 kg/cm² 400 kg/cm² 350 kg/cm²
164 COMPARATIVO 21 NIVELES ACERO
165 COMPARATIVO 21 NIVELES 250 kg/cm²
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170 HIPOTESIS DE DISEÑO CARGA VIVA DE 250 Kg/cm 2 (uso de oficina) Coeficientes sísmicos: c=0.16 (Zona A) c=0.36 (Zona C) Factor de comportamiento sísmico Q = 4 (Para marcos) Q = 2 (Contraventeos) Sistemas estructurales utilizados en los edificios de Concreto: Marcos y muros
171 HIPOTESIS DE DISEÑO Sistemas estructurales en edificios de acero: Marcos y contravientos Capacidad del suelo en zona A: q = 50 ton/m 2 (zapatas) capacidad de pila = 800 ton/m 2 Capacidad de pilas en zona C 300 ton/m 2
172 PLANTA TIPO N1 N4
173 PLANTA TIPO N5 N8
174 PLANTA TIPO N9 N12
175 PLANTA TIPO N1 N4
176 PLANTA TIPO N5 N8
177 PLANTA TIPO N9 N12
178 CORTE EJE A
179 CORTE EJE 3
180 CORTE EJE 7
181 $4,000.0 Costo Unitario de Edificios de Concreto Zona A $3,500.0 $3,000.0 Costo/m² $2,500.0 $2,000.0 $1,500.0 $1,000.0 $500.0 Concreto $ Niveles Concreto
182 Costo Unitario de Edificios de Acero Zona A $4,000.0 $3,500.0 Costo/m² $3,000.0 $2,500.0 $2,000.0 $1,500.0 $1,000.0 $500.0 Acero $ Niveles Acero
183 $4,000.0 Comparativo de Costo Unitario Zona A Costo / m² $3,500.0 $3,000.0 $2,500.0 $2,000.0 $1,500.0 $1,000.0 $500.0 Concreto Acero $ Niveles
184 Resultados del comparativo Zona A En todos los casos la estructura de acero resultó en un costo mayor que la estructura de concreto. La menor variación fue de 14 % en la estructura de seis niveles. La mayor diferencia fue de 28 % en la estructura de treinta niveles.
185 Costo Unitario de Edificios de Concreto Zona C Costo/m² $4,000.0 $3,500.0 $3,000.0 $2,500.0 $2,000.0 $1,500.0 $1,000.0 $500.0 Concreto $ Niveles Concreto
186 Costo Unitario de Edificios de Acero Zona C Costo/m² $4, $3, $3, $2, $2, $1, $1, $ Acero $ Niveles Acero
187 Concreto vs Acero Zona C $4,000.0 $3,500.0 $3,000.0 Costo/m² $2,500.0 $2,000.0 $1,500.0 $1,000.0 Concreto Acero $500.0 $ Niveles
188 Resultados del comparativo Zona C En todos los casos la estructura de acero resultó en un costo mayor que la estructura de concreto. La menor variación fue de 22 % en la estructura de seis niveles. La mayor diferencia fue de 42 % en la estructura de treinta niveles.
189 COMPARATIVO 21 NIVELES 250 kg/cm²
190 Resultados del comparativo del uso de concretos de alta resistencia y resistencia normal (edificio de 21 niveles zona A): Menor costo (8%) Menor dimensión de columnas en planta (30 %) Menor refuerzo (50 %)
191 La utilización de concreto de mayor resistencia representó: Menor Peralte en las trabes. Menor deformación vertical en el sistema de piso, del orden de la mitad. Menor vibración del sistema de piso
192 La utilización de concreto de mayor resistencia representó: Menor porcentaje de acero Menores dimensiones de elementos estructurales Menor congestionamiento del acero
193 Ventajas del uso del concreto En general un menor costo. Mayor protección a la estructura en caso de un incendio. Menor costo de mantenimiento. Mejor respuesta dinámica bajo la acción del viento.
194 GRACIAS!!
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