DISEÑO POR CAPACIDAD NORMA INPRES - CIRSOC 103

Transcripción

1 DISEÑO POR CAPACIDAD NORMA INPRES - CIRSOC 103

2 DEFINICIÓN Método de diseño para estructuras sometidas a la acción sísmica. En el diseño de estructuras por capacidad, los elementos estructurales que resistirán las fuerzas gravitatorias y las originadas por la acción sísmica son cuidadosamente seleccionados y apropiadamente diseñados y detallados para ser capaces de disipar energía por deformaciones inelásticas en zonas preestablecidas. Todos los otros elementos no pensados para dispar energía deben poseer suficiente resistencia para asegurar su comportamiento elástico mientras las fuentes de disipación de energía desarrollan toda su capacidad.

3 Mecanismos de Colapso Básicos Mecanismo estructural estáticamente admisible y cinemáticamente posible que el diseñador debe elegir para aplicar los principios de Diseño por Capacidad

4 Ductilidad global (): Habilidad que tiene una estructura para mantener su capacidad resistente sin sensibles degradaciones y disipar energía cuando está sometida a ciclos de desplazamientos inelásticos durante un terremoto. Ductilidad local: Capacidad que tiene una sección o un elemento para deformarse inelásticamente y dispar enegía a través de un comportamiento histerético, sin degradación importante de su resistencia Sobrerresistencia: La sobrerresistencia desarrollada en las rótulas plásticas indica valores de resistencia, por encima de los nominales especificados. Los factores de sobrerresistencia tiene en cuenta principalmente las variaciones entre la tensión de fluencia especificada y la real, el endurecimiento por deformación del acero y el aumento de resistencia por confinamiento del hormigón

5 Factores de reducción de resistencia (): Tienen en cuenta: 1) La probabilidad de que la resistencia de un elemento sea menor que la especificada, debido a variaciones en la resistencia de los materiales y en las dimensiones. 2) Aproximaciones en las ecuaciones de diseño 3) Tipo de mecanismo de resistencia y las consecuencias del modo de falla 4) Grado de ductilidad y confiabilidad requerida de elemento cargado 5) Importancia del elemento en la estructura

6 Resistencia requerida (S U ): Demanda de resistencia que surge de la aplicación de los estados de carga o de las demandas de resistencia originadas por el desarrollo de las rótulas plásticas, siguiendo los principios de diseño por capacidad. Resistencia nominal (S n ): Resistencia teórica de una sección de un elemento de hormigón armado calculada utilizando las dimensiones y armaduras reales provistas, y las resistencias especificadas del hormigón y acero que se indican en el Reglamento. Resistencia de diseño: Resistencia mínima a ser provista a los elementos estructurales calculada como el producto de la resistencia nominal del elemento por el factor de reducción de resistencia. S diseño = S n > S U

7 PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Hormigones: Zonas 4 y 3: 20 Mpa < f c < 40 Mpa Zonas 2 y 1: 20 Mpa < f c < 45 Mpa Aceros: f yreal / f y < 1.30 R treal / f y > 1.25

8 ESTADOS DE CARGA Se adoptan las siguientes alternativas: E 1 = 1.20 D E + f 1 L + f 2 S E 2 = 0.90 D E dónde : f 1 = 1.00 Lugares de concentración de público con sobrecarga > 5.00 KN/m2 y playsa de estacionamiento. f 1 = 0.50 Para otras sobrecargas. S = Carga de nieve f 2 = 0.70 Configuraciones de techos que no permiten evacuar la nieve f 2 = 0.20 Para otras configuraciones de techo.

9 ESTADOS DE CARGA DEBIDOS A SISMO E = E H + E V / E V = 0.20 b D d FACTORES DE REDUCCIÓN DE RESISTENCIA

10 Momento de Inercia: DISEÑO DE VIGAS Forma de la sección transversal a) Secciones rectangulares b) Secciones T o L Momentos de Inercia efectivos de la sección ( le ) 0,40 Ig 0,35 1g Momento de diseño: En extremos de vigas dónde se prevea la formación de rótulas plásticas se consideran los factores correspondientes (Art 1.6). Dónde no se prevea la formación de rótula plástica = 1 Se permite el 30 % de redistribución de momentos a condición de restablecer el equilibrio

11 DISEÑO DE VIGAS Longitud de Rótulas Plásticas

12 DISEÑO DE VIGAS Alejamiento de Rótulas Plásticas de la Cara de la Columna

13 Máxima: Cuantías Longitudinales f' c 10 máx ó f máx 0. ' f c 10 y max o fy max El menor de ambos valores. Para su cálculo se emplea el ancho del alma (b w ) Mínima: mín f' 4 f c y En zonas de formación potencial de rótulas plásticas el ärea de armadura comprimida (A s ) debe ser al menos la mitad de la armadura longitudinal traccionada (A s ). Se exceptúan las vigas en L o T para momento positivo coladas in situ con la losa.

14 Armadura Transversal en Zonas de Rótulas Plásticas A te A b 16 f f yt y s 6 d b Diámetro mínimo 6 mm. Separación de estribos 6d b ó d/4 (el menor)

15 Contribución de Hormigón a la Resistencia al Corte b ( ) f' 0.20 w En zonas de rótulas plásticas no se considera contribución del hormigón a resistir el corte. En zona normal se considera la totalidad de la contribución. Separación máxima de estribos: (a) 0.50 d ó 600 mm c f' c (b) Cuando n 0.16 f' c ( n c ) 0.07 f' c 0.85 f' c : 0.25 d ó 300 mm Salvo que todo el corte se tome con barras diagonales Si n 0.25 (2 r) f' c se provee armadura diagonal en una o ambas direcciones para tomar un corte de: V di n ( r) V u mín n f' Dónde: r 0 c Vu máx Solo se considera si: < r < V

16 Disposiciones Sobre Anclaje de Armaduras

17 DISEÑO DE COLUMNAS Momento de Inercia: Nivel de esfuerzo axial a) P u / f c * Ag > 0.50 b) P u / f c * Ag > 0.20 c) P u / f c * Ag > Momentos de inercia Efectivos de la sección (I cr ) 0.80 I g 0.60I g 0.40I g Factor de sobrerresistencia: o b b n M * M La sumatoria se extiende a las dos vigas adyacentes o a una viga en el caso de columna de esquina. b E o Los momentos se evalúan en el eje de la columna. M b E Se refiere a los momentos por sismo solamente

18 Momentos de Diseño En las columnas en cuyos extremos no se esperan rótulas plásticas: M u o b * * M c E 0.3*h b * V u V u = corte último en la columna. En este caso el factor de reducción de resistencia = 1 = factor de amplificación dinámico, obtenido a partir de: * T (pórticos planos) En las columnas del último piso y en la sección inferior de las columnas del primer piso, deberá tomarse =1, * T (pórticos espaciales) En as columnas del último piso y en la sección inferior de las columnas del primer piso, deberá tomarse =1,10.

19 Variación del Factor de Amplificación Dinámica

20 Columnas con Acción de Voladizo Pórtico Plano

21 Columnas con Acción de Voladizo Pórtico Espacial

22 Cuando el esfuerzo axial de diseño a la compresión no supera el valor 0.10* f'c * A g, el momento de diseño se reduce de acuerdo con la siguiente expresión: M u red R m ( o b M c E 0.3 h b V u ) Donde R m está dado en la tabla siguiente y P u se toma como negativo si es de tracción, considerando que: El valor de P u no se toma menor que (- 0,15) ni menor que (- 0,50 t * f y / f c ). El valor de R m no es menor que 0,30. La reducción de momento de columnas contenidas en un mismo plano vertical en un piso, no es mayor que el 10% de la suma de los momentos de diseño no reducidos de todas las columnas contenidas en dicho plano y en dicho piso.

23 Factor de Reducción de Momentos Rm

24 Esfuerzos Axiales de Diseño P o E R v V o Eb V o Eb : Suma de esfuerzos de corte inducidos en vigas por encima del nivel considerado, cuando estas desarrollan su sobrerresistencia en las caras de las columnas y RV factor de reducción

25 Resistencia a Flexión y Esfuerzo Axial Dónde no se prevea formación de rótula plástica = 1 Dónde se prevea formación de rótula plastica de acuerdoa a Art. 1.6 Carga máxima de diseño: P P u n f' c P A n g A (f' c st ) f 55) y A st Armadura longitudinal > A g. Número mínimo de barras. 4 en sección rectangular y 6 en circular Ast < 18 A g /f y. En zona de empalme Ast < 24 A g /f y En cualquier fila de barras el menor diámetro > 2/3 del mayor diámetro utilizado