EJEMPLO DE ANÁLISIS Y DISEÑO UTILIZANDO EL METODO DE COLUMNA ANCHA M.I. J. ÁLVARO PÉREZ GÓMEZ ING. ALEX ZENIL ESCAMILLA

Transcripción

1 EJEMPLO DE ANÁLISIS Y DISEÑO UTILIZANDO EL METODO DE COLUMNA ANCHA M.I. J. ÁLVARO PÉREZ GÓMEZ ING. ALEX ZENIL ESCAMILLA

2 OBJETIVO DEL EJEMPLO ANALISIS Y DISEÑO DE UN EDIFICIO PLANTA TIPO DE 5 NIVELES CON MAMPOSTERIA CONFINADA UBICADO EN EL D.F. EN ZONA DEL LAGO, UTILIZANDO EL METODO DE COLUMNA ANCHA, CONSIDERANDO PIEZAS DE TABIQUE DE BARRO RECOCIDO Y PIEZAS MULTIPERFORADAS DE BARRO EXTRUIDO Y COMPARAR RESULTADOS.

3 MUROS DE MAMPOSTERIA CONFINADOS CORTESIA LFC

4 UBICACIÓN UBICACIÓN EDIFICIO AGRICOLA ORIENTAL ZONA IIId

5 EJEMPLO 1. EDIFICIO CON MUROS CONFINADOS CON PIEZAS DE TABIQUE DE BARRO RECOCIDO CONCEPTO f*p TABIQUE DE BARRO RECOCIDO 60 kg/cm 2 (NTC-M) Mortero Tipo I (f* j = 125 kg/cm 2 ) f* m 15 kg/cm 2 (NTC-M) v* m 3 kg/cm 2 (NTC-M) P. V t/m 3 E m G m 600 f* m = 9,000 kg/cm 2 (NTC-M) 0.4 E m = 3,600 kg/cm 2 (NTC-M) Q 2.0 Dist. Perm

6 EJEMPLO 2. EDIFICIO CON MUROS CONFINADOS CON PIEZAS MULTIPERFORADAS DE BARRO EXTRUIDO CONCEPTO MULTIPERFORADO BARRO EXTRUIDO f* p 200 kg/cm 2 Mortero Tipo I (f* j = 125 kg/cm 2 ) f* m 60 kg/cm 2 v* m 6 kg/cm 2 P. V t/m 3 E m G m Q 600 f* m = 36,000 kg/cm 2 (NTC-M) 0.4 E m = 14,400 kg/cm 2 (NTC-M) 1.5 (Pieza hueca y muros sin refuerzo horizontal) Dist. Perm

7 ESTRUCTURACIÓN CON MUROS CONFINADOS

8 UBICACIÓN DE CENTROS DE COLUMNAS ANCHAS

9 RETÍCULA DE BARRAS EQUIDISTANTES PARA MODELADO DE LOSAS

10 GENERACIÓN DE ELEMENTOS BARRAS (ID)

11 GENERACIÓN DE ELEMENTOS EN NIVEL 1 COLUMNA ANCHA TRABES DE RIGIDEZ INFINITA

12 EJE A, EJEMPLO DE DEFINICIÓN DE SECCIONES Y CARGAS TRABES DE SECCION INFINITA

13 PROPIEDADES DEL CONCRETO PARA TRABES CONCEPTO MODELO f c 200 kg/cm 2 Ec 8000 f c = 113,137 kg/cm 2 Erig 1000 Ec = 113,137,000 kg/cm 2 (Coef. de Poisson) h 0.17 P. V t/m 3 Gc Ec / (2(1+h)) = 48,349 kg/cm 2

14 SECCIÓN DE TRABE EN ZONA DE MURO Y FUERA DE MURO

15 EJEMPLO DE SECCIONES TRANSFORMADAS CONSIDERANDO LOS CASTILLOS DE CONCRETO EN MUROS CON TABIQUE RECOCIDO SECCION TRASFORMADA PARA MUROS CONFINADOS LA SECCION TRANSVERSAL DEL ELEMENTO SERÁ LA SECCION TRASVERSAL DEL MURO INCLUYENDO LAS SECCIONES TRASFORMADAS DE LOS CASTILLOS DE CONCRETO. EL AREA Y EL MOMENTO DE INERCIA DEL MURO EN SU EJE PRINCIPAL SE DEBEN CALCULAR UTILIZANO LA RELACION DE MODULOS DE ELASTICIDAD CONCRETO-MAMPOSTERIA.

16 EJEMPLO DE SECCIONES TRANSFORMADAS CONSIDERANDO LOS CASTILLOS DE CONCRETO EN MUROS CON TABIQUE RECOCIDO CON LA RELACION DE MODULOS SE TRASFORMAN LAS AREAS DE CONCRETO DE LOS CASTILLOS EN AREAS EQUIVAMENTES DE MAMPOSTERIA EN LA DIRECCION PRINCIPAL, SOLO PARA FINES DE ANALISIS. n = Ec / Em = (tabique recocido) Ec = 113, kg/cm 2 ST/S(SC) Em = 9,000 kg/cm 2 Sección (Sin Castillo) Sección Transformada A = cm 2 A = cm I = 35,937,000 cm 4 I = 169,556,983 cm

17 PROPIEDADES GEOMETRICAS CON SECCIONES TRANSFORMADAS PARA MUROS DE TABIQUE ROJO SE TIENEN QUE CALCULAR CADA UNA DE LAS PROPIEDADES DE LOS ELEMENTOS BARRA CORRESPONDIENTES A CADA COLUMNA ANCHA.

18 MODELO DE BARRAS Y ESTRUIDO STAAD PRO V8I

19 ESPECTRO DE DISEÑO

20 ESPECTRO EN X Y MODOS DE VIBRAR (MODELO PIEZAS MULTIPERFORADAS)

21 COMPARATIVA DEL RESULTADO DEL ANÁLISIS SÍSMICO PARÁMETRO CONFINADO PIEZAS DE BARRO EXTRUIDO MULTIPERFORADAS MODELO ESTRUCTURAL CONFINADO PIEZAS MACIZAS (TABIQUE BARRO RECOCIDO) SECCIONES (SIN CASTILLO) SECCIONES (SIN CASTILLO) SECCIONES TRANSFORMADAS ESPECTRO NTC-DS 2004 (ZONA IIId) NTC-DS 2004 (ZONA IIId) NTC-DS 2004 (ZONA IIId) GRUPO B B B Q (x) = Q (y) kq (irregularidad) W ton ton ton c 0.30 /g 0.30 /g 0.30 /g Vbasal (x) ton ton ton Vbasal (y) ton ton ton T (x) seg seg seg T (y) seg seg seg a / Q (x) /g /g /g a / Q (y) /g /g /g

22 ESPECTRO DE DISEÑO (DIRECCIÓN X)

23 ESPECTRO DE DISEÑO (DIRECCIÓN Y)

24 COMPARATIVA (DESPLAZAMIENTOS) NIVEL He=2.49m TABIQUE MULTIPERFORADO DE BARRO EXTRUIDO Despl. X mm Despl. Y mm MODELO ESTRUCTURAL TABIQUE BARRO RECOCIDO Despl. X mm Despl. Y mm TABIQUE BARRO RECOCIDO (SECCIONES TRANSFORMADAS) Despl. X mm Despl. Y mm

25 COMPARATIVA DE DISTORSIONES NIVEL H= 2.49m TABIQUE MULTIPERFORADO DE BARRO EXTRUIDO Dist. X Dist. Y Dist. Perm. MODELO ESTRUCTURAL TABIQUE DE BARRO RECOCIDO Dist. X Dist. Y Dist. Perm. TABIQUE DE BARRO RECOCIDO (SECCIONES TRANSFORMADAS) Dist. X Dist. Y Dist. Perm

26 COMPARATIVA (DESPLAZAMIENTOS - GRÁFICAS)

27 DISEÑO (NTC-M 2004)

28 RESULTADOS DE REVISIÓN A CORTANTE NIVEL 1 MODELO ESTRUCTURAL MURO MULTIPERFORADO TABIQUE ROJO TABIQUE ROJO (ST) Vu (ton) Vrm (ton) Vu (ton) Vrm (ton) Vu (ton) Vrm (ton)

29 REVISIÓN POR CORTANTE NIVEL 1 MUROS CON PIEZAS DE TABIQUE DE BARRO RECOCIDO EN NEGRO RESULTADOS SIN SECCION TRASFORMADA / EN ROJO RESULTADOS CON SECCION TRASFORMADA

30 COMPARATIVA ENTRE MODELOS <MUROS QUE NO PASAN> (CORTANTE ÚLTIMO V U Y RESISTENTE V mr ) Para el cálculo del cortante resistente de la mampostería (MODELO PIEZAS MACIZAS, SECCIONES TRANSFORMADAS), el área incluye a los castillos pero sin transformar el área transversal.

31 REVISIÓN CARGA AXIAL Y MOMENTO NIVEL 1 (MODELO PIEZAS MULTIPERFORADAS) MURO Pu (ton) MODELO ESTRUCTURAL PIEZAS MULTIPERFORADAS DE BARRO ESTRUIDO Pu (M) (ton) Mu (ton m) Pr (ton) Mr (ton m)

32 CONCLUSIONES 1. EL METODO DE COLUMNA ANCHA PERMITE MODELAR DE MANERA SENCILLA LAS ESTRUCTURAS FORMADAS POR MUROS DE MAMPOSTERIA Y CONCRETO. 2. PARA MUROS CONFINADOS DEBE CONSIDERARSE PARA LA DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES LA SECCION TRASFORMADA DE LOS CASTILLOS DE CONCRETO A MAMPOSTERIA. 3. LAS PROPIEDADES DE LA SECCION TRASFORMADA DE CADA COLUMNA ANCHA SE DEBEN CALCULAR FUERA DE LOS PROGRAMAS DE ANALISIS E INTRODUCIR COMO SECCIONES X.

33 CONCLUSIONES 4. EN MUROS DE MAMPOSTERIA CON RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESION BAJO f*m Y POR CONSIGUIENTE, UN MODULO DE ELASTICIDAD BAJO, EL NO CONSIDERAR LA SECCION TRASFORMADA PUEDE GENERAR VALORES CONSERVADORES EN LA DETERMINACION DE LOS DESPLAZAMIENTOS DE LA ESTRUCTURA Y EN LA DISTRIBUCION DE CORTANTES. 5. EL UTILIZAR MAMPOSTERIA INDUSTRIALIZADA CON VALORES ALTOS DE RESISTENCIA DE DISEÑO A COMPRESION f*m Y POR CONSIGUIENTE CON MODULOS DE ELASTICIDAD ALTOS, PERMITE MODELAR ESTRUCTURAS SIN NECESIDAD DE HACER LA TRASFORMACION DE SECCIONES PARA QUE LOS RESULTADOS DE LAS CONDICIONES DE SERVICIO Y DE CARGA SEAN SATISFACTORIOS.

34 GRACIAS POR SU ATENCIÓN!