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Curso Diseño en Hormigón Armado según ACI 318- 14

• SANTIAGO 27 y 29 Octubre 2015

Clase: Aplicación del método Puntal tensor

Relator: Fernando Yáñez

Modelos Puntal - Tensor

Fernando Yáñez, Ph.D. Director del IDIEM

Santiago, 27 de octubre de 2015

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FRE BODY DIAGRAM OF B AND D - REGIONS

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GOOD MODEL INAPPROPIATE MODEL

FAN BOTTLE PRISM

BASIC COMPRESSION FIELDS

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FAN ACTION IN A BEAM

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STRUT WITH DIFFERENT TYPES OF NODES

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APPLICATIONS OF STRUTS

EXAMPLES OF STRUT AND THE TIE MODELS FOR D - REGIONS

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Pasos en el uso de modelos

puntal – tensor

• 1. Definir y aislar la región D.

• 2. Calcular las fuerzas en los bordes de la

región D.

• 3. Seleccionar un modelo puntal – tensor para transferir las cargas a través de la región D.

• 4. Dimensionar los nudos del modelo.

• 5. Verificar la capacidad de los puntales tanto en la zona de contacto con el nudo como en la mitad de su longitud.

• 6. Diseñar los tensores y sus anclajes.

• 7. Dibujar el detallamiento y verificar los requisitos de la armadura mínima

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Modelos puntal-tensor

ACI 318–14:

Reorganizado para diseñar

Requisitos de reglamento

para concreto estructural

Capítulo 23: Modelos puntal-tensor

• 23.1 Alcance

• 23.2 Generalidades

• 23.3 Resistencia de diseño

• 23.4 Resistencia de los puntales

• 23.5 Refuerzo que atraviesa los puntales en forma de botella

• 23.6 Refuerzo del puntal

• 23.7 Resistencia de los tensores

• 23.8 Detallado del refuerzo de los tensores

• 23.9 Resistencia de las zonas nodales

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¿Por qué modelos puntal y tensor?

• Son muy valiosos cuando la suposición que las secciones planas permanecen planas no es aplicable

• Analogía de la cercha utilizado para analizar estructuras del concreto

Pu

Ru Ru

Beam reinforcement

Each stirrup with a vertical tie

Idealized truss model tie

Image courtesy of Concrete International, v20, Dec 1, 2008

strut

Modelos puntal y tensor

• 3 componentes

– Puntales

– Tensores

– Zonas nodales

P P

R R P P

R R

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Puntales

• Elementos de compresión

• 2 tipos

– Prismático

– En forma de botella

P P

R R

Puntal prismático

Puntal en forma de botella

23.4 Resistencia de los puntales • Resistencia de los puntales

– Sin refuerzo longitudinal • Fns = fceAcs

– Con refuerzo longitudinal • Fns = fceAcs + As'fs'

– φ = 0.75 para todos los puntales

• Donde:

– Acs = bwws

– ws se basa en anchura al nodo

– fce = 0.85 βsf'c

– βs → Tabla 23.4.3

ws bw

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23.4 Resistencia de los puntales • Coeficiente de puntal, βs → Tabla 23.4.3

23.5 Refuerzo que atraviesa los puntales en forma de botella

• Distribución de refuerzo transversal

– Σ(Asi/bssi)sen αi ≥ 0.003

for f'c ≤ 40 MPa

– Es necesario solamente si se utiliza βs = 0.75

– No es práctico en todas las situaciones

– También cumpla con los requisitos de Sección 9.9 para refuerzo mínimo para vigas altas

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Modelos puntal y tensor

• 3 componentes

– Puntales

– Tensores

– Zonas nodales

P P

R R

23.7 Resistencia de los tensores

• Resistencia a la tracción:

– Elemento sencillo de tracciión

– Fnt = Atsfy (no preesforzado)

– φ = 0.75 para todos los tensores

– Centroide del tensor coincide con centroide del refuerzo

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23.8 Detallado del refuerzo de los tensores

• Desarrolle las barras al centroide dentro de la zona nodal extendida

• Desarrolle la diferencia entre la fuerza en el tensor en un lado del nodo y la fuerza en el tensor al otro lado

T

C

Nodal zone Extended nodal zone R

ℓd, min

T

C

Zona nodal Zona nodal extendida

R ℓd, min

Modelos puntal y tensor

• 3 componentes

– Puntales

– Tensores

– Zonas nodales

P P

R R

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23.9 Resistencia de las zonas nodales

• Resistencia del nodo

– Depende del tipo de nodo

C-C-C C-C-T C-T-T

T

C

R

C

C

P

T

C

T

23.9 Resistencia de las zonas nodales

• Resistencia del nodo

– Fnn = fceAnz

– fce = 0.85 βnf'c

– βn → Tabla 23.9.2

– φ = 0.75 para todas las zonas nodales

C-C-C

C-C-T

C-T-T

Tipo de nodo

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Aplicaciones

Ejemplos

• Viga profunda de SP–17(14) 2028 kN 2028 kN

2028 kN 2028 kN

2286 mm

2286 mm 2286 mm 2286 mm

406 mm 406 mm 3 veces 2286 mm = 6858 mm

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Ejemplos

• Viga profunda de SP–17(14)

Barras con cabeza

(tip.)

Barras con cabeza (tip.)

(2) No. 29 barras de encuadre

Refuerzo horizontal del alma

No. 16 a 230 mm cada cara (tip.)

No. 16 a 230 mm cada cara (típ.) Refuerzo vertical del alma

3 Capas de (4) No. 29 barras

(2) No. 29 barras sin cabeza

Placas de apoyo 457 mm x 610 mm

(tip.)

2286 mm

2286 mm 1143 mm 610 mm 406 mm 75 mm 114 mm

114 mm

114 mm

Elevación Sección A-A

Ejemplos

• Ménsula estructural SP–17(14)

Puntal

Tensor

90 x 90 x 13 Ángulo del acero

305 x 150 Placa de apoyo

(4) No. 13 barras principales soldadas al ángulo del acero

(3) Espirales No. 10 a 100 mm 50 mm

50 mm

45 mm

254 mm

254

mm

25

4 m

m 50

8 m

m

533 mm

406 mm

(4) No.25

(2) Espirales No. 10 a 50 mm

(3) No. 13 barras de encuadre

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Ejemplos • Cabezal de pilotes

de SP–17(14)

30.8 grados

1904 kN

836 kN

231 kN (T)

231 kN (T)

836 kN

1904 kN

1014 kN

1014 kN

658 kN

658 kN

25.4 grados

26.1 grados

45 grados

54.5 grados

45 grados

2 Capas de (3) No. 29 barras colocadas sobre pilotes exteriores alrededor del perímetro

2 Capas de (3) No. 29 barras colocadas sobre

pilotes exteriores alrededor del

perímetro

2 Capas de (3) No. 29 barras colocadas sobre pilotes exteriores alrededor del perímetro

2 Capas de (3) No. 29 barras colocadas sobre

pilotes exteriores alrededor del

perímetro

1320

mm

13

20 m

m

180 mm

75 mm (tip.)

150 mm

No. 19 a 150 mm en cada sentido

Sección A-A

Adicional No. 19

Elevación

No. 19 a 150 mm en cada

sentido

Adicional No. 19

PIER FOUNDATION

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4.4.4 — El sistema estructural debe diseñarse para resistir las cargas mayoradas en las combinaciones de cargas prescritas en 4.3 sin exceder las resistencias de diseño adecuadas de los elementos, considerando una o más trayectorias de carga continua desde el punto de aplicación u origen de la carga hasta el punto final de resistencia.

4.4 — Sistema estructural y trayectorias de carga

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EJE 8

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“Engineers have become addicted to ETABS. It does not work well when walls are irregular…

where there are irregularities, the standard approach with ETABS does not adequately

catch the stress concentrations”

Jack Moehle

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Ejemplos

• Ménsula estructural SP–17(14)

Puntal

Tensor

90 x 90 x 13 Ángulo del acero

305 x 150 Placa de apoyo

(4) No. 13 barras principales soldadas al ángulo del acero

(3) Espirales No. 10 a 100 mm 50 mm

50 mm

45 mm

254 mm

254

mm

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4 m

m 50

8 m

m

533 mm

406 mm

(4) No.25

(2) Espirales No. 10 a 50 mm

(3) No. 13 barras de encuadre

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APPLICATIONS OF STRUTS

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