clase ii dam

7/17/2019 Clase II Dam

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CONCEPTUALIZACIONESTRUCTURAL

DISEÑO EN ACERO Y MADERA

Richard A. Depaz Blácido, Ing. Civil

OBJETIVO

Establecer recomendaciones generales paralograr una estructuración eficiente en edificios

de acero, especialmente en zonas de altoriesgo sísmico.

Diseño en acero y madera. Richard A. Depaz B.

ESTRUCTURACION

Introducción

Etapa inicial del diseño estructural, mediantela cual se definen, con base en el proyecto

arquitectónico, las dimensiones generales deuna estructura, tanto en planta como en

elevación (claros, alturas de entrepiso, etc.), ylos tipos de perfiles utilizados en trabes ycolumnas para formar la estructura básica de

la construcción


Introducción

Una edificación debe cumplir exigencias de:1. ESTABILIDAD2. RESISTENCIA3. RIGIDEZ4. FUNCIONALIDAD

5. ECONOMÍA6. CONSTRUCTABILIDAD7. FORMA8. SIMBOLO9. MEDIO SOCIAL-ORGANIZATIVO


ESTRUCTURACION



Sistemas estructurales

• Marcos rígidos

• Marcos con contraventeos concéntricos

• Marcos con contraventeos excéntricos

• Marcos rígidos con muros de cortante, o

• Combinación de los sistemas anteriores


TIPOS

A-1

Construcción RemachadaEstructuración simple

(Finales del siglo XIX y principios del XX)

Acero básico ASTM A7

MARCO RIGIDO

A-2

Construcción RemachadaEstructuración simple o patas de gallo

(edificio típico de la década de los cuarenta)


MARCO RIGIDO

Construcción SoldadaEstructura a base de marcos rígidos en dos direcciones

(edificio típico de mediados de la década de los cincuenta hasta fines de los sesenta)


MARCO RIGIDO

Construcción SoldadaEstructura a base de marcos rígidos en dos direcciones

(edificio típico de principios de la década de los ochenta hasta principios de los noventa)




MARCO RIGIDO

Construcción Soldada o AtornilladaEstructura a base de marcos rígidos en dos direcciones

(edificio típico de la época actual con o sin diagonales de contraventeo concéntricos)


MARCO RIGIDO

Construcción CompuestaEstructura a base de marcos rígidos en dos direcciones

(edificio típico de principios de la época reciente)

Acero básico ASTM A36 y acero de alta resistencia

MARCO MIXTO

Combinación de Sistemas Estructurales

MARCO MIXTO

Combinación de Sistemas Estructurales



MARCO

CONTRAVENTEADO

Construcción Hacia el 2000Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones, contraventeosexcéntricos

Acero básico ASTM A36 y acero de alta resistencia

MARCO

CONTRAVENTEADO

Construcción Después del 2000Estructura a base de marcos rígidos en dos direcciones, con aisladores de base o

disipadores de energía y aceros de alta resistencia.

SELECCIÓN DEL MATERIAL DE ACUERDO CON LA ALTURA DE UNA EDIFICACIÓN

BAJA MEDIA ALTA

Acero y mampostería Concreto reforzado Acero

Concreto reforzado Acero Concreto de altaresistencia

Concreto presforzado Concreto prefabricado Estructura mixta de aceroy concreto

Concreto prefabricado Concreto presforzado Concreto postensadoMampostería

NOTAS:

Altura baja: entre 1 y 5 niveles

Altura media: entre 5 y 20 niveles

Edificio alto: más de 20 niveles

PREFERENCIA DE

MATERIALES

Criterios de estructuración

• Estructura debe ser económica, confiable yresponder a las condiciones que sirvieron debase para su análisis y diseño.

• Sistema estructural elegido debe sercongruente con el tipo de suelo y zonasísmica.


CRITERIOS

GENERALES




• La estructura debe ser capaz de adaptarse acambios arquitectónicos o funcionales, los que

son inevitables durante el desarrollo delproyecto.


CRITERIOS

GENERALES


• Precauciones especiales:

– estructuras ubicadas en zonas de alta sismicidad

– suelos de baja capacidad de carga

– zonas de vientos fuertes (costas)

– zonas propensas a la corrosión

– sitios donde se tengan incertidumbres conrelación a las acciones.


CRITERIOS

GENERALES


• Tomar en cuenta consideraciones deresistencia y de deformación.

– Millennium Bridge, Londres

– Tacoma Narrows Bridge, Tacoma


CRITERIOS

GENERALES

Condiciones de regularidad

• Las condiciones de regularidad son requisitosgeométricos y estructurales que debencumplir las edificaciones,independientemente del material con que

estén construidas.• Daños se concentran en estructuras

irregulares, esbeltas y con cambios bruscos enrigidez y/o resistencia.


DEFINICION



Condiciones de regularidad

• Es deseable que la estructura cumpla losrequisitos de regularidad estipulados en las

normas antisísmicas• Planta y elevaciones regulares. Evitar:

– Pisos débiles

– Cambios bruscos de rigidez

– Cambios bruscos de simetría en elementos rígidostanto en planta y elevación

– Grandes entrantes y salientes


RECOMENDACIONES

Problemas de comportamiento

Causas de problemas de comportamiento:• Configuración en planta

• Asimetría en planta• Configuración en altura• Discontinuidad de elementos verticales• Concentraciones de masa en pisos• Interacción entre elementos estructurales y no

estructurales• Inadecuada distancia entre edificaciones adyacentes


FACTORES

Irregularidad en planta

CONFIGURACION

EN PLANTA

RECOMENDACIONES

Uso de juntas sísmicas para diseños estructurales

con configuración de planta compleja



JuntasSísmicas

Los elementosarquitectónicos

deben respetar las juntas sísmicas


• El uso adecuado de juntas de dilatación

sísmica, permiteconcebir edificacionescon configuraciones enplanta complejas.

RECOMENDACIONES

Asimetría, debidoa disposición de elementos resistentes

Problemas de comportamiento ASIMETRIA

Problemas de comportamientoEFECTO DE

EXCENTRICIDAD

Cuando existe excentricidad, los daños se

presentan en los elementos de los extremos

Problemas de comportamientoIRREGULARIDAD

EN ELEVACION

Irregularidad en altura:

Cambio abrupto en la geometría



Problemas de comportamientoCONCENTRACION

DE MASAS

Irregularidad en altura:Cambio abrupto en la masa.

Problemas de comportamientoPROBLEMAS

DE RIGIDEZ

Irregularidad en altura:Cambio abrupto en la rigidez.

Discontinuidad en elementos y flujo de fuerzas


DISCONTINUIDADES

Piso débil

Problemas de comportamientoPISOS

DEBILES




DISCONTINUIDADES

RECOMENDACIONES

Proyectar, siempre que sea posible, estructuras continuas en alturaen dos direcciones ortogonales para otorgar continuidad y

redundancia a la estructura.Interacción de muros de albañilería con marco de concreto

generando fallas por columnas corta

Problemas de comportamientoINTERACCION


• Las columnas cortaspueden y deben serevitadas.

COLUMNA

CORTA

Interacción entre elementos

estructurales y no estructurales


INTERACCION

RECOMENDACIONES



Zona de choque entre edificios yformas de prevenirlo


GOLPETEO

RECOMENDACIONES

Refuerzo de pisos críticos


• Una adecuadaseparación entre

edificios, evita elchoque y el colapso.

GOLPETEO

RECOMENDACIONES

Estructuración de edificios

• Poco peso.

• Sencillez, simetría y regularidad en planta.

• Plantas poco alargadas.

• Uniformidad en la distribución de resistencia,

rigidez y ductilidad en elevación.• Hiperestaticidad y líneas escalonadas de

defensa estructural.


RECOMENDACIONES

GENERALES

Estructuración de edificios

• Formación de articulaciones plásticas enmiembros horizontales antes que en losverticales para sismos excepcionales.

• Propiedades dinámicas de la estructura

adecuadas al terreno.


RECOMENDACIONES

GENERALES



VENTAJAS

Diseño con perfiles de acero

1. Acceso a una gran variedad de perfileslaminados o soldados en el medio

2. Alta capacidad de material para soportarcargas

3. Ductilidad intrínseca del acero

4. Rapidez constructiva


VENTAJAS


5. Grandes espacios libres entre columnas

6. Estructuras más ligeras comparadas con las

estructuras de concreto.7. Facilidad en la remodelación o ampliación



1. Utilizar distancia entre elementos verticalesestándar de acuerdo a la práctica del país.

2. Aprovechar los espacios arquitectónicos para lossistemas resistentes a fuerzas laterales

– Muros resistentes a los esfuerzos cortantes.

– Elementos en X ó Λ.

– Pórticos rígidos que ofrecen espacios abiertos.

3. Evitar el uso de secciones que no son de fabricacióncomún.


RECOMENDACIONES


4. Diseñar los elementos horizontales para accióncompuesta haciendo uso del concreto para soportarlas cargas sobrepuestas.

5. Repetir, repetir, repetir haciendo uso de elementosidénticos

Beneficios – Reduce el costo de fabricación

– Reduce el número de errores inherentes por mano deobra


RECOMENDACIONES




6. Disminuir la complejidad del control deconstrucción:

– Reducir la soldadura en obra – Aumentar el uso de conexiones atornilladas.

– No hay necesidad de andamios ni cimbras


RECOMENDACIONES

Estructuración

• Lograr un nivel de seguridad adecuado contrafallas estructurales causadas por sismos

fuertes y• Lograr un comportamiento estructural

aceptable en condiciones normales deoperación durante su vida útil.


OBJETIVOS

Estructuración

• Evitar pérdidas de vidas humanas y lesiones a sereshumanos durante la ocurrencia de un sismo fuerte. – Impedir, durante un sismo fuerte, daños severos en la

estructura y en los elementos no estructurales (murosdivisorios, pretiles, escaleras, plafones, etc.)

– Lograr que después de un sismo fuerte, sigan funcionandolas edificaciones estratégicas (hospitales, estaciones debomberos, refugios, albergues, oficinas de gobierno, etc.)para atender el evento.


RESPONSABILIDAD

Conexiones

• EVITAR LA FALLA DE LA CONEXION.

• Diseñar considerando modos de falla yeligiendo cual será el modo de falladominante.

• Usar detalles de conexión sencillos.• Evitar soldadura en obra.


RECOMENDACIONES



Conexiones típicas a columna W

ConexionesDETALLES

TIPICOS

Conexiones continuas viga-columna

Atiesadores externos al tubo

ConexionesDETALLES

TIPICOS


Atiesadores continuos

ConexionesDETALLES

TIPICOS

Conexiones


Atiesadores continuos

DETALLES

TIPICOS



Conexiones


Atiesadores continuos, muñón acartelado

DETALLES

TIPICOS

Detalles estructurales

• Especificar soldaduras de filete en lugar depenetración completa cuando sea posible.


RECOMENDACIONES

SOLDADURA

Sección de cuatro placas

con soldadura de penetración.

Evitar

Detalles estructuralesRECOMENDACIONES

SOLDADURA

Alternativa 1

Alternativa 2

Sección de cuatro placas

con soldadura de filete.

Detalles estructuralesForma eficiente de soldar el atiesador interior en

sección de cuatro placas.

Paso 1: soldar con filete en las primeras tres caras

Paso 2: soldar la cuarta cara con soldadura de tapón o de ranura

RECOMENDACIONES

SOLDADURA

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