Download - Presentación de PowerPoint - ConstruAprende
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INSTITUTO DE INGENIERÍA
UNAM, MÉXICO
ESTADO DEL ARTE DE LA CONSTRUCCION DE EDIFICIOS PREFABRICADOS EN MEXICO Mario E. Rodriguez Instituto de Ingenieria, UNAM 12 de Marzo, 2013 Facultad de Ingeniería, UNAM
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RECONOCIMIENTOS
ANIPPAC
ANIVIP CONACYT
INSTITUTO DE INGENIERIA (UNAM) Dr. Jose Restrepo (UCSD)
Estudiantes:
JJ Blandon (Doctorado) M. Torres (Doctorado) E .Vasquez (Maestría)
G. León (Maestría) H. Cabrera (Maestría)
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INDICE
1. Comportamiento de estructuras
prefabricadas en sismos
2. Conexiones entre elementos
estructurales de edificios
3. Diafragmas en edificios
4. Prefabricación en puentes
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Construcción de un edificio prefabricado de
15 niveles en el DF
(Hotel en Gran Sur, DF)
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PUENTES EN LA CIUDAD DE MEXICO
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Rapidez Control de calidad
Medio ambiente (sustentabilidad)
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¿Por que no se usa tanto las
estructuras prefabricadas de
Concreto?
1. Inercia al cambio
2. Tiempo
3. Experiencias observadas en terremotos
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ASPECTOS RELEVANTES A
CONSIDERAR EN EL DISEÑO Y
COMPORTAMIENTO SISMICO DE
ESTRUCTURAS PREFABRICADAS:
1. CONEXIONES
2. SISTEMAS DE PISO (Diafragmas)
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COMPORTAMIENTO SISMICO
OBSERVADO EN
ESTRUCTURAS
PREFABRICADAS
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Armenia, 1988 http://www.construaprende.com
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1994 Terremoto de Northridge
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ESTRUCTURAS DE CONCRETO PREFABRICADO, TERREMOTO DE CHILE, MARZO 2010
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Edificio prefabricado de CR en Ciudad Empresarial http://www.construaprende.com
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EMPLEO DEL CONCEPTO DE EMULACION http://www.construaprende.com
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ASPECTOS RELEVANTES A
CONSIDERAR EN EL DISEÑO Y
COMPORTAMIENTO SISMICO DE
ESTRUCTURAS PREFABRICADAS:
1. CONEXIONES
2. SISTEMAS DE PISO (Diafragmas)
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1. CONEXIONES ENTRE ELEMENTOS PREFABRICADOS DE CONCRETO
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CONEXIÓN TIPO “VENTANA” http://www.construaprende.com
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CONEXIÓN CON BARRAS DE REFUERZO SOLDADAS
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Construcción de un edificio prefabricado de
15 niveles en el DF
(ventanas y varillas soldadas en trabes)
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ESTUDIOS EXPERIMENTALES EN MEXICO
(II, UNAM) DEL COMPORTAMIENTO DE
CONEXIONES VIGA-COLUMNA EN
MARCOS DE CR PREFABRICADOS
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EDIFICIO PREFABRICADO EN MEXICO CON CONEXION TIPO “VENTANA” http://www.construaprende.com
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Precast Wall
Precast Column
VISTA DEL MODELO DURANTE SU CONSTRUCCIÓN
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CONEXION PREFABRICADA VIGA-COLUMNA INTERIOR (CORTE A-A)
Viga en L
40 41 Estribo Ø1/4"
Ductos plásticos para ganchos
Ø4mm @ 60
3Ø3/8" de viga T
Columna250x250
Estribo Ø4mm@60
2Ø3/8"
Estribo Ø4mm3Ø3/8"
3Ø1/2" colocalasen obra
2
55
225
250
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ESTUDIO EXPERIMENTAL EN EL II
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DAÑO OBSERVADO EN MARCO LATERAL AL FINAL DEL ENSAYE
MURO ESTRUCTURAL DE CR
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DAÑO OBSERVADO EN LA CONEXION TRABE-COLUMNA EN EL EDIFICIO PREFABRICADO
ENSAYADO
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2.55 kN
39.24 kN
2.55 kN
78.48 kN
39.24 kN1.47 kN-m
1.47 kN-m
7.63
kN
-m
P/Ag*f'c=0.03
3025
208m
m
17
19212mm19
( M=0.60 My )
DIMENSIONES Y FUERZAS
EXTERNAS CALCULADAS EN
LA CONEXION TIPO “VENTANA”
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47.87 (0.44)
212mm
(0.87)
(0.6
0)
(0.1
0)
(0.56)
(0.69
)
(0.56)
(0.0
4)
16.28
(0.5
8)
(0.17)
(0.20)
(0.25)
(0.16)
4.81
34.34 (1.0)
16.48 (0.15)
19.03
(0.15)
17.46
27.66
21.68
34.43
36.5
935
.71
12.4
6
42.18
20.99
1.96
27.47 kN
76.52 kN34.14
39.24
27.47 kN
34.14
1.96 37.28 kN
40.5
5050
67.5
58.5 64 89.5
9811
0
72
208m
m
APLICACIÓN DEL MODELO DEL PUNTAL Y TIRANTE PARA EL ANALISIS DE LA CAPACIDAD RESISTENTE
DE LA CONEXION
Elemento
critico
Para F=32.0 kN se produce el aplastamiento del concreto, fc=0.87 f’c
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ESTUDIOS EN MEXICODE CONEXIONES CON BARRAS DE REFUERZO SOLDADAS
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ENSAYES EN MEXICO DE UNA CONEXIÓN PREFABRICADA TRABE-COLUMNA (Zermeño, 1992)
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VISTA DE UN ENSAYE TIPICO DE LA CONEXION TRABE-COLUMNA PREFABRICADA
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-50
-25
0
25
50
-15 -10 -5 0 5
V (
ton
)
D(cm)
CICLOS CARGA LATERAL-DESPLAZAMIENTO MEDIDOS EN EL ENSAYE DE LA CONEXION TRABE-COLUMNA PREFABRICADA
Fractura de refuerzo soldado
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Fractura de refuerzo soldado
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OPINION DE LOS PREFABRICADORES QUE PATROCINARON EL ESTUDIO (ANIPPAC): MALA SOLDADURA MAL SOLDADOR LOS DEL II SON MALOS, ETC ETC
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-10000
-6000
-2000
2000
6000
10000
-0.12 -0.08 -0.04 0 0.04 0.08 0.12
e s
fs
(kg/
cm2 )
VARILLA SIN SOLDAR
ENSAYES EN TRACCION EN MEXICO (RODRIGUEZ et al.,2006) DE VARILLAS DE REFUERZO DE 25 MM SIN Y CON SOLDADURA (fy = 4200 kg/cm2)
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0
2000
4000
6000
8000
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
f s(k
g/c
m2)
es
E70
E90
VARILLA SOLDADA, ELECTRODO E90 CON PRECALENTAMIENTO
VARILLA SOLDADA, BISEL B1 SIN PRECALENTAMIENTO
ENSAYES EN TRACCION EN MEXICO (RODRIGUEZ et al.,2006) DE VARILLAS DE REFUERZO DE 25 MM SIN Y CON SOLDADURA (fy = 4200 kg/cm2)
0
2000
4000
6000
8000
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
f s(k
g/c
m2)
es
B1
B2
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MODELO ANALITICO EMPLEADO (Rodriguez y Torres, 2012)
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A (es=0.02)F 22
7
-7
-22
-37
-52
0
-70
-50
-30
-10
10
30
-15 -10 -5 0 5
Mc
(t-m
)
D (cm)
Experimental
Calculado Ec1
V (t)
COMPARACION ENTRE CICLOS DE HISTERESIS EXPERIMENTALES Y CALCULADOS
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AB
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
8000
-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
f s(k
g/c
m2)
es
Calculado Ec1Calculado Ec2
CURVAS ESFUERZO-DEFORMACION CALCULADAS PARA LA VARILLA SOLDADA EN LA ZONA CRITICA
DEMANDA VERSUS CAPACIDAD
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CONCLUSIONES: • LAS CONEXIONES PREFABRICADAS EN LAS QUE
SE SUELDA LAS VARILLAS DE REFUERZO SON FRAGILES. NO TIENEN CAPACIDAD DE DEFORMACION
• ES NECESARIO REFORZAR LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES CON ESTE TIPO DE CONEXION • ESTAS CONEXIONES SE DEBEN DEJAR DE USAR EN EL PAIS Y SE DEBEN EMPLEAR CONEXIONES DE OTRO TIPO COMO LAS QUE EMPLEAN EL CONCEPTO DE EMULACION
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ESTUDIOS EXPERIMENTALES EN MEXICO DE UN EDIFICIO PREFABRICADO EN EL QUE SE EMPLEO EL CONCEPTO DE EMULACION
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![Page 43: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/43.jpg)
ESPÉCIMEN PREFABRICADO EMPLEANDO EL CONCEPTO DE EMULACIÓN
Modelo a escala 1:4 del edificio prototipo
76
75
75
165
165 90
90
90
180
Pieza 3:viga transversal
Pieza 2:vigas y nudos viga-columna
Pieza 1: vigas y nudos viga-columna
54165
20 30
90
Losa
30 20302030 20 54165
conexión con doble gancho(drop-in double hooked bars)
Losa
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CONCEPTO DE EMULACIÓN (NO SE EMPLEA SOLDADURA) DE UN EDIFICIO DE CR PREFABRICADO PARA ENSAYE EN LA MESA
VIBRADORA UNAM (2005-2006)
Trabe prefabricada
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COLADO DE GROUT EN ESPECIMEN PREFABRICADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA
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COLADO DE GROUT EN DUCTOS DE CONEXIÓN NUDO-COLUMNA DEL ESPECIMEN PREFABRICADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA (DUCTOS D=13
MM, BARRA D= 6MM) http://www.construaprende.com
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CONSTRUCCIÓN DEL ESPÉCIMEN
Vigas prefabricadas
90 cm
90 cm
54 cm
31.5 cm
180 cm
PIEZA 1
PIEZA 2
PIEZA 3
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PIEZA 4
PIEZA 5
50 cm
24 cm
62 cm
59 cm
11.5 cm 11.5 cm
42 cm
42 cm
CONSTRUCCIÓN DEL ESPÉCIMEN
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Conexiones coladas en sitio con grout
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Conexiones coladas en sitio con concreto
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Unidad de Losa alveolar
30
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Firme de concreto
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SISMO
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Movimiento sísmico
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Aceleración de la Base - Llolleo 100%
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00
Tiempo t (s)
Acele
racio
n (
g)
Registro de aceleraciones (100%) empleado en el
edificio prefabricado para ensaye en mesa vibradora
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Grietas de 8 mm
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Vista de unión viga-columna del primer nivel después del ensaye Llolleo 250%
Unión col-col sin daño
(PLUMON)
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Viga canal prefabricada
Refuerzo
longitudinal de
viga colocado
en sitio Columna de concreto reforzado prefabricado
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SISTEMAS DE PISO (DIAFRAGMAS) EN EDIFICIOS
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SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS EN EDIFICIOS EN MÉXICO
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SISTEMA VIGUETA Y BOVEDILLA EN MÉXICO
Bovedilla
Vigueta
Malla electrosoldada 6x6 10/10
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VIGAS “T” O “DOBLE T” PARA SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS
Viga T
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COLADO DE FIRME EN EDIFICIO DE 15 NIVELES EN EL DF, PREFABRICADO A BASE DE MARCOS DE CR
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PLANTA DEL EDIFICIO DE ESTACIONAMIENTO PREFABRICADO DE CUATRO NIVELES EN MEXICALI,
MÉXICO
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Ug
Fuerzas Inerciales, FI
Masa, m
m
Ug
FI
FR
FA
FUERZAS INERCIALES EN DIAFRAGMAS DE EDIFICIOS
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h
H
i
a) Lateral System b) Forces inLateral System
c) Forces inDiaphragms
Fi pxF
a) Sistema sismo-resistente b) Fuerzas en la estructura c) Fuerzas en el diafragma
FUERZAS ACTUANTES EN EL SISTEMA LATERAL SISMO-RESISTENTE Y EN DIAFRAGMAS
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8.5m
8.5m
8.5m
8.5m
8.5m 8.5m 8.5m8.5m 8.5mA B C D E F
5
4
3
2
1
6m
4m5m
3.5m
8.4m
19 @
4.2m
4 @ 8.5m
Edificio de 20 niveles de CR en zona III a de la zonificacion de las NTDS 2004 , c= 0.4
Planta
Elevacion
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30
6
100 100
Viga tubularBovedilla depoliestireno
P.p. Losa + firme 6cm = 270 kg/m2
Detalle de viga tubular de 30 cm, bovedilla, y firme de 6 cm
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Opción 1: Sistema de piso con losa maciza (peralte h= 17 cm)
Área de la planta del edificio (m2) 1156
Volumen de concreto requerido (m3) 150.4
Acero requerido (kg) 14678
Volumen de concreto requerido por m2 (m3/m2) 0.13
Acero requerido por m2 (kg/m2) 12.70
Opción 2: Sistema de piso con losa tubular (Altura h= 30 cm + 6 cm)
Área de la planta del edificio (m2) 1156
Volumen de concreto requerido (m3)* 104
Alambre requerido (kg) 2083
Acero requerido (kg) 4323
Volumen de concreto requerido (m3/m2) 0.09
Alambre requerido por m2 (kg/m2) 1.80
Acero requerido por m2 (kg/m2) 3.74
* incluye el concreto del firme
Relación volumen de concreto (m3)
opción 1 / opción 2 = 1.45
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PLANTA DEL EDIFICIO DE ESTACIONAMIENTO PREFABRICADO DE CUATRO NIVELES EN MEXICALI,
MÉXICO
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![Page 75: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/75.jpg)
SISMO DE ABRIL 2010 EN MEXICALI
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![Page 76: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/76.jpg)
BUEN COMPORTAMIENTO DE LA ZONA DE RAMPA CON FIRME
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VIGAS “T” O “DOBLE T” PARA SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS
Viga T
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![Page 78: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/78.jpg)
ESTUDIO EXPERIMENTAL DE EDIFICIO PREFABRICADO EN EL II DE LA UNAM
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2Ø3/8"L=680
Sección B-B(no se muestra muro)
Vigalongitudinal
3022
5
65
1
Concreto colado ensitio
2Ø3/8"
185
Ø3/8"L=420
Malla 6"x6" 10/10
65
EØ4mm@60
175
55
Viga TT
Zonacrítica
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MODELO SIMPLE DE PUNTAL Y TIRANTE PARA DIAFRAGMA DE ESPECIMEN ENSAYADO
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SISMO
ESPECIMEN ENSAYADO EN EL II, UNAM, QUE EMPLEA EMULACION
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ENSAYE ANTE SISMO DE INTENSIDAD ALTA: GRIETAS NIVEL 1
90
90
165165
LOSA PRIMER NIVEL
Dimensiones en cm
Menores a 0.30 mm
Dimension de grietas:
0.30 - 0.50 mm
Mayores a 0.60 mm
Después de la ultima señal (Llolleo 250%), el daño fue:
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Grietas de 8 mm
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PLANTA DE EDIFICIO DE CONCRETO REFORZADO DE 20 NIVELES EN ZONA IIIa DEL DF
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Vista en elevación del modelo en ETABS http://www.construaprende.com
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0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
Hi /
H
Fi / Wi
Propuesta NTCS Dinámico Reducido
Valores de fuerzas sísmicas máximas en diafragmas del edificio de 20 niveles empleando las NTCS y el procedimiento de Rodriguez, Restrepo. Comparación con fuerzas del análisis dinámico
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CONOCIDA LAS FUERZAS INERCIALES PARA DISEÑAR LOS DIAFRAGMAS DEL EDIFICIO ¿QUE SIGUE?
SIGUE EL DEFINIR LA CANTIDAD Y
DISTRIBUCION DE REFUERZO EN LOS
DIAFRAGMAS :
• EMPLEO DE LOS METODOS DEL PUNTAL Y TIRANTE, Y DEL PANEL Y BARRA (STRINGER PANEL
• EVALUACION DE ESFUERZOS EN EL DIAFRAGMA DEL ANALISIS ESTRUCTURAL CONSIDERANDO DEFORMACIONES DEL DIAFRAGMA (ETABS, ETC)
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CONSTRUCCION EN MEXICO
EN PUENTES PREFABRICADOS
DE CONCRETO REFORZADO EN
ZONAS SISMICAS URBANAS
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Junta
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H
G.C.
P
V
M
P
D
h
V
D
H
PRIMEROS PUENTES DEL SEGUNDO PISO. USO DE COLUMNAS Y TRABES PREFABRICADAS CON CANDELEROS COLADOS EN SITIO
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PV
C
R
F1
C1
F2
F3
Precastcolumn
F1
C
F3
RC1
F2
H
N
C
T=C/2
T=C/2
Socket basereinforcement
PV
C
R
F1
C1
F2
F3
Precastcolumn
F1
C
F3
RC1
F2
H
N
FUERZAS ACTUANTES EN LA CONEXION COLUMNA-CIMENTACION TIPO CANDELERO
a) Columna b) Cimentación c) Cimentación
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FUERZA D = - FUERZA C
FUERZA C = (ALFA)*(FUERZA A + FUERZA B)
0.0
5
ACTUADORES A y B
HISTORIA DE CARGA
FUERZA C
FUERZA (A + B)
FUERZA D
ACTUADORES A y B
CONTROL POR DESPLAZAMIENTO
MURO DE REACCIÓN
ESQUEMA DE ENSAYE
MARCO DE CARGA
mt = ½ (FUERZA C - FUERZA D) L
vy = FUERZA A + FUERZA B
L
ALFA = 0.76
vy mt
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ESPÉCIMEN SIN POSTENSADO
ACTUADOR D (50t)
ACTUADOR C (50t)
TRASDUCTOR DE CUERDA
TRASDUCTOR DE CUERDA DESP. HOR.
FUERZA HOR. ACT. A Y B (100 t c/u)
FUERZA VERT.
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DUCTILIDAD 6, CICLOS 1 Y 15
BUEN COMPORTAMIENTO DEL CANDELERO
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![Page 95: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/95.jpg)
SISMO
DISEÑO EN ULTIMOS TRAMOS DE PUENTES: COLUMNA Y CIMENTACION PREFABRICADA
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![Page 96: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/96.jpg)
DISEÑO EN ULTIMOS TRAMOS DE PUENTES: PRESFUERZO EN LA COLUMNA ¿VENTAJAS, DESVENTAJAS ANTE SISMO?
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![Page 97: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/97.jpg)
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![Page 98: Presentación de PowerPoint - ConstruAprende](https://reader036.vdocuments.co/reader036/viewer/2022062923/62baf489cd5e1f7ea1551730/html5/thumbnails/98.jpg)
PUENTES EN LA CIUDAD DE MEXICO
Simplemente apoyado ¿ventajas, desventajas?
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GRACIAS
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