proceso de diseÑo de una estructura -...

8/26/2013

1

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI

EL PROCESO DE DISEÑO ESTRUCTURALy LOS ESTADOS LÍMITE

HORMIGÓN I (74.01 y 94.01)

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI

EL PROCESO DE DISEÑO – ESTADOS LÍMITE Lámina 2

PROCESO DE DISEÑO DE UNA ESTRUCTURA

2- ANTEPROYECTO DE LA ESTRUCTURA(PLANOS CON ESQUEMAS ESTRUCTURALES)

3.1- PREDIMENSIONAMIENTO

3.2- ANALISIS DE CARGAS

3.3- CALCULO DE SOLICITACIONES

3.4- DIMENSIONAMIENTO

1- IDENTIFICACIÓN DE LAS NECESIDADES DEL PROYECTO

3- DISEÑO DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES (MEMORIA DE CÁLCULO)

Proceso Iterativo !!

4- DOCUMENTACIÓN PARA LA OBRA(PLANOS DE ENCOFRADO, PLANOS DE DETALLES CONSTRUCTIVOS,

PLANILLAS DE ARMADURA, ESPECIFICACIONES TÉCNICAS)

8/26/2013

2

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


ARQUITECTURA PLANTA TIPOARQUITECTURA PLANTA TIPO

ANTEPROYECTO PREDIMENSIONAMIENTO ANÁLISIS DE CARGAS DIMENSIONAMIENTOSOLICITACIONES

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


S/ S/ PLANTAPLANTA TIPOTIPO

L413

11

L414

11

6 16

62

0

L41911

8

15

62

0

Øc/(Superior)

Øc/

L42011

815

620

V402 -15/50M40115/50

C135/25

C260/25 V403 -15/50

C10340/25 V405 -15/60M404 -15/60

C440/25

C545/25

C1355/30

C1465/35

C2455/30

C2565/35

M42215/50

C4235/25

V423 -15/50 C4360/25

V424 -15/50 C4440/25

V415 -15/55

V421 -20/55

C1560/35

C10130/55

C2860/35

C10230/55

M425 -15/60 V426 -15/60C4540/25

C4645/25

M406 -15/50 V407 -15/50

M40815/50 V409 -15/50 V410 -15/50

V411 -20/50

V412 -15/50TensT115/15

V45

9 -1

5/5

0

VE

sc46

0

-1

5/50

V414 -15/50M413 -15/50

M41615/50

V417 -15/50

M41815/50 V419 -15/50 V420 -15/50

V45

0 -1

5/5

0V

451

-1

5/5

0V

452

-15

/50

V45

3 -1

5/5

0

V45

4 -

15/

50

V45

5

-1

5/5

0V

456

-15

/50

V45

7 -

15/5

0

V45

8 -1

5/5

0

V46

3 -

15/5

0V

461

-15/

50

V46

8 -

15/5

0

V47

0 -

15/5

0

V47

1 -

15/5

0

V47

2 -

15/5

0

V46

2 -

15/3

0

V46

6 -

20/5

0

V46

4 -

15/5

0

V46

9 -

15/5

0

M46

520

/50

M46

72

0/50

ANTEPROYECTO FINAL


8/26/2013

3

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


SE HACE DE ACUERDO CON:

-PAUTAS REGLAMENTARIASQUE SE BASAN EN QUE LAS DEFORMACIONES SEAN ACEPTABLES

- LAS CARGAS

- LA EXPERIENCIA

ES UN PROCEDIMIENTO EMPÍRICO....

PREDIMENSIONAMIENTO


FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


TIPOSCARGAS / ACCIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS


PERMANENTES EXTRAORDINARIASVARIABLES

• Cargas variables gravitacionales (sobrecargas de uso)

• Empujes del terreno

• Efectos reológicos

• Acciones térmicas

• Asentamientos diferenciales

• Acciones del viento

• Acción sísmica

• Explosiones en general

• Explosiones atómicas

• Impactos de vehículos

• Impactos de aviones

• Acciones terroristas

• Volcanes en erupción

• Peso propio de la estructura

• Peso propio de elementos no estructurales

REGLAMENTOS y/oANÁLISIS PARTICULARES

8/26/2013

4

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


CARGAS / ACCIONES SOBRE LAS ESTRUCTURAS


REGLAMENTO CIRSOC 101-2005 - NOMENCLATURA

D: permanente (dead load)

L: sobrecarga (live load)

Lr: sobrecarga en cubiertas (roof live load)

W: cargas de viento (wind loads)

E: efectos de sismo (earthquake effects)

T: temperatura, contracción, creep (cumulative effect of temperature, creep, shrinkage, differential settlement, and shrinkage-compensating concrete)

S: cargas de nieve (snow)

F: cargas de líquidos (fluids)

H: cargas del suelo (loads due to lateral pressure of soil, water in soil)

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


MEDIANTE UN ANÁLISIS ESTRUCTURAL SE DETERMINAN

LAS REACCIONES DE VÍNCULO, LOS MOMENTOS

FLEXORES, LOS ESFUERZOS DE CORTE Y LOS

ESFUERZOS NORMALES EN CADA ELEMENTO

ESTRUCTURAL

SOLICITACIONES


8/26/2013

5

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


EL CRITERIO DE DISEÑO DE ELEMENTOS DE HORMIGON ARMADO

- LOS ESTADOS LIMITES -


UN ESTADO LIMITE ES UNA CONDICIÓN EN LA CUAL

UNA ESTRUCTURA O UN ELEMENTO ESTRUCTURAL YA

NO ES ACEPTABLE PARA EL USO QUE SE LE PRETENDE DAR.

SE DISTINGUEN:

- ESTADOS LÍMITES ÚLTIMOS

- ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO

- ESTADOS LÍMITES ESPECIALES

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


Que no colapse!!

Que sea estable!!

Que no se deforme, se fisure, vibre, o se incline de manera de

quedar inutilizado

QUE SIGNIFICA QUE UNA ESTRUCTURA, O UN ELEMENTO ESTRUCTURAL SEA ACEPTABLE O ADECUADO?

ESTADOS LIMITESULTIMOS

E.L.U.

ESTADOS LIMITES DE SERVICIO

E.L.S.

AL MENOR COSTO POSIBLE....

REGLAMENTOS


8/26/2013

6

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


COLAPSO (REAL O CONVENCIONAL) Deben tener una baja probabilidad de ocurrencia !!!


ESTADOS LIMITES ULTIMOS (ELU)

• ESTADO LÍMITE DE AGOTAMIENTO: COLAPSO DE UNA SECCIÓN PORESFUERZOS NORMALES, POR FLEXIÓN, POR CORTE, POR TORSIÓN, PORPUNZONAMIENTO, POR ESFUERZOS RASANTES, o POR UNA COMBINACIÓN DEESTOS TIPOS DE SOLICITACIÓN.

• ESTADO LÍMITE DE EQUILIBRIO: PÉRDIDA DEL EQUILIBRIO DE UNAESTRUCTURA PORQUE NO PUEDEN DESARROLLARSE LAS REACCIONES DEVÍNCULO NECESARIAS, O PORQUE SE TRANSFORMA EN UN MECANISMO. Ej.LEVANTAMIENTO DE APOYOS; DESLIZAMIENTOS, EMPOTRAMIENTOS QUE NOPUEDEN MATERIALIZARSE.

• ESTADO LÍMITE DE INESTABILIDAD (PANDEO): LA INCIDENCIA DELAS DEFORMACIONES EN LAS SOLICITACIONES LLEVA A LA ESTRUCTURA A LAFALLA. Ej. COLUMNAS ESBELTAS

• ESTADO LÍMITE DE FATIGA: COLAPSO DEBIDO A DIVERSOS CICLOS DECARGA Y DESCARGA. Ej. RIELES DE FERROCARRIL.

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


Se daña el uso funcional de la estructura, pero NO COLAPSA


ESTADOS LIMITES DE SERVICIO (ELS)

• ESTADO LÍMITE DE DEFORMACIONES

• ESTADO LÍMITE DE FISURACIÓN

• ESTADO LÍMITE DE VIBRACIÓN

• ESTADO LÍMITE DE FATIGA

8/26/2013

7

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


ACCIONES EXTRAORDINARIAS

• Explosiones en general• Explosiones atómicas• Impactos de vehículos• Incendios• Acciones terroristas• Volcanes en erupción• Sismos extremos


DAÑO O FALLA debido a ACCIONES EXTRAORDINARIAS

ESTADOS LIMITES ESPECIALESF

IUB

A–

Dep

to. C

on

stru

ccio

nes

y E

stru

ctu

ras

74.0

1 y

94.

01

-H

OR

MIG

ON

I


EN GENERAL, PRIMERO SE DIMENSIONA LA

ARMADURA EN BASE A ESTADOS LIMITES

ULTIMOS, Y POSTERIORMENTE SE VERIFICAN

LOS ESTADOS LIMITES DE SERVICIO.


8/26/2013

8

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


DISEÑO EN BASE A ESTADOS LIMITES ULTIMOS

DEMANDA DE SOLICITACIONES

Q

no podemos conocer con precisión ni S ni Q porque existen incertidumbres….

CAPACIDAD o RESISTENCIA

S


FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI



DEMANDA DE SOLICITACIONES

Q

NECESITAMOS ESTABLECER UN MARGEN DE SEGURIDAD!!!!!!

CAPACIDAD o RESISTENCIA

S


No se conoce el valor exacto ni la distribución exacta de las cargas que actuarán.

Se modelan los vínculos de manera simplificada.

La resistencia real de los materiales puede diferir de la especificada.

Se hacen hipótesis simplificativas del comportamiento de los materiales.

Las dimensiones reales pueden diferir con las especificadas

La posición final de la armadura puede diferir de la supuesta en el cálculo.

Existen numerosas incertidumbres….

8/26/2013

9

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


ESTADOS LIMITES ULTIMOS


La resistencia es una variable aleatoria

Análisis Probabilístico:Curva de distribución de

probabilidades

Resistencia Característica

La carga también es una variable aleatoria !!!

Análisis Probabilístico:Curva de distribución de

probabilidades

CargaCaracterística

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Una estructura dada tiene margen de seguridad M si

M = S(resistencia) – Q(esfuerzos cargas) > 0

Es decir, si la resistencia de la estructura es mayor que los esfuerzos debidos a las cargas que actúan sobre ella.

Debido a que S y Q son variables aleatorias, el margen deseguridad M = S – Q también es una variable aleatoria.



8/26/2013

10

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


ESTADOS LIMITES ULTIMOS

SEGURIDAD ESTRUCTURAL

Una estructura dada tiene margen de seguridad M si

M = S – Q > 0

REGLAMENTOS


FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


COEFICIENTES DE SEGURIDAD – ACI-CIRSOC 2005

RESISTENCIA DE DISEÑO Rd

∅ RtRt : Resistencia teórica : Factor de minoración

de la resistencia ( 1)

RESISTENCIA REQUERIDA U

Σγi.QiQi: Acciones nominalesi : Representa el tipo de

carga (permanente, variable, viento, etc.)

: Factor de mayoraciónde cargas ( 1)

≥

COEFICIENTES DE SEGURIDAD PARCIALES


>RESISTENCIA DEMANDA

8/26/2013

11

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI




Rd= ∅ Rt

RESISTENCIA DE DISEÑO

CIRSOC 201-Figura 9.3.2. Ejemplo de variación de φ en función de εt y de la relación c/dt, para fy = 420 MPa y para acero de

pretensado.

El coeficiente de minoración de

resistencia ∅ tiene en cuenta:- la ductilidad de la falla- el estado del conocimiento, o

sea, la precisión con la que se puede establecer la resistencia dependiendo del tipo de solicitación.

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI




DEMANDA

U=Σγi.Qi

9.2.1. Las combinaciones que el Proyectista o Diseñador Estructural debe analizar, como mínimo, son:

• U = 1,4 (D+F) (9-1)

• U = 1,2 (D +F+T) + 1,6 (L+ H) + 0,5 (Lr ó S ó R) (9-2)

• U = 1,2 D + 1,6 (Lr ó S ó R) + (f1 L ó 0,8 W) (9-3)

• U = 1,2 D + 1,6 W + f1 L + 0,5 (Lr ó S ó R) (9-4)

• U = 1,2 D + 1,0 E + f1 (L + Lr) + f2 S (9-5)

• U = 0,9 D + 1,6 W + 1,6 H (9-6)

• U = 0,9 D + 1,0 E + 1,6 H (9-7)siendo:

f1 = 1,0 para lugares de concentración de público donde la sobrecarga sea mayor a 5,00 kN/m² y para playas de estacionamiento y garages.f1 = 0,5 para otras sobrecargas.

f2 = 0,7 para configuraciones particulares de cubiertas (tales como las de dientes de sierra), que no permiten evacuar la nieve acumulada.f2 = 0,2 para otras configuraciones de cubierta.

Los coeficientes de

mayoración de cargas g i

tienen en cuenta:- el grado de precisión con

el que puede determinarse cada carga.

- la probabilidad de simultaneidad con la que las distintas cargas pueden actuar.

8/26/2013

12

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


COEFICIENTES DE SEGURIDAD – DIN


RESISTENCIA ULTIMA

SS : Resistencia teórica

SOLICITACIONES MAYORADAS

n.QS: Solicitacionesn: Coeficiente de seguridad

global (n > 1)

≥

COEFICIENTE DE SEGURIDAD GLOBALnESTRUCTURA = S / Q ≥ nREGLAMENTO


FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


COEFICIENTES DE SEGURIDAD - EUROCODIGO


RESISTENCIA DE DISEÑO Rd

Rc/∅C; Rs/∅SRc; Rs : Resistencia teórica del hormigón y del acero respectivamente : Coeficiente de

minoración de la resistencia de los materiales (i> 1)

RESISTENCIA REQUERIDA U

Σγi.QiQi: Acciones nominalesi : Representa el tipo de

carga (permanente, variable, viento, etc.)

: Factor de mayoraciónde cargas ( 1)

≥

COEFICIENTES DE SEGURIDAD PARCIALES


8/26/2013

13

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


ESTADOS LIMITES DE SERVICIODEFORMACIONES, FISURACION, VIBRACIONES, INCLINACION, ETC.

VERIFICACIONES “EN SERVICIO”!!!!!!O SEA, SIN MAYORAR LAS CARGAS

VALORES ADMISIBLES

Qadm

VALORES PREVISTOS

Qs


FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI


V402 -15/50M40115/50

C135/25

C260/25 V403 -15/50

C10340/25

V405 -15/60M404 -15/60C440/25

C545/25

C1355/30

C1465/35

C2455/30

C2565/35

M42215/50

C4235/25

V423 -15/50 C4360/25

V424 -15/50 C4440/25

V415 -15/55

V421 -20/55

C1560/35

C10130/55

C2860/35

C10230/55

M425 -15/60 V426 -15/60C4540/25

C4645/25

M406 -15/50 V407 -15/50

M40815/50 V409 -15/50 V410 -15/50

V411 -20/50

V412 -15/50TensT115/15

V45

9 -

15

/50

VE

sc4

60

-1

5/5

0

V414 -15/50M413 -15/50

M41615/50

V417 -15/50

M41815/50 V419 -15/50 V420 -15/50

V4

50

-1

5/5

0V

451

-1

5/5

0V

452

-

15

/50

V4

53

-1

5/5

0V

454

-

15

/50

V45

5 -

15

/50

V45

6 -

15

/50

V4

57

-1

5/5

0

V4

58

-1

5/5

0

V4

63

-1

5/5

0V

461

-

15

/50

V46

8 -

15

/50

V47

0 -

15

/50

V47

1 -

15

/50

V4

72

-1

5/5

0

V46

2 -

15

/30

V46

6 -

20

/50

V46

4 -

15

/50

V46

9 -

15

/50

M4

652

0/5

0M

467

20

/50

PLANO PLANO DE DE ENCOFRADOENCOFRADO S/ S/ PLANTAPLANTA TIPOTIPO


8/26/2013

14

FIU

BA

–D

epto

. Co

nst

rucc

ion

esy

Est

ruct

ura

s74

.01

y 9

4.01

-

HO

RM

IGO

NI

GRACIAS POR SU ATENCION !!!

FIN –EL PROCESO DE DISEÑO ESTRUCTURAL y LOS ESTADOS LÍMITE

proceso de diseÑo de una estructura -...

Documents