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Diseño Práctico de Estructuras Prefabricadas 21 agosto 2009.

Fernando Monroy Miranda*

* Asesor en Estructuras email: [email protected]

* Profesor de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, email: [email protected]

Tema I

Modelado Estructural

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


Tema I Modelado Estructural

1.1 Introducción

1.2 Estructuración con Elementos Prefabricados

1.3 Consideraciones Reglamentarias para Estructuras de Concreto Prefabricado

1.4 Modelado de Estructuras Prefabricadas

1.5 Etapas del Análisis

1.6 Etapas de Cargas

1.7 Combinaciones de Carga



1.1 Introducción

En edificación el sistema mixto formado por columnas y trabes prefabricadas y/o coladas en sitio (marcos)

que soporta a las losas prefabricadas ha tenido éxito en la mayoría de los casos.

“Proporcionar a la estructura un sistema para soportar accionesgravitacionales y su combinación con las accidentales con un

comportamiento adecuado en condiciones de servicio (Art. 146 y 147 RCDF-04)”

Sistema de piso

Marcos


Tema I Modelado Estructural1.2 Estructuración con Elementos Prefabricados

Mayor utilización de los sistemas de piso prefabricados.

Sistemas de piso de concreto prefabricado

ViviendaComercialesIndustriales Oficinas

La tendencia actual genera cambios asociados a procesos deinnovación tecnológica



Columnas • Prefabricadas• Coladas en sitio

Trabes prefabricadas• Portantes• De rigidez

Sistema de piso prefabricado• Losa extruida• Losas T • Losas Doble T• Vigueta y bovedilla

Elementos complementarios• Desplante de columna (candelero)• Uniones o conexiones• Apoyos (ménsulas, provisionales)• Colados en sitio (firmes, nudos, partes de tableros, etc.)

Cortesía del Ing. Manuel Suárez



Tipos de sistemas de piso más comunes en México

1) Vigueta y bovedilla, y doble T de poco peralte (h < 30 cm)Edificaciones habitacionales, pocos niveles (5, es factible su uso en edificacionesde mayor altura)


Ph

75Bovedilla depoliestireno

Vigueta Pretensada

Losa (capa) de compresiónf'c=200kg/cm2

Malla Electrosoldada



1) Vigueta y bovedilla


Ph

75

Módulo de fibra devidrio(Premexcimbra)

Vigueta Pretensada

Malla Electrosoldada

Losa (capa) de compresiónf'c=200kg/cm2






2) Losa alveolar o extruida

Se fabrican en un molde con un proceso de extrusiónquedando una sección transversal hueca.

Claros principalmente entre 8 y 12 m (se producen en el país a partir de 3 m.)



Líneas de producción de losasprefabricadas con piso integral

Sección transversal de losa sin pulirCortesía del Ing. Manuel Suárez



Máquina para pulido de losas prefabricadas con piso integralCortesía del Ing. Manuel Suárez



Sección transversal de losa después de pulirCortesía del Ing. Manuel Suárez



Losa pulidaCortesía del Ing. Manuel Suárez



Plaza comercial Cibus, Toluca Edo. de México



Plaza comercialCibus, Toluca Edo. de México

TR TP



3) Vigas T, doble T y ATT de peralte variable (h > 30 cm)Edificaciones de departamentos, centros comerciales, edificios de oficinas, cubiertas



3) Vigas T, doble T y ATT de peralte variable



Estacionamiento Cuicuilco, México DF


Tema I Modelado Estructural1.3 Consideraciones Reglamentarias para Estructuras de Concreto Prefabricado

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL

TÍTULO SEXTODE LA SEGURIDAD ESTRUCTURAL DE LAS CONSTRUCCIONES

CAPÍTULO IGENERALIDADES

ARTÍCULO 139.- Clasificación de la estructura

I. Grupo A: Edificaciones

Falla estructural podría constituir un peligro significativo. Funcionamiento es esencial a raíz de una emergencia urbana.

II. Grupo B: Edificaciones comunes (no incluidas en el Grupo A) a) Subgrupo B1: Edificaciones de más de 30 m. de altura o con más de 6,000 m2 de área total construida,

ubicadas en las zonas I y II (art. 170 del Reglamento), y construcciones de más de 15 m. de altura o más de 3,000 m2 de área total construida, en zona III

b) Edificios que tengan locales de reunión que puedan alojar más de 200 personas, templos, salas de espectáculos, así como anuncios autosoportados, anuncios de azotea y estaciones repetidoras de comunicación celular y/o inalámbrica, y

c) Subgrupo B2: Las demás de este grupo.


Tema I Modelado Estructural1.3 Consideraciones Reglamentarias para Estructurasde Concreto Prefabricado

REGLAMENTO DE CONSTRUCCIONES PARA EL DISTRITO FEDERAL

CAPÍTULO II DE LAS CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS EDIFICACIONES

ARTÍCULO 140.-

Estructuración eficiente •Resistir acciones que puedan afectar la estructura, •Especial atención a los efectos sísmicos. •Estructuración regular .

ARTÍCULO 141.-

Separación de sus linderos con predios vecinos, en juntas de construcción entre cuerpos distintos de una misma edificación.Espacios entre edificaciones libres de toda obstrucción.

ARTÍCULO 145.-

Perforación o alteración de un elemento estructural aprobada (DRO o CSE).



9. CONCRETO PRESFORZADO9.1 Introducción9.2 Presfuerzo parcial y presfuerzo total9.3 Estados límite de falla9.4 Estados límite de servicio9.5 Pérdidas de presfuerzo9.6 Requisitos complementarios9.7 Losas postensadas con tendones no adheridos

10. CONCRETO PREFABRICADO10.1 Requisitos generales10.2 Estructuras prefabricadas10.3 Conexiones10.4 Sistemas de piso


Tema I Modelado Estructural1.4 Modelado de Estructuras Prefabricadas

Observación(estructura a idealizar)

Modelado Observación(respuesta)

Modelo lógico matemático(representativo de la “realidad”)

Predecir su comportamiento futuro

Modelado: Proceso mediante el cual se genera una idealización matemáticaque pretende representar la respuesta real de la estructuras a serconstruida



Aspectos generales a decidir en el modelado

• Geometría de la estructura

• Propiedades de los materiales

• Tipo, magnitud y ubicación de las cargas

• Tipos de elementos (1, 2 o 3 dimensiones)

• Conexiones internas entre elementos

• Apoyos externos

• Interacción de la estructura con el medio circundante



Aspectos a considerar en la modelación

• Geometría

• Condiciones de apoyo

• Materiales

• Forma y dimensiones de los elementos

• Complementarios• Efecto de zona rígida (unión columna-trabe)• Diafragma (nudo maestro, masa rotacional)

• Fabricación (desmolde), transporte, montaje y conexiones (firme)


Tema I Modelado Estructural1.4 Modelado de Estructuras Prefabricadas, cuidados y recomendaciones

• Conectividad, la unión o conexión entre los diversos elementos o partes de la estructura es a nivel de nudos (externos, internos), la estructura continua se discretiza en una serie de elementos (elementos finitos).

• Barra (frame), dos nudos.• Planos (shell, wall), tres, cuatro o más nudos.• Nlink

• Condiciones de borde o de frontera (restricciones o apoyos)• Simples (empotramiento, deslizante, etc.)• Resortes

• Posición de los elementos en la estructura• Ejes locales• Ubicación• Orientación (nudos extremos)

• Verificación: Dimensiones globales, unidades, forma y dimensiones de la sección transversal de las barras (columnas, trabes, diagonales).

• Forma de trabajo de los elementos• Transmisión o liberación de algún tipo de elemento mecánico• Parámetros de diseño (vigas, columnas)


Tema I Modelado Estructural1.4 Modelado de Estructuras Prefabricadas,cuidados y recomendaciones

• Tipo y magnitud de las fuerzas• Sistemas de fuerzas separadas (pp, scm, cvmax, cvinst, etc.)• Comprobación manual (gruesa) a través de la resultante• Combinaciones de carga

• Masas en el modelo• Masas provenientes de las condiciones de carga• Masas adicionales• Masas rotacionales (diafragma rígido)

• Resultados• Detectar partes de la estructura que no estén conectadas

• Revisar forma de la elástica para cada condición de carga• Revisar formas modales (solicitarlas aunque no se requieran)• Modos espurios (falta de diafragma, masas, etc.)

• Detectar posibles errores en unidades o dimensiones de los elementos• Analizar orden de magnitud de los desplazamientos máximos

• Detectar posibles errores en el sentido y magnitud de las fuerzas• Revisar reacciones (magnitud, dirección, resultante)• Revisar forma y orden de magnitud de los elementos mecánicos


Tema I Modelado Estructural1.4 Modelado de Estructuras Prefabricadas,cuidados y recomendaciones

• Análisis Sísmico• Tipo de análisis, estático o dinámico (aplicabilidad)• Verificar parámetros del espectro• Análisis Dinámico

• Comprobación pesos modales (número de modos)• Regla de combinación modal• Comprobación del cortante basal (escalamiento del espectro)

Modelo revisado Resultados confiables


Tema I Modelado Estructural1.5 Etapas del Análisis

• Fabricación del elemento• Extracción del molde• Transporte (almacenaje)

• Transporte• Condiciones de apoyo• Izaje

• Montaje• Peso propio• Sobre carga muerta (firme)

• Funcionamiento• Peso propio• Sobre carga muerta (firme)• Cargas vivas • Cargas accidentales

Diferentes• Cargas• Propiedades

•Elásticas•Mecánicas•Geométricas

• Forma de trabajo•Individual•De conjunto


Tema I Modelado Estructural1.6 Etapas de Carga

Secuencia constructiva(montaje)

• Cimentación (candeleros)• Columnas• Trabes portantes y de rigidez• Sistema de piso• Colado de nudos y firme

Diseño del sistema de piso

• Peso propio• Firme sobre el sistema de piso

Endureciendo el firme (en servicio)

• Sobrecarga muerta(plafones, acabados, instalaciones, etc.)

• Carga viva máxima

1ra. Etapa, sección simple

2da. Etapa, sección compuesta(elemento prefabricado con firme)



TPT

Diseño de trabes portantes (apoyo del sistema de piso)

• Peso propio (trabe y firme sobre trabe)• Peso del sistema de piso• Peso del firme sobre el sistema de piso

Endureciendo el firme (en servicio)

• Sobrecarga muerta(plafones, acabados, instalaciones, cargas sobre trabe, etc.)

• Carga viva máxima• Carga viva instantánea

1ra. Etapa, sección simple (SIN continuidad en sus extremos)

2da. Etapa, sección compuesta(elemento prefabricado con firme)

(CON continuidad en sus extremosacero negativo, conexión)

TPL

Firme

1.6 Etapas de Carga



TPT TPL

Firme

Diseño de trabes portantes (acero negativo en el firme)

Modelo completo de la estructura con continuidad trabe portante - columna

1.6 Etapas de Carga


Tema I Modelado EstructuralDiseño de trabes portantes (acero negativo en el firme)

Modelo de la estructura con continuidad trabe portante - columna


Tema I Modelado EstructuralDiseño de cimentación, columnas y trabes de rigidez

Modelo de la estructura con continuidad trabe portante - columna


Tema I Modelado Estructural1.7 Combinaciones de Carga


Gracias por su atención

Fernando Monroy Miranda

Les dice:

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