Leon Flores

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tesis sistemas de piso refabricados

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<ul><li><p> UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO </p><p>PROGRAMA DE MAESTRA Y DOCTORADO EN INGENIERA </p><p> FFAACCUULLTTAADD DDEE IINNGGEENNIIEERRAA </p><p> DISEO SSMICO DE SISTEMAS DE PISO EN EDIFICIOS PREFABRICADOS DE </p><p> CONCRETO REFORZADO </p><p> T E S I S </p><p> QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: </p><p> MAESTRO EN INGENIERA INGENIERA CIVIL-ESTRUCTURAS </p><p> P R E S E N T A: </p><p> GIULIO ANTONIO LEN FLORES </p><p> TUTOR: MARIO E. RODRGUEZ RODRGUEZ </p><p> MXICO, DISTRITO FEDERAL FEBRERO DE 2006 </p></li><li><p> A mis padres, Mario y Emma, por todo su apoyo incondicional, y </p><p>por sus consejos invalorables. </p><p>A mis hermanos, por todo su afecto </p></li><li><p>RECONOCIMIENTO Esta investigacin fue llevada a cabo en el Instituto de Ingeniera (UNAM) y patrocinada por </p><p>CONACYT (proyecto 38593-U). </p><p>Inmensa gratitud al Dr. M.E. Rodrguez por su direccin, apoyo y confianza a lo largo de todos </p><p>estos aos, y por ensearme a dar lo mejor de mi. </p><p>Se agradece al Dr. J. Restrepo, profesor de la Universidad de California, San Diego, por sus </p><p>sugerencias para el enriquecimiento del presente trabajo. Agradezco tambin al estudiante de </p><p>doctorado Miguel Torres por su ayuda en la realizacin de la presente investigacin. As mismo </p><p>al Sr. Raymundo Mondragn, tcnico del Laboratorio de Estructuras y Materiales del Instituto </p><p>de Ingeniera, UNAM, por su apoyo en la realizacin de las pruebas de laboratorio. </p></li><li><p>Indice </p><p>INDICE </p><p>RESUMEN......................................................................................................................................1 </p><p>1. INTRODUCCIN......................................................................................................................3 1.1 ANTECEDENTES.................................................................................................................................................... 3 1.2 ALCANCES Y OBJETIVOS....................................................................................................................................... 4 </p><p>2. EDIFICIOS PREFABRICADOS DE CONCRETO Y SUS SISTEMAS DE PISO.............5 2.1 CONCEPTOS DE DISEO SSMICO PARA EDIFICIOS PREFABRICADOS....................................................................... 5 </p><p>2.1.1 Requerimientos generales............................................................................................................................ 5 2.1.2 Diseo por capacidad y mecanismo de colapso .......................................................................................... 5 </p><p>2.2 TIPOS DE CONEXIONES ENTRE ELEMENTOS PREFABRICADOS ................................................................................ 6 2.3 SISTEMAS DE PISO EN EDIFICIOS PREFABRICADOS DE CONCRETO.......................................................................... 8 </p><p>2.3.1 Procedimientos de construccin de sistemas de piso .................................................................................. 9 2.3.1.1 Construccin Compuesta (topped)..........................................................................................................................9 2.3.1.2 Construccin no-compuesta (pretopped/untopped) ................................................................................................9 </p><p>2.3.2 Tipos de sistemas de piso............................................................................................................................. 9 2.3.2.1 Losas extrudas o alveolares ...................................................................................................................................9 2.3.2.2 Losas macizas.......................................................................................................................................................10 2.3.2.3 Sistemas de vigueta y bovedilla............................................................................................................................10 2.3.2.4 Vigas T y dobles T................................................................................................................................................10 </p><p>2.4 FACTORES IMPORTANTES EN EL COMPORTAMIENTO SSMICO DE SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS ................ 12 2.4.1 Requerimientos de apoyo para unidades de piso prefabricadas ............................................................... 12 2.4.2 Demandas ssmicas de desplazamiento ..................................................................................................... 12 </p><p>2.5 TOLERANCIAS DE LOS SISTEMAS PREFABRICADOS.............................................................................................. 12 </p><p>3. CRITERIOS DE DISEO SSMICO DE SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS ....15 3.1 CONCEPTOS GENERALES .................................................................................................................................... 15 3.2 FILOSOFAS DE DISEO SSMICO DE DIAFRAGMAS PREFABRICADOS.................................................................... 15 3.3 EFECTOS DE LAS CARGAS DE SERVICIO EN LOS SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS ........................................... 16 3.4 FUERZAS PARA EL DISEO SSMICO EN SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS........................................................ 17 3.5 FUERZAS INTERNAS EN DIAFRAGMAS PREFABRICADOS ...................................................................................... 18 </p><p>3.5.1 Analoga de la viga horizontal .................................................................................................................. 18 3.5.2 Mtodo del puntal y tirante ....................................................................................................................... 18 </p><p>3.6 REFUERZO SSMICO DE DIAFRAGMAS PREFABRICADOS....................................................................................... 19 3.6.1 Tipos de refuerzo ....................................................................................................................................... 19 </p><p>3.6.1.1 Conectores mecnicos entre elementos prefabricados ..........................................................................................19 3.6.1.2 Malla de acero electrosoldada...............................................................................................................................19 </p><p>3.6.2 Detallado ssmico de diafragmas .............................................................................................................. 20 3.6.2.1 Necesidad de un detallado por ductilidad en diafragmas ......................................................................................20 3.6.2.2 Detallado para acomodar desplazamientos localizados ........................................................................................20 3.6.2.3 Detallado para la malla de refuerzo ......................................................................................................................20 3.6.2.4 Detallado para la accin de puntal y tirante ..........................................................................................................21 3.6.2.5 Detallado para la transferencia de la fuerza ssmica hacia el sistema vertical resistente.......................................21 </p><p>3.7 ESTADOS LMITE DE RESISTENCIA DE LOS DIAFRAGMAS PREFABRICADOS .......................................................... 22 3.7.1 General...................................................................................................................................................... 22 3.7.2 Estado lmite de corte del refuerzo distribuido (malla)............................................................................. 22 3.7.3 Estado lmite de flexin del refuerzo distribuido (malla) .......................................................................... 22 </p><p>3.8 RECOMENDACIONES PARA EVITAR LA PRDIDA DEL APOYO DE LAS UNIDADES PREFABRICADAS ....................... 23 3.8.1 Dimensin de apoyo mnimo recomendado............................................................................................... 23 3.8.2 Detallado para evitar la prdida del apoyo .............................................................................................. 23 </p><p>i </p></li><li><p>Diseo Ssmico de Sistemas de Piso en Edificios Prefabricados de Concreto Reforzado </p><p>4. PROPUESTA DE PROCEDIMIENTO DE DISEO SSMICO DE SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS ...........................................................................................................25 </p><p>4.1 GENERAL ........................................................................................................................................................... 25 4.2 HIPTESIS DEL COMPORTAMIENTO DE LOS SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS ................................................. 26 </p><p>4.2.1 Accin de diafragma.................................................................................................................................. 26 4.2.2 Firme de concreto para resistir la totalidad de la fuerza ssmica del diafragma ..................................... 26 4.2.3 Refuerzo del firme de concreto y prctica mexicana................................................................................. 27 4.2.4 Modelo analtico del firme de concreto..................................................................................................... 27 </p><p>4.3 MTODO DEL PUNTAL Y TIRANTE (STRUT AND TIE METHOD) ............................................................................. 28 4.3.1 Conceptos bsicos ..................................................................................................................................... 28 4.3.2 Modelos de puntal y tirante ....................................................................................................................... 28 4.3.3 Modelo de puntal y tirante ptimo............................................................................................................. 29 4.3.4 Detalle de los elementos de los modelos de Puntal y Tirante.................................................................... 30 </p><p>4.3.4.1 Puntal....................................................................................................................................................................30 4.3.4.2 Tirante ..................................................................................................................................................................31 4.3.4.3 Nudos ...................................................................................................................................................................31 </p><p>4.3.5 Carcter conservador del Mtodo............................................................................................................. 31 4.4 MTODO DEL STRINGER Y EL PANEL (STRINGER AND PANEL METHOD) ............................................................ 32 </p><p>4.4.1 Definiciones bsicas y orgenes del mtodo .............................................................................................. 32 4.4.2 Elementos de los Modelos del Stringer y el Panel.................................................................................... 34 </p><p>4.4.2.1 Stringers................................................................................................................................................................34 4.4.2.2 Panel .....................................................................................................................................................................34 4.4.2.3 Otros componentes de los Modelos del Stringer y el Panel..................................................................................34 </p><p>4.4.3 Bases del Mtodo del Stringer y el Panel .................................................................................................. 35 4.4.3.1 Base analtica........................................................................................................................................................35 4.4.3.2 Teora Modificada del Campo en Compresin (TMCC) [Collins et al, 1986]......................................................36 </p><p>4.4.4 Anlisis y diseo con los Modelos de Stringers y Paneles ....................................................................... 38 4.4.5 Programa de cmputo para la aplicacin del Mtodo del Stringer y el Panel (SPanCAD) ..................... 38 4.4.6 Ventajas de los Modelos de Stringers y Paneles ....................................................................................... 40 </p><p>4.5 PROPUESTA DE PROCEDIMIENTO DE DISEO DE SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS .......................................... 40 4.5.1 Evaluacin de las fuerzas inerciales de piso ............................................................................................. 40 </p><p>4.5.1.1 Anlisis dinmico no lineal de la estructura .........................................................................................................40 4.5.1.2 Fuerzas ssmicas de diseo en las losas de piso segn el RCDF-2004 .................................................................41 </p><p>4.5.2 Idealizacin de las fuerzas ssmicas en el sistema de piso ........................................................................ 42 4.5.3 Elaboracin de los modelos de puntal y tirante para la obtencin de la resistencia del firme de concreto............................................................................................................................................................................ 42 4.5.4 Empleo del Mtodo de los Elementos Finitos (MEF) en el procedimiento propuesto.............................. 45 4.5.5 Detallado y resistencia del firme de concreto ........................................................................................... 46 </p><p>4.5.5.1 Obtencin del refuerzo distribuido .......................................................................................................................46 4.5.5.2 Revisin del espesor del firme..............................................................................................................................46 </p><p>4.6 VERIFICACIN DEL PROCEDIMIENTO PROPUESTO CON EL MTODO DEL STRINGER Y EL PANEL ......................... 47 </p><p>5. APLICACIN DEL PROCEDIMIENTO PROPUESTO Y VALIDACIN ANALTICA DEL ESPCIMEN PREFABRICADO A ENSAYARSE.........................................................49 </p><p>5.1 ALCANCES.......................................................................................................................................................... 49 5.2 DESCRIPCIN DEL EDIFICIO PROTOTIPO EN EL CUAL SE APLICAR EL PROCEDIMIENTO PROPUESTO ................... 49 </p><p>5.2.1 Caractersticas generales del edificio prototipo..........................................</p></li></ul>