CONFERENCIAIng. Roberto Morales MoralesRECTORUNI - PERUNormas de Diseo deNormas de Diseo de Estructuras de ConcretoEstructuras de Concreto Armado ACI 318 Armado ACI 318- -05 05ESTRUCTURAS DE ADOBE COLAPSADAS ESTRUCTURAS DE ADOBE COLAPSADAS ESTRUCTURAS DE ADOBE COLAPSADAS ESTRUCTURAS DE ADOBE COLAPSADAS(MOQUEGUA 2001) (MOQUEGUA 2001) (MOQUEGUA 2001) (MOQUEGUA 2001)PROCEDIMIENTO DE DISEO POR RESISTENCIAEn el Cdigo ACI 02, el cambio ms importante fue en la determinacin de las resistencias.Este cambio se mantiene en el Cdigo ACI 05. RESISTENCIA DE DISEO RESISTENCIA REQUERIDA RESISTENCIA NOMINAL UU = 1.2 D + 1.6 L ( 1 )U = 1.2 D + 1.0 L + 1.0 E ( 2 )U = 0.9 D + 1.0 E ( 3 )Cuando el efecto de sismo estbasado en fuerzas ssmicas de nivel de servicio, debe usarse 1.4 E en lugar de 1.0 E en las expresiones (2) y (3).Factores de Reduccin de CapacidadSeccionescontroladasporTensin : = 0.90Seccionescontroladasporcompresin Con refuerzoen espiral(zuncho) : = 0.70 Con estribos : = 0.65Cortantey Torsin : = 0.75CONTROL DE AGRIETAMIENTOEn las versiones ltimas del Cdigo ACI-318,el proceso de control de agrietamiento es ms simple, elimina condiciones de exposicin. La versin ACI 05, considera los esfuerzos en psi.Donde:Cc: recubrimientoal rea de refuerzo en traccin, en pulgadas.s : separacin entre refuerzos, en pulgadas.fs: en psi (lb/in2)Considerando los esfuerzos en Kg/cm2:( ) 12 (40,000)scsfcfs 5 . 2000 , 4015 =s( )ccfs2.52,8003830.45 (2,800)sf =Donde:Cc : en cm.s : en cm.fs: en kg/cm2Mientras que el ACI 318-02 limitala separacin entre fierros:fs: en ksiEste cambio refleja los esfuerzos ms altos que ocurren en el refuerzo a flexin con el uso de las nuevas combinaciones de carga introducidas en el ACI 318-02.En el ACI 318 05 se permite usar para el valor de fs:(2/3) fy, mientras que en el ACI 318 02 se permitausar 60% de fy.ACI 318-05: considerando fy = 60,000psi ,cc = 2s= 10 in = 25.4 cm. , s 12( )scsfcfs3612 5 . 2540 =NOTACIONESQuizs el mayor cambio del ACI 318-05es una depuracin cuidadosa de toda la notacin usada en el cdigo. Se desarroll un sistema unificado de la notacin. La sensacin casi universal es que el cdigoser ms fcil de utilizarcon la misma notacin para todos los captulos.Se identificaron tareas especficas: 1. Consolidacin detrminos similares.2. Eliminacin de los trminos innecesarios3. Proporcionar una definicin nica de cada trmino usado en el cdigo318-02Se lleg a los cambios siguientes: 1. Consolidacin de la notacin; 406trminos fueron incluidos en el apndice E del ACI 318-02, mientras que en el ACI 318-05 se incluyen 305 trminos.2. Las definiciones duplicadas de trminos se eliminan en algunos casos, las definiciones para los trminos era levemente diferente en diversos captulos. 3. Todo lo relacionado al esfuerzo en el acero se expresa en unidades psi que han modificadolas ecuaciones correspondientes.4. En el ACI 318-05,la listade notaciones al principio de cada captulo se ha suprimido.CAPITULO 21: REQUISITOS ESPECIALES PARA DISEO SISMICO El Captulo 21 contiene lo que se considera deben ser los requisitos mnimos que se deben emplear en las estructuras de concreto armado para que sean capaces de resistir una serie de oscilaciones en el rango inelstico de respuesta sin que se presente un deterioro crtico de su resistencia.Por lo tanto el objetivo es dar capacidad de disipacin de energa en el rango inelstico de respuesta. SECCION 21.11 : DESIGN STORY DRIFT RATIOUn nuevo trmino, relacion de desplazamientode piso de diseo,se define como la diferencia relativa de los desplazamientosde diseo, arriba y abajo del elemento, divididosentre la altura de este. SECCIONES 9.4 y 10.9.3:Se han modificadopara permitir el uso del refuerzo espiral (zuncho) con fuerza especificada de hasta 100,000psi. ( 7000kg/cm2)SECCION 21.2.2:Prohbe especficamente tal uso en los miembros que resisten fuerzas ssmicas en las estructuras asignadas a la categora de diseo ssmico. (fy 60000psi)CAPACIDAD DE DISIPACIONDE ENERGIA Comn (Ordinary) Intermedia (Intermediate) Especial (Special)CAPACIDADGLOBALDE DISIPACION DE ENERGIADesplazamientoFuerzaFyuyumueelsticoinelsticoFemximo desplazamiento elstico obtenido mximo desplazamientoinelstico obtenidoresistencia de fluenciamxima fuerza elstica solicitadaEn los Cdigos de diseo sismo resistente se describe por medio del coeficiente de reduccin de resistencia RyeyeuuFFR = =ESTRATEGIA ACTUAL DE DISEO SISMICO Dada una capacidad de disipacinde energa para el material y el sistema estructural, definida por medio de R y dependiente de la manera como se detalle (requisitos de detallado) el material estructural,Se obtiene la fuerza ssmica de diseo por medio de: Y la fuerza elstica mximasolicitada es a su vez:FFRye= == =) , ( T S masa Fa e =espectro de aceleracionesespectro de aceleraciones del Cdigo general del Cdigo generalCAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA EN EL RANGO INELASTICODeflexinFuerzaDeflexinFuerzaDeflexinFuerzaCAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACIONDE ENERGIACAPACIDADINTERMEDIA DE DISIPACIONDE ENERGIACAPACIDADCOMUN DE DISIPACIONDE ENERGIADeflexin DeflexinFuerza FuerzaLIMITACIONES AL EMPLEO DE LA CAPACIDADDE DISPACIONDE ENERGIAno no no nono noCAPACIDAD DECAPACIDAD DE DISIPACION DE DISIPACION DEENERGIA ENERGIAZONA DE AMENAZA SISMICA ZONA DE AMENAZA SISMICABAJA BAJA INTERMEDIA INTERMEDIA ALTA ALTANDA NDA NDA NDA NDA NDA NDA NDACA CA CA CA CA CA CA CACO CO CO CO CO CO CO COM MN NN NN NN NREQUISITOS GENERALES REQUISITOS GENERALES Resistencia mnima del concreto : 210 kg/cm2 La resistencia empleada en el diseo de concreto con agregados ligeros no debe exceder:350 kg/cm2 El valor de fy para refuerzo transversal incluyendo zunchos no exceder: 4,200 kg/cm2ACERO DE REFUERZO ACERO DE REFUERZOdeformacin unitariatensinkg/cm2ffff y yy yresistencia ltima realE1 1fallaf ff ftensin de fluencia realyOf y,u f y,u f y,u f y,umaxelongacin mximayelongacin de fluencia 1C2Ch C b 5 . 11 + h43h43PORTICOS DUCTILES ESPECIALESDISEO DE VIGAS DUCTILES ESPECIALESDISEO POR FLEXION- - REQUISITOSGENERALES:210 kg/cm2bwhdl ll lnVIGAbw x hh 4 10'c gf APu . 25cm bw h c bw5 . 1+ ++ + h bw3 . 0 'cfl ll lnl ll lnElementos a flexin en prticos especialesRefuerzo longitudinalLas resistencias a momento en cualquier seccin deben cumplir: + ++ + n nM 5 . 0 M( (( ( ) )) )cara . maxn nM 25 . 0 M nM nMREFUERZO TRANSVERSALEspaciamiento del refuerzo transversal en la zona de confinamiento::s d/4,menorl 8,, estribo 24 ,, 30 cmDonde no se requiera estribos de confinamiento2ds TODOS ESTOS REQUISITOS ASEGURAN UNA CAPACIDAD DE DUCTILIDAD ALTA PARA TODAS LAS SECCIONES CRITICAS DE VIGASln2CsA2ssAA+2ds bwd ;fAys14mn = == =mnssAA4mnssAA42h 2hbwdffy'c0.8bbw whhFUERZAS CORTANTES DE DISEO PARA VIGAS Y COLUMNASCortante en VigaMpr3Ve3Cortante en ColumnaVe,3,4= Mpr3 + Mpr4lnPuPuMpr4Ve4..Wu = 1.2 D + 1.0 LMpr1 Mpr2Ve1 Ve2Ve = Mpr1 + Mpr2 Wu lnln2FUERZASCORTANTESDE DISEOConsiderando la direccin del sismo: S SLos Mprse encuentran considerando que el esfuerzo en el acero es;y sf f = == =25 . 1= == = y el factor de reduccin de capacidad 1= == = lnA) - (sAA) (sA+B) - (sAB) (sA+prB(-) ) (uBM2. WV++ =+prAl ll lnMprAMprB) ( (-)uAM2. WV+++ =prAM+prBMprBM+prAM,l ll lnl ll lnl ll lnl ll lnDebe considerarse el efecto de esbeltezCRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO4h D a) h'DCOLUMNAS DUCTILES ESPECIALES c)D 30 cmd)D min 0.40D mayorb)n =Ps 1 n 0.25fcb D 3Ps = 1.25 P servicio ELEMENTOS A FLEXO-COMPRESION EN PORTICOS ESPECIALES La resistenciaa flexin de las columnas debe cumplir: g cM56MMgMgMcMcMgMgMcMcMgMcMcMgMcMc MgMc MgMc(a) (c) (b)hxhxhxhxbhccm hx35 ||

\|+=cmcm sx10153h - 3510x xbsd 64 / bs long.zonas de confinamientomsc 15. 6dblong5 cm5 cm l ll l0l ll l0traslapes en la zona centralrefuerzo transversal en el nudo requerido por21.5refuerzo transversal en el nudo requerido por21.5cmhDnmayor4560lSx en cmCONSIDERACIONES DE COLUMNAS DUCTILESCONSIDERACIONES DE DISEOCuantas : :min= 0.01max= 0.06..La cuanta volumtricaen espiral estribos circulares ser:ycchgsffAA'min ,1 45 . 0|||

\| = ycsff'min ,12 . 0 REFUERZOTRANSVERSAL( COLUMNASCONFINADAS)REFUERZO POR CONFINAMIENTO :Ash= Area total del refuerzo transversal en la direccin de anlisis.hc= Dimensin centro a centro de las ramas extremas del refuerzo de confinamientoAch =Area confinada dentro de la seccin transversalAg= Area total de la seccin transversal de la columna.s= Espaciamiento del refuerzo transversal..(((

|||

\||||

\|= 1 3 . 0'chgycc shAAffh s Aycc shffh s A'09 . 0 =;COLUMNAS: DISEO POR FUERZA CORTANTEa) Mecanismode rtulas plsticas en vigas:( ACI- 05 )Las columnas se disearn para fuerzas cortantes obtenidas con la hiptesis de la formacin de rtulas plsticas en las secciones crticas de vigas y considerando un esfuerzo de 1.25 fy del refuerzo del acero.b) Mecanismode rtulas plsticas en columnas:NUDOSEN PORTICOS ESPECIALES CONFINAMIENTO FUERZA CORTANTE ANCLAJE Clculo del cortante solicitado en el nudo:Mpr-cVe-colVe-colMpr-cplanodonde se evala el cortante Vucolumnavigas y sA f 25 . 1 T = == =s y s cA f 25 . 1 T C = == = = == =s y s cA f 25 . 1 T C = == = = == = s y sA f 25 . 1 T = == = ( ) ( )colevigas s y uV A A f V + = 25 . 1( ) ( )( ) ( )colevigas ycolevigas yuV A fV A fV25 . 1 25 . 1Viga en ambos lados:Viga en un lado:CORTANTE RESISTENTE Nudos confinados en sus cuatro caras Nudos confinados en tres caraso en caras opuestas Otros nudosj c nA f V = 30 . 5 j c nA f V = 4 j c nA f V = 20 . 3 Definicin de AjAjbwbwhAjbwhx + ++ ++ ++ + h bx 2 bwwAj : rea efectivadel nudo definidaen la figura,este parmetro dependede la direccindel anlisis Longitud de desarrollo para ganchos embebidos en el ncleo confinadodbl ll ll ll ldhseccin crticacb ydhfd f=2 . 17l ll ll ll lcm) 15 , 8 max(b dhdl ll ll ll lEn kg y cm.Muros EstructuralesMuros especiales TerminologaVul ll ll ll lwhwbwELEMENTOS DE BORDE O DE CONFINAMIENTOEN MUROSESTRUCTURALESa ) Los muros continuos desde la cimentacin hasta el extremo superior que tienen una seccin crtica por flexin y carga axial, la zona de compresinser reforzada con elementos de borde especialesc l ll ll ll lw600(du/hw)Donde : (du/hw) 0.007c = profundidad del eje neutrodu= desplazamientode diseob) Se pondrn elementos de confinamientoespeciales,donde el esfuerzo de compresinmxima que ocurre en la fibra extremaes mayor que 0.20 f c. Se puede discontinuar estos elementos si el esfuerzo de compresin es menor de 0.15 f c.Estos esfuerzos se determinaran mediante un anlisis lineal elstico, usando las propiedades de la seccin.MUROS ESTRUCTURALES Establecimientode criterios para conseguir muros en voladizo que posean caractersticas de ductilidad y de disipacin de energa. Es posiblesi la flexin en lugar del cortante domina la respuesta del muro.V = v Ve ,dondeVe = Cortante debido a las cargas laterales del cdigov = Factor de amplificacindinmicapor cortante La profundidad del eje neutro c (en la seccin crtica) relativa a la longituddel muro debe ser pequea. Si esto no es posible, una parte de la zona de compresin por flexin debe ser confinada para tener:de c= 0.004a0.010 MUROS BAJOS En muros bajos (altura / longitud 2) tambin es posible desarrollar ductilidad de flexin, impidiendo movimientosde deslizamientosignificativo usando barras diagonales adicionales.MUROS ESTRUCTURALES DUCTILES Deben hacerse detalles tpicos de confinamientoen las zonas de compresincalculadas.Confinamiento del Extremo Comprimido de una Seccin de Muro MUROS ACOPLADOSY VIGAS DE CONEXION Vigas de acoplamiento en muros acopladosMUCHAS GRACIASPOR SU ATENCINIng. Roberto Morales MoralesRECTORUNI - PERUCONFERENCIA Normas de Diseo deNormas de Diseo de Estructuras de ConcretoEstructuras de Concreto Armado ACI 318 Armado ACI 318- -05 05