Capitulo 18 Es

Universidad de Los Andes

Facultad de Ingeniera

Departamento de Estructuras

PROYECTOS II

CAPTULO 18REQUISITOS ESPECIALES PARA DISEO

SISMORRESITENTENorma COVENIN 1753

Prof. Orlando Ramrez Boscn

Prof. Pether Inglessis V.

Validez y Alcance

Este Captulo establece los requisitos mnimos para el diseo, la construccin y el mantenimiento de estructuras de concreto armado, monolticas, cuyas solicitaciones de diseo debidas a las acciones ssmicas han sido determinadas de acuerdo con laNorma COVENIN 1756-2001 "Edificaciones Sismorresistentes".

Validez y Alcance

Norma de Edificaciones Antissmicas 1756-2001:

Nivel de Diseo 1

Nivel de Diseo 2

Nivel de Diseo 3

Estructuras con capacidad portante, solicitadas por cargas relativamente grandes y mayormente estticas o de baja repeticin, donde no tienen gran influencia los efectos ssmicos o el sismo es de bajo riesgo.

Estructuras con capacidad portante, solicitadas por sismos moderados.

Estructuras con capacidad portante, solicitadas por sismos de alto riesgo que son capaces de disipar energa por medio de la incorporacin en su diseo de un detallado adecuado.

Validez y Alcance

18.1.1.3 Nivel de Diseo 3Los miembros que forman parte del sistema resistente a sismos de las edificaciones que de acuerdo con la Norma COVENIN 1756-2001 Edificaciones Sismorresistentes , requieran el Nivel de Diseo 3, debern cumplir con las disposiciones contenidas en los Artculos 18.2 a 18.5.

18.1.1.4 Nivel de Diseo 2Los miembros que forman parte del sistema resistente a sismos de las edificaciones que de acuerdo con la Norma COVENIN 1756-2001 Edificaciones Sismorresistentes, requieran el Nivel de Diseo 2, debern satisfacer, nicamente el Artculo 18.6

18.1.1.5 Nivel de Diseo 1Las edificaciones que requieran el Nivel de Diseo 1 no necesitan cumplir con los Artculos correspondiente del Captulo 18, excepto los casos exigidos en la Norma COVENIN 1756-2001 Edificaciones Sismorresistentes

Factores de Reduccin de Resistencia

a) En cualquier miembro diseado para resistir los efectos ssmicos el factor de reduccin de resistencia por corte ser = 0.60, cuando su resistencia terica a la fuerza cortante sea menor que la resistencia al cortante obtenida de la resistencia terica a flexin del mismo. La resistencia terica a flexin se determinar considerando la carga axial mayorada ms desfavorable, considerando los efectos ssmicos.

b) En los diafragmas, el factor de minoracin de resistencia por corte no necesita ser mayor que el menor factor de reduccin de resistencia por corte aplicado a la resistencia de los componentes verticales del sistema resistente a sismos.

c) En los nodos y en dinteles (vigas de acoplamiento) reforzados con grupos interceptados de barras en diagonal, el factor de minoracin de resistencia ser = 0.85

MaterialesConcreto:

fc > 200 kg/cm2 Concretos normales

fc < 350 kg/cm2 Concretos de agregados livianos

Acero:

Se permiten aceros de grado 28 o 42

Fy* 1.25Fy (Esfuerzo de fluencia real)

Fu > 1.25Fy (Esfuerzo de rotura)

Factor de sobrerresistencia para el clculo del momento resistente probable, determinacin del corte y en traccin en nodos: 1.25

S-40 1.25

S-60 1.40

W-60 1.25

MIEMBROS SOMETIDOS A FLEXIN SEGN EL NIVEL DE

DISEO 3

Alcance

Caractersticas:

a. Capacidad de resistencia nominal de carga axial

Pu 0.1Agfc

PAB PBA

MAB MBA

VAB VBAPu 0.10Agfc

A B

Alcance

b. La luz libre, Ln, sea al menos 4 veces su altura til

Ln 4d

Ln

Ln 4d

A B

Alcance

c. La relacin ancho/alto de su seccin transversalb 0.3h

d. Ancho mnimo:b 25 cm

b

hd

b 0.30h

0.25 cm

Alcance

e. El ancho mximo no debe exceder al ancho del miembro que le sirve de soporte, medido en un plano perpendicular al eje longitudinal de la viga, ms una distancia, a cada lado, no superior al 75% de la altura total de la viga.

LOSA

VIGA

COLUMNA

b

h

0.75h0.75h

c

b c + 1.5h

Alcancef. La viga plana, que por razones arquitectnicas forme parte del

sistema resistente a sismo, tendr una altura mayor o igual a 15 veces el dimetro de la mayor barra longitudinal de las columnas donde se apoya.

b

0.75h 0.75h

VIGA

COLUMNA

h LOSA

h 15db columna

db = h 19.05 cm

db = h 28.58 cm

db = 1 h 38.10 cm

Alcanceg. El eje de la columna de apoyo de la viga no podr tener una

excentricidad respecto al eje de la viga mayor del 25% respecto a la dimensin de la columna perpendicular al eje de la viga.

COLUMNA

EJE DE LA COLUMNA

e 0.25c

c

b

VIGA

EJE DE LA VIGA

VIGA

e 0.25c

EJE DE LA VIGA

EJE DE LA COLUMNA

c

b

Armadura Longitudinal

CUANTIAS MAXIMAS Y MINIMA

'c

miny y

0.81 f 14bdF F

=

max 0.025 =

En cada seccin debe haber al menos 1 barra en cada esquina


En las caras de los apoyos, la armadura de los lechos superior einferior de la viga deber ser tal que la capacidad para resistir momentos positivos sea por lo menos la mitad de la capacidad para resistir momentos negativos.

n n1M M2

+

s nA M

s nA M+ +COLUMNA

VIGA


AREA MINIMA DE ACERO POSITIVO QUE SE PROLONGUE HASTA EL APOYO

sA

s

s

y

1 A2

A 14 bdF

+

COLUMNA

VIGA

b

d


En toda la longitud de la viga y en cualquier seccin transversal, el momento resistente tanto positivo como negativo, ser por lo menos igual a la cuarta parte del respectivo momento resistente de la seccin en la cara del apoyo

A B

n,AM

n,BM

n,CM+

n,A n,BM M >

( )n,i n,A

1M M4

+

Mu

A B(+)

(-)

COLUMNA

VIGA


AREA MINIMA DE ACERO LONGITUDINAL

A B

COLUMNA

VIGA

s mayor

sy

c

y

1 A414A bdF

0.81 f 'F


AREA MAXIMA DE ACERO LONGITUDINAL

A B

COLUMNA

VIGA

sA 0.025bd

Dimetro mnimo del acero longitudinal: No. 4 (1/2)

Mnimo nmero de cabillas en una seccin rectangular: 2 arriba y 2 abajo


Para secciones no rectangulares es obligatorio colocar una cabilla en cada esquina de la seccin.

1 cabilla en cada esquina

Armadura LongitudinalNo se empalmarn barras por solape, ni dentro de las juntas, ni en una distancia igual a 2h medida a partir de la cara del apoyo, ni en ninguna otra zona en donde el anlisis indique la posibilidad de que la armadura en traccin alcance su lmite elstico debido a posibles incursiones de la estructura en el rango no elstico.

A lo largo de la longitud de solape se colocarn armaduras transversales, formadas por: estribos cerrados, zunchos o refuerzo en espiral, cuya separacin no ser mayor que d/4 ni 10 cm.

ds 4

10cm

s s s s


Empalmes por Soldadura o mediante Conexiones Mecnicas

Los empalmes por soldaduras o mediante conexiones mecnicas se harn de acuerdo al Captulo 12, alternando estas uniones para las barras de una misma capa y manteniendo una separacin entre ellas de 60 cm. o ms, medida en la direccin del eje del miembro.

60 cms soldadura

Armadura Transversal

Resistir fuerzas cortantes

Arriostrar la armadura longitudinal

Mejorar la transmisin de esfuerzos en los empalmes por solape

Evitar el pandeo de las armaduras longitudinales sometidas a compresin

Confinar el concreto en aquellas zonas donde se considere posible la formacin de articulaciones plsticas.

ZONAS CONFINADAS

La porcin comprendida entre la cara del apoyo y una distancia igual a 2h en ambos extremos del vano.

Una distancia igual a 2h a cada lado de la seccin donde se considere probable que ocurra la cedencia a flexin, a consecuencia de los desplazamientos laterales inelsticos de la estructura


LONGITUD DE CONFINAMIENTO

A B

COLUMNAVIGA

L0 2h L0 2h


UBICACIN DEL PRIMER ESTRIBO

COLUMNA

VIGA 5 cm

El primer estribo cerrado estar ubicado a una distancia no mayor a 5 cms de la cara del apoyo.

Dimetro del estribo No. 3 (3/8)

Armadura TransversalSEPARACION MAXIMA EN LA ZONA DE CONFINAMIENTO

b

e

d4

8ds24d30 cm

COLUMNA

VIGA

s s s

L0 2h

ZONA CONFINADA


A B

COLUMNA

VIGAZONA

CONFINADAZONA

CONFINADAZONA NO

CONFINADA

s s s s

maxds2

Fuera de la zona de confinamiento se colocarn estribos en toda la longitud de la viga.

La separacin mxima de estribos fuera de la zona de confinamiento ser d/2

Fuerza Cortante de Diseo

La fuerza de corte de diseo, se determinar considerando las fuerzas estticas en la parte del miembro entre las caras de los nodos. Tambin se considerar que actan momentos de signo opuestos correspondientes al momento resistente mximo probable Mn en las caras de los nodos y que el miembro a lo largo del tramo est cargado por la carga gravitacional mayorada.

MnA, MnB calculados con As real, y = 1.0

( )nA sA y 7M A 1.25F d8= ( )nB sB y 7M A 1.25F d8=

Ln

0.75(1.4CP + 1.7CV)

A BA B

FUERZA CORTANTE DE DISEO

MnA MnB

0.75(1.4CP + 1.7CV)

Ln

A BA

B

Vu

( ) nnA nBu

n

0.75 1.4CP 1.7CV LM MVL 2

++ +Vu

Contribucin del Concreto

La resistencia terica al corte del concreto, Vc, se supondr nula cuando se cumplan las dos condiciones siguientes:

1. La fuerza axial mayorada en el vano, incluyendo el efecto de sismo sea menor que 0.05Afc.

2. Cuando en alguna de las dos secciones extremas se verifique que:

nA nB0

n

M M VL+

MIEMBROS SOMETIDOS A FLEXIN Y CARGA AXIAL

SEGN EL NIVEL DE DISEO 3

Alcance

Caractersticasa. Capacidad de resistencia nominal de carga axial

0.1Agfc Pu 0.75Agfc

PAB PBA

MAB MBA

VAB VBAPu > 0.10Agfc

A B

P AB

P BA

M AB

M BA

V AB

V BA

P u> 0

.10A g

fc

A

B

Alcanceb. La menor dimensin transversal,

medida a lo largo de una recta que pase por su centro geomtrico, no sea menor que 30 cm.

c. La relacin entre la menor dimensin de la seccin transversal y la correspondiente en una direccin perpendicular, no sea inferior a 0.4.

B

H B 0.4H

A AB > 30 cm

Resistencia Mnima a Flexin de las Columnas

En cualquier nodo o junta viga-columna en el plano se debe cumplir que la suma de las resistencias a flexin de las columnas sea 1.20 veces mayor que la suma de las resistencias de las vigas que concurren al nodo.

Cinf

Csup

Vder

Vizq

Cinf

Csup

VderCinf

Vizq

Vder

CinfVder

nC

nV

M1.20

M (18.1)


Mc = Suma de momentos correspondientes a la resistencia terica a flexin de las columnas en las caras del nodo, que se conectan a l. La resistencia a la flexin de las columnas debe calcularse para la carga axial mayorada, que sea consistente con la direccin de la fuerza lateral considerada, y que resulte en la menor resistencia a flexin.

Mv = Suma de momentos, en las caras del nodo correspondiente a la resistencia a flexin terica de las vigas, en las caras del nodo, que conectan a l. En sistemas estructurales con vigas T o L, donde la losa maciza este en traccin bajos momentos, la armadura de la losa colocada en el ancho efectivo de sta, segn el Artculo 8.10, en la cara del nodo, se supondr que contribuye a la resistencia a flexin en la seccin crtica. No se considerar el acero de refuerzo para efectos de resistencia a flexin, en los pisos constituidos por losas nervadas. Los momentos de las columnas se deben sumar de tal manera que seopongan a los momentos de las vigas. Esta verificacin se har en ambos sentidos del plano vertical de la estructura en consideracin.

Los momentos se calcularn con las reas reales de acero, = 0.9 y 1.0Fy


Si en algn nodo no se satisface la condicin establecida por laFrmula (18.1), las columnas que resisten las reacciones en ese nodo debern reforzarse en toda su altura con refuerzo transversal confinante. Adems, su contribucin en la rigidez del piso de laestructura deber ignorarse para el estudio de desplazabilidad

La condicin establecida por la Frmula (18.1) puede obviarse cuando:

1. se trate de columnas que soportan el techo

2. en columnas de estructuras de 1 o 2 pisos

Resistencia Mnima a Flexin de las ColumnasLos momentos se calcularn con las reas reales de acero, f = 0.9 y 1.0Fy

El Momento en las columnas depende del diagrama de interaccin

As columna

Pu2Pu3Pu4

Pu1Pu

Mu

NO INCLUYE SISMO

Para cada Pu Mu (TOMAR EL MENOR)

u viga der s yaM A F d2

+ =

u viga izq s yaM A F d2

=


El acero de refuerzo longitudinal se disear para resistir las solicitaciones de diseo provenientes de las combinaciones de carga ms desfavorables

CUANTIAS MAXIMAS Y MINIMAS

0.01 g 0.06

Por razones de espacio y para evitar el congestionamiento del acero en la junta viga-columna, se recomienda no exceder del 4%,


L2

L2

EMPALME POR SOLAPE

COLUMNA

VIGA

Los empalmes por solape slo se permiten dentro de la mitad central de la longitud del miembro. Se deben dimensionar como empalmes por traccin y deben confinarse con refuerzo transversal.

Armadura TransversalLONGITUD DE CONFINAMIENTO

COLUMNA

VIGA

Lu

L0

L0

La armadura transversal se dispondr a lo largo de una longitud L0, medida desde cada cara del nodo y a ambos lados de cualquier seccin donde la cedencia a flexin es previsible que ocurra como resultado del desplazamiento lateral inelstico de la estructura.

B

Hn

0

1 L6

L H45cm

Armadura TransversalSEPARACION MAXIMA

H

B

s

s

s

s

ZONA DE CONFINAMIENTO

max b

0.25B35 cm

s 6d35 hx10

3

+

max0.10 m s 0.15 m


ARMADURA HELICOIDAL

La cuanta de armadura helicoidal no ser menor que:

cS

y

f '0.12F

=

ESTRIBOS

El rea total de la seccin transversal de ligaduras cerradas, no ser menor que el mayor valor dado por:

g csh c

ch y

csh c

y

A f 'A 0.30sh 1A F

f 'A 0.09shF

= =


Ag : rea gruesaAch : rea total de la seccin transversal de un miembro estructural,

medida exteriormente al refuerzo transversal, cm2s : separacin vertical de las ligaduras (medida centro a centro)hc : dimensin transversal del ncleo, medido centro a centro de los

estribos

Como refuerzo transversal, se podrn utilizar ligaduras cerradas: simples o mltiples. Se podrn usar igualmente ligaduras de una rama, con igual dimetro y separacin que las anteriores, de forma tal que cada extremo abrace una barra longitudinal.Los ganchos de la ligadura cerrada, se doblarn 135 y tendrn una longitud de 6 dimetros 7.5 cm., la que sea mayor. En los de una rama, en cada extremo tambin se doblarn 135.


s

s

s

s

An

gc cz

y n y

Af ' f '0.45 1 0.12F A F

=

Armadura TransversalAch

s

s

s

s

hc

g csh c

ch y

csh c

y

ssh

y

A f 'A 0.30sh 1A F

f 'A 0.09shF

V sAF d

= =

=

Fuerza Cortante de Diseo

La fuerza de corte de diseo Ve ser determinada tomando en consideracin las mximas fuerzas que pueden ser generadas en las caras del nodo en cada extremo del miembro. Esas fuerzas en el nodo sern determinadas usando los momentos resistentes mximos probables Mn de los miembros asociados al campo de las cargas axiales mayoradas del miembro. El corte en el miembro no necesita exceder aquellos determinados a partir de la resistencia del nodo, con base en los momentos resistentes mximos probables Mn de los miembros transversales conectados al nodo. En ningn caso Ve ser menor que el corte mayorado obtenido del anlisis de la estructura.

Fuerza Cortante de DiseoPu

Vu

MnA

Lu

MnBVu

Pu

nA nBu

n

M MVL+

A

B

REQUISITOS DE ARMADO DE COLUMNAS PARA ND3

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