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UNIDAD SEMANA N°15 CONCRETO ARMADO PROF. DAVID CORO SALINAS Año: 2022 Interés ¿Cómo se diseñan los muros de corte? ¿A cuales solicitaciones esta sometido un muro de corte? ¿Cómo se diseña una escalera? AGENDA CONCRETO ARMADO – SEMANA 15 1. Muros estructurales de corte Diseño de muros de concreto armado. 2. Diseño de escaleras. Al término de la clase, el estudiante diseña los muros de corte según la E060 y realiza el diseño de escaleras. LOGRO DE LA SESIÓN CONCRETO ARMADO – SEMANA 15 CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Los muros de corte, también conocidos como placas, son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensión en una dirección mucho mayor que su ancho, proporcionan en dicha dirección una gran resistencia y rigidez lateral ante movimientos laterales. MUROS DE CORTE O PLACAS CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Los muros de corte, también conocidos como placas, son paredes de concreto armado que dada su mayor dimensión en una dirección mucho mayor que su ancho, proporcionan en dicha dirección una gran resistencia y rigidez lateral ante movimientos laterales. COLUMNA VS MURO Puntos de inflexión evidencian Un comportamiento tipo columna. Comportamiento tipo voladizo. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 El muro puede representarse como una viga vertical empotrada en voladizo (cantiléver), con modo de deformación dominado por flexión. Es valido para muros no afectos por torsión debido al cambio de flexión. Los muros con refuerzo concentrado en los extremos son mas resistentes y dúctiles, para aumentar la ductilidad se confinan las armaduras de borde MUROS DE CORTE O PLACAS CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Acero de refuerzo elementos de borde: ubicado en los extremos del muro toma tracción o compresión debido a la flexión. Acero de refuerzo vertical: adsorbe las solicitaciones por momento flector y fuerza axial Acero de refuerzo horizontal: adsorbe las fuerzas cortantes y el deslizamiento. En zonas de dinteles con fuerzas cortantes elevadas se coloca acero diagonal. TIPO DE REFUERZO EN PLACAS CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Podemos armar en 2 sentidos, con acero vertical distribuido uniformemente y con acero concentrado mayormente en los bordes. . DISTRIBUCIÓN DE LA ARMADURA VERTICAL Placa 0.25x2,30m con 2 capas 3/8”@0.10m, Área =34.08cm2 PL 0.25x2.30m con 6+6 5/8”, 2 capas 3/8”@0.25m, Área =32.28cm2 ____ acero distribuido ____ acero concentrado CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Muros bajos: la relación altura / longitud (H/L <2) Muros intermedios: la relación altura / longitud (1.5<H/L <2) Muros altos: la relación altura/longitud (H/L >2) POR SU GEOMETRIA POR LA FORMA DE SU SECCIÓN TRANSVERSAL Muros planos: Conjunto de muros, que en planta no presentan cambios de dirección Muros con elementos extremos: con incremento de sección en los bordes. Muros con alas: los cuales al ser proyectados en planta lucen como muros perpendiculares entre sí (forma T y L). CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Falla por tracción diagonal: Cuando el refuerzo por corte es insuficiente, puede desarrollarse un plano de falla diagonal. Esta falla está controlado por el refuerzo horizontal. MODOS DE FALLA Falla por compresión diagonal: Cuando el esfuerzo cortante promedio en el muro es grande y existe adecuado refuerzo horizontal, el concreto puede aplastarse bajo compresión diagonal, debido a la carga cíclica reversible de tal forma que 2 conjuntos de agrietamientos diagonales se han desarrollados. Falla por deslizamiento a lo largo de un plano horizontal: Las fallas por tracción diagonal y por compresión diagonal pueden prevenirse con la colocación de suficiente refuerzo horizontal. Sin embargo, después de varios ciclos de carga reversible puede ocurrir deslizamiento a lo largo de las grietas de flexión que se interconectan y forman un plano horizontal. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 El espesor será dimensionado considerando la posibilidad de pandeo lateral por flexión de los muros de borde ESPESOR MINIMO Cuando el muro se convierta en muro exterior de contención en los sótanos el espesor mínimo en los sótanos será de 200mm. Hu= altura libre no arriostrada Hw/lw > 2 = muro controlado a flexión CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Debemos tener cuidado con la normativa peruana, porque para el espesor mínimo considera la altura libre, el ACI es mas preciso. El ACI.318.2019 se puede abordar adecuadamente el espesor mínimo para el caso A y B, ya que nos pide usar el menor entre la altura y la longitud no apoyada. ESPESOR MINIMO CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Cuantías Mínimas y Espaciamientos Máximos Recordar que cuando un muro es alto domina la flexión y su armadura resistente a corte es el acero horizontal, mientras cuando es muro corto la armadura resistente a corte es la vertical. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Cuantías Mínimas y Espaciamientos Máximos Ambas normas contemplan que si la cortante ultima es muy bajo: 𝑉u≤ 0.50 ∅𝑉𝑐 Las cuantías mínimas pueden reducirse a: 𝜌l≤ 0.0015 𝜌h≤ 0.0020 𝑉n≤ 0.53 𝑓𝑐 ′ × 𝑡𝑚 ×d 𝐿m d = 0.80𝐿m 𝑡m CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Una capa o 2 capas CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 La resistencia al corte Vn de muros estructurales se determinará según lo siguiente: La resistencia Vn en cualquier sección horizontal para cortante en el plano del muro no debe tomarse mayor a: Con Acw representa el área de corte de la sección transversal del muro (área del alma). RESISTENCIA A CORTANTE - SEGUN E060-2009 La contribución del concreto Vc, no debe exceder de: Con ac: Muro corto: Muro alto: La cuantía vertical no debe ser menor que: Pero necesita ser mayor que el valor de rh requerida en la ecuación anterior, Hm es la altura del muro y Lm es la longitud total del muro y su espaciamiento no debe exceder 3 veces el espesor del muro ni de 40 cm CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 La cuantía horizontal será: La cuantía de refuerzo horizontal para cortante no debe ser menor a 0.0025 y su espaciamiento no debe exceder 3 veces el espesor del muro ni de 40 cm CUANTIA HORIZONTAL Y CUANTIA VERTICAL CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Se deben usar elementos de confinamiento en los siguientes casos para E060: POR DEFORMACIÓN: ELEMENTOS DE BORDE EN MUROS lm: longitud del muro en el plano horizontal hm: altura total del muro u: desplazamiento lateral inelástico producido por el sismo de diseño en el nivel mas alto del muro. En ACI 318-19 u se amplifica por 1.5. Recordar que según ACI 318-19 el método por deformación aplica para muros esbeltos hm/lm >2. POR RESISTENCIA: cuando el esfuerzo de compresión máximo de la fibra extrema correspondiente a las fuerzas amplificadas incluyendo los efectos sísmicos sobrepasa 0.20f’c. Recordar que este criterio aplica para muros bajos hm/lm < 2. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Se define sección critica, aquella sección donde se concentra la respuesta inelástica a flexión del muro, no es igual en pórticos y en muros. La sección critica potencial se ubica en la zona de máximos momentos, pero dependerá del diseño. SECCIÓN CRITICA Moehle 2015 Sección critica será aquella sección donde se tenga menor sobre resistencia a flexión. (mayor D/C). CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 La longitud del elementos de borde según E060 es : LONGITUD DE ELEMENTOS DE BORDE En forma practica se indica usar un 10%Lm o 15%Lm: CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Para determinar la forma del estribo debemos ver: si l1/bc < 2 entonces único estribo. si l1/bc > 2 estribos en modo que l1/bc < 2 ACERO TRANSVERSAL EN ELEMENTOS DE BORDE La intención es limitar la distancia entre ramas porque se verificó que los estribos superpuestos tienen mejor comportamiento ante un sismo. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 ACERO TRANSVERSAL MINIMO EN ELEMENTOS DE BORDE El acero horizontal debe estar por dentro del elemento de borde, su distancia respecto al borde debe ser como mínimo 150mm CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Según ACI 318.19y NTE 0.60 (2009) no se debe tener una cortante mayor al que puede resistir el concreto, si no cumple con la verificación se deben aumentar la densidad de muros o aumentar la sección de los muros. RESISTENCIA MAXIMA A CORTE - SEGUN E060-2009 𝑉n≤ 2.65 𝑓𝑐 ′ × 𝑡𝑚 ×d d = 0.80 × 𝐿𝑚 𝐿𝑚 𝑡𝑚 𝑡𝑚 𝐿𝑚 Si se excede la resistencia máxima no se procede con el diseño, no importa cuanto refuerzo por corte se coloque. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 RESISTENCIA MAXIMA A CORTE - SEGUN E060-2009 CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 DISEÑO DE CORTANTE POR CAPACIDAD E.060 En la E060 -2009 y en el proyecto de norma E060 se hace referencia solo a la sobreresistencia por flexión (). Vu ≥ Vu,d 𝑴𝒏 𝑴u.d Vu= cortante ultimo por capacidad. Vu,d = cortante de diseño (Etabs). Vu,d = Momento de diseño (Etabs). Mn= momento nominal desarrollado con el acero de refuerzo vertical propuesto. = sobreresistencia nominal 𝑴𝒏 𝑴u.d , no debe se mayor a R= factor de resistencia, para muros estructurales es 6. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 DISEÑO DE CORTANTE POR CAPACIDAD ACI 318-2019 En el ACI 318-19 se consideran los siguientes parámetros: 1. Sobreresistencia nominal “v”. 2. Amplificación Dinámica o plastificación. “ωv”. 3. Redundancia “v”. ACI 318-2019 Sobreresistencia a flexión ACI 318.19 Determina la sobre resistencia a flexión considerando factor de reducción igual a 1 y fy=1.25fy: ____ grafico para Mpr _ _ _ grafico Mn v = 𝑴𝒑𝒓 𝑴u,d CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 DISEÑO DE CORTANTE POR CAPACIDAD ACI 318-2019 CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 EJERCICIO 1 Se tiene una placa de 3.50m de largo y 0.25m de espesor la cual está sometida a una carga muerta de Pd = 110 tn, carga viva de Pt= 26.0tn, la altura del muro es de Hm= 23.10m. Diseñar la placa por corte. Pu=230 tn, Mu =220 tn-m Vu=145 tn. f‘c= 210 kg/cm2, fy = 4200 kg/cm2 CONSIDERACIONES GENERALES A.10 Las escaleras en general, integradas o de evacuaciones, están conformadas por tramos, descansos y barandas. Los tramos están formados por gradas. Las gradas están conformadas por pasos y contrapasos. Las condiciones que deben cumplir las escaleras son las siguientes: a. Las escaleras contarán con un máximo de 17 pasos entre descansos. b. La dimensión de los descansos deberá tener un mínimo de 0.90m de longitud para las escaleras lineales; para otro tipo de escaleras se considerará que el ancho del descanso no será menor al del tramo de la escalera. c. Los pasos y contrapasos debe cumplir lo siguiente: 2 contrapasos +1 paso debe ser 0.60m: 0.64m. La dimensión mínima para los pasos es de 0.25m para viviendas, 0.28m en comercio, 0.30m en locales de afluencia publica, y una dimensión máxima de 0.18m para los contrapasos. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 d. Las escaleras tendrán un ancho mínimo de 1.20m. e. Las escaleras de mas de 1.20m hasta 2.40m tendrán pasamanos en ambos lados. Las que tengan mas de 2.40m,deberán contar con unos pasamanos centrales. CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 De las consideraciones antes indicadas, tenemos que los pasos y contrapasos deben cumplir con la siguiente relación: CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Los apoyos son vigas o muros: MODELO ESTRUCTURAL CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 Para el metrado tenemos que considerar lo siguiente: MODELO ESTRUCTURAL CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 EJERCICIO 2 . CONCRETO ARMADO –SEMANA 15 BIBLIOGRAFIA Diseño de concreto armado – Ing. Roberto Morales Morales. Diseño de concreto armado – Gianfranco Ottazzi Pasino Diseño de concreto-reforzado – Jack Mccormac – Russel H Brown Diseño de estructuras de concreto –Teodoro Harmsen
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