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    Expo. nsr10 Expo. nsr10 Presentation Transcript

    • ANALISIS ESTRUCTURAL502549 CRISTIAN D. CARDENAS ROMERO 502753 WILSON GALVIS ROJAS 502809 LEONEL ORDUÑA CAMACHO
    • CARGAS MUERTASDEFINICIONLa carga muerta cubre todas las cargas de elementos permanentes de construcción incluyendosu estructura, los muros, pisos, cubiertas, cielos rasos, escaleras, equipos fijos y todas aquellascargas que no son causadas por la ocupación y uso de la edificación.MASAS Y PESOS DE LOS MATERIALESAl calculo de las cargas muertas se utilizan las densidades de masa reales en kg/m3que al multiplicarlo por la gravedad se obtienen valores de peso en N/m 3.
    • CARGAS MINIMAS Son cargas como fachadas, cielo rasos, cubierta de pisos, paredes, materiales almacenables. Se aconseja utilizar pesos específicos que utiliza el fabricante.ELEMENTOS NO ESTRUCTURALESELEMENTOS NO ESTRUCTURALES HORIZONTALESDimensiones verticales inferiores que los horizontales que se encuentran anclados o soportadosen la losa o cubierta de la edificación Para diseño se consideran cargas uniformes verticales porunidad de área de superficie o proyección horizontal.ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES VERICALESSe encuentran soportados libremente a elementos verticales y anclados a las losas de entrepiso:Fachadas, muros no estructurales, enchapes ornamentación arquitectónica etc. Para diseño seconsideran como cargas concentradas o distribuidas por unidad de superficie.
    • VALORES MÍNIMOS ALTERNATIVOS PARA CARGAS MUERTAS DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALESEn edificaciones con alturas entre pisos terminados de 3m se pueden utilizar los valores mínimos decarga muerta en Kn/m2 de área horizontal en planta según el tipo de ocupación que e le desee a laestructuras.EQUIPOS FIJOSSe deben incluir la masa correspondiente a los equipos fijos que apoyen elementos estructuralescomo: bombas hidráulicas, transformadores, equipos de aire acondicionado y ventilación y otros.
    • CARGAS VIVASDEFINICIONSon aquellas producidas por el uso y ocupación de la edificación y no deben incluir cargasambientales tales como viento y sismo. Para arreglos de fachas los trabajadores también hacenparte de las cargas vivas.CARGAS VIVAS EN LAS CUBIERTASMateriales, equipos y trabajadores utilizados en el mantenimiento de la cubiertaCausados por objetos móviles, materas, elementos de decoración y personas que tengan acceso aellas.
    • CARGAS VIVIAS REPARTIDAS UNIFORMEMENTE Las cargas vivas que se utilicen en el diseño tienen que ser las máximas cargas que se esperan ocurran en la edificación. No pueden ser menores que las cargas vivas mínimas.EMPUJE EN PASAMANOS Y ANTEPECHOSLas barandas, pasamanos de escaleras y balcones deben diseñarse para que resistan una fuerzahorizontal de 1.00 kN/m aplicada en la parte superior. Para viviendas unifamiliares la carga es de0.4 kN/m y para coliseos y estadios no será mínima de 2.5 kN/m. Los sistemas de barreras paravehículos deben diseñarse para resistir una carga de 30 kN/m aplicada en cualquier dirección asistema de barreras
    • CARGA PARCIALSe da cuando la luz de un elemento esta cargada parcialmente con la carga viva de diseño produciendo un efecto masdesfavorable que si estuviera en su totalidad.IMPACTOCuando la estructura esta sometida a cargas vivas de impacto, esta carga debe incrementarse para efectos de diseñoen los siguientes porcentajes:• Soportes de Elevadores y Ascensores, ............................................................................. 100%• Vigas de puentes grúas con cabina de operación y sus conexiones, ................................. 25%• Vigas de puentes grúas operados por control remoto y sus conexiones, ........................... 10%• Apoyos de maquinaria liviana, movida mediante motor eléctrico o por un eje, ................... 20%• Apoyos de maquinaria de émbolo o movida por motor a pistón, no menos de ................... 50%• Tensores que sirvan de apoyo a pisos o balcones suspendidos y escaleras, .................... 33%REDUCCIÓN DE LA CARGA VIVAREDUCCIÓN DE LA CARGA VIVA POR ÁREA AFERENTEÁrea de influencia >= 35 m2 y carga viva entre (1.8-3) kN/m2 la carga se reduce con la ecuación:Nota: *La carga reducida no puede ser menor que el 50% de la carga sin reducir en elementos que soporten 1 piso nide 40% en los que soporten 2.• El área de influencia es el área de los paneles adyacentes al elemento considerado así: VIGAS CENTALES Ai: De 2 paneles VIGAS DE BORDE Ai:1 panel COLUMNAS CENTRALES Ai:4 paneles COLUMNAS DE BORDE Ai:2 paneles CALOUMNAS DE ESQUINA Ai:1 panelPara las estructuras de mas de 1 piso se suman las áreas.
    • REDUCCION POR NUMERO DE PISOSEn edificios de 5 pisos o mas la carga viva para diseño de columnas y cimentacion puede tomarse comola suma de CV multiplicadas por el coeficiente r. i=Numero de pisos donde se aplica r n= Numero de pisos del edificioPUENTES GRUAEn diseño de las vigas carrilera de estos puentes se toma en cuenta una FH equivalente a no menos del20% de la suma de los pesos de la grúa y la carga a elevar colocada en la parte superior de los rieles.EFECTOS DINAMICOSLas edificaciones expuestas a excitaciones dinámicas como coliseos, estadios, etc., deben diseñarse demanera que tengan frecuencias naturales verticales o superiores a 5Hz( P.N.V menores de 0,2 s)CARGAS DE EMPOZAMIENTOS DE AGUA Y DE GRANIZOEn cubiertas se debe tener en cuenta ya que el empozamiento se forma por la obstrucción de losdrenajes de la cubierta el cual ocurre debido a residuos, hojas de arboles o granizo. La identificación delempozamiento se identifica:• Toda cubierta debe tener sistemas de excavación de excesos de agua como: Gárgolas, rebosaderos u otros implementos que impidan empozaminetos.• La carga de empozamiento de agua se identifica según el nivel de agua que pueda contener los sistemas auxiliares de excavación.
    • CARGAS DE EMPOZAMIENTOS DE AGUA• El diseño hidráulico de la edificación debe contener los sistemas de drenaje de la cubierta y los de excavación de agua y este definirá el volumen que puede acumularse para después evacuar con el auxiliar de excavación.• Después del diseño hidráulico el estructural definirá las cargas causadas por el volumen del agua y su distribución a los elementos estructurales de la cubierta para que estos no fallen en ningún sitioCARGAS DE GRANIZO• Se debe tener en cuenta esta carga en países que cuenten con mas de 2000 m de altura sobre el nivel del mar o donde la autoridad lo exija. Donde se vaya a utilizar esta carga debe tener en cuenta un valor de 1.0 kN/m2 y para cubiertas con inclinaciones de 15° reduce a 0,5 kN/m2• BOGOTA 3 DE NOVIEMBRE DE 2007
    • CARGAS DE VIENTOPROCEDIMIENTOS PERMITIDOSMétodo 1: Procedimientos simplificados para los edificios que cumplan los requisitos que cumplancon el sistema simplificado.
    • • METODO ANALITICO• P=Presion de diseño• G=Factor de ráfaga• Gp=Coeficiente de presión externa• qi=Presion para la velocidad• Cpi= Producto coeficiente de presión interna
    • COMBINACIONES DE CARGA• COMBINACIONES DE CARGA POR METODO DE ESFUERZOS DE TRABAJO O VERIFICACIONES DE ESTADO LIMITE DE SERVICIOTodos los elementos con excepción de la madera y guadua se diseñan por el método de la resistencia y porlo tanto los materiales de la siguiente tabla no son aplicables a los materiales prescritos en el reglamento yno se utiliza. Para esos casos se incluye el método de esfuerzos admisibles y se aplica según reglamento.
    • • COMBINACIONES MAYORADAS UTILIZANDO METODO DE LA RESISTENCIAEl diseño de las estructuras, sus componentes o cimentaciones deben hacerse de tal manera quesus resistencias igualen o superen a las cargas mayoradas en las siguientes combinaciones:NOTA• Se permite reducir el valor a 0.5 de L, excepto en los lugares públicos de reuniones donde e L0 sea superior a 4.8 kN/m2.• Cuando las cargas de viento no tengan direccionalidad se permite reducir a 1.3W en lugar de 1.6W• Los efectos de impacto deben ser tenidos en cuenta en la carga viva L.• El valor de H debe ser igualado cuando la combinación esta erguida a W y E y se debe incluir la resistencia del diseño.
    • DIAFRAGMA• Un diafragma es un elemento tridimensional que recibe la solicitación en un “plano” uniaxial que es uno de los de mayor rigidez.
    • • DIAFRAGMA RIGIDO Un diafragma rígido es el que se considera que solo se desplaza en dos direcciones que son las de sus dimensiones grandes
    • • El diafragma flexible en cambio puede curvearse.
    • • -El diafragma rígido al desplazarse puede trasmitir el desplazamiento a otros elementos como muros los cuales lo harán todos a la vez y de igual forma.• -El Diafragma flexible al curvearse tiene diferentes desplazamientos, deformaciones y rotaciones lo cual complica el análisis. También al ser poco rígido no es capaz de transmitir con eficiencia las solicitaciones.
    • • Cuando el diafragma es rígido todas las transferencias de cargas ocurren en función de las rigideces de los elementos portantes.
    • • cuando diafragma es flexible las deformaciones que ocurren en el, no garantizan esa repartición que se logra de forma periférica en los elementos verticales relativamente rígidos.
    • Movimientos sísmicos de diseñose mantienen en el mismo nivel de probabilidad de excedencia (unaprobabilidad de excedencia de 10% en un lapso de cincuenta años) peroahora se definen por medio de dos parámetros, Aa y Av, a diferencia delReglamento NSR-98 donde solo se definían por medio del parámetro Aa. Larazón para este cambio es una mejor descripción de los efectos de atenuaciónde las ondas sísmicas en el territorio nacional tal como se ha establecido delestudio de los registros acelerográficos obtenidos en sismos fuertes conposterioridad a la última actualización de la NSR en 1998. El parámetro Aacaracteriza los movimientos sísmicos del terreno causados por sismorelativamente cercanos en el rango de períodos de vibración de lasedificaciones comprendido entre 0.1 y 0.5 s lo cual corresponde en general aedificaciones entre uno y cinco pisos de altura. El parámetro Av caracterizalos movimientos sísmicos de sismos fuertes ocurridos a distancia moderadasa través de períodos de vibración de aproximadamente 1 s, lo cualcorresponde a edificaciones de 10 pisos o más.
    • ESPECTRO DE DISEÑOa)Espectro de aceleraciones b)Espectro de velocidades c)Espectro de desplazamientos
    • Nomenclatura• Sa = valor del espectro de aceleraciones de diseño para un período de vibración dado. Máxima aceleración horizontal de diseño, expresada como una fracción de la aceleración de la gravedad, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T .• TC = período de vibración, en segundos, correspondiente a la transición entre la zona de aceleración constante del espectro de diseño, para períodos cortos, y la parte descendiente del mismo.• TL = período de vibración, en segundos, correspondiente al inicio de la zona de desplazamiento aproximadamente constante del espectro de diseño, para períodos largos.• Sv = valor del espectro de velocidades de diseño para un período de vibración dado. Máxima velocidad horizontal de diseño, expresada en m/s, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T.• Sd = valor del espectro de desplazamientos de diseño para un período de vibración dado. Máximo desplazamiento horizontal de diseño, expresado en m, para un sistema de un grado de libertad con un período de vibración T.
    • Espectro de aceleraciones• La forma del espectro elástico de aceleraciones, Sa expresada como fracción de la gravedad, para un coeficiente de cinco por ciento (5%) del amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño
    • Espectro de velocidades• La forma del espectro elástico de velocidades en m/s, para un coeficiente de cinco por ciento (5%) del amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño.
    • Espectro de desplazamientos• La forma del espectro elástico de desplazamientos en m, para un coeficiente de cinco por ciento (5%) del amortiguamiento crítico, que se debe utilizar en el diseño
    • Métodos de análisis• Se reconocen los siguientes métodos de análisis del sistema de resistencia sísmica para efectos de su diseño:(a) Método de la fuerza horizontal equivalente,(b) Métodos de análisis dinámico elástico(c) Métodos de análisis dinámico inelástico(d) Método de análisis no lineal estático deplastificación progresiva
    • Nomenclatura• Vs = cortante sísmico en la base, para las fuerzas sísmicas.• M = masa total de la edificación — M debe ser igual a la masa total de la estructura más la masa de aquellos elementos tales como muros divisorios y particiones, equipos permanentes, tanques y sus contenidos, etc.• En depósitos o bodegas debe incluirse además un 25 por ciento de la masa correspondiente a los elementos que causan la carga viva del piso.• Fi , Fx = fuerzas sísmicas horizontales en los niveles i o x respectivamente.• Cvx = coeficiente definido• Vs = cortante sísmico en la base, para las fuerzas sísmicas.• mi , mx = parte de M que está colocada en el nivel i o x respectivamente• hi , hx = altura en metros, medida desde la base, del nivel i o x .
    • Método de la fuerza horizontal equivalente-El cortante sísmico en la base, Vs, equivalente a latotalidad de los efectos inerciales horizontalesproducidos por los movimientos sísmicos de diseño,en la dirección en estudio, se obtiene por medio dela siguiente ecuación: Vs = Sa g MEl valor de Sa en la ecuación anterior correspondeal valor de la aceleración, como fracción de la de lagravedad, leída en el espectro sísmico.
    • - La fuerza sísmica horizontal, Fx , en cualquier nivel x ,para la dirección en estudio, debe determinarse usando lasiguiente ecuación:Donde k es un exponente relacionado con el períodofundamental, T , de la edificación de la siguiente manera:(a) Para T menor o igual a 0.5 segundos, k = 1.0(b) Para T entre 0.5 y 2.5 segundos, k =0.75 + 0.5T(c) Para T mayor que 2.5 segundos, k =2.0
    • Método del análisis dinámico elásticoDebe utilizarse el método del análisis dinámico elástico en todas lasedificaciones que no estén cubiertas, incluyendo las siguientes:(a) Edificaciones de más de 20 niveles o de más de 60 m de altura(b) Edificaciones que tengan irregularidades verticales de los tipos1aA, 1bA, 2A y 3.(c) Edificaciones que tengan irregularidades(d) Edificaciones de más de 5 niveles o de más de 20 m dealtura, localizadas en zonas de amenaza sísmica alta, que no tengan elmismo sistema estructural en toda su altura(e) Estructuras, regulares o irregulares, localizadas en sitios que tenganun perfil de suelo D, E o F y que tengan un período mayor de 2TC. Eneste caso el análisis debe incluir los efectos de interacción suelo-estructura, cuando se realice un análisis de la estructura suponiéndolaempotrada en su base.
    • Método del análisis dinámico inelásticoPuede utilizarse el método del análisis dinámico inelástico en aquellos casosque a juicio del ingeniero diseñador, se presenten variaciones en la capacidadde disipación de energía en el rango inelástico que solo sea posible identificarpor este procedimiento. Los diseños realizados por esta metodología debenrevisarse por dos profesionales, independientes del diseñadorestructural, que cumplan los requisitos de idoneidad requeridos pararevisores de diseños estructurales como lo prescribe la Ley 400 de1997, quienes suscribirán un memorial en que se indique taxativamente quelos procedimientos empleados consultan las mejores metodologías que sedisponga sobre estos procedimientos y que la edificación así diseñada tieneresistencia y expectativas de comportamiento similares a los de unaedificación diseñada por los otros métodos permitidos por el Reglamento, alverse sometida a movimientos sísmicos de intensidad similar a losmovimientos sísmicos de diseño prescritos por este Reglamento. Estememorial se anexará a los documentos aportados para obtener lacorrespondiente licencia de construcción.
    • Método de análisis no lineal estático de plastificación progresivaPuede utilizarse el método del análisis no linealestático, conocido como procedimiento “push-over” o deplastificación progresiva, en aquellos casos que a juiciodel ingeniero diseñador se desee evaluar la capacidad dedisipación de energía en el rango inelástico por esteprocedimiento. Cuando se utilice este método de análisisdeben cumplirse los requisitos dados en el Apéndice A-3y además se deben confrontar con otro de los métodosde análisis permitidos por el Reglamento, utilizando en eldiseño lo más exigente.
    • Microzonificación sísmicaLa microzonificación sísmica consiste en establecer zonas de sueloscon comportamiento similar durante un sismo, de manera que puedandefinirse allí, recomendaciones precisas para el diseño y construcciónde edificaciones sismo resistentes.Para cada una de las zonas de Bogotá, además de especificarse lafuerza sísmica posible, se identificarán los tipos de fenómenosasociados que pueden desencadenarse a raíz del sismo, como son losdeslizamientos (frecuentes en nuestra ciudad) y la ampliaciónexagerada del movimiento o la posibilidad de la licuación del suelo.El estudio de microzonificación sísmica, sirve principalmente paradefinir las zonas de respuesta sísmica y los parámetros sísmicos quedeben emplearse para adelantar los diseños estructurales de lasedificaciones en la ciudad, conforme a los requisitos contenidos en elnuevo Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente.
    • Mapamicrozonificaciónsísmica de bogotá