Post on 09-Oct-2019
1er Congreso Internacional de Estructuras de EdificaciónCOINESED
Lima 01 y 02 de abril de 2017
IMPORTANCIA DE LAS CONDICIONES DE SERVICIO Y
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
Ing. Julio Rivera Feijóo
Condiciones de Servicio que se deben tener presente
• La norma ANSI/AISC 360-10 EN SU CAPÍTULO “L” “Design forServiceability”
• establece que los siguientes estados límites de servicio deben ser tenidos en cuenta según corresponde:
• L1 Provisiones Generales
• L2 Contra Flechas
• L3 Deflexiones
• L4 Drift (Desplazamientos
• Relativos)
• L5 Vibración
• L6 Movimientos inducidos por
• viento
• L7 Expansión y Contracción
• L8 Deslizamiento de Uniones
• OTROS: CorrosiónJuntas entre edificiosDiseño de Tabiques
Ing. Julio Rivera Feijóo
L1 Provisiones Generales
Ing. Julio Rivera Feijóo
Estados Límites de Servicio
• La estructura debe tener presente un comportamiento normal y aceptable
• La función del edificio, su aspecto, mantenimiento o el confort de sus ocupantes son preservados para un uso normal.
• Las solicitaciones son sin factores de amplificación
Ing. Julio Rivera Feijóo
Por que es muy importante las Condiciones de Servicio
Costo de reparación por “fallas en edificios”
52%Estructuras
12%
25%
11%Instalaciones
Cerramientos
TabiqueríaIng. Julio Rivera Feijóo
L3 Deflexiones
Ing. Julio Rivera Feijóo
Las deformaciones producirán múltiples daños en tabiques, ventanas, mamparas y pisos
Ing. Julio Rivera Feijóo
Comportamiento del Concreto Armado
Momentos de Inercia a considerar
• Ig = Sección bruta
• Icr = Sección agrietada
• Ie = Sección equivalente
Ing. Julio Rivera Feijóo
Deformaciones de Techos
Ing. Julio Rivera Feijóo
Deformaciones de pisos
Ing. Julio Rivera Feijóo
Peralte Mínimo para no calcular deflexiones
Peralte mínimo “h”
Elemento
Simplemente apoyada
Un extremo continuo
Ambos extremos continuos Voladizo
Elementos que no soportan ni están en contacto con tabiquería u otros elementos que pueden ser dañados por deflexiones excesivas
Losas macizas armadas en un
sentido
L/20 L/24 L/28 L/10
Vigas o losas nervadas
armadas en una dirección
L/16 L/18.5 L/21 L/8
Ing. Julio Rivera Feijóo
Deflexiones máximas permitidas
Nº
Elementos
Ligados a elementos no estructurales Deflexión considerada Limitación
1
Techos (azoteas) NO
Deflexión instantánea debida a la aplicación de la
carga viva L/180
2
Pisos NO
Deflexión instantánea debida a la aplicación de la
carga viva L/360
3
Techos o Pisos
SI
Elementos estructurales que si sufren daños con deflexiones
excesivas
Parte de la flecha total que ocurre después de la
colocación de los elementos no estructurales
(sobrecarga+deformacion diferida debido a cargas
muertas)
L/480
4
Techos o Pisos
SI
Elementos estructurales queno sufren daños con deflexiones
excesivas
L/240
Ing. Julio Rivera Feijóo
Deformaciones
� La deformación inicial debe ser con la Inercia adecuada - sale del análisis estructural
� El concreto, cuando está sometido a compresión se deforma a través del tiempo. Ese fenómeno se denomina “Flujo Plástico” (creep del concreto)
� La deformación total será la deformación inicial más la deformación diferida
Ing. Julio Rivera Feijóo
Momento de Inercia Equivalente “Ie” de la viga
� Mcr = Momento de agrietamiento� Ma = Momento máximo, en la condición donde se está
evaluando la flecha� Ig = Momento de Inercia de la sección bruta� Icr = Momento de Inercia de sección agrietada
cra
crg
a
cre I
M
MI
M
MI
−+
=
33
1
Ing. Julio Rivera Feijóo
Momentos Equivalentes en vigas continuas
� Vigas continuas en ambos extremos
Ie = 0.70Iem + 0.15(Ie1 + Ie2)
� Vigas continuas en un extremo
Ie = 0.85Iem + 0.15Ie1
Ie1Iem
Ie2
Ie1Iem
Ing. Julio Rivera Feijóo
Deformaciones Diferidas
� ρ’ = Cuantía del acero en compresión. Al centro de la luz para elementos continuos y simplemente apoyados y en el apoyo para volados
� ε = Factor que depende del tiempo que actúa la carga consideradaε = 2 Para 5 años o másε = 1.4 Para 1 añoε = 1.2 Para 6 mesesε = 1 Para 3 meses
'501 ρξδ
+=t
Ing. Julio Rivera Feijóo
Tipos de deformaciones
� δ = deformación total
� δi = deformación inicial
� δt = deformación diferida queocurre a lo largo del tiempo
ti δδδ += it δξδ .=
Ing. Julio Rivera Feijóo
L2 Contra Flechas
Ing. Julio Rivera Feijóo
Contra Flechas para deformaciones iniciales
Es conveniente indicar en planos y/o especificaciones técnicas las contra flechas
Ing. Julio Rivera Feijóo
L4 Drift (Desplazamientos Relativos)
Ing. Julio Rivera Feijóo
Límites para la Distorsión de Entrepiso DRIFT
Material Predominante ∆ i/ hei )
Concreto Armado 0.7%
Acero 1.0%
Albañilería 0.5%
Madera 1.0%
Edificios de C.A. de Ductilidad Limitada 0.5%
Ing. Julio Rivera Feijóo
El Drift es variable en cada piso
DRIFT
Ing. Julio Rivera Feijóo
Choque entre edificios por DRIFT muy elevado y junta inadecuada
Ing. Julio Rivera Feijóo
L5 Vibración
Ing. Julio Rivera Feijóo
Todos los objetos vibran con diferentes frecuencias
Frecuencias Naturales
FrecuenciasCon excitaciónExterna
Amplificación,amortiguamientoY Resonancia
Ing. Julio Rivera Feijóo
La norma DIN 4150: Efectos en edificios y sus elementos estructurales
3 Criterios de Aceptación:
• Vibraciones Estructurales de corta duración (transitorias)
• Vibraciones Estructurales permanentes
• Vibraciones Permanentes particulares de techos
El tema “exacto” es muy complejo y las diversas normas del mundo dan criterios diferentes per parecidos
Todos preferimos trabajar conservadoramente con métodos aproximados
Ing. Julio Rivera Feijóo
Espectro de respuesta de los efectos de las vibraciones en personas y estructuras
Las vibraciones pueden ser molestas:
• A las personas
• A elementos que se puedan romper (muros y otros)
• Malograr funcionamiento de equipos
• Agrandar las Fisuras en las estructuras
Ing. Julio Rivera Feijóo
Percepción Humana de las vibraciones: Según Ministerio Soviético
• Para frecuencias entre 1 y 10 Hz considera determinante en la percepción el valor máximo de la aceleración
• Para frecuencias entre 10 y 100 Hz el parámetro definitivo es la velocidad.
Ing. Julio Rivera Feijóo
Sensación de confort: Norma ISO 2631-1
Percepción por las personas Aceleracionesen m/seg2
Confortable <0.315
Un poco inconfortable 0.315 a 0.63
Bastante inconfortable 0.5 a 1.0
Inconfortable 0.8 a 1.6
Muy inconfortable 1.25 a 2.5
Extremadamente inconfortable > a 2.0
Ing. Julio Rivera Feijóo
Resonancia en Estructuras por vibración de Equipos
• Las Estructuras tienen múltiples Frecuencias Naturales
• Los equipos usan una serie de reductores con diversas frecuencias.
• En lo posible usar “Resilentes” de amotiguamiento
Ing. Julio Rivera Feijóo
Ventilador para Enfriamiento Industrial:Problema: al ventilador se le rompían las paletas
El Proyecto de “Ingeniería Básica” mostraba la siguiente solución
• L = 5m
• P = 1tn + p.p.
El Ingeniero Estructural planteó lo siguiente:
Columna
Ing. Julio Rivera Feijóo
Control de Vibraciones en EstructurasSucede principalmente en estructuras livianas
PARA ANALIZAR LA VIBRACIÓN:
• Se puede hacer la estructura integral• Una buena aproximación se tiene sólo• Con la viga articulada en sus extremos:
Según el ASCE7-10
�1 =�
2
�. �
. ��≥ �2����� 2.8 ��= 5.6 ���
Donde:
I = Inercia del elemento estructural (viga + losa)E = Módulo de Elasticidad (sección compuesta)m = masa del elemento estructural (viga + losa)L = Longitud del elemento estructural
Se trabaja con una inerciaEquivalente ---� he
Se determina el anchoEquivalente con “I” del acero Ing. Julio Rivera Feijóo
L6 Movimientos inducidos porviento
Ing. Julio Rivera Feijóo
La fuerza del viento
Barlovento(presión)
Sotavento(succión)
Presiones y succiones en paredesY techos
Ing. Julio Rivera Feijóo
El Efecto del Viento es muy Complejo
El Perú tiene vientos de velocidadesPequeñas (mínimo 75 km/hora)
Por lo que todo se hace con muchasimplificación
Ing. Julio Rivera Feijóo
Se debe controlar las deformaciones máximas por viento en las fachadas
ASCE7-10
Se recomiendo que la deformaciónHorizontal máxima de la parte superiorDe las fachadas sea:
d < H/150
Para H = 10m se permite máximo 6.7cm
Ing. Julio Rivera Feijóo
L7 Expansión y Contracción
Ing. Julio Rivera Feijóo
Retracción del Concreto
L = 100m
Contracción de laLosa de concreto
Fuerzas por la interAcción entre vigas ycolumnas
Ing. Julio Rivera Feijóo
Efectos de la Retracción en concreto“Curado sumergido”
EsfuerzosDe tracción
Tiempo
Esfuerzosactuantes
TiempoEsfuerzosresistentesResistencia
De tracciónDel concreto
DeformacionesDel concretoTiempoCurado
Expansión
Contracción
Ing. Julio Rivera Feijóo
Fig. 4Efectos de la Retracción en concreto
“mal curado”
EsfuerzosDe tracción
Tiempo
Esfuerzosactuantes
Tiempo
EsfuerzosresistentesResistencia
De tracciónDel concreto
DeformacionesDel concretoTiempo
Expansión
Contracción
Grieta
Ing. Julio Rivera Feijóo
Probetas sumergidas
Probetas sin curar
Curado como obra
Curado por 7 días
28 100 200 300 1año0.0
-0.02%
-0.04%
Edad en días
Contracción
Expansión
Efecto del Curado(Sin refuerzo y sin Expansivo)
0.01%
Ing. Julio Rivera Feijóo
Efecto del Refuerzo(Curado como obra)
Curado por 7 días
28 100 200 300 1año
Edad en días
Contracción
0.0
-0.02%
-0.04%
Expansión
0.01%
Refuerzo ρ = 0.34%
Sin refuerzo
Refuerzo ρ = 1.2%
Ing. Julio Rivera Feijóo
Contracción de secado del concreto
Máximo
Promedio de 56 cilindros
mínimo
10 días28 días
90 días 1 año
Basados en cilindros curados 28 días y luego 50 á 6 0% de humedad
2 años5 a
30 a10 a20a
100%
60%
40%
20%
0%
80%
Ing. Julio Rivera Feijóo
Fig. 17Proceso Constructivo
1211
8765
4321
109
Edificio de vaciado únicoTendrá muchas fisuras
Edificio vaciado en 12 partesMenos fisuras
Ing. Julio Rivera Feijóo
L9 Otros: Tabiquería
Los tabiques se diseñan en función a sus apoyos, longitudes y espesores
Muro en Volado
Muro apoyado en 2 lados
Muro apoyado en 4 lados
Muro apoyado en 3 lados
Muro apoyado en 4 lados
Ing. Julio Rivera Feijóo
Fuerza Sísmica de Edificio y Tabiques
Edificio Nº pisos
Fuerza Horizonta / Peso
EdificioTabiques en Pisos Azotea
La Mar-Eureka 21 6.4% 24.5% 38.1%Multifamiliar San Felipe 23 6.0% 19.6%Defensores 10 19.5% 46.9% 46.9%Morro Solar Lopez 11 15.3% 34.2% 50.6%Residencial Arequipa
Edif 1A 11 13.2% 36.5%Edif 1B 13 13.6% 34.7%Edif 1C 11 12.1% 28.9%Edif 2A 12 14.9% 55.6%Edif 3A 7 18.7% 37.0%
Multifamiliar Calle franciaEdificio delantero 7 15.4% 38.5% 59.2%Edificio posterior 7 15.0% 27.1% 45.6%
Edificio Campodónico 22 9.2% 29.6%Edif Ejercito-Time Magdalena 16 6.9% 21.8% 33.8%COSTANERA 0.0% 0.0%
BLOQUE A 15 8.3% 23.1%BLOQUE B 16 10.2% 31.9%
CLASIFICACIÓN DE TABIQUES EN FUNCIÓN A LA ACELERACIÓN (EQUILIBRIO3)
COMO % DE ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD
Rango de Clasificación
Aceleración de diseño Categoría E3
<0.2g 0.2g A 0.2
0.21g < 0.3g 0.3g A 0.3
0.31g < 0.4g 0.4g A 0.4
0.41g < 0.5g 0.5g A 0.5
0.51g < 0.6g 0.6g A 0.6
0.61g < 0.8g 0.8g A 0.8
0.81g < 1.0g 1.0g A 1.0
Ing. Julio Rivera Feijóo
y = -0.006x2 + 0.2629x + 1.1693R² = 1
y = -0.006x2 + 0.2629x - 0.1067R² = 1
y = -0.0059x2 + 0.2599x + 0.5481R² = 0.638
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
REL
AC
ION
DE
AC
ELER
AC
ION
DE
UN
PIS
O Y
LA
BA
SE
NÚMERO DE PISOS
NÚM DE PISOS VSMAX DE UN PISO
y = 0.0109x2 - 0.0718x + 2.342R² = 1
y = 0.0109x2 - 0.0718x + 3.8144R² = 1
y = 0.0109x2 - 0.0718x + 3.0782R² = 0.7362
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
7.5
8
8.5
9
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
REL
AC
ION
DE
AC
ELER
AC
ION
DE
LA A
ZOTE
Y L
A B
ASE
NÚMERO DE PISOS
NÚM PISOS VS MAX DE AZOTEA
Coef Sísmico Tabique/Coef Sísmico de Edificio
Ing. Julio Rivera Feijóo
Ing. Julio Rivera Feijóo
Tabiquería sin Juntas con EstructuraEl 1er piso funcionó como “Piso Blando”
Edificios
con
Piso
Blando
L9 Otros: Oxidación
La corrosión destruye al acero
Tener presente: Recubrimientos, ataque químico externo y del concreto
Ing. Julio Rivera Feijóo
L9 Otros: Junta Sísmica
JUNTAS SÍSMICAS
Las juntas deben ser continuas
En la figura, si la junta fuera continua: ¿Estaría bien que tenga relleno de Poliestireno Expandido?
Ing. Julio Rivera Feijóo
Las Juntas sísmicas deben quedar libres, “sin poliestireno expandido”
Si el Poliestireno es de10cm Con móduloE=60kg/cm2, y estásometido a unaPresión de 10tn/m2Se tendrá:
Deformación de 0.17 cmIng. Julio Rivera Feijóo
Ing. Julio Rivera Feijóo