06-Entrepisos y Diafragmas (GVC)

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F.2.9. Miembros de sección compuesta. Alcance:

F.2.9.1. F.2.9.1. Provisiones Generales.

- Columnas conformadas por: - Perfiles laminados - Perfiles ensamblados ensamblados - Perfiles HSS

��

F.2.9. Miembros de sección compuesta.

La sección efectiva es función de la magnitud de la carga aplicada El diseño del concreto y su refuerzo se debe hacer de acuerdo con NSR-10 – Título C.

- Vigas simples y continuas. continuas. - Con losas sobre ellas - simples o continuas - Embebidas

Gabriel Valencia Clement

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F.2.9. Miembros de sección compuesta - General.


Se busca:

Hipótesis:

Las provisiones no tratan el tema de las deformaciones durante la vida de la estructura

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Minimizar zar conflicto conflictoss entre entre las especific especificacio aciones nes de diseño de acero y de concreto dentro de NSR-10.

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No hay deslizamiento deslizamie nto entre concreto y acero.  En

columnas, tanto en embebidas (con conectores de cortante) como en rellenas, análisis teóricos y ensayos lo confirman.

Aprovechar las ventajas del diseño compuesto. �

No hay pandeo local local hasta bien adentro adentro de meseta plástica.  relaciones b/t b/t

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Por tanto el diseñador debe estudiar aspectos como la variación de las deformaciones y de los esfuerzos debido a - agrietamiento agrietamiento - retracción del concreto.

menos estrictas. estrictas.

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F.2.9.1. F.2.9.1. Provisiones Generales. Generales.

1. Método de la distribución plástica de esfuerzos:

2. Método de la compatibilidad de deformaciones Se supon suponee una una distri distribución bución lineal lineal de defo deforma rmacio cione ness unitarias a través de la sección transversal.

9.1.2. Resistencia nominal de las secciones compuestas. Se suministran dos métodos para hallar la resistencia nominal Método de la distribución plástica de esfuerzos. �

Método de la compatibilidad de deformaciones. deformaciones . NSR-10: no se tiene en cuenta la resistencia a la tensión del concreto. Considerar pandeo local en Cols rellenas, no en embebidas �

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Se halla la resistencia considerando: �

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En el acero σ = F y tanto (+) como como (-) En el concreto en compresión σ = 0.85 f c’ Pero PTE rellenas rellenas = 0.95f c’ Confinamiento

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9.1.4. Clasificación para pandeo local.

Comportamiento con y sin concreto:

Para perfiles PTE rellenos, las secciones se clasifican en - Compactos Tanto en Compresión - No compactos como en flexión - Esbeltos

Sin concreto:

Con εmax en el concreto = 0.003 Las relaciones σ − ε x del acero y del concreto concreto se deben determinar experimentalmente Este método se exige para secciones irregulares y para casos en los que el acero no presente un comportamiento elasto-plástico. ��

�

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Para compresión por carga axial de compresión: Sin relleno es 1.12√…

Relleno Para compresión por flexión:

Los límites son más altos que los de PTE no rellenos Se especifica además un límite máximo. ��

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¿Por qué?) ��

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F.2.9.2 Miembros con carga axial

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1a. Limitaciones: Embebidos 1)

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Rellenos

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Ar ≥ 0.01 A g Longitudinal + Estribos o espirales

2) Se debe suministrar refuerzo

3) Tanto para el longitudinal como el transversal hay límite mínimo ��

��

2.9.2.1. Miembros embebidos (Cont.)

1.3. Resistencia a la tensión: φc = 0.90

φc = 0.75

1. Miembros embebidos.

Se contemplan miembros �

9.2.1.2. Resistencia a la compresión:


φ P c

n

��

��

c

n

Anteriormente 0.85

Esto es, Pn es función de la suma de la resistencia de los componentes

Con:

��

F.2.9. Miembros de sección compuesta. F.2.9.2. Columnas Compuestas Rellenas

1.4. Transferencia de carga:  F.2.9.6 1.5. Condiciones del detallado: Se fijan condiciones para el detallado de:  Refuerzo longitudinal y transversal  Sistema de unión de perfiles si el miembro de acero es ensamblado

φ P

F.2.9.2. Columnas Compuestas Rellenas

9.2.2.2. Resistencia a la compresión. Vale lo dicho para columnas embebidas, salvo: Para columnas compactas: Con

9.2.2.1. Limitaciones. 1) Área transversal del perfil ≥ 1% Ag 2 Relaciones ancho/espesor  F.2.9.1.4 ��

��

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C2 = 0.85 para rectangulares C2 = 0.95 para circulares Para las no compactas y las esbeltas, se reduce la confinamiento resistencia por elMejor efecto del pandeo local ��

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Para la evaluación de P de Euller, P e, EI es:

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9.3.1. General

9.2.2.3. Resistencia a la Tensión. φT

=

F.2.9.3. Flexión.

Se consideran 3 tipos de vigas compuestas:

0.90

Con 9.2.2.4.Transferencia de carga:  F.2.9.6 ��

��

��

��

��

Embebid as ��

Vigas conectadas con losas

Relle nas

��

��

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F.2.9. Flexión – General (Cont.)



9.3.1.1Ancho efectivo

9.3.1.1Ancho efectivo

Al evaluar el ancho efectivo, considerar aberturas y escalones en la placa: be

El menor de:

be

- L/ 8 - s/2 - Dist al borde ��

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��

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F.2.9.3.2. Vigas compuestas con conectores.

9.3.1.2 Resistencia durante la construcción Cuando no se use apuntalamiento temporal durante la construcción ⇒ la

viga aislada deberá diseñarse para las cargas que se apliquen antes de que el concreto alcance el 75% de f c′.

φbM n se determina con

��

��


2.2. Momento Negativo: En principio se tomará la resistencia a la flexión de la viga sola. Si la losa tiene refuerzo, se podrá determinar la resistencia con base en distribución plástica. Pero Viga compacta y lateralmente soportada Hay conectores de cortante Refuerzo paralelo a la viga es apropiado

Distribución plástica de esfuerzos:

φb = 0.90

0.85 f c

2.1. Momento positivo. Si

M n se halla con distribución

Si

M n por superposición de

La viga diseñada con F.2.6

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C T

plástica de esfuerzos esfuerzos elásticos ��

��

F y

La distribución plástica podría ser: ��

��

Con ENP en la viga ��

F.2.9. Flexión.

F.2.9. Flexión.

2.3. Vigas compuestas con lámina colaborante

Las ondas de la lámina colaborante podrán ir paralelas o perpendiculares a la viga. Este si se Este concreto no considera se considera

(a) Requisitos:

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�

�

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F.2.9.3.2.4. Transferencia de carga viga - losa.

4.1 Transferencia de carga para M positivo: Excepto en vigas embebidas, la cortante se supone transmitida por los conectores de cortante. V es el menor de: 0.85 f c C = 0.85 f c Ac

��

F.2.9.3.2.4. Transferencia de carga viga - losa.

F.2.9. Flexión.

4.2. Transferencia de carga para M negativo:

9.3.3. Resistencia a la flexión de vigas embebidas:

Se plantea para vigas continuas específicamente V es el menor de: �

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�

�

�

V

�

V

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T = F y As

= F ysr A sr

ΣQ n

O bien F y

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T ref

ΣQ n

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φ V

F.2.9. Flexión.

F.2.9.4. Cortante.

9.3.4. Resistencia a la flexión de vigas rellenas:

9.4.1. Miembros embebidos o rellenos: V n debe tomarse como uno de las siguientes:  F.2.7 Resistencia del perfil de acero solo efectivo Peralte sobre Resistencia a cortante de la sección de concreto espaciamiento más la del refuerzo, NSR-10 Título C, con φ = 0.75

φ = 0.90, y

La resistencia nominal: a) Secciones compactas, M n = M p de la Sec. compuesta b) Secciones no compactas, M n = f lineal de ( λ) c) Secciones esbeltas, M n = f (F cr de pandeo elástico)

v

φ = 0.90, y

M n se debe determinar mediante uno de los siguientes

procedimientos:  Superposición de esfuerzos elásticos, considerando apuntalamiento si lo hay.  Distribución plástica en el perfil solo.  Si hay conectores  sección compuesta. ��

��

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F.2.9.4 Cortante.

n

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9.4.1 Resistencia a cortante (Cont) Debería ser la suma de la resistencia de los tres materiales, pero falta experimentación

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Resistencia a cortante de la sección de acero (F.2.7) + la del refuerzo transversal , con φ = 0.75

9.4.2. Vigas con losa de concreto sobre lámina colaborante: En vigas compuestas con conectores de cortante,

solo se acepta la resistencia a cortante de la viga

Estribos o espiral ��

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F.2.9.5. Flexión Combinada con Carga Axial.


La interacción entre P y M debe tener en cuenta los requisitos de estabilidad del numeral F.2.3.

Dentro de las pocas recomendaciones de NSR-10 relacionadas con el tema, se pide considerar los “efectos de longitud”, y para ello remite a F.2.9.2.

Aquí NSR-10 está haciendo énfasis en el análisis de 2ºOr, o análisis de 1ºOr amplificado . - Distribución plástica de esfuerzos, o No obstante es bastante escueto. Solo plantea: - Compatibilidad de deformaciones

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2) Curvas (superficies) de interacción con distribución plástica. A ojo para mejorar la cuestión

Pn si solo hay carga axial

A

Similar a la de

Similar a C, pero concreto P n = 50% de C

E

reforzado

C Propuesta Comentario AISC

D B

Momento, M

M n si solo hay flexión

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3) Simplificación bilineal. Se halla P n según sea embebida o rellena (el mismo punto A de la propuesta Nº2)

ENP ubicado de modo que M C = MB, pero con Axial

“Exacta” P l , a i x a n ó i s e r p m o C

Son propuestas novedosas

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Corrección por long no arriostrada

Con φc A

P l , λ a i x a d n ó i s e r p m o C

A A

Propuesta Nº 2 AISC

1. Viga-Columnas:

1) Para secciones doblemente simétricas las Ecs del numeral F.2.8  resultados conservadores. Más conservadores mientras mayor resistencia aporte el concreto.

comentario de AISC360.

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Ampliación de la propuesta (esto no está en NSR-10) : Se pueden contemplar 3 aproximaciones para determinar la resistencia:

Reducción la resistencia por No de obstante, recomienda usar procedimientos incluidos en el longitud sin arriostramiento

- Miembros embebidos o rellenos, compactos  Ecs de interacción de F.2.8.1.1, o métodos de F.2.9.1.2. - Si son no compactos, solo aplican Ecs de F.2.8.1.1


Corrección por long no arriostrada

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3) Simplificación bilineal. De la Fig anterior se establece:

x ( φc φb )

E

C

Cλ Cd Bd

B Momento, M

D

(Punto B) x φb

φc = 0.75 φb = 0.90 ��

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F.2.9.6. Transferencia de fuerzas.

F.2.9.6. Transferencia de fuerzas.

Se refiere a la transferencia de solicitaciones del concreto al acero o viceversa, cuando esas acciones se transmiten a uno solo de los 2 Mats. Se tratan 3 casos: a) Si las fuerzas se transmiten solo al concreto b) Si solo al perfil de acero c) Cuando la fuerza externa se aplica simultáneamente al concreto y al acero, Se debe transmitir una fuerza que establezca el equilibrio en la sección transversal. ��

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Rellenos: Si se requieren conectores de cortante, se deben ubicar en una longitud máx = 2B:

ó 2 D si es circular

B

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F.2.9.8. Conectores de cortante.

F.2.9.7. Diafragmas y vigas colectoras de sección compuesta

F.2.9.8.1 General Recomendaciones sobre diámetro máximo y otras.

Este tema se tratará en detalle más adelante

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F.2.9. Miembros de sección compuesta. Instalación:

F.2.9.8.2. En Vigas compuestas. 1) Resistencia de conectores de espigo Área transv de Rg y Rp, dependen del N° de los conectores conectores en una fila, de la orientación de las nervaduras, de si van soldados a través de la lámina colaborante,

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2B

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www.kocoksm.com

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Muy útil la Fig. F.2.9.8-1 para entender el concepto de e mid-ht, así como la posición débil y fuerte de un conector de espigo.

F.2.9.8. Conectores de cortante. GVC: en NSR-10, en definición de R g y R p hay erratas. Se aconseja trabajar con la tabla en la que se resumen los valores de tales parámetros:

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Corte de la placa, :

A saber:

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2) Resistencia de conectores tipo perno soldado:

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Ensayo de corte directo (Push-out)

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Perno soldado a la viga

Investigaciones realizadas en la U. Nacional de Colombia, sede Bogotá, Investig. Ppl M. Molina


3) Resistencia de conectores tipo canal

Se usan aquí imágenes del trabajo de: �

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Formulación válida SOLO para losa maciza

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Canales con lámina colaborante:

Ensayos de C Directo:


Ensayo de corte directo en laboratorio:

Investigación U Nacional

Análisis inelástico mediante FEA

- Juan Carlos Huertas (tesis maestría) - Gabriel Valencia Clement → director Se realizaron - 36 ensayos de corte directo en laboratorio y

Ondas paralelas a la viga

perpendiculares a la viga

- 3 ensayos de flexión en losas reales (Esc 1:1). ��

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Ensayo de flexión en losas compuestas:

Conclusiones:

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F.2.9.8.2.4. Número requerido de conectores Entre M max y M = 0 será:

Resistencia de conectores tipo canal 1. Con lamina colaborante paralela a la viga de apoyo 2. Con lamina colaborante normal a la viga de apoyo

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Es entre M max y 0, por tanto, entre apoyos de una viga simplemente apoyada, por ejemplo, se requerirán 2 n. Si no hay cargas concentradas se pueden distribuir uniformemente. NSR-10 establece otras condiciones, (similares a las NSR-98). . ��

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F.2.9.9. Casos Especiales Cualquier problema no comprendido por lo dicho en F.2.9.1 a F.2.9.8 , deberá analizarse mediante ensayos.

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Deflexiones.

F.2.9. Flexión.

Es tema muy importante, pero no se trata en NSR-10

No es fácil evaluar las deflexiones reales de un sistema compuesto.

Alternativa:

La inercia efectiva suele estar entre 15% y 30% por debajo de la calculada elásticamente. ⇒ Propuesta:

d1

= 0.75 I el, eq

I eff

2

d3 2

Con I = I s + As d + Ic, trans + Ac, transd  teorema de ejes paralelos, con concreto transformado a acero ��

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F.2.9. Flexión.

Influencia de la acción compuesta en las derivas.

Cuando se requiere un comportamiento elástico:

Hay influencia en la rigidez de la estructura, tanto si se trata de columnas compuestas, de vigas compuestas, o de ambas a) Columnas:

Con C f el menor de

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Y ENA = ubicación del eje neutro elástico ��

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Influencia de la Acción Compuesta en las Derivas.

Considerando � tr , pueden obtenerse derivas entre el 10 y el 25% menores que las de la estructura sin acción compuesta (Englekirk, 1994). b) Vigas:

Si los efectos de flexión o volcamiento no superan los esfuerzos de compresión, se puede trabajar con la inercia de la sección transformada total.

Al usar acción compuesta, hay un incremento muy significativo de la inercia.

Si se esperan esfuerzos de tensión, la inercia transformada deberá reducirse

En general, se podrá usar la � tr ,, en las zonas de M(+), pero si se provee acero negativo en las zonas vecinas a las columnas, también se podrá usar � tr ,

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Acción compuesta parcial.

Contraflecha

En ocasiones puede lograrse la resistencia requerida con acción compuesta parcial → economía

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Se puede usar cuando la fuerza V’ por transmitir sea menor que: C = 0.85 f c Ac T = F y As V

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Entonces, n = V ’ / Q

Se recomienda inducir contraflecha a las vigas, especialmente si son de luces grandes. La contraflecha se dimensiona de modo que la viga quede a nivel con las cargas permanentes. No sirve para controlar vibraciones. Se puede inducir por calor, en frío con prensas, o con los dos métodos combinados

n

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��

��

Contraflecha

Contraflecha

No se recomienda la contraflecha si:

Si no hay contraflecha

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Contraflecha

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- Vigas en voladizo

�

�

- Vigas con platabandas.

Pandeo en la inferior Interferencia esfs resid de la soldadura y de aplicación calor

Hacer contraflecha = 80% de la deflexión esperada Según NTC 5832, Sec 9.4.5, la tolerancia es: - Vigas L ≤ 15.0 m → - 0/+13 mm

- Vigas no prismáticas

- Vigas L > 15.0 m → -0 /+13 + 3 mm x (L – 15)

- Vigas que forman parte de módulo arriostrado - Vigas carrilera y vigas puente ��

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Aún, si se controla el espesor de la losa, las deflexiones son molestas → afectan estética

- Vigas de L < 6.0 m ��

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Recomendaciones

- Vigas con conexiones a momento. �

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Las uniones a cortante proveen cierta restricción Para el nivel, fundir la losa con maestras, no con hilo Contraflecha mínima = 20 mm (→ Griffis)

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Contraflecha

Condiciones de servicio

Recomendaciones

Se deben considerar:

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Una buena contraflecha = L/300

�

No hacer contraflecha > L/180

�

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Difícil fundir si vigas y viguetas con contraflecha

�

Si se usan Ls en vigas

Vibraciones Deflexiones Comportamiento de la placa: �

de borde, considerar su

�

inercia

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Agrietamiento Retracción de fraguado y cambios de temperatura en áreas grandes

Una Pl doblada de 150x100x3 ��

incrementa 25% la inercia de W 18x35

Diafragmas

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1. El papel del diafragma en el edificio.

Contenido 1. El papel del diafragma en un edificio

�

2. Tipos de diafragmas

�

3. Deflexiones de los diafragmas

�

4. Procedimiento de diseño del diafragma

�

5. Problemas potenciales �

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Transfiere las fuerzas laterales a los sistemas resistentes a cargas laterales (SRCL). Resiste cargas verticales.

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1. El papel del diafragma en el edificio. �

Redistribuye las fuerzas debidas a torsión.

�

Colabora para mantener la unidad del edificio.

�

Provee soporte lateral a los elementos verticales Resiste fuerzas fuera del plano (el C.G. de los cerramientos está fuera del plano ⇒ sismo o viento generan efectos fuera del plano).

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Estabiliza la estructura al ligar porciones no resistentes a cargas laterales con los SRCL. Puede colaborar en la resistencia de componentes horizontales inducidas por columnas inclinadas

Redistribuyen fuerzas donde hay vacíos

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Clasificación de los diafragmas

Losas de concreto.

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Elementos de concreto prefabricados, con o sin placa adicional fundida sobre ellos

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Lámina plegada sin concreto (pj en cubiertas)

�

(1)

�

�

(1) �

Pisos de madera

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Clasificación de los diafragmas 2. Flexibles

1. Rígidos

Placas compuestas con lámina colaborante y losa

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Las cubierta standin g seam no pueden considerarse diafragmas .

Distribuyen las fuerzas horizontales a los SRCL, de acuerdo con la rigidez de estos Su deformabilidad es mucho menor que la de los SRCL. Los más usados,

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placas compuestas y

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losas de concreto

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3. Semi-rígidos. �

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Las deformaciones del diafragma y de los SRCL son del mismo orden de magnitud Debe considerarse la rigidez relativa de los SRCL y del diafragma.

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Transfiere las fuerzas a los SRCL, como una viga continua en una fundación elástica. Esa distribución de fuerzas es función del área tributaria. Sus deformaciones son mayores que las de los SRCL Ejemplo: la cubierta metálica del edificio.

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Si son rígidos o semi-rígidos, es necesario estudiar un modelo 3D. Podría ocurrir que sean rígidos en un sentido del edificio, y flexibles en el ortogonal.

NSR-10 A.3.6.7.2 Diafragma flexible , cuando la máxima deflexión horizontal dentro del diafragma, al verse sometido a las fuerzas sísmicas, F , es más de 2 veces el promedio de las deflexiones horizontales de los SRCL s

En NSR-10 dice “… más de 2 veces el promedio de sus deflexiones horizontales” No es cla ro ¿las deflexiones son mayores que2 veces su promedio?

También es análogo a una viga en una fundación elástica.

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Distribuyen las fuerzas horizontales a los SRCL, independientemente de la rigidez de estos.

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Diafragmas


De acuerdo con el Steel Deck Institute (SDI): G’

Flexibilidad

6.67 – 14.3 Flexible 14.3 - 100 Semi-flexible 100- 1,000 Semi-rígido > 1,000 Rígido G’ = módulo de corte efectivo (se define más adelante) Es unadeguía, de todosy modos debe la rigidez Depende la geometría el espesor delcompararse deck, del espesor de la delespaci diafragma con la de los SRCL losa, a miento conectores, y otros factores → Manual de SDI ��

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3. Deflexiones

Diafragmas

Hay casos en los que modelar los diafragmas como elementos rígidos puede llevar a resultados errados:

Contenido 1. El papel del diafragma en un edificio 2. Tipos de diafragmas 3. Deflexiones de los diafragmas 4. Procedimiento de diseño del diafragma

En sitios de discontinuidad vertical, mejor modelar el diafragma con su flexibilidad real (incluso uno o dos pisos vecinos) ��

5. Problemas potenciales

��

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3. Deflexiones

Deflexiones en el plano. A.3.6.8.1. La deflexión en el plano del diafragma no debe exceder la deflexión permisible de los elementos que estén adheridos a él.

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3. Deflexiones

La deflexión máxima experimentada por el cerramiento, es:

La flexibilidad no se basa solo en la geometría Es fundamental la localización y la flexibilidad relativa de los SRCL

La deflexión permisible es aquella que permite a los elementos adheridos mantener su integridad estructural bajo las fuerzas impuestas. Rígido

Flexible

El suprimir SRCL puede convertir uno rígido en flexible ��

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Diafragmas

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4. Procedimiento de diseño del diafragma.


Los diafragmas se diseñan estableciendo analogía con vigas altas:


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3. Deflexiones de los diafragmas

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5. Problemas potenciales �

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Se apoyan en los SRCL Pueden ser simplemente apoyados o continuos Están solicitados por momento, cortante y axial y sus deformaciones asociadas. El alma es el sistema de piso o cubierta → cortante

Terminología (véase NSR-10A.13):

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Si presentasen fallas durante el sismo, se pierde el amarre entre los elementos verticales, y la estructura puede fallar. Para lograr lo anterior, hay que identificar claramente las trayectorias de las fuerzas hacia los SRCL, y diseñar las zonas de tales trayectorias con especial cuidado

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Requisitos de NSR-10.

A.3.6.3. En zonas de amenaza sísmica intermedia o alta deben considerarse los efectos ortogonales, salvo que la estructura tenga diafragmas flexibles A.3.6.6. La fuerza cortante, V x , y las torsiones asociadas deben distribuirse entre los diferentes pórticos y muros estructurales del sistema de resistencia sísmica de acuerdo con sus respectivas rigideces de desplazamiento y teniendo en cuenta la rigidez del diafragma.

Revisar inestabilidad lateral ��

Los diafragmas contribuyen a mantener la integridad del edificio.

Los elementos de borde → fuerza axial

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Diafragmas

4. Procedimiento de diseño del diafragma.

Las dis continuidades en irregularidades del tipo 3P

el

diafragma

generan

NSR-10 – FigA.3-1 ��

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A.3.6.8. En zonas de amenaza sísmica intermedia o alta 1. La deflexión en el plano no debe exceder Altura equiv la depermisible sistema de de los elementos ligados a él. 1 grado de libertad. Puede

3. Anclajes de muros de concreto reforzado o de mampostería, de acuerdo con A.3.6.10.

F.3.4.1.5.2 — Resistencia nominal a cortante

Altura tomarse de la = 0.75 h edificio para base resistir las fuerzas generadas � al nivel

aceleraci 2. Deben ó n máxima diseñarse en la superficie suelo por ladelaceleración en c/nivel, a saber:

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4. Procedimiento de diseño.

b) Viento: con las presiones s/NSR-10, B.6 y de acuerdo con la altura tributaria.

5. Consideraciones especiales para edificios que tengan irregularidades en planta del tipo 2P.

Alternativamente, esta resistencia puede determinarse con ensayos de corte en el plano de diafragmas de concreto.

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Analogía de la viga:

En las cuerdas, los axiales:

� =

peralte efectivo del diafragma

En las vigas colectoras, y en los SRCL, las fuerzas horizontales serán las cortantes del diafragma.

Carga Fuerza cortante

c) Cualquier fuerza adicional por desalineamientos en los SRCL, o por cambios de rigidez en ellos. ��

La resistencia nominal a cortante en el plano de diafragmas compuestos con o sin tableros metálicos debe tomarse como la resistencia a cortante nominal del concreto reforzado sobre la cresta del tablero metálico de acuerdo con el Título C.

4.Procedimiento de diseño.

Calcular las fuerzas que actúan en los diafragmas de c/piso: a) Sismo, s/NSR-10 se halla F eq a lo largo del piso, en proporción a la distribución de las masas en ese nivel.

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4. Los elementos colectores, en zonas de amenaza sísmica alta que tengan irregularidades en planta, deben dis eñarse para las fuerzas sísmicas correspondientes, multiplicadas por 1.25.

Diag de momentos ��

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Los vacíos en la losa afectan la resistencia: Si están en los extremos, - se requiere un puntal colector:


La transmisión de las fuerzas al SRCL puede tener varios patrones. Por ejemplo

- Además, la resistencia a flexión y a cortante se disminuyen Como en una viga destijerada

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Eje A:

Elemento colector Puntal colector

(1) Estudiar la conexión del diafragma a la viga colector (2) El axial en esta viga será V = V 1 + V2 más la cortante de los pisos superiores (3) Las conexiones 1 y 2 deben diseñarse incluyendo V 1. ��


Eje B:

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Si hay vacíos en la losa, se deben tomar precauciones: Refzo en esquinas

Deflexiones del diafragma en su plano (con carga uniforme): - Por flexión - Por cortante

Viga colector

Viga colector

� =

actúa V1+V3

(1) Estudiar la conexión del diafragma a la viga colector (2) El axial en esta viga será V = V 1 + V2 + V3 más la cortante de los pisos superiores (3) La conexión 1 debe diseñarse incluyendo V 1, y la 2 considerando V 1 + V3

el peralte del diafragma, � = el espesor

Con frecuencia, �∙� se denomina �� L → adecuada para desarroll ar Fzamás allá borde del hueco ��

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En la mayoría de los diafragmas domina ∆ s. ��

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Deflexiones del diafragma en su plano (con carga uniforme): a) Placa de concreto maciza:


b) Placa con lámina colaborante. El SDI, propone una Ec. para lámina sola:

En este caso, el módulo de rigidez: Y otra Ec. para la lámina con concreto: La inercia:

El término φ � � → 0 cuando hay concreto. Véase el Manual del SDI

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b) Diafragmas de concreto: De acuerdo con NSR-10, C.21.11:

Las fuerzas se pueden transferir mediante uno de varios sistemas: Alt 1) Las vigas del entrepiso,

No debe exceder de:

- Además de sus solicitaciones (flexión y cortante), contemplar el axial inducido por el efecto diafragma. El coeficiente de resistencia, de acuerdo con NSR-10, C.9.3.2.3, es φ = 0.75 ��

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- Diseñar las conexiones para transferir esos axiales. ��

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a) De lámina plegada (sin concreto): Es función de: - La resistencia de los sujetadores en los bordes - La resistencia interior del panel - La resistencia de las esquinas del panel - La resistencia al pandeo por cortante En el Manual de SDI hay Ec. para los estados límite de c/u de los anteriores. ��

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Fuerzas en las cuerdas del diafragma: (C.21-13)

Resistencia del diafragma

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Alt 2) Un elemento específico para ese axial, por ejemplo un angular robusto. - Debe ser continuo y conexiones para esas fuerzas - Inconvenientes: difícil soldarlo, Probs con la contraflecha de las vigas y con tolerancias Alt 3) Refuerzo adicional en la losa de concreto: - Debe garantizarse la continuidad de la losa.

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Modelación de diafragmas rígidos.

Modelación de diafragmas rígidos.


Modelación de diafragmas rígidos. (Cont).

- No considerar desplazamientos relativos de juntas dentro del diafragma.

- No considerar desplazamientos relativos de juntas dentro del diafragma.

- Suponer que las vigas conectadas a diafragmas rígidos no toman carga axial.

- Si las vigas se conectan rígidamente a diafragmas rígidos no toman carga axial, luego

- Diseñar usando pos-procesadores puede dar errores

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- Las vigas conectadas a estos diafragmas, no deben tener deformación axial. ��

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Ejemplo:

suponer que en c/piso habrá F H = 1,000 kN

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Diseñar usando software puede dar errores Las vig as así conectadas, no tendrán deformación axial !!!

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- Si se desconectan inestabilidad

muchas

En rio stras nivel Sup:

habrá

- Si no es posible esa desconexión, úsense métodos manuales para encontrar solicitaciones, véase ejemplo siguiente ��

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4. Procedimiento de diseño. Los axiales se

Si todas las juntas se conectan al diafragma:

determinarán por estática

Conclusión: los axiales serán:

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Con PD,i la carga transferid a por el diafragma en el piso � .

Viga Sup., Axial: P V1 = 62.5x4.0 = 250 kN

juntas

Axiales en vigas y riostras: En un nudo:

SRCL

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- Desconectar estratégicamente algunos extremos de las vigas, de modo que estas capturen las fuerzas y las deformaciones.

No se recomienda

Fin del ejemplo ��

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Si se requiere mayor L de desarrollo para transmitir las cargas:Alt 2:


Conectando solo algunas juntas – Alt 1.


Comentarios Alt 1 (algunas juntas no conectadas): - Es generalmente aceptada cuando el diafragma de concreto está anclado en forma continua a la viga arriostrada. - El tramo del diafragma conectado a la viga debe revisarse a cortante.

Recomendado

- Suministrar Cant de conectores suficiente - Para el diseño de las conexiones viga-Col no hay que incluir axiales adicionales.

Se puede usar esta Alt, solo si hay certeza de poder transmitir las cargas a los tramos de vigas (suficiente L)


Recomendado… si se requiere

Diafragmas

Modelación de diafragmas flexibles. - Modelar considerando elementos shell.


- Conviene hacer la evaluación de las fuerzas axiales manualmente. El axial es la fuerza en la viga más la del shell tributario a la viga.


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5. Problemas potenciales de los diafragmas


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Problema: un SRCL aislado ⇒ hay poco contacto entre el SRCL y el diafragma:

- Las fuerzas axiales en las vigas son función de la rigidez en el plano de los shell

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3. Deflexiones de los diafragmas 5. Problemas potenciales

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Problema: grandes vacíos en la losa del diafragma ⇒ se producen altos esfuerzos de corte y flexión:

Problema: mezanines no conectados, o inadecuadamente conectados a los SRCL:

Problema: un SRCL aislado ⇒ el 100% de la fuerza del SCRL 2, debe llegarle solo por la viga colector. Vigas y conexiones deben diseñarse para esas Fs

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Problema: diafragma angosto vecino al SCRL cortante en ese diafragma.

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⇒ Alto

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Problema: diafragmas largos y estrechos ⇒ altos cortantes y deflexiones grandes:

Problema: en edificios con cerchas de altura de un piso:

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La inercia de la cercha sería aprox:

Problema: transferencia de cargas de pisos superiores: En el diafragma:

Principales errores que pueden presentarse : 1. No revisión de la capacidad a cortante del diafragma. 2. Las conexiones viga-Col no incluyen las fuerzas de las cuerdas (C y T) o las de los colectores

Pero el área A incluye el diafragma ⇒ A → ∞ ⇒ La distribución de cargas y las deflexiones darán erradas Solución: no conectar los nudos de la cercha al diafragma, salvo los centrales:

3. Error en la evaluación de las fuerzas que los diafragmas transfieren a los colectores . 4. Fallas en la modelación del diafragma (o no inclusión del mismo) al realizar el análisis. 5. Inadecuado tratamiento de los vacíos

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Bibliografía

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Bibliografía

6. No consideración de las pantallas de los sótanos en el modelo (cuando las hay). 7. Algunos de los elementos del SRCL no se llevan hasta las fundaciones. Por ejemplo, se interrumpen en el nivel del terreno, suponiendo que el diafragma de ese nivel transfiere las cargas a las pantallas. 8. Errores en la modelación. La computadora no detecta fallas en la concepción de las conexiones (véanse varios casos mostrados atrás). ��

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Bibliografía

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Bibliografía

¡Gracias por su atención! Gabriel Valencia Clement

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06-Entrepisos y Diafragmas (GVC)

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