Tutorial Cw de Ram Elements v8i

Ejemplo 6: Muro de concreto

Este ejemplo lo guiará paso a paso en la creación de un muro de concreto. El ejemplo será más efectivo si practica las técnicas ilustradas a medida que son presentadas. El ejemplo es una estructura de oficinas de seis pisos con muros de concreto reforzados, que actúan como un sistema resistente a cargas laterales. Esta estructura incluye claros y elementos de borde a cada lado. El presente ejemplo ha sido tomado y modificado del Ejemplo de Diseño 5, Manual de Diseño Sísmico/Estructural IBC 2000 Volumen 3 (Structural Seismic Design Manual-Volume 3).

Ejemplo de Muro de concreto

1) Empezando una nueva estructura Si el módulo de muros de concreto no es abierto todavía, tod avía, escoja Módulos/Muros de concreto en RAM Advanse. Para empezar una nueva estructura, haga clic en el botón “Nuevo Muro de Concreto” y un muro por defecto aparecerá. Si un modelo existente esta abierto el modulo preguntara para guardarlo.

Seleccione el botón para crear un Nuevo Muro de Concreto. Una vez abierto el nuevo archivo, se procede a la introducción de datos en la ventana izquierda, siguiendo el orden que se muestra a continuación. 1


2) Introduciendo unidades Seleccione con el ratón la opción Sistema de unidades. Esta acción permitirá habilitar el menú desplegable.

Despliegue la pestaña y seleccione las unidades del sistema Inglés.

3) Introduciendo geometría A continuación vaya a la opción Geometría. Esta y las demás carpetas pueden desplegarse o cerrarse para comodidad del usuario.

Ingrese las dimensiones del muro mostradas en la figura Nota.- El valor introducido corresponde a las unidades por defecto. Si desea introducir el mismo dato en diferentes unidades, teclee el valor seguido de la unidad que desea utilizar y presione Enter, presione Enter, como se muestra a continuación. continuación.

Haga clic en la celda para resaltar el valor. 2


Teclee el valor seguido de su unidad y presione Enter. Para introducir las alturas haga clic en alturas y una nueva ventana aparecerá en la que podrá introducir los siguientes datos:

Introduzca las alturas de cada piso Note que en esta ventana están disponibles varias herramientas para borrar, deshacer, copiar, cortar y pegar datos. Vaya a la opción Materiales y despliegue la pestaña. En ese momento usted tendrá disponible un menú con todos los materiales disponibles. En este caso únicamente hormigón armado y se utilizará C4-60.

3


Seleccionar el material: C 4-60 para este ejemplo. Como siguiente paso ingrese a la opción Claros , la cual presentará una planilla donde se deberán introducir los datos necesarios para definir uno o varios claros en el muro.

4


Haga doble clic en la opción Claros e introduzca los datos mostrados en la figura. Nota.- Recuerde que puede editar las celdas de las planillas cada vez que lo desee o puede utilizar el

botón

para deshacer los cambios realizados.

Note que los claros en este ejemplo tienen la misma forma en los diferentes niveles. Para estos casos existe una herramienta para introducir claros en la misma posición para varios niveles. Primero borre toda la información previa utilizando

y presione el botón

.

Edite la posición y dimensiones de los claros. 5


Nota.- Si selecciona NO en la opción Claros iguales en todos los niveles , podrá escoger los niveles en los que desea se asignen claros con la misma ubicación y dimensiones definidos en el diálogo para todos.

Haga clic en Aceptar en la ventana de diálogo, así como en Aceptar de la planilla. En este momento el muro se verá como se muestra en la siguiente figura.

Un claro ha sido asignado a cada nivel Sólo los claros del lado izquierdo han sido asignados, por lo tanto para asignar los claros para el lado derecho haga clic en Claros nuevamente y seleccione la herramienta ; entonces, seleccione la opción Inferior Derecha. Presione Aceptar y los claros para el lado derecho serán asignados.

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Todos los claros definidos para el muro de concreto. Nota.- Todos los valores que aparecen en rojo pueden ser modificados directamente en el gráfico.

4) Introduciendo elementos de rigidez Los elementos de rigidez son utilizados normalmente para aumentar la rigidez del muro de concreto. El módulo permite utilizar elementos de borde (columnas) o alas (muros perpendiculares) en los extremos del muro.

Introduzca la distancia, posición y sección de las columnas. 7


Para el ejemplo serán necesarias columnas de 30x30 pulgadas. Para cambiar la sección de las columnas, escoja Elementos de rigidez/Elementos de rigidez , luego seleccione Columnas y en la opción Columnas proceda con el cambio.

5) Definiendo condiciones de carga Antes de introducir las cargas, es necesario definir los estados de carga a ser utilizados durante el diseño. En este ejemplo serán utilizados tres estados de carga: Carga Muerta (CM), carga viva (LL) y carga de sismo (EQ). Para definir los estados de carga se debe presionar el botón se muestra en la figura.

e introducir el estado de carga como

Condiciones de carga para el ejemplo

6) Introduciendo cargas El módulo presenta diferentes tipos de carga que pueden ser aplicados en el muro como: 1. Cargas verticales 

Peso propio del muro



Puntuales



Distribuida 1. Cargas laterales en el plano 

Puntuales



Distribuidas



Peso sísmico 1. Cargas laterales fuera del plano

8



Carga de presión



Peso sísmico


En el ejemplo se tienen cargas verticales para la condición de carga muerta y carga viva en las columnas de los extremos y en la mitad del muro. Para introducir las cargas puntuales para el estado de carga muerta (CM) seleccione Cargas verticales/Puntual ; presionando la pestaña observará una planilla en la que se pueden introducir cargas tecleando los valores o por medio de una ventana de diálogo presionando el botón . Como en el ejemplo las cargas verticales son de diferente magnitud en cada nivel se introducirán manualmente.

Introduzca las cargas puntuales, como se muestra en la figura, en las columnas de los extremos y a la mitad del muro. Una carga puntual es defina por los siguientes parámetros: 

El Nivel donde se aplicara la carga



La Condición de carga de la carga puntual



La Magnitud de la carga puntual



La Excentricidad de la carga; la misma que es utilizada para definir momentos en el plano del muro



La Distancia medida de izquierda a derecha del muro que puede ser definida como una distancia real (opción % no seleccionado) o como una distancia porcentual del largo total del muro (opción % seleccionado) 9


Una vez introducidas las cargas muertas puntuales, presione Aceptar . Automáticamente las cargas aparecerán el la ventana de gráfico.

Cargas muertas puntuales en el muro de concreto. Adicionalmente se introducirá el peso propio del muro para su consideración en el análisis.

Seleccione la opción Incluir peso propio y haga clic en el cuadro. A continuación se aplicarán cargas vivas seleccionando Cargas Verticales/Puntual e introduciendo los valores de carga mostrados a continuación para el estado de carga viva (LL): 10


Introduzca los valores de carga viva como se observan en la figura y presione Aceptar. Posteriormente, se introducirán cargas laterales para la condición de carga de sismo (EQ). Las cargas de sismo pueden ser asignadas como cargas puntuales, así como cargas distribuidas. Se recomienda en el caso de tener cargas laterales asignarlas como cargas distribuidas, con el propósito de evitar la concentración de esfuerzos en el punto de aplicación.

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Seleccione Cargas laterales/Distribuidas e introduzca estos valores para la condición de carga de sismo (EQ). Tome en cuenta que existe una herramienta llamada Asignar Carga Distribuida misma carga lateral a varios niveles.

para aplicar la

7) Generando combinaciones de carga El programa presenta las diferentes combinaciones de carga para cada código de diseño. El usuario podrá cargar estas combinaciones automáticamente o podrá introducirlas manualmente. En el ejemplo se introducirán manualmente las siguientes combinaciones de carga: 

1.4CM+EQ+0.5LL



0.686CM+EQ

Por lo tanto, presione el botón

12

e introduzca o edita las combinaciones deseadas.


Edite las combinaciones de diseño por defecto y presione Aceptar. Para generar las combinaciones de carga automáticamente. Presione el botón combinaciones de carga.

Presione el botón

para generar las

para abrir un archivo y seleccione la combinación de ca rgas. 13


Luego obtendrá una lista de las combinaciones de carga a ser creadas para el modelo. Seleccione las combinaciones a ser insertadas. La figura siguiente muestra como las combinaciones de carga serán añadidas.

Combinaciones de carga añadidas mediante el generador de combinaciones de carga.

8) Introduciendo datos de diseño Para este ejemplo, los elementos de diseño serán muros de corte y las columnas, se utilizaran dos capas de refuerzo y el criterio de diseño será por espaciamiento tal como se muestra en la siguiente figura.

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Datos de diseño para los muros de concreto y las columnas de borde. Nota.- Si selecciona Espaciamiento como Criterio de diseño, el módulo verificará en orden descendente cada espaciamiento introducido con el rango completo de tamaños de barra hasta encontrar un resultado óptimo. Por otro lado, si selecciona Tamaño de barra como Criterio de diseño, el módulo verificará cada tamaño de barra seleccionada en orden ascendente con diferentes espaciamientos hasta encontrar un resultado óptimo.

9) Introduciendo valores de configuración Después de introducir todo lo referente a datos generales, el usuario deberá verificar si los valores, por defecto, de Configuración están de acuerdo a su modelo y/o requerimientos.

Presione el botón mostrado en la figura.

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Verifique que todos los valores por defecto sean los apropiados para el modelo y requerimientos de diseño.

9) Viendo resultados gráficamente Una vez terminada la introducción de datos, usted está listo para ver los resultados de análisis y diseño.

Presione en el botón

(Diagrama FEM) para ver los resultados de análisis.

Nota.- Cuando se presiona por primera vez uno de los siguientes botones

Diagrama FEM ,

Detallamiento , Reporte u Optimizar diseño , el módulo analizará el muro, optimizara el refuerzo y lo verificará de acuerdo a código, por lo tanto el programa puede tardar unos minutos dependiendo el tamaño del modelo.

Una vez analizado el modelo y optimizado el refuerzo, el módulo le mostrará, si es que fuera el caso, errores o advertencias.

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Resultados de análisis obtenidos el método de elementos finitos (FEM). En la parte superior de la pantalla se muestra el estado de carga del cual se presentan los resultados. Si desea ver los resultados de otro estado de carga, despliegue la lista y selecciónelo.

Seleccione la condición de carga deseada. Esta pantalla también permite observar los resultados de los desplazamientos del muro en el eje X y Y, los esfuerzos y las fuerzas resultantes de l muro. Recuerde que los valores de fuerzas mostrados en la pantalla son por unidad de longitud, por ejemplo kip/ft.

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Seleccione el gráfico deseado. Nota.- Fuerzas axiales están dadas por Fy; las fuerzas cortantes por Fxy, y los momentos en el plano son obtenidos utilizando las fuerzas Fy con respecto a la mitad del muro en consideración.

En el lado derecho de la pantalla, existen varias opciones para ver diferentes gráficos, así como: Elementos de Rigidez , Niveles visibles , Malla , Deformada , activar Ejes de Corte , activar Contornos Llenos y ver Regleta .

10) Detallamiento del muro Una vez analizado y diseñado el muro, podrá ver el refuerzo obtenido en la pantalla de detallamiento.

Presione este botón para ingresar a la pantalla de detallamiento.

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Pantalla de de detallamiento. Esta pantalla presenta una planilla con los resultados de refuerzo. Durante el diseño el programa realiza una optimización de refuerzo, en el cual, obtiene la mínima área de acero requerida para satisfacer los requerimientos según parámetros de diseño definidos por el usuario en la pantalla de datos. Recuerde que podrá editar, cambiar o borrar el refuerzo en cualquier momento de acuerdo a su requerimiento. Presione el botón

para verificar rápidamente la influencia de estos cambios. El

semáforo en la esquina superior derecha de la pantalla resultados de cualquier cambio.

es usado para verificar los

La planilla cuenta con cinco pestañas: Barras Verticales, Barras Horizontales, Refuerzo adicional, Longitudinal en bordes y Transversal en bordes. Cada una de estas pestañas consta de botones para introducir manualmente el refuerzo. El módulo asignó a la mayoría de las franjas verticales y horizontales, barras # 6 y #7 con espaciamiento de 12 y 18 pulgadas. Supongamos ahora que el usuario necesita valores de espaciamiento iguales a 12 pulgadas. Para ello, borre todo el refuerzo vertical utilizando el botón

.

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Presione el botón

para introducir refuerzo continuo.

Inmediatamente se generará y asignará un nuevo refuerzo a todo el muro, inhabilitando el semáforo debido a estos cambios. Ahora el usuario podrá verificar si los cambios cumplen con los requerimientos y limitaciones de la norma presionando el botón

.

De la misma manera, es posible modificar cualquier valor de refuerzo en las diferentes pestañas y con sólo presionar el botón de verificar diseño volverá a verificar la influencia de dicho cambio en el muro. Si la luz de semáforo no es verde, alguno de los cambios realizados no satisfacen requerimientos de código o de resistencia. Nota.- En el caso de desear volver a los resultados de refuerzo obtenidos del diseño automático,

podrá presionar el botón

. El mismo que Optimizará el diseño del muro.

12) Viendo el Reporte Todo el conjunto de datos y resultados puede ser observado en el reporte:

Presione el botón que se muestra en la figura. En el reporte se pueden observar 2 partes: datos generales y diseño. 

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Datos generales del muro como: geometría, elementos de rigidez, materiales, estados de carga y cargas;


Datos generales 

Diseño. Esta segunda parte muestra los resultados de diseño de cada uno de los elementos y se subdivide en:



Resultados del diseño de muros de corte.



Resultados del diseño de las columnas de borde.

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Reporte de los resultados del diseño de los muros de corte.

Reporte de los resultados del diseño de las columnas de borde. Nota.- El usuario puede imprimir, guardar o exportar el reporte presionando cualquiera de los botones de la parte superior de la pantalla de reporte.

13) Diseño: Estatus “Bien” o “Existen errores en diseño” El reporte presenta, un Estatus general de todo el muro y estatus para cada uno de los elementos diseñados, en el que pueden presentarse tres posibles opciones. “Bien” cuando el elemento cumple con todos los requerimientos y limitaciones según la Norma. 22

Ejemplo 6: Muro de concreto “Existen errores en el diseño”; cuando el piso falla a una o más limitaciones de Norma. “No cumple” cuando el piso falla a uno o más requerimientos de Norma.

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