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Publicada porfreddy ugarte blanco Modificado hace 5 años
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Construcción Mixta Ricardo Herrera Mardones Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de Chile Santiago, Chile Marzo de 2007 Elaboración, guión y locución a cargo del Dpto. de Ingeniería Civil de la Universidad de Chile con coordinación del Ing. Ricardo Herrera
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CONTENIDO Construcción mixta 1.Introducción 2.Usos de construcción mixta 3.Tipos de construcción mixta 4.Estados límite 5.Diseño
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CONSTRUCCION MIXTA 1. Introducción Utilización del hormigón y el acero en forma conjunta, ya sea en elementos estructurales o en sistemas estructurales, para resistir las solicitaciones que actúan sobre una estructura.
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VENTAJAS 1. Introducción Optimización del material Mayores luces libres Mayor resistencia a corrosión Mayor resistencia a incendios Rapidez de construcción Menor costo de construcción
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DESVENTAJAS 1. Introducción Difícil lograr trabajo conjunto acero- hormigón Proyecto y construcción más complejos
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ACCION COMPUESTA DEFINICION 1. Introducción Dos materiales que conforman un elemento o dos elementos de diferente material que están conectados y se deforman como una unidad. Acción no compuestaAcción compuesta
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1. Introducción a.Adherencia b.Trabazón ACCION COMPUESTA MECANISMOS
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2. Usos de construcción mixta Viga de acero con losa colaborante PUENTES
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2. Usos de construcción mixta Sistemas estructurales compuestos EDIFICIOS URBANOS Taipei 101, Taiwan 2 Union Square Building, Seattle Pacific First Center, Seattle Gateway Tower, Seattle Mellon Bank Center, Philadelphia First Bank Place, Minneapolis
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2. Usos de construcción mixta Losa de hormigón sobre plancha de acero plegada EDIFICIOS URBANOS Armadura de refuerzo Plancha de acero plegada Hormigón
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3. Tipos de construcción mixta Elementos estructurales mixtos: compuestos de acero y hormigón trabajando en conjunto Sistemas estructurales mixtos: compuestos de elementos de acero, elementos de hormigón y/o elementos mixtos trabajando en conjunto DEFINICION
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ELEMENTOS MIXTOS CLASIFICACION 3. Tipos de construcción mixta De acuerdo a su configuración: Viga de acero con losa colaborante Losas de hormigón sobre plancha de acero plegada
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3. Tipos de construcción mixta De acuerdo a su configuración: Perfiles de acero embebidos en hormigón Perfiles tubulares de acero rellenos con hormigón ELEMENTOS MIXTOS CLASIFICACION
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3. Tipos de construcción mixta De acuerdo a su función: Vigas mixtas Columnas mixtas Losas mixtas Arriostramientos mixtos ELEMENTOS MIXTOS CLASIFICACION
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3. Tipos de construcción mixta Marco rígido mixto Columnas mixtas Vigas de acero SISTEMAS MIXTOS EJEMPLOS
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3. Tipos de construcción mixta Marco arriostrado con diagonales de pandeo restringido Arriostramiento de pandeo restringido SISTEMAS MIXTOS EJEMPLOS
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3. Tipos de construcción mixta Muros de hormigón con vigas de acople mixtas SISTEMAS MIXTOS EJEMPLOS Muros Viga de acople: Placa de acero embebida
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4. Estados límite De resistencia: –Falla por compresión del hormigón –Plastificación del acero –Pérdida de acción compuesta SECCION
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4. Estados límite Falla por compresión del hormigón ESTADOS LIMITE SECCION
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4. Estados límite Plastificación del acero ESTADOS LIMITE SECCION
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4. Estados límite Pérdida de acción compuesta ESTADOS LIMITE SECCION
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4. Estados límite De resistencia: –Estados límite de sección –Inestabilidad global (pandeo, pandeo lateral- torsional) De servicio: –Fisuración excesiva –Deformación excesiva –Vibración excesiva ESTADOS LIMITE ELEMENTO
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4. Estados límite De resistencia: –Inestabilidad global Pandeo ESTADOS LIMITE ELEMENTO P P L P xx y y
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4. Estados límite De resistencia: –Inestabilidad global Volcamiento ESTADOS LIMITE ELEMENTO Alma esbelta Alma no esbelta
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4. Estados límite De servicio: –Fisuración excesiva (vigas) Fisuración es inevitable Efecto sobre durabilidad y apariencia Importa fisuración debido a cargas sostenidas Lograr fisuración distribuida a través de: –Armadura mínima –Límites en diámetros y espaciamiento de barras ESTADOS LIMITE ELEMENTO M M
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4. Estados límite De servicio: –Deformación excesiva Limitada por: Condiciones de uso Daño a elementos no estructurales Aceptabilidad (estancamiento de agua, estética) Otros ESTADOS LIMITE ELEMENTO
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4. Estados límite De servicio: –Deformación excesiva Difícil determinar debido a: Rigidez variable (fisuración, armaduras) Módulo de Young cambia con el tiempo y condiciones de curado Método de construcción Fluencia lenta (creep) y retracción Desfase de cortante Deslizamiento en interfaz acero-hormigón ESTADOS LIMITE ELEMENTO
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4. Estados límite De servicio: –Vibración excesiva Limitada por: Incomodidad de usuarios Daño a elementos no estructurales Condiciones de operación de equipos Otros Parámetro principal: ESTADOS LIMITE ELEMENTO
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4. Estados límite Propiedades –Módulo de elasticidad Acero Hormigón ASPECTOS RELEVANTES
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4. Estados límite Propiedades –Momento de inercia Sección no fisurada Sección fisurada ASPECTOS RELEVANTES
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4. Estados límite Propiedades –Ancho efectivo ASPECTOS RELEVANTES
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4. Estados límite Deformaciones de largo plazo –Fluencia lenta (creep) ASPECTOS RELEVANTES
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4. Estados límite Deformaciones de largo plazo –Retracción ASPECTOS RELEVANTES
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4. Estados límite Método de construcción ASPECTOS RELEVANTES Apuntalado Sin apuntalar Sección de acero
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REFERENCIAS PRINCIPALES 5. Diseño Especificaciones AISC (2005) –Capítulo I. Diseño de miembros compuestos Especificaciones ACI (2005)
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5. Diseño Resistencia nominal –Método de la distribución de tensiones plásticas –Método de la compatibilidad de deformaciones METODOS
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5. Diseño Del material: –Hormigón convencional: –Hormigón liviano: –Acero LIMITACIONES
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ORGANIZACION 5. Diseño Esfuerzo axial Flexión Flexión y esfuerzo axial Corte Conectores de corte
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5. Diseño Perfiles embebidos en hormigón 1. A s ≥ 0.01 A g 2. A sr ≥ 0.004 A g, mínimo 4 barras 3. A st ≥ 0.23 mm 2 /mm s ≤ min(16 d st, 48 d sr, 0.5 b, 0.5 d) ESFUERZO AXIAL REQUISITOS AsAs A sr AgAg A st b d
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5. Diseño Perfiles tubulares rellenos con hormigón 1. A s ≥ 0.01 A g 2. b/t y d/t ≤ 3. D/t ≤ 0.15 E s / F y ESFUERZO AXIAL REQUISITOS AsAs b t d D t A sr
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5. Diseño El diseño de miembros compuestos bajo esfuerzo axial consiste en comparar la resistencia con la acción de diseño ó Tracción t = 0.90 (LRFD) t = 1.67 (ASD) ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Compresión c = 0.75 (LRFD) c = 2.00 (ASD) –Pandeo Elástico –Pandeo Inelástico ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Compresión –Perfiles embebidos en hormigón Capacidad sección Capacidad pandeo Euler donde ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Compresión –Perfiles tubulares rellenos con hormigón Capacidad sección Capacidad pandeo Euler donde ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Vigas con losa colaborante 1. h r ≤ 75 mm 2. w r ≥ 50 mm 3. h c ≥ 50 mm FLEXION REQUISITOS AcAc hrhr wrwr hchc Pliegues paralelos Pliegues perpendiculares
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5. Diseño Vigas con losa colaborante 1. b eff ≤ L / 8 2. b eff ≤ S / 2 3. b eff ≤ L g FLEXION ANCHO COLABORANTE L S LgLg b eff2 b eff1 Borde de losa
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5. Diseño El diseño de miembros compuestos sometidos a flexión consiste en comparar la resistencia con la acción de diseño ó b = 0.90 (LRFD) b = 1.67 (ASD) FLEXION RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Viga con losa colaborante –Momento positivo Alma no esbelta M n = M p Alma esbelta M n = M y FLEXION RESISTENCIA NOMINAL Considera método constructivo
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5. Diseño Viga con losa colaborante –Momento negativo a. M n = M n perfil doble T b. M n = M p compuesta i.Perfil compacto ii.L b ≤ L p iii.Conectores de corte iv.Refuerzo apropiadamente desarrollado FLEXION RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Perfiles embebidos o rellenos con hormigón a. M n = M y b. M n = M p perfil FLEXION RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Perfiles embebidos o rellenos con hormigón c. b = 0.85, b = 1.76 a.Compatibilidad de deformaciones FLEXION RESISTENCIA NOMINAL b.Distribución de tensiones plásticas
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5. Diseño Se debe verificar por separado Flexión b = 0.90 (LRFD) b = 1.67 (ASD) ó Compresión c = 0.75 (LRFD) c = 2.00 (ASD) ó FLEXION Y ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño Perfiles embebidos o rellenos con hormigón –Compatibilidad de deformaciones FLEXION Y ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL - Mn
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5. Diseño Perfiles embebidos o rellenos con hormigón –Distribución de tensiones plásticas FLEXION Y ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL - Mn
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5. Diseño Pandeo Elástico Pandeo Inelástico donde P 0 sale de compatibilidad de deformaciones o distribución de tensiones plásticas FLEXION Y ESFUERZO AXIAL RESISTENCIA NOMINAL - Pn
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5. Diseño Perfiles embebidos o rellenos con hormigón a.Resistencia del perfil + armadura b.Resistencia del hormigón (ver ACI) Vigas con losa colaborante Resistencia del perfil CORTE RESISTENCIA NOMINAL s dcdc
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5. Diseño Perfiles embebidos o rellenos con hormigón cargados axialmente –Carga V aplicada al perfil de acero –Carga V aplicada al hormigón CONECTORES DE CORTE DEMANDA
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5. Diseño Vigas con losa colaborante –Momento positivo Falla por compresión del hormigón Plastificación del perfil Falla de conectores de corte CONECTORES DE CORTE DEMANDA
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5. Diseño Vigas con losa colaborante –Momento negativo Falla por fluencia de armadura Falla de conectores de corte CONECTORES DE CORTE DEMANDA
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5. Diseño De un conector donde CONECTORES DE CORTE RESISTENCIA NOMINAL d stud
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5. Diseño R g y R p –Perfiles embebidos o rellenos con hormigón: No son aplicables. Usar R g y R p = 1.0 –Vigas con losa colaborante CONECTORES DE CORTE RESISTENCIA NOMINAL
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5. Diseño No hay recomendaciones Comentario, sección I3.1: –Limitar comportamiento del elemento al rango elástico para condiciones de servicio. –Expresiones para el cálculo del momento de inercia. DEFORMACIONES
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