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ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES Ing. Sneyder García Gómez. Departamento de Investigación y Desarrollo E&S E Diseño STRUCTURAS e interventoria& técnica SISMICA

Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

TEMAS DESARROLLAR 1. Objetivos. 2. Introducción. 3. Patología y antecedentes. 4. Metodología de diseño. 5. Estudio Paramétrico. 6. Desarrollo Calculo E Diseño STRUCTURAS e interventoria& técnica SISMICA

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de

para

no estructural.

Hoja

de

mampostería

OBJETIVOS

1. Mostrar la importancia que tienen los elementos no estructurales en una edificación. 2. Estudiar la incidencia que tiene la altura del edificio y el tipo de suelo en la respuesta sísmica de la mampostería no estructural.

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3. Desarrollar la metodología propuesta en la NSR-10 para el diseño de elementos no estructurales.

INTRODUCC IÓN sobre Efectos Sísmicos edificaciones

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PATOLOGÍ AS

MURO SÓLIDO, FISURACIÓN POR FLEXIÓN, APLASTAMIENTO DE BORDE Ó DESLIZAMIENTO DE JUNTA.

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DMI

DMO

DES

PATOLOGÍ AS

MURO SÓLIDO, FISURACIÓN POR FLEXIÓN O APLASTAMIENTO DEL BORDE INFERIOR.

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DMI

DMO

DES

PATOLOGÍ AS

MURO SÓLIDO, COMPORTAMIENTO POR FLEXIÓN FUERA DEL PLANO.

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DMO

DES

PATOLOGÍ AS

MURO DIAFRAGMA (RELLENO DE PÓRTICO), COMPORTAMIENTO DE APLASTAMIENTO DE ESQUINAS.

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DMO

DES

PATOLOGÍ AS

MURO DIAFRAGMA (RELLENO DE PÓRTICO), DESLIZAMIENTO DE JUNTAS.

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DMI

DMO

DES

PATOLOGÍ AS

MURO DIAFRAGMA (RELLENO DE PÓRTICO), TRACCIÓN DIAGONAL.

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DMI

DMO

DES

PATOLOGÍ AS

MUROS DIAFRAGMA (RELLENO DE PÓRTICO), COMPORTAMIENTO FUERA DEL PLANO.

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DMO

DES

CONSECUENC IAS

CAIDA DE FACHADA AFECTANDO BIENES MATERIALES Y AMENAZANDO LA INTEGRIDAD DE LAS PERSONAS.

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CONSECUENC IAS

UTILIZAR MUROS DE MAMPOSTERÍA SIN NINGÚN REFUERZO PARA SOPORTAR LA ESTRUCTURA.

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CONSECUENC IAS

CAIDA DE FACHADA DE UNA ESTRUCTURA DE USO INDISPENSABLE (NO PRESENTA REFUERZO).

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METODOLOGÍA DE DISEÑO ESPECTRO DE DISEÑO (A.2.6 NSR-10) Datos Generales: • Ubicación • Perfil de Suelo • Grupo de Uso •

Sistema

Estructural

resistencia sísmica Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

• Altura del edificio

de

METODOLOGÍA DE DISEÑO DISEÑOdel DE MAMPOSTERIA Datos Elemento no Estructural: NO ESTRUCTURAL (Capítulo

A.9)

• Tipo de Elemento no Estructural (Tabla A.9.5-1) • Características de la mampostería y

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del mortero  Altura de la unidad de mampostería (h)  Espesor de la unidad de mampostería (t)  Resistencia de la unidad de mampostería (f’cu)  Densidad mampostería + mortero (ɣ)

METODOLOGÍA DE DISEÑO

CÁLCULO DE LA FUERZA SÍSMICA DE DISEÑO A.9.4.2 Fp  Fp  Fp:

ax  a p Rp ax  a p Rp

Aa  I g .M P  M P  ( A.9.4  1) 2 Aa  I Wmuro  Wmuro 2

Fuerza sísmica horizontal sobre el elemento no estructural, aplicada

en su centro de masa. Aa: Coeficiente que representa la aceleración pico efectivo para diseño.

ap: Amplificación dinámica de elemento. Tablas A9-1 y A9-2 de la NSR-10 Rp: Capacidad de disipación de energía. Tablas A9-1 y A9-2 de la NSR-10 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

I: Coeficiente de importancia dado en el A.2.5.2. de la NSR-10.

METODOLOGÍA DE DISEÑO A.9.4-2

ax: Aceleración horizontal en el piso x. As: Aceleración máxima en la superficie del suelo con T=0 (Aa.Fa.I).

hx: Altura del nivel de piso. heq: Altura equivalente de un grado de libertad que simula la edificación. Sa: Aceleración como fracción de la gravedad. Para elementos de fachada, la fuerza sísmica Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

Fp se incrementará en un 33%.

METODOLOGÍA DE DISEÑO DISEÑO POR EL MÉTODO DE LOS ESFUERZOS DE TRABAJO ADMISIBLES D-1.5 D-1.5-1

D-1.5-5

Fa: Esfuerzos admisibles para compresión axial. Re: coeficiente utilizado para tener en cuenta los efectos de esbeltez en elementos a compresión. F’m: resistencia a la compresión de la mampostería. h' : altura efectiva del muro. Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

t : espesor efectivo de la sección para evaluar efectos de pandeo.

METODOLOGÍA DE DISEÑO Esfuerzos combinados. Ecuación fundamental NSR-10 Apéndice D-1.5.5

fa fb   1.0 Fa Fb fa: esfuerzo causado por la fuerza axial calculado con el área efectiva. Fa: esfuerzo admisible de compresión debido a carga axial. fb: esfuerzo de compresión causado por la flexión calculado con el área efectiva.

Fb: esfuerzo admisible de compresión debido a flexión. Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

METODOLOGÍA DE DISEÑO CALCULO DE REFUERZO PARA ESFUERZOS DE TRACCIÓN POR FLEXIÓN fs  0.5  fy

Fp Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

h’

Fp

h’

METODOLOGÍA DE DISEÑO

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ESTUDIO PARAMÉTRICO

Analizando el cálculo de un muro no estructural para un edificio, variando el número de pisos y los diferentes tipos de suelo, se puede observar la incidencia de la fuerza sísmica a medida que la altura del edificio varía y el perfil del suelo cambia. 40 35 30 25

Pisos

20 15 10

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5 0

ESTUDIO PARAMÉTRICO

EDIFICIO DE 5 PISOS Espectros de Diseño 0.788

Pe rfil E Pe rfil D Pe rfil C Pe rfil B Pe rfil A

Seudo aceleración Sa [%g] 0.563

0.450 0.375 0.300

0 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Periodo T (seg)

3.5

4

4.5

5

ESTUDIO PARAMÉTRICO

EDIFICIO DE 20 PISOS Espectros de Diseño 0.8

P er fil E

Seudo aceleración Sa [%g]

P er fil D

0.429

P er fil C

0.268 0.215

P er fil B

0.134 0.107 0 0 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Periodo T (seg)

3.5

4

4.5

5

ESTUDIO PARAMÉTRICO

EDIFICIO DE 40 PISOS Espectros de Diseño 0.8

P er fil E P er fil D

Sa

P er fil C

0.230

P er fil B

0.144 0.115 0.052 0.033 0 0 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Periodo T (seg)

3.5

4

4.5

5

ESTUDIO PARAMÉTRICO

GRÁFICA ACELERACIONES DE PISO(ax) EN NIVEL 5 1.5

Variación en la Aceleración

1.4 1.3 1.2

Aceleraciones de piso ax (m/s²) 1.1

Per fil A Per fil B Per fil C Per fil D Per fil E

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

0 Ed. 5

Ed. 10

Ed. 15

Ed. 20

Ed. 25

Edificios

Ed. 30

Ed. 35

Ed. 40

ESTUDIO PARAMÉTRICO

GRÁFICA FUERZA SISMICA POR CADA TIPO DE SUELO Variación de la Fuerza Sísmica

2.5

Perfil E

2

Perfil D

1.5

Fp (ton)

Perfil C

1

Perfil B Perfil A

0.5

0 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

0

5

10

15

20

25

Altura del edificio

30

35

40

ESTUDIO GRÁFICA CUANTÍA(As) Vs N° DE NIVELES PARAMÉTRICO POR EDIFICACIÓN

Variación del Refuerzo

48 46 44 42 40 38 36 34

Perfil E

32 30 28

Perfil D

As26(cm²) 24

Perfil C

22 20

Perfil B

18 16

Perfil A

14 12 10 8 6 4 2 Diseño e interventoria 0 técnica 4.1882.598 2.051 Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

1.125

0.84 1.358

0.959

0.738

N° de Pisos por edificio

ESTUDIO PARAMÉTRICO GRÁFICA ANALÍTICA As Vs N° DE PISOS Variación del Refuerzo en nivel 5

Perfil E Perfil D

As (cm²)

Perfil C Perfil B Perfil A

5 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

10

15

20

25

30

N° de Pisos por edificio

35

40

ESTUDIO PARAMÉTRICO GRÁFICA ANALÍTICA As Vs N° DE PISOS Variación del Refuerzo en nivel 10

Perfil E Perfil D

As (cm²)

Perfil C Perfil B

10 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

15

20

25

30

N° de Pisos por edificio

35

40

ESTUDIO PARAMÉTRICO GRÁFICA ANALÍTICA As Vs N° DE PISOS Variación del Refuerzo en nivel 20

16 15 14 13 12

Perfil E

11 10

Perfil D

9

Perfil C

As (cm²) 8 7

Perfil B

6

Perfil A

5 4 3 2 1 0 20 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

22

24

26

28

30

32

34

36

N° de Pisos por edificio

38

40

ESTUDIO PARAMÉTRICO GRÁFICA ANALÍTICA As Vs N° DE PISOS Variación del Refuerzo en nivel 30

14 13 12

Perfil E

11 10

Perfil D

9 8

As (cm²) 7

Perfil C

6 5

Perfil B

4 3

Perfil A

2 1 0 30 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

31

32

33

34

35

36

37

N° de Pisos por edificio

38

39

40

ESTUDIO PARAMÉTRICO GRÁFICA ANALÍTICA As Vs N° DE PISOS Variación del Refuerzo en nivel 40

11 10 9

Perfil E

8

Perfil D

7

Perfil C

6

As (cm²) 5

Perfil B Perfil A

4 3 2 1 0 40 Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24

45

50

55

60

65

70

N° de Pisos por edificio

75

80

BIBLIOGRAFÍA

1. Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS), “Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismiresistente NSR-10”. Santafé de Bogotá 2010. 2. Arenas Correa Luis J., “Manual de Diseño de Elementos no Estructurales”. Universidad Eafit, Medellín, 2009. 3. Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica (AIS), “Guía de patologías constructivas estructurales y no estructurales”. Boletín técnico No. 63. Santafé de Bogotá, 2004.

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4. Mejía L.G, Acevedo A.B, Ortiz J.C, Osorio L.I, “Análisis y diseño de elementos no estructurales con base en las solicitaciones según la norma colombiana NSR-98”. Luis Gonzalo Mejía C y Cía. Ltda. Medellín, 2003

Muchas Gracias!!! Diseño e interventoria técnica Tel: 276 71 04 Direccion: Tv 35 C sur # 33 – 24