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• Samuel Funes

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA CENTROAMERICANA FACULTAD DE POSTGRADO DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ESTRUCTURAL

INFORME DE TAREA N°1 “ROTULA PLÁSTICA” PRESENTADO POR: EVER SAMUEL LÓPEZ FUNES

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ANDRÉS JOSUÉ MEJÍA AGÜERO

11613157

ABED ZEDEC MORAZAN RAMIREZ

11613373

LUIS JOSE ESPINAL

11613286 CAMPUS TGU;

27 DE ENERO DE 2017

CONTENIDO CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA....................................... 2 I.1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................... 2

CAPÍTULO II. RÓTULA PLÁSTICA ................................................................ 3 II.1. DEFINICIÓN ............................................................................................................................................... 3 II.1. FORMACIÓN DE ROTULAS PLÁSTICAS ..................................................................................................... 5 II.2 REGLAMENTO RESPECTO AL CONTROL DE RÓTULAS PLÁSTICAS .................................... 6 II.2.1 E - 060 Concreto Armado .......................................................................................................................... 6 III.2.2. ACI 318 - 99 ................................................................................................................................................. 7

II.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS ....................................................................................................................... 7 II.3.1 Ventajas ........................................................................................................................................................... 7 II.3.2 Desventajas..................................................................................................................................................... 7

II.4. EL MECANISMO DE COLAPSO .................................................................................................................. 8

CAPÍTULO III. BIBLIOGRAFÍA ...................................................................... 8 ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1 RÓTULA PLÁSTICA..................................................................................................................................... 4 ILUSTRACIÓN 2 DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACIÓN CON RÓTULA PLÁSTICA ............ ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.

ILUSTRACIÓN 3 PROCESO DE UNA RÓTULA PLÁSTICA .................................................................................................... 5 ILUSTRACIÓN 4 RÓTULAS PLÁSTICAS EN LA ESTRUCTURA .............................................................................................. 6 ILUSTRACIÓN 5 REGLAMENTO PARA RÓTULAS PLÁSTICAS ............................................................................................. 6 ILUSTRACIÓN 6 REGLAMENTO ACI PARA RÓTULAS PLÁSTICAS ..................................................................................... 7

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CAPÍTULO I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA I.1. INTRODUCCIÓN Ingeniería civil es la disciplina profesional que emplea métodos, técnicas y conocimientos de cálculo, mecánica, hidráulica para establecer diseño, construcción y mantenimiento de infraestructura civil. Ingeniería civil se subdivide en campos de estudio específicos, en este caso particular, ingeniería estructural, ésta se encarga del diseño y cálculo de la parte estructural de elementos y sistemas estructurales de obras civiles con la finalidad de soportar su propio peso, cargas ejercidas por el uso, más las cargas producto de la naturaleza con el afán de conseguir estructuras seguras, resistentes y funcionales. Las estructuras se han diseñado durante muchas décadas con el método elástico con resultados insatisfactorios. Sin embargo los Ingenieros saben que los materiales dúctiles no fallan a menos que se presente en ellos una amplia plastificación después de que se ha excedido el esfuerzo de fluencia. Cuando el esfuerzo en un punto de una estructura dúctil de acero alcanza el esfuerzo de fluencia, esa parte de la estructura fluirá localmente permitiendo el reajuste de los esfuerzos en alguna medida. Si la carga se incrementa, el esfuerzo en el punto considerado permanecerá aproximadamente constante por lo que las partes menos esforzadas de la estructura tendrán que soportar el incremento de la carga. Las estructuras estáticamente determinadas resisten muy poca carga en exceso de la que causa que se desarrolle el esfuerzo de fluencia en algún punto de ellas.• Sin embargo en las estructuras estáticamente indeterminadas el incremento de la carga puede ser bastante grande, tales estructuras tienen entonces la capacidad de distribuir en ellas las sobrecargas gracias a la ductilidad del acero.

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CAPÍTULO II. RÓTULA PLÁSTICA

II.1. DEFINICIÓN La teoría plástica básica tiene que ver con la distribución de esfuerzos en una estructura, después de que en ciertos puntos de ésta se ha alcanzado el esfuerzo de fluencia. Según la teoría plástica, aquellas partes de una estructura que han alcanzado el esfuerzo de fluencia no pueden resistir esfuerzos adicionales; más bien esas partes fluirán la cantidad necesaria para permitir que la carga o esfuerzos adicionales sean transferidos a otras partes de la estructura donde los esfuerzos se encuentran por debajo del esfuerzo de fluencia y son capaces de absorber esfuerzos adicionales. Se puede decir que la plasticidad sirve para igualar los esfuerzos en casos de sobrecarga. Al ser sometida una estructura de concreto armado a movimientos sísmicos severos, ésta generalmente responde no linealmente. Esto es atribuible a que el concreto armado es un material no homogéneo y su comportamiento es altamente no lineal. Una rótula plástica es un dispositivo de amortiguación de energía, que permite la rotación de la deformación plástica de la conexión de una columna, de manera rígida. En la teoría estructural, la viga de ingeniería o rótula plástica se usa para describir la deformación de una sección en una viga donde se produce la flexión de plástico.

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Ilustración 1 Rótula Plástica

Con la constitución de esa rótula plástica en el centro de la viga, queda formado un mecanismo con un grado de libertad, al existir -incrementalmente- tres rótulas alineadas. Aquí la estructura se ha transformado en mecanismo y corresponde a la definición de uno de los Estados Límites Últimos o de Colapso. Se usa el término rótula plástica para referirse a la sección central en ese estado. La rótula plástica, permite rotaciones relativas a ambos lados de la sección indefinidamente grandes, y tiene asociado un momento flector igual al momento Mp. El diagrama momento-curvatura es lineal hasta alcanzar el momento de fluencia My. A a partir de allí es no lineal y se hace completamente plástico con el momento de plastificación Mp.

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Ilustración 2 Proceso de una Rótula Plástica

II.1. FORMACIÓN DE ROTULAS PLÁSTICAS Incremento de la resistencia que varía según el grado de hiperasticidad y la cantidad de rótulas que puede formarse. 

Será un sistema resistente de gran ductilidad.



Es importante un adecuado diseño de la estructura que posibilite una óptima ubicación de las rótulas plásticas.

¿DÓNDE SE DEBEN FORMAR? DIFERENCIA ENTRE UNA RÓTULA PLÁSTICA Y UNA CONSTRUCTIVA La articulación constructiva NO toma momentos flectores, mientras la articulación plástica SI, y es precisamente eso lo que permite su plastificación. Se busca que se formen en las vigas antes que en columnas. Sin embargo esto no impide la formación de rótulas plásticas en las columnas: 

Durante el sismo pueden ocurrir puntos de inflexión alejados de las alturas medias de las columnas.



Las columnas pueden estar en curvatura simple. 5

Ilustración 3 Rótulas Plásticas en la Estructura

II.2 REGLAMENTO RESPECTO AL CONTROL DE RÓTULAS PLÁSTICAS II.2.1 E - 060 CONCRETO ARMADO La resistencia a la flexión de las columnas deberá satisfacer la ecuación:

Ilustración 4 Reglamento para Rótulas Plásticas

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III.2.2. ACI 318 - 99 La resistencia a la flexión de las columnas debe satisfacer la ecuación:

Ilustración 5 Reglamento ACI para Rótulas Plásticas

II.3 VENTAJAS Y DESVENTAJAS II.3.1 VENTAJAS En la teoría plástica en lugar de basar los diseños en el concepto de esfuerzo permisible, se considera la mayor carga que la estructura pueda soportar actuando esta como una unidad. Los diseños que resultan son de gran interés para el Ingeniero Estructural ya que ofrece varias ventajas: • Ahorro considerable en acero (10 %-15%) • Permite estimar con precisión la carga máxima que una estructura pueda soportar. • Es más fácil en su aplicación. • Toma en cuenta esfuerzos por asentamientos, permitiendo deformación plástica.

II.3.2 DESVENTAJAS Es de poco valor cuando se usan aceros frágiles de alta resistencia. • No es adecuado en los casos que se tengan esfuerzos por fatiga. • Para el diseño de columnas ofrece ahorros de poca importancia 7

II.4. EL MECANISMO DE COLAPSO Una viga estáticamente determinada falla si se desarrolla en ella una articulación plástica, la teoría de diseño plástico no es muy útil en estructuras estáticamente indeterminadas. Su gran valor se manifiesta en las estáticamente indeterminadas. Para que una estructura estáticamente indeterminada falle es necesario que se forme más de una articulaci0n plástica, se presentan en cantidades no menores de 2. Se llama mecanismo de falla a la disposición de articulaciones plásticas y quizá de articulaciones reales, que permiten la falla de la estructura.

CAPÍTULO III. BIBLIOGRAFÍA Barreto, T. M. (2003). Estudio de Control de Rótulas Plásticas En Porticos de Concreto. Tesis , Lima. Recuperado el 21 de Enero de 2016 Colegio de Ingenieros Civiles de Honduras. (2005). Código Hondureño de la Construcción. Tegucigalpa, Francisco Morazán, honduras. Recuperado el 09 de junio de 2016 Gere, J. M., & Goodno, B. (2009). Mecánica de Materiales. Recuperado el 09 de junio de 2016

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