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CONSULTA #4

UNIONES VIGAS COLUMNAS El diseño de las conexiones viga- columna es considerado el aspecto más crítico dentro del diseño de un edificio de hormigón armado situado en zonas de alto riesgo sísmico, sobre todo en aquellas estructuras que carecen de diafragmas u elementos similares capaces de disipar la fuerza sísmica. En las estructuras aporticadas de concreto reforzado los nodos viga – columna deben garantizar el cabal desempeño global ante las solicitaciones a las que sean sometidas. Deben asegurar la continuidad de la estructura, lo que se traduce fundamentalmente en estar capacitados para resistir tensiones de origen gravitacional, eólico, sísmico y de cualquier otra índole y transmitir estas mismas tensiones adecuadamente de la losa a las vigas, de vigas a columnas, y de columnas hasta la infraestructura o sistema de fundación.

La ocurrencia de sismos recientes evidenció que muchas de las estructuras que colapsaron durante estos eventos lo hicieron por problemas constructivos o por deficiencias en el detallado de los nodos viga-columna. El deterioro de la rigidez en los nodos viga–columna conducen a grandes desplazamientos en la estructura impiden que se desarrollen mecanismos de disipación de energía, poniendo en peligro la integridad de la misma. En estructuras no colapsadas pero que presentaban fallas en los nodos, éstas son muy difíciles de reparar, lo que en la práctica podría considerarse equivalente al colapso, en las siguientes imágenes se presentan algunos ejemplos reales de fallas en los nodos.

TIPOS DE CONEXIONES Existe una gran variedad de tipos de nudos, interiores, exteriores, esquineros, exteriores con voladizo, interiores con solo dos vigas que llegan al nudo, los que tengan losa monolíticamente construida, nudos de cubierta, de entrepiso. Para el desarrollo de este artículo y por las investigaciones del ACI se considerará únicamente nudos interiores, exteriores y esquineros de entrepiso, de concreto de peso normal.

CONTROLES EN LA CONEXIÓN VIGA-COLUMNA CONTROL DE LA RESISTENCIA AL CORTE . RESISTENCIA AL CORTANTE HORIZONTAL APLICADO AL NUDO Sea:

Donde: Vn es el cortante resistido por el nudo; Vj es el cortante aplicado al nudo; es el factor de reducción de capacidad. La resistencia del nudo debe regirse por los factores para estructuras que resisten los efectos sísmicos, E, por medio de pórticos especiales resistentes a momento, para cortante debe ser 0.85. Se calcula los momentos que se generan el nudo

La determinación de las fuerzas que actúan en el nudo depende de la dirección de análisis que se considere, de esta manera se tiene para los tres diferentes tipos de nudos la sig uiente consideración

Se recuerda que para cualquier caso el peralte de la columna hc será paralelo al sentido de análisis. En nudos interiores independientemente de la dirección de análisis, X o Y, se diseña para los momentos M1YM2 En nudos exteriores en el sentido de análisis X perpendicular al borde, únicamente existe M1 siendo M2=0 y en el sentido de análisis Y paralelo al borde existen los dos momentos M1 y M2. En nudos esquineros se diseña para las dos direcciones X y Y perpendicular al borde, es decir, únicamente existe M1 siendo M2=0. Vcol :Cortante en la columna superior, si no existe carga axial en las vigas, también será igual al cortante en la columna inferior. Por lo tanto el cortante para nudos interiores y nudos exteriores en el sentido de análisis paralelo al borde es:

Para nudos exteriores y esquineros, sentido de análisis perpendicular al borde el Vcol se expresa:

Donde Distancia entre puntos de inflexión de las columnas. El punto de inflexión de una columna puede ser supuesto a media altura, esto se cumple para pisos intermedio

Se puede definir entonces que la fuerza cortante aplicada al nudo Vj, en nudos interiores y nudos exteriores en el sentido de análisis paralelo al borde es igual:

Para nudos exteriores y esquineros, sentido de análisis perpendicular al borde se expresa

La mayor parte de estas fuerzas T1 y C2 son transmitidas al nudo a través de la adherencia de los aceros As1 y As2 dentro del nudo

RESISTENCIA AL CORTANTE HORIZONTAL RESISTIDO POR EL NUDO, VN

Donde f´c está expresado en kg-cm2 ; Aj es el área efectiva de la sección transversal dentro del nudo calculada como el producto de la profundidad hj del nudo por su ancho efectivo bj

. ancho efectivo del nudo bj debe ser el ancho total de la columna bv , excepto que cuando la viga llega a una columna más ancha, el ancho efectivo del nudo debe ser el menor de: (a) El ancho de la viga más la profundidad del nudo

(b) El ancho de la viga más dos veces la distancia perpendicular más pequeña del eje longitudinal de la viga al lado de la columna.

En la Figura. 13 se presenta el detalle del área efectiva , es la misma considerada tanto para nudos interiores como para exteriores y esquineros.

RESISTENCIA AL CORTANTE VERTICAL APLICADO AL NUDO, VJV Aplicable para nudos interiores, exteriores y esquineros. Sea:

En donde Vj : es el cortante horizontal aplicado al nudo Vjv y es el cortante vertical aplicado al nudo. Si Vjv < Vj no se tendrá problema de corte vertical. Se debe comprobar que el peralte de las vigas hv sea menor al peralte de la columna hc . Si es menor, la conexión viga columna no tendrá problema de cortante vertical.

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