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Timestamp: 2018-06-18 00:51:16
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Matched Legal Cases: ['Artículo 13', 'Artículo 24', 'Artículo 40', 'Artículo 24', 'Artículo 40', 'Artículo 24', 'Artículo 40', 'Artículo 68']

ANEJO 10º. Requisitos especiales recomendados para estructuras sometidas a acciones sísmicas. 1 Alcance. 2 Bases de proyecto - PDF
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José Plaza Ramírez
1 ANEJO 10º Requisitos especiales recomendados para estructuras sometidas a acciones sísmicas 1 Alcance En este anejo se describen los requisitos especiales que se recomiendan para estructuras de hormigón estructural sometidas a acciones sísmicas, complementarios a las disposiciones establecidas en los reglamentos especíicos sobre construcción sismorresistente que sean aplicables según el tipo de estructura de que se trate (Norma de Construcción Sismorresistente NCSE-02 Parte general y ediicación, la NCSE-Puentes o la Instrucción sobre acciones a considerar en puentes de carretera IAP). La deinición de la acción sísmica debe realizarse como se indique en la reglamentación sismorresistente aplicable; por lo general, esto se hará mediante espectros elásticos de respuesta. Durante un sismo uerte, se espera que la estructura entre en rango no-lineal pudiendo disipar parte de la energía que introduce el sismo. Así los espectros de respuesta a considerar en el proyecto pueden ser modiicados sustancialmente teniendo en cuenta la capacidad de la estructura de comportarse de orma dúctil, es decir, de trabajar en un rango de comportamiento no lineal sin pérdida signiicativa de resistencia. La normativa NCSE-02 establece los niveles de ductilidad: Muy alta (μ=4), Alta (μ=3), Baja (μ = 2) y Sin ductilidad (μ = 1). A éstos corresponden actores de comportamiento (actores empleados para reducir el espectro elástico) que pueden recibir tratamientos dierentes en las distintas normativas sísmicas, aunque son totalmente equivalente entre ellos. El nivel de ductilidad de una estructura depende del tipo estructural, materiales, características geométricas, regularidad en planta y alzado de las masas y distribución de elementos resistentes. Por otro lado, es relevante el uso de detalles estructurales y constructivos que garanticen un coninamiento adecuado del hormigón en las zonas en las que se espera la ormación de rótulas plásticas, evite el pandeo de las armaduras longitudinales en la zona de compresión y se potencie la rotura dúctil de las secciones críticas. En zonas de sismicidad importante se recomienda el uso de la ilosoía de Proyecto basado en capacidad mediante el cual se controla el modo de rotura de la estructura potenciando que, en todo caso, la localización de zonas críticas allí donde la rotura dúctil esté garantizada y evitando las mismas en zonas con modos de rotura rágiles (allos por cortante, torsión, esuerzos axiles de compresión, etc.). En este Anejo se establecen recomendaciones sobre detalles constructivos, disposición de armados y criterios de proyecto de estructuras de hormigón adecuados para zonas sísmicas. A eectos del comportamiento rente al sismo se recomienda utilizar los tipos estructurales, detalles constructivos, etc., que proporcionen a la estructura la mayor ductilidad posible, especialmente si la aceleración sísmica de cálculo es elevada. 2 Bases de proyecto Anejo
2 2.1 Requisitos undamentales Las bases de proyecto para estructuras sometidas a acciones sísmicas son las que se establecen en el Título 1º, Bases de proyecto, de esta Instrucción. En el Artículo 13º, Combinación de Acciones, la combinación de la acción sísmica con las restantes acciones se considera como una situación accidental especial deinida como situación sísmica. Como valores representativos cuasipermanentes de las acciones variables, Ψ 2,i Q k,i, se tomarán los indicados en las distintas normas de acciones. A eecto de cálculo de las masas actuantes durante la acción sísmica, se deberá incluir la racción correspondiente a la sobrecarga indicada en la normativa sísmica aplicable o bien la correspondiente al valor cuasipermanente de la sobrecarga, Ψ 2,i Q k,i /g. 2.2 Deiniciones Ductilidad: Capacidad de los materiales y las estructuras de deormarse en rango no-lineal sin surir una degradación sustancial de la capacidad resistente. Desde el punto de vista de estructural se deine como la relación entre la deormación última de rotura y la deormación plástica y puede ser reerida a cualquier cantidad cinemática como los son la deormación propiamente dicha, a la ductilidad de las secciones, rotaciones o el desplazamiento de una estructura. Proyecto sísmico basado en capacidad: Filosoía de proyecto sísmico en estados límites últimos que se basa proteger los elementos y regiones rágiles de la estructura dándole una sobrerresistencia adecuada respecto a los elementos dúctiles y potenciando los mecanismos de rotura dúctiles. Pantallas acopladas: Elemento estructural ormado por dos más pantallas conectadas siguiendo un esquema regular en altura mediante vigas de acoplamiento que tengan rigidez suiciente como para reducir al menos en un 25% la suma de los momentos de empotramiento de todas las pantallas si ueran aisladas. Rótula plática: Zona de un elemento estructural donde la armadura a tracción ha plastiicado y donde puede disiparse energía mediante deormación plástica de la misma. Zona crítica: Región de un elemento sísmico primario donde ocurren las combinaciones de carga pésimas y donde se pueda ormar una rótula plástica. 2.3 Coeicientes parciales de seguridad de los materiales Los coeicientes parciales de seguridad de los materiales γ c y γ s deben tener en cuenta la posible degradación de los materiales debido a las deormaciones cíclicas. Si no se dispone de inormación detallada sobre este aspecto, se deben adoptar los valores de γ c y γ s correspondientes a la situación persistente o transitoria. Si el eecto de degradación de la resistencia se tiene en cuenta explícitamente, se pueden emplear los valores correspondientes Anejo
3 a la situación accidental. 2.4 Elementos primarios y secundarios Es posible designar ciertos elementos estructurales como secundarios desde el punto de vista del sistema sismorresistente. Dichos elementos no se consideraran como parte del esquema estructural para resistir las acciones sísmicas y por lo tanto no deben satisacer un detallado especial como el indicado en el apartado 6 de este anejo. No obstante, estos elementos deben ser dimensionados, según los criterios de proyecto por capacidad, para soportar la carga gravitatoria correspondiente considerando los desplazamientos máximos producidos durante la acción sísmica más desavorable y teniendo en cuenta los eectos de segundo orden. Cualquier elemento estructural que no sea dimensionado como secundario, debe considerarse como primario y, por lo tanto, debe ser dimensionado para resistir la acción sísmica y debe cumplir los detalles necesarios para el grado de ductilidad elegido. La rigidez lateral de todos los elementos secundarios no debe exceder el 15% de la de todos los elementos primarios. A eectos del cálculo sísmico, la rigidez y resistencia de los elementos secundarios debe ser despreciada. No obstante, la masa de los mismos debe ser tenida en cuenta. 3 Materiales Para garantizar un comportamiento estructural con elevada ductilidad deberá utilizarse aceros soldables de alta ductilidad (SD), cuyas características constan en el apartado 32.2 de esta Instrucción. No se permite el uso de barras lisas. Las barras deben satisacer los requerimientos de adherencia, características mecánicas mínimas, de atiga y a cargas cíclicas de gran amplitud citados en el articulado. El hormigón empleado debe poseer resistencia a compresión adecuada. La deormación de rotura del hormigón (ε u ) debe superar la deormación bajo tensión máxima (ε 0 ) con un margen adecuado. Si se emplean hormigones de alta resistencia, se debe tener en cuenta que estos presentan valores de deormación última ineriores a los hormigones convencionales. En ese caso, se debe garantizar, en el cálculo, la rotura dúctil de las secciones transversales mediante el uso de armadura de compresión que proporcione el nivel de ductilidad apropiado. La resistencia y deormación última del hormigón pueden aumentarse disponiendo armadura transversal de coninamiento. La resistencia del hormigón coninado puede obtenerse del Artículo , las deormaciones de pico (ε cc0 ) y última (ε ccu ) del hormigón coninado se pueden obtener a partir de las siguientes expresiones: ccd ε cc0 = ε c cd ε ccu = ε cu + 0, 1α ωw donde α y ω W son los parámetros deinidos en el punto Anejo
4 4 Análisis estructural 4.1 Métodos de cálculo Los métodos de análisis estructural a utilizar para estudiar los eectos de la acción sísmica son: Métodos lineales: - Análisis modal espectral empleando un espectro de respuesta normalizado. - Método estático equivalente. Métodos no-lineales: - Cálculo dinámico no-lineal en el dominio del tiempo empleando una serie de acelerogramas representativos de la zona. - Método estático no-lineal o del empuje incremental. En principio, todos estos métodos son aplicables a estructuras de hormigón estructural teniendo en cuenta los requisitos y comentarios del Título 2º: Análisis estructural. Los criterios de aplicación especíicos de cada método deben ser consultados en la normativa sísmica aplicable. Cuando se considera un comportamiento dúctil para la estructura, debe comprobarse especialmente el eecto de segundo orden causado por las deormaciones, evaluadas teniendo en cuenta la degradación de rigidez surida por la estructura. Las condiciones de rigidez de una estructura y, consecuentemente, los esuerzos inducidos por la acción sísmica, pueden variar considerablemente debido a la inluencia de elementos no estructurales, tales como tabiques o muros de cerramiento. El modelo utilizado para el análisis de los esuerzos debe tener en cuenta este eecto, y en proyecto deben deinirse todos los detalles necesarios para garantizar que en la estructura se reproduzcan las condiciones de colaboración, o no, de estos elementos, en la capacidad resistente de la estructura, tal como se ha previsto en proyecto. 5 Consideraciones relativas a los estados límite últimos 5.1 Proyecto por capacidad Durante acciones sísmicas importantes se suele recurrir a la capacidad de disipar energía que poseen las estructuras con comportamiento dúctil para reducir los esuerzos que deben resistir los elementos. De esta manera se puede evitar, con un coste razonable, el colapso de la estructura y salvaguardar las vidas de los ocupantes de la misma. Debe tenerse presente que esta práctica supone aceptar daños importantes en al estructura y, por lo tanto, un respuesta no-lineal que producirá esuerzos distintos a los predichos mediante el cálculo elástico. El criterio de proyecto por capacidad tiene la inalidad de evitar la ocurrencia de modos de rotura rágiles o que puedan impedir el correcto comportamiento de la estructura, como la transormación de la estructura en un mecanismo de orma prematura produciendo un colapso. Entre los eectos a evitar se encuentran: - Rotura por compresión en secciones de hormigón sin plastiicación de las Anejo
5 armaduras de tracción - Rotura por cortante o torsión primaria. - Rotura de uniones entre elementos o nudos en pórticos de nudos rígidos. - Plastiicación de las cimentaciones o cualquier elemento que deba permanecer en rango elástico. - Fallos por pandeo. - Concentración de rótulas plásticas en un mismo piso de una estructura en altura (ver Figura A.10.1). - Etc. Comportamiento rágil no deseable Figura A.10.1 Comportamiento dúctil deseable Para evitar los modos de allo no deseables, las acciones de cálculo de los elementos deben determinarse mediante condiciones de equilibrio, aislando el elemento o la zona de la estructura a proteger de la alla prematura. Posteriormente, se asume la ormación de las rótulas plásticas previstas en las zonas críticas, considerando los posibles actores de sobrerresistencia de los materiales. La zona aislada debe resistir, mediante el criterio de estados límite y empleando los correspondientes coeicientes parciales de seguridad, los esuerzos derivados de esta situación. Obsérvese que, mediante este criterio, la región o elemento dimensionado para los esuerzos así obtenidos es más resistente que las rótulas plásticas ormadas supuestamente en sus extremos, que presentan un comportamiento no-lineal dúctil y cuya plastiicación bajo un sismo importante es deseada. Así se garantiza que la rótula plástica pueda desarrollarse y deormarse durante la acción sísmica manteniendo la región rágil con un comportamiento esencialmente elástico. A continuación se dan reglas para determinar los esuerzos de cálculo en algunos elementos estructurales según el criterio de proyecto por capacidad Esuerzo cortante en vigas Se debe prevenir la rotura por cortante en vigas que pueda impedir que se desarrolle todo el comportamiento dúctil a lexión del elemento. Para ello los esuerzos cortantes de cálculo, para vigas soportando una carga gravitatoria distribuida, se deben determinar en base al esquema indicado en la siguiente igura. Se aísla el elemento y se supone que las secciones de los extremos han plastiicado, ormando rótulas plásticas en las uniones; debe tenerse en cuenta el signo del esuerzo en cada extremo en unción de las posibles direcciones de la acción sísmica (Figura A.10.2). Anejo
6 Figura A.10 2 El esuerzo cortante de cálculo será el mayor de las siguientes situaciones posibles: V V d1 d 2 ql = + γ 2 ql = + γ 2 SR SR 1 2+ ( M + M ) u L 1+ 2 ( M + M ) donde: q Carga distribuida que debe soportar la viga durante el sismo. L Luz libre de la viga. M u, M u Momentos resistentes positivos en las secciones extremas de la viga. M 1-2- u, M u Momentos resistentes negativos, en valor absoluto, en las secciones extremas de la viga. γ SR Factor de sobrerresistencia para los momentos extremos de valor 1,35. Este parámetro tiene en cuenta la resistencia real del acero considerando el endurecimiento plástico Momentos lectores en soportes Para evitar modos de rotura como los indicados en la igura A.10.1 en estructuras de varios pisos, en las uniones viga-columna se debe garantizar que las rótulas plásticas se ormen en las vigas en lugar de los soportes. Este requisito debe cumplirse en todos los niveles salvo en el último piso. u L u u Anejo
7 Figura A.10.3 Este requisito se considera satisecho si, para cada dirección de estudio de la acción sísmica, se veriica que la suma de los momentos últimos en las columnas es superior a la suma de momentos últimos de las vigas: Columnas Mu γ SR Vigas donde γ SR es el actor de sobrerresistencia, de valor 1,35. En la comprobación anterior se deben considerar los valores máximos y mínimos que puede tomar el esuerzo axil de los soportes bajo la acción sísmica Esuerzo cortante en soportes Debe evitarse la rotura por cortante en los soportes y garantizarse que, de ocurrir la rotura del mismo, esta es por lexión. El esuerzo cortante de cálculo puede obtenerse para estos elementos usando criterios similares al indicado en el punto teniendo en cuenta que no existe carga distribuida en este elemento y el valor del esuerzo axil correspondiente. El actor de sobrerresistencia puede tomarse como 1,35 para estructuras de ductilidad alta ó 1,2 para otros casos. Mu 5.2 Estado límite de agotamiento por cortante No se permite proyectar elementos lineales sin armadura de cortante. La contribución del hormigón a la resistencia a cortante (V cu ) se ve disminuida en unción del nivel de ductilidad que se le exige a la sección. Así en se recomienda modiicar la parte independiente del esuerzo axil de la ecuación correspondiente a V cu del Artículo de la siguiente orma: 0,15κ = ξ ( 100 ρ l γ C + 0,15α σ βb 1/ 3 V cu ck ) l cd 0 d Anejo
8 donde el coeiciente κ que aecta el término 0,15/γ toma los siguientes valores: -Estructuras de ductilidad baja o moderada: 0,8 -Estructuras de ductilidad alta: 0,5 -Estructuras de ductilidad muy alta: 0,2 6 Detalles estructurales de elementos primarios 6.1 Generalidades En lo que sigue se establecen unos requisitos dimensionales y de disposición de armaduras que aseguran un comportamiento de ductilidad alta para las dierentes magnitudes de la acción sísmica, de acuerdo con la experimentación disponible y el comportamiento real de estructuras sometidas a sismo. Los requisitos relativos a dimensiones mínimas o a cuantías máximas están, en general, establecidos para evitar una excesiva concentración de armaduras o una inadecuada ejecución de las zonas de mayor responsabilidad estructural. Los requisitos relativos a armaduras longitudinales, en cuanto a cuantías mínimas en secciones y distribuciones a lo largo del elemento, están establecidos teniendo en cuenta, principalmente, la reversibilidad de momentos y el cambio de las leyes de esuerzos a lo largo del elemento debido al comportamiento no lineal supuesto. Los requisitos relativos a armaduras transversales están establecidos, principalmente, con el in de coninar el hormigón comprimido, evitar el pandeo de la armadura comprimida y aumentar la resistencia a cortante. Por último, los criterios generales relativos a las condiciones de anclaje se establecen para tener en cuenta el deterioro de estas características resistentes debido a la acción de las cargas cíclicas alternadas. 6.2 Vigas Este apartado se reiere a elementos que trabajan undamentalmente a lexión y cumplen las siguientes condiciones: - El esuerzo axil de compresión de cálculo reducido, debido a la situación sísmica, cumple: N d 0,10 Ac cd - La relación ancho/canto no será menor que 0,3. - La luz del vano no será menor que cuatro veces el canto útil del elemento. - Si existe una losa superior de hormigón, se tomará un ancho eicaz de la misma como se deine más adelante. La armadura de la losa contenida en este ancho orma parte de la armadura superior de la viga y, por lo tanto, se debe tener en cuenta a eectos de la cuantía máxima permitida y del cálculo del esuerzo cortante por criterios de capacidad. o En nudos vigas-columna exteriores sin vigas transversales, se tomará como el ancho de la columna. o En nudos vigas-columna exteriores con vigas transversales, se tomará como el Anejo
9 o ancho de la columna más dos veces el canto de la losa a cada lado de la viga en el que exista losa. En nudos vigas-columna interiores se pueden incrementar los anchos anteriores en dos veces el canto de la losa. Figura A.10.4 En relación con el anclaje y solapo de las armaduras se cumplirán las siguientes indicaciones: - Las longitudes de anclaje de las armaduras se aumentarán 10Ø respecto a las deinidas para cargas estáticas tal como se indica en el articulado de esta instrucción para cargas cíclicas. - Los empalmes de las armaduras se alejarán, en lo posible, de las zonas próximas a los extremos, en una longitud de dos veces el canto de la viga, o de las zonas donde se prevea la ormación de rótulas plásticas. La longitud de las zonas críticas o susceptibles de albergar rótulas plásticas se debe tomar como: - En pórticos de nudos rígidos, 2 veces el canto de la viga medida desde la cara de los elementos de apoyo hacia la mitad del vano. - Dos veces el peralte del elemento a ambos lados de una sección donde el acero pueda plastiicar bajo situaciones de carga sísmicas. - En vigas que soporten cargas puntuales importantes, la zona situada directamente bajo la carga y 2 veces el canto de la viga a ambos lados de la misma. Los esquemas estructurales con pilares discontinuos, apeados en vigas laterales, no son recomendables en zonas de sísmicas. En todo caso, dichas vigas deben dimensionarse con especial cuidado debiendo usarse las reglas de proyecto por capacidad. La componente Anejo
10 vertical de las aceleraciones sísmicas incluirse en el análisis estructural Ductilidad alta Disposiciones generales en toda la viga: - Las vigas deben presentar descuelgue respecto al canto de la losa. Este descuelgue debe ser superior a la proundidad de la ibra neutra en la zona de apoyo bajo el momento negativo de rotura. El ancho del descuelgue debe ser de al menos 200 mm. - En toda su longitud se debe disponer una armadura longitudinal de al menos 2φ14 o 25% de la cuantía máxima de armadura negativa en cualquier sección entre apoyos. En todo caso, se debe respetar la cuantía mínima establecida en el articulado de esta instrucción. - La cuantía máxima a tracción en cualquier sección de la viga será menor a: ρ max = ρ'+ 72 cd 2 yd [ MPa] - Se dispondrá armadura transversal, de al menos φ6 en orma de cercos cerrados, en toda la longitud de la viga y a una separación no mayor de h/2. Disposiciones a cumplir en las zonas críticas de la viga, susceptibles de albergar una rótula plástica: - La armadura de compresión será al menos 50% de la armadura de tracción dispuesta en la misma sección. - La armadura transversal será al menos de φ6 en orma de cercos cerrados. En la zona de apoyos, la primera armadura transversal se debe disponer a 50 mm del apoyo. La separación máxima de dicha armadura debe ser menor que: o d/4 o 6 veces el menor diámetro de la armadura longitudinal. o 24 veces el diámetro de la armadura del cerco. o 200 mm Ductilidad muy alta Disposiciones generales en toda la viga: - Las vigas deben presentar descuelgue respecto al canto de la losa. Este descuelgue debe ser superior a la proundidad de la ibra neutra en la zona de apoyo bajo el momento negativo de rotura. El ancho del descuelgue debe ser de al menos 250 mm. - En toda su longitud se debe disponer una armadura longitudinal de al menos 2φ14 o 33% de la cuantía máxima de armadura negativa en cualquier sección entre apoyos. En todo caso, se debe respetar la cuantía mínima establecida en el articulado de esta instrucción. - La cuantía máxima a tracción en cualquier sección de la viga será menor a: cd 2 ρ max = ρ ' + 50 [ N mm ] 2 yd - Se dispondrá armadura transversal, de al menos φ6 en orma de cercos cerrados, en toda la longitud de la viga y a una separación no menor de h/2. Anejo
11 Disposiciones a cumplir en las zonas críticas de la viga, susceptibles de albergar una rótula plástica: - La armadura de compresión será al menos el 33% de la armadura de tracción dispuesta en la misma sección. - La armadura transversal será al menos de φ6 en orma de cercos cerrados. En la zona de apoyos, la primera armadura transversal se debe disponer a 50 mm del apoyo. La separación máxima de dicha armadura debe ser menor que el: o d/4 o 8 veces el menor diámetro de la armadura longitudinal. o 24 veces el diámetro de la armadura del cerco. o 200 mm Figura A Soportes Este apartado se reiere a elementos que trabajan undamentalmente a compresión compuesta y cumplen las siguientes condiciones: - El esuerzo axil de compresión de cálculo reducido, debido a la situación sísmica, es: N d 0,10 Ac cd - Los soportes que orman parte del sistema sismorresistente primario, proyectados con algún nivel de ductilidad dierente al esencialmente elástico, deben cumplir siguiente condición para el esuerzo axil de cálculo: N d 0,65 Ac cd - La relación entre la dimensión mayor y menor del rectángulo en el que se inscribe la sección transversal, no debe exceder 2.5. En relación con el anclaje y el solapo de las armaduras se cumplirán las siguientes indicaciones: - Las longitudes de anclaje de las armaduras se aumentarán 10Ø respecto a las deinidas para cargas estáticas tal como se indica en el articulado de esta instrucción Anejo
12 para cargas cíclicas. - Los empalmes de las armaduras se alejarán, en lo posible, de las zonas próximas a los extremos o de las zonas donde se prevea la ormación de rótulas plásticas. Las zonas comprendidas dentro de las longitudes de rótula plástica a ambos extremos de una columna se deben considerar zonas críticas. En ausencia de inormación más precisa, lo longitud de las rótulas plásticas se tomarán como el máximo de los siguientes valores: - la máxima dimensión de la sección transversal de la columna. - 1/6 de la longitud libre de la columa mm Si la longitud libre de la columna es inerior a 3 veces la mayor dimensión de su sección transversal, toda la columna debe ser considerada como una zona crítica y se deben cumplir los detalles estructurales mínimos correspondientes Disposiciones generales Estas disposiciones son aplicables a cualquier columna que orma parte de un sistema primario de resistencia sísmica proyectado con un tipo de comportamiento superior al esencialmente elástico. La cuantía de armadura longitudinal no debe ser inerior a 1% ni superior a 6%. Si la sección transversal es simétrica, se debe disponer un armado longitudinal también simétrico. El armado longitudinal estará compuesto por, al menos, tres barras en cada cara. En caso de secciones circulares, se deben disponer, al menos, seis barras en total. La armadura transversal estará compuesta por cercos cerrados y, en su caso, lejes adicionales de al menos φ6. La disposición de las armaduras transversales será tal que proporcione que suministre coninamiento eectivo a la sección transversal. A lo largo de las zonas críticas se debe disponer una cuantía mecánica mínima de armadura transversal de valor: ω W, min = Fuera de las zonas críticas, es necesario disponer armadura transversal de al menos φ6 a una separación no superior de 15 veces el diámetro de la menor armadura longitudinal ni 150 mm. En estructuras de ductilidad alta o muy alta se debe cumplir además las disposiciones indicadas más abajo. 0, Disposiciones para ductilidad alta La sección mínima de la sección transversal será de 250 mm. La cuantía máxima de armado longitudinal será de 4%. La distancia entre armaduras longitudinales no será superior a 200 mm. En toda la longitud de la columna, es preciso suministrar soporte transversal de las armaduras longitudinales mediante cercos o ganchos adicionales, al menos de orma alternativa y en las barras de las esquinas. En las zonas críticas, susceptibles de albergar una rótula plástica, se debe suministrar una cuantía de armadura transversal igual o superior a: Anejo
13 1 ν d yd b c ω = W,min 0, 035 α 1333 b0 donde: N d ν d = Ac cd b c Ancho de la sección transversal b 0 Ancho del núcleo coninado (medido entre las líneas centrales de los cercos coninantes). α Factor de eectividad del coninamiento, deinido en el punto de esta Instrucción. La separación máxima de las armaduras transversales en las zonas críticas será el menor de los siguientes valores: b 0 /3, 150 mm ó 8 veces el diámetro de la menor armadura longitudinal. Figura A Disposiciones para ductilidad muy alta La sección mínima de la sección transversal será de 300 mm. La cuantía máxima de armado longitudinal será de 4%. El diámetro mínimo de la armadura transversal será φ8. La distancia entre armaduras longitudinales no será superior a 150 mm. En toda la longitud de la columna, es preciso suministrar soporte transversal de las armaduras longitudinales mediante cercos o ganchos adicionales, al menos de orma alternativa y en las barras de las esquinas. En las zonas críticas, susceptibles de albergar una rótula plástica, se debe suministrar una cuantía de armadura transversal igual o superior a: ω W,min 1 ν d yd b c = 0, 035 α 950 b0 donde los parámetros de la órmula toman los signiicados que en el apartado anterior. La separación máxima de las armaduras transversales en las zonas críticas será el menor de los siguientes valores: b 0 /4, 100 mm ó 6 veces el diámetro de la menor armadura longitudinal. Anejo
14 Figura A Nudos Para la comprobación de las condiciones de los nudos deberá procederse utilizando un modelo de bielas y tirantes, deinido de acuerdo con los criterios generales del Artículo 24º y estableciendo las comprobaciones de los distintos elementos según las indicaciones del Artículo 40º. Los nudos vigas-columna se dimensionarán para resistir el esuerzo cortante determinado según criterios de proyecto por capacidad como se indica en el apartado 5 de este anejo. Adicionalmente, se debe disponer armadura transversal con la inalidad de suministrar coninamiento adecuado al hormigón del núcleo. Esta armadura será paralela a la armadura horizontal de las columnas. Figura A.10.8 Anejo
15 En general, la armadura transversal de coninamiento en el nudo no será inerior a la especiicada para las zonas críticas de las columnas. Como excepción, si el nudo recibe vigas por sus cuatro caras y el ancho de estas es de al menos ¾ de la dimensión paralela de la columna, la separación de los cercos de coninamiento puede ser el doble de la especíicada anteriormente, pero nunca mayor a 150 mm. 6.5 Pantallas Este apartado se reiere a elementos de gran rigidez cuya unción undamental es la de resistir los esuerzos horizontales producidos por la acción sísmica y que cumplen las siguientes condiciones: - El espesor mínimo de la pantalla será de 150 mm y no mayor que el 5% de la altura libre del piso. - La armadura principal se dispone en ambas caras. - Las pantallas que orman parte del sistema sismorresistente primario, proyectados con algún nivel de ductilidad dierente al esencialmente elástico, deben cumplir siguiente condición para el esuerzo axil de cálculo: N d 0,40 Ac cd - La cuantía geométrica de armado longitudinal será de 4%. - Las condiciones de rigidez y, por tanto, las dimensiones, no variarán signiicativamente a lo largo de la altura. - En el caso de que se presenten huecos, éstos estarán alineados verticalmente. En relación con el anclaje y solapo de las armaduras, se cumplirán las siguientes indicaciones: - Las longitudes de anclaje de las armaduras se aumentarán 10φ respecto a las deinidas para cargas estáticas el articulado de esta instrucción. - Los grupos de pantallas de sección rectangular conectadas entre sí en planta ormando secciones L, T U, doble T o similares, se considerarán como unidades integrales ormadas por almas y alas. El ancho eectivo de las alas se tomará a partir del borde de las almas en una longitud no mayor que la longitud real del ala, la mitad de la distancia entre almas adyacentes o el 25% de la altura total de la pared por encima del nivel considerado. En todo caso, el axil reducido al que se hace reerencia en este apartado está normalizado respecto al alma de la sección transversal. La longitud de la zona crítica, susceptible de albergar una rótula plástica, se tomará como el valor máximo de la longitud horizontal de la pantalla o la altura total de la pared. No obstante, la longitud de la zona crítica no será superior a 2 veces la longitud horizontal de la pantalla, la altura libre de piso para ediicios de 6 pisos o menos ó 2 veces la altura libre de piso para ediicios de más de 6 pisos. Siempre que el axil reducido de cálculo bajo la acción sísmica sea igual o superior a 0,15 es preciso disponer la siguiente cuantía mecánica de armadura horizontal de coninamiento en la zona crítica: en elementos primarios de ductilidad alta 1 ( ν d + ωv ) yd b c ω W,min = 0, 035 α 1333 b 0 Anejo
16 en elementos primarios de ductilidad muy alta 1 ( ν d + ωv ) yd b c ω W,min = 0, 035 α 950 b0 donde: ω v Cuantía mecánica de armadura vertical en el alma, normalizada respecto al alma de la pantalla. Este coninamiento se debe disponer en los extremos de la pantalla, en orma de cercos, en una distancia horizontal (l c ) medida desde el recubrimiento de las armaduras hasta el punto en el que el hormigón no coninado pueda surir desprendimiento. Esta distancia se puede obtener como: ε = cu l c x u 1 ε cu, c donde: ε cu Deormación de aplastamiento del hormigón para la resistencia característica que corresponda. ε cu,c Deormación de aplastamiento del hormigón coninado que se puede obtener como: ε cu, c = ε cu + 0, 1α ω w, donde α y ω W son los parámetros deinidos en el punto X u Proundidad de la ibra neutra en rotura después del desprendimiento del hormigón no coninado. A alta de un cálculo riguroso, esta se puede estimar hc bc x = ν + ω, siendo b 0 el ancho del núcleo coninado de la como: ( ) pantalla. u d v b 0 Figura A.10.9 En la zona de borde coninada, la cuantía de armadura vertical no debe ser menor a 0,005. El espesor de la zona de borde coninada no debe ser menor a 200 mm en general. Si la longitud l c no excede el doble del ancho de la zona coninada o el 20% de la longitud horizontal del muro, el ancho del la zona coninada será también mayor al 10% de la Anejo
17 altura libre del piso. Si la longitud l c excede el doble del ancho de la zona coninada o el 20% de la longitud horizontal del muro, el ancho del la zona coninada será también mayor al 15% de la altura libre del piso. Figura A Elementos de unión entre pantallas acopladas Este apartado se reiere a elementos tipo dintel o vigas de canto que unen en su plano dos pantallas a distintas alturas. Se entiende que estos elementos son suicientemente rígidos como para acoplar la deormación de las pantallas tanto en sentido de desplazamientos horizontales como de giros. Dichos elementos se deben considerar en el modelo estructural de la pantalla. Las placas o orjados no contenidos dentro del plano de la pantalla no se consideran elementos de acoplamiento. Estos elementos pueden dimensionarse como vigas se cumple que la longitud del mismo es mayor a 3 veces su canto o bien cuando la isuración inclinada bajo la acción sísmica sea poco probable, lo cual se puede considerar satisecho si se da la condición: Vd ctd bh donde: V d Cortante de cálculo bajo la combinación sísmica. Resistencia a tracción inerior de cálculo del hormigón. ctd Cuando los criterios anteriores no se cumplan, estos elementos deben dimensionarse de acuerdo a los criterios de bielas y tirantes deinidos de acuerdo con los criterios generales del Artículo 24º y estableciendo las comprobaciones de los distintos elementos según las indicaciones del Artículo 40º. El armado de estos elementos debe disponerse ormando dos diagonales a lo largo de la viga como se muestra en la igura siguiente: Anejo
18 Figura A El armado longitudinal en cada diagonal debe satisacer la condición siguiente: V A senα d 2 si siendo α la inclinación de las diagonales respecto a la horizontal y A si el área de armado longitudinal en cada diagonal. Las diagonales deben armarse siguiendo patrones similares a los de las columnas para evitar el pandeo de las mismas. La dimensión de la diagonal en el plano de la viga será al menos 50% del ancho de la viga. La longitud de anclaje de las armaduras se debe aumentar en un 50% respecto a las requeridas en el articulado de esta instrucción para cargas estáticas. Se debe disponer armadura transversal, para evitar el pandeo de las armaduras comprimidas, de acuerdo a lo indicado en apartado 6.3 de este anejo. Adicionalmente, se dispondrán armaduras verticales y horizontales en ambas caras tal y como se establece en el articulado de esta instrucción en relación a las vigas de gran canto. yd 6.7 Diaragmas horizontales Los diaragmas horizontales pueden estar constituidos por losas de hormigón o por la capa de compresión de los orjados unidireccionales o bidireccionales siempre que su espesor sea mayor o igual que 50 mm, se disponga una armadura de reparto en ambas direcciones y se garantice una adecuada vinculación con los elementos perimetrales (vigas o zunchos). A eectos de cálculo los diaragmas pueden considerarse como elementos ininitamente rígidos en su plano, siempre que la relación entre la dimensión mayor y la menor del mismo en planta sea igual o menor a 4. Si esta relación no se cumple, en todo el orjado o en alguna región de este, se necesitará hacer un análisis más detallado sobre la deormabilidad del mismo y sus eectos en el reparto de la acción sísmica a los elementos primarios. Los diaragmas horizontales deben dimensionarse de acuerdo a los criterios de bielas y tirantes deinidos de acuerdo con los criterios generales del Artículo 24º y estableciendo las comprobaciones de los distintos elementos según las indicaciones del Artículo 40º. Se debe garantizar que el diaragma es capaz de distribuir los esuerzos sísmicos a los elementos primarios unidos por el mismo, prestando atención a la concentración de esuerzos que se produce en la zona de huecos y las posibles direcciones de la acción sísmica. Las bielas deben estar adecuadamente coninadas, siguiendo criterios similares a los usados para columnas de ductilidad alta, a menos que la compresión de las mismas sea inerior a 0,15 cd bajo la acción sísmica de cálculo. Si es preciso armado longitudinal en las bielas comprimidas, se deben adoptar medidas apropiadas para evitar el pandeo de las armaduras longitudinal de acuerdo a lo indicado en el apartado 6.3 de este anejo. En diaragmas ormados por placas preabricadas se debe veriicar la capacidad de las Anejo
19 juntas longitudinales para transmitir el esuerzo cortante, que se produce en el plano de las mismas, considerando el diaragma como una viga apoyada en los elementos del sistema primario. Este cortante puede resistirse mediante armadura que atraviese la junta transversalmente y se ancle en los elementos preabricados (posteriormente la junta debe ser hormigonada) o bien mediante la armadura transversal de la losa superior hormigonada in-situ (si existe). En este último caso, la losa superior debe ser de al menos 70 mm de espesor. La supericie de la placa preabricada sobre la que se hormigona la losa debe ser rugosa y estar limpia o bien deben existir conectadores de cortante. De igual modo, se debe veriicar la capacidad de los diaragmas preabricados de transmitir los esuerzos sísmicos a los elementos primarios. 6.8 Elementos de cimentación Si los esuerzos de cálculo de la cimentación se determinan mediante los criterios de proyecto por capacidad, no se espera disipación signiicativa de energía en estos elementos y por lo tanto no requieren un detallado especial para garantizar un nivel de ductilidad. En caso contrario, los elementos de cimentación deben cumplir los mismos requisitos indicados anteriormente. En todo caso, la solución adoptada para la cimentación debe adaptarse a los siguientes criterios: - Debe evitarse la coexistencia de distintas soluciones de cimentación en una misma unidad estructural, entendida como la parte de la estructura separada del resto por una junta en toda su altura. - Si el terreno de apoyo presenta heterogeneidades sustanciales, la cimentación se raccionará constituyendo unidades estructurales dierentes. - Si existe probabilidad de licueacción se evitarán cimentaciones supericiales. - El extremo de las cimentaciones proundas deben llevarse bajo las capas licuables. - Se deben disponer de elementos de atado, bajo elementos primarios, en ambas direcciones a base de vigas de atado a la altura de zapata, evitando la ormación de pilares cortos. Las dimensiones mínimas de las vigas de atado serán de 250 mm de base y 400 mm de canto, para estructuras de hasta 3 pisos sobre el sótano, ó 500 mm de canto, para estructuras de altura mayor. Se debe tener en cuenta el esuerzo axil que tiene lugar debido a la acción horizontal. - Si la aceleración de cálculo es inerior a 0,16 g el atado puede ser a base de una losa de cimentación siempre que su canto sea al menos 150 mm o 1/50 la distancia entre pilares. 6.9 Elementos y uniones preabricadas Las vigas y soportes preabricados deben satisacer los requisitos indicados en el apartado 6.1 y 6.2 de esta recomendación teniendo presente la vinculación real de los elementos en la determinación de las regiones críticas. En pórticos de nudos rígidos, se debe garantizar la adecuada transmisión de momentos de sentido positivo y negativo a través de las uniones y los apoyos empotrados con una resistencia adecuada. Los esuerzos de cálculo deben determinarse de acuerdo a los principios de proyecto por capacidad. Si la unión de los elementos se localiza dentro de una región crítica, esta debe sobre- Anejo
20 dimensionarse, de acuerdo a los criterios de capacidad, para garantizar que no plastiica a menos que se demuestre que la unión conorma un dispositivo con suiciente ductilidad y capacidad de disipación de energía y ha sido considerada como tal en el proyecto. En todo caso, se debe prevenir, mediante criterios de proyecto por capacidad, el colapso prematuro de la unión. En pantallas ormadas por elementos preabricados se debe veriicar la capacidad de transmitir los esuerzos cortantes, que se producen en el plano del mismo, siguiendo disposiciones similares a las indicadas para las juntas de diaragmas horizontales en el apartado 6.6 de este anejo. En los diaragmas horizontales constituidos a partir de elementos preabricados se deben satisacer las disposiciones indicadas en el apartado 6.6 de este anejo. 7 Anclaje de armaduras El anclaje de las armaduras debe realizarse conorme lo indicado en Artículo 68º de esta instrucción. Se recuerda que bajo solicitaciones sísmicas, el anclaje de las armaduras debe aumentarse en 10φ respecto al valor dado para cargas estáticas. Anejo
Estructuras de acero Cálculo plástico de secciones
Estructuras de acero Cálculo plástico de secciones Página 1. Criterio de plastiicación de Von Mises... 1. Resistencia de las secciones... 1 3. Secciones de cálculo... 4. Comprobación de secciones... 3