DISEÑO DE TRABES

CAPÍTULO VI DISEÑO DE TRABES.

El programa ECOgc diseña trabes y columnas conforme a la sección 5 de las NTCC-96 referente a marcos dúctiles, donde para sismos se considera aquí un factor Q igual a 4.

El objetivo principal del diseño sísmico es el dimensionamiento y detallado de los elementos estructurales, de manera que la estructura sea capaz de desarrollar mecanismos de deformación inelástica, lo que permite disipar la energía de un sismo de gran intensidad sin que la estructura llegue a presentar colapso.

Las NTCC-96 en su capítulo V establecen que: “el diseño para marcos dúctiles debe cumplir con reglas de resistencias relativas a los distintos elementos estructurales para los diferentes estados límite, de manera que se pueda desarrollar una alta ductilidad”. El tipo de mecanismo que se intenta desarrollar es el de columna fuerte-viga débil, lo que significa que las articulaciones plásticas en las vigas son capaces de desarrollar ductilidades muy superiores a las columnas.

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Fig. 6.1 Mecanismo de falla de entrepiso de un marco por columna fuerte-viga débil.

Las vigas se diseñan como miembros que trabajan esencialmente a flexión, y las columnas con cargas axiales muy bajas que no excedan de 0.1Ag *f´c, donde Ag es el área de la sección bruta de la columna. Los requisitos geométricos que marcan las NTCC-96 para vigas (Fig.6.2) se resumen a continuación:

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Fig. 6.2 Unión columna-trabe.

a) Requisitos para marcos dúctiles:

b ≥ 25cm.

h / b ≤ 3 l / b ≤ 30 l / h ≥ 4

Las relaciones de peralte/ancho y longitud/ancho tienen como objetivo que la viga no tenga problemas de pandeo lateral por la esbeltez del alma. El requisito de ancho mínimo, además de evitar el pandeo lateral, también tiene como objetivo que en los marcos dúctiles la sección de la viga tenga una zona comprimida, en la que se tenga un núcleo confinado que pueda proporcionar una gran ductilidad.

También se establece otro requisito que prohíbe que en marcos dúctiles las vigas tengan un ancho superior al lado de la columna con que se conectan. Esto tiene como objetivo evitar que la transmisión de momentos entre viga y columna pueda realizarse sin tener esfuerzos importantes por cortante; por ello se requiere que el refuerzo longitudinal de las vigas cruce las columnas por el interior de su núcleo confinado.

La tesis no comenta el detallado entre uniones viga-columna, solo se procede a analizar la sección crítica de la viga, que es la localizada en el paño de la columna. La siguiente gráfica presenta la numeración de las trabes para los edificios de dos a seis niveles.

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Fig. 6.3 Numeración de trabes.

1. Diseño por flexión.

En la siguiente sección se resumen las envolventes máximas de momentos positivos y negativos que se presentan en la sección de la trabe ubicada en el paño de la columna; posteriormente, se comenta el armado tanto en el lecho inferior como en el superior diseñado con base en las envolventes máximas por momentos flectores.

1. Momentos flectores en trabes.

Los términos M2s y M2i indican momento respecto al el eje local de cada trabe, entendiéndose como 2 alrededor del eje local 2, que puede ser alrededor del eje X o Y dependiendo de la dirección de la trabe en cuestión (Fig.6.4). El subíndice s se refiere a flexión positiva, e i define la flexión negativa.

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Fig. 6.4. Momento positivo alrededor del eje local 2 para una trabe de claro largo.

1. Momentos positivos.

A continuación en la Fig. 6.5, se presentan los momentos positivos, los cuales tienen que ser resistidos por cada trabe.

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Fig. 6.5 Momentos flectores positivos en trabes de dos a seis niveles.[pic 70][pic 71][pic 72][pic 73][pic 74][pic 75][pic 76][pic 77][pic 78][pic 79][pic 80][pic 81]

El modelo ER presenta los mayores momentos positivos para todos los casos (Fig.6.5). El modelo ER-02 presenta momentos flectores positivos que varían de 23.90 a

32.512 ton.-m. para el primer nivel, y de 14.644 a 27.93 ton.-m. para el segundo. Las trabes que deben resistir un mayor momento son las 4, 5 y 6, ubicadas en el primer nivel; por simetría, son todas las trabes ubicadas en los ejes B y C. El modelo ER-04 presenta momentos positivos que varían de 38.115 a 47.768 ton.-m. para el primer nivel, y de 35.014 a 42.032 ton.-m. para el segundo; en este caso, las trabes que tienen un mayor momento son las 7 y 9,   ubicadas en el primer nivel, en lo ejes 2 y 3. El modelo ER-06 presenta momentos positivos que varían de 40.428 a 52.897 ton.-m. para el primer nivel, y de 44.961 a 57.573 ton.-m. para el segundo; en este caso, las trabes que presentan un mayor momento

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