Upload
others
View
12
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
INSTITUTO DE INGENIERÍA
UNAM, MÉXICO
ESTADO DEL ARTE DE LA CONSTRUCCION DE EDIFICIOS PREFABRICADOS EN MEXICO Mario E. Rodriguez Instituto de Ingenieria, UNAM 12 de Marzo, 2013 Facultad de Ingeniería, UNAM
http://www.construaprende.com
RECONOCIMIENTOS
ANIPPAC
ANIVIP CONACYT
INSTITUTO DE INGENIERIA (UNAM) Dr. Jose Restrepo (UCSD)
Estudiantes:
JJ Blandon (Doctorado) M. Torres (Doctorado) E .Vasquez (Maestría)
G. León (Maestría) H. Cabrera (Maestría)
http://www.construaprende.com
INDICE
1. Comportamiento de estructuras
prefabricadas en sismos
2. Conexiones entre elementos
estructurales de edificios
3. Diafragmas en edificios
4. Prefabricación en puentes
http://www.construaprende.com
Construcción de un edificio prefabricado de
15 niveles en el DF
(Hotel en Gran Sur, DF)
http://www.construaprende.com
PUENTES EN LA CIUDAD DE MEXICO
http://www.construaprende.com
Rapidez Control de calidad
Medio ambiente (sustentabilidad)
http://www.construaprende.com
¿Por que no se usa tanto las
estructuras prefabricadas de
Concreto?
1. Inercia al cambio
2. Tiempo
3. Experiencias observadas en terremotos
http://www.construaprende.com
ASPECTOS RELEVANTES A
CONSIDERAR EN EL DISEÑO Y
COMPORTAMIENTO SISMICO DE
ESTRUCTURAS PREFABRICADAS:
1. CONEXIONES
2. SISTEMAS DE PISO (Diafragmas)
http://www.construaprende.com
COMPORTAMIENTO SISMICO
OBSERVADO EN
ESTRUCTURAS
PREFABRICADAS
http://www.construaprende.com
Armenia, 1988 http://www.construaprende.com
1994 Terremoto de Northridge
http://www.construaprende.com
ESTRUCTURAS DE CONCRETO PREFABRICADO, TERREMOTO DE CHILE, MARZO 2010
http://www.construaprende.com
Edificio prefabricado de CR en Ciudad Empresarial http://www.construaprende.com
http://www.construaprende.com
EMPLEO DEL CONCEPTO DE EMULACION http://www.construaprende.com
ASPECTOS RELEVANTES A
CONSIDERAR EN EL DISEÑO Y
COMPORTAMIENTO SISMICO DE
ESTRUCTURAS PREFABRICADAS:
1. CONEXIONES
2. SISTEMAS DE PISO (Diafragmas)
http://www.construaprende.com
1. CONEXIONES ENTRE ELEMENTOS PREFABRICADOS DE CONCRETO
http://www.construaprende.com
CONEXIÓN TIPO “VENTANA” http://www.construaprende.com
CONEXIÓN CON BARRAS DE REFUERZO SOLDADAS
http://www.construaprende.com
Construcción de un edificio prefabricado de
15 niveles en el DF
(ventanas y varillas soldadas en trabes)
http://www.construaprende.com
ESTUDIOS EXPERIMENTALES EN MEXICO
(II, UNAM) DEL COMPORTAMIENTO DE
CONEXIONES VIGA-COLUMNA EN
MARCOS DE CR PREFABRICADOS
http://www.construaprende.com
EDIFICIO PREFABRICADO EN MEXICO CON CONEXION TIPO “VENTANA” http://www.construaprende.com
Precast Wall
Precast Column
VISTA DEL MODELO DURANTE SU CONSTRUCCIÓN
http://www.construaprende.com
CONEXION PREFABRICADA VIGA-COLUMNA INTERIOR (CORTE A-A)
Viga en L
40 41 Estribo Ø1/4"
Ductos plásticos para ganchos
Ø4mm @ 60
3Ø3/8" de viga T
Columna250x250
Estribo Ø4mm@60
2Ø3/8"
Estribo Ø4mm3Ø3/8"
3Ø1/2" colocalasen obra
2
55
225
250
http://www.construaprende.com
ESTUDIO EXPERIMENTAL EN EL II
http://www.construaprende.com
DAÑO OBSERVADO EN MARCO LATERAL AL FINAL DEL ENSAYE
MURO ESTRUCTURAL DE CR
http://www.construaprende.com
DAÑO OBSERVADO EN LA CONEXION TRABE-COLUMNA EN EL EDIFICIO PREFABRICADO
ENSAYADO
http://www.construaprende.com
2.55 kN
39.24 kN
2.55 kN
78.48 kN
39.24 kN1.47 kN-m
1.47 kN-m
7.63
kN
-m
P/Ag*f'c=0.03
3025
208m
m
17
19212mm19
( M=0.60 My )
DIMENSIONES Y FUERZAS
EXTERNAS CALCULADAS EN
LA CONEXION TIPO “VENTANA”
http://www.construaprende.com
47.87 (0.44)
212mm
(0.87)
(0.6
0)
(0.1
0)
(0.56)
(0.69
)
(0.56)
(0.0
4)
16.28
(0.5
8)
(0.17)
(0.20)
(0.25)
(0.16)
4.81
34.34 (1.0)
16.48 (0.15)
19.03
(0.15)
17.46
27.66
21.68
34.43
36.5
935
.71
12.4
6
42.18
20.99
1.96
27.47 kN
76.52 kN34.14
39.24
27.47 kN
34.14
1.96 37.28 kN
40.5
5050
67.5
58.5 64 89.5
9811
0
72
208m
m
APLICACIÓN DEL MODELO DEL PUNTAL Y TIRANTE PARA EL ANALISIS DE LA CAPACIDAD RESISTENTE
DE LA CONEXION
Elemento
critico
Para F=32.0 kN se produce el aplastamiento del concreto, fc=0.87 f’c
http://www.construaprende.com
ESTUDIOS EN MEXICODE CONEXIONES CON BARRAS DE REFUERZO SOLDADAS
http://www.construaprende.com
ENSAYES EN MEXICO DE UNA CONEXIÓN PREFABRICADA TRABE-COLUMNA (Zermeño, 1992)
http://www.construaprende.com
VISTA DE UN ENSAYE TIPICO DE LA CONEXION TRABE-COLUMNA PREFABRICADA
http://www.construaprende.com
-50
-25
0
25
50
-15 -10 -5 0 5
V (
ton
)
D(cm)
CICLOS CARGA LATERAL-DESPLAZAMIENTO MEDIDOS EN EL ENSAYE DE LA CONEXION TRABE-COLUMNA PREFABRICADA
Fractura de refuerzo soldado
http://www.construaprende.com
Fractura de refuerzo soldado
http://www.construaprende.com
OPINION DE LOS PREFABRICADORES QUE PATROCINARON EL ESTUDIO (ANIPPAC): MALA SOLDADURA MAL SOLDADOR LOS DEL II SON MALOS, ETC ETC
http://www.construaprende.com
-10000
-6000
-2000
2000
6000
10000
-0.12 -0.08 -0.04 0 0.04 0.08 0.12
e s
fs
(kg/
cm2 )
VARILLA SIN SOLDAR
ENSAYES EN TRACCION EN MEXICO (RODRIGUEZ et al.,2006) DE VARILLAS DE REFUERZO DE 25 MM SIN Y CON SOLDADURA (fy = 4200 kg/cm2)
http://www.construaprende.com
0
2000
4000
6000
8000
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
f s(k
g/c
m2)
es
E70
E90
VARILLA SOLDADA, ELECTRODO E90 CON PRECALENTAMIENTO
VARILLA SOLDADA, BISEL B1 SIN PRECALENTAMIENTO
ENSAYES EN TRACCION EN MEXICO (RODRIGUEZ et al.,2006) DE VARILLAS DE REFUERZO DE 25 MM SIN Y CON SOLDADURA (fy = 4200 kg/cm2)
0
2000
4000
6000
8000
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10
f s(k
g/c
m2)
es
B1
B2
http://www.construaprende.com
MODELO ANALITICO EMPLEADO (Rodriguez y Torres, 2012)
http://www.construaprende.com
A (es=0.02)F 22
7
-7
-22
-37
-52
0
-70
-50
-30
-10
10
30
-15 -10 -5 0 5
Mc
(t-m
)
D (cm)
Experimental
Calculado Ec1
V (t)
COMPARACION ENTRE CICLOS DE HISTERESIS EXPERIMENTALES Y CALCULADOS
http://www.construaprende.com
AB
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
8000
-0.01 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
f s(k
g/c
m2)
es
Calculado Ec1Calculado Ec2
CURVAS ESFUERZO-DEFORMACION CALCULADAS PARA LA VARILLA SOLDADA EN LA ZONA CRITICA
DEMANDA VERSUS CAPACIDAD
http://www.construaprende.com
CONCLUSIONES: • LAS CONEXIONES PREFABRICADAS EN LAS QUE
SE SUELDA LAS VARILLAS DE REFUERZO SON FRAGILES. NO TIENEN CAPACIDAD DE DEFORMACION
• ES NECESARIO REFORZAR LAS ESTRUCTURAS EXISTENTES CON ESTE TIPO DE CONEXION • ESTAS CONEXIONES SE DEBEN DEJAR DE USAR EN EL PAIS Y SE DEBEN EMPLEAR CONEXIONES DE OTRO TIPO COMO LAS QUE EMPLEAN EL CONCEPTO DE EMULACION
http://www.construaprende.com
ESTUDIOS EXPERIMENTALES EN MEXICO DE UN EDIFICIO PREFABRICADO EN EL QUE SE EMPLEO EL CONCEPTO DE EMULACION
http://www.construaprende.com
ESPÉCIMEN PREFABRICADO EMPLEANDO EL CONCEPTO DE EMULACIÓN
Modelo a escala 1:4 del edificio prototipo
76
75
75
165
165 90
90
90
180
Pieza 3:viga transversal
Pieza 2:vigas y nudos viga-columna
Pieza 1: vigas y nudos viga-columna
54165
20 30
90
Losa
30 20302030 20 54165
conexión con doble gancho(drop-in double hooked bars)
Losa
http://www.construaprende.com
http://www.construaprende.com
CONCEPTO DE EMULACIÓN (NO SE EMPLEA SOLDADURA) DE UN EDIFICIO DE CR PREFABRICADO PARA ENSAYE EN LA MESA
VIBRADORA UNAM (2005-2006)
Trabe prefabricada
http://www.construaprende.com
COLADO DE GROUT EN ESPECIMEN PREFABRICADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA
http://www.construaprende.com
COLADO DE GROUT EN DUCTOS DE CONEXIÓN NUDO-COLUMNA DEL ESPECIMEN PREFABRICADO ENSAYADO EN MESA VIBRADORA (DUCTOS D=13
MM, BARRA D= 6MM) http://www.construaprende.com
CONSTRUCCIÓN DEL ESPÉCIMEN
Vigas prefabricadas
90 cm
90 cm
54 cm
31.5 cm
180 cm
PIEZA 1
PIEZA 2
PIEZA 3
http://www.construaprende.com
PIEZA 4
PIEZA 5
50 cm
24 cm
62 cm
59 cm
11.5 cm 11.5 cm
42 cm
42 cm
CONSTRUCCIÓN DEL ESPÉCIMEN
http://www.construaprende.com
Conexiones coladas en sitio con grout
http://www.construaprende.com
Conexiones coladas en sitio con concreto
http://www.construaprende.com
Unidad de Losa alveolar
30
http://www.construaprende.com
Firme de concreto
http://www.construaprende.com
http://www.construaprende.com
SISMO
http://www.construaprende.com
Movimiento sísmico
http://www.construaprende.com
Aceleración de la Base - Llolleo 100%
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 55.00
Tiempo t (s)
Acele
racio
n (
g)
Registro de aceleraciones (100%) empleado en el
edificio prefabricado para ensaye en mesa vibradora
http://www.construaprende.com
Grietas de 8 mm
http://www.construaprende.com
Vista de unión viga-columna del primer nivel después del ensaye Llolleo 250%
Unión col-col sin daño
(PLUMON)
http://www.construaprende.com
Viga canal prefabricada
Refuerzo
longitudinal de
viga colocado
en sitio Columna de concreto reforzado prefabricado
http://www.construaprende.com
SISTEMAS DE PISO (DIAFRAGMAS) EN EDIFICIOS
http://www.construaprende.com
SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS EN EDIFICIOS EN MÉXICO
http://www.construaprende.com
SISTEMA VIGUETA Y BOVEDILLA EN MÉXICO
Bovedilla
Vigueta
Malla electrosoldada 6x6 10/10
http://www.construaprende.com
http://www.construaprende.com
VIGAS “T” O “DOBLE T” PARA SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS
Viga T
http://www.construaprende.com
COLADO DE FIRME EN EDIFICIO DE 15 NIVELES EN EL DF, PREFABRICADO A BASE DE MARCOS DE CR
http://www.construaprende.com
PLANTA DEL EDIFICIO DE ESTACIONAMIENTO PREFABRICADO DE CUATRO NIVELES EN MEXICALI,
MÉXICO
http://www.construaprende.com
http://www.construaprende.com
Ug
Fuerzas Inerciales, FI
Masa, m
m
Ug
FI
FR
FA
FUERZAS INERCIALES EN DIAFRAGMAS DE EDIFICIOS
http://www.construaprende.com
h
H
i
a) Lateral System b) Forces inLateral System
c) Forces inDiaphragms
Fi pxF
a) Sistema sismo-resistente b) Fuerzas en la estructura c) Fuerzas en el diafragma
FUERZAS ACTUANTES EN EL SISTEMA LATERAL SISMO-RESISTENTE Y EN DIAFRAGMAS
http://www.construaprende.com
8.5m
8.5m
8.5m
8.5m
8.5m 8.5m 8.5m8.5m 8.5mA B C D E F
5
4
3
2
1
6m
4m5m
3.5m
8.4m
19 @
4.2m
4 @ 8.5m
Edificio de 20 niveles de CR en zona III a de la zonificacion de las NTDS 2004 , c= 0.4
Planta
Elevacion
http://www.construaprende.com
30
6
100 100
Viga tubularBovedilla depoliestireno
P.p. Losa + firme 6cm = 270 kg/m2
Detalle de viga tubular de 30 cm, bovedilla, y firme de 6 cm
http://www.construaprende.com
Opción 1: Sistema de piso con losa maciza (peralte h= 17 cm)
Área de la planta del edificio (m2) 1156
Volumen de concreto requerido (m3) 150.4
Acero requerido (kg) 14678
Volumen de concreto requerido por m2 (m3/m2) 0.13
Acero requerido por m2 (kg/m2) 12.70
Opción 2: Sistema de piso con losa tubular (Altura h= 30 cm + 6 cm)
Área de la planta del edificio (m2) 1156
Volumen de concreto requerido (m3)* 104
Alambre requerido (kg) 2083
Acero requerido (kg) 4323
Volumen de concreto requerido (m3/m2) 0.09
Alambre requerido por m2 (kg/m2) 1.80
Acero requerido por m2 (kg/m2) 3.74
* incluye el concreto del firme
Relación volumen de concreto (m3)
opción 1 / opción 2 = 1.45
http://www.construaprende.com
PLANTA DEL EDIFICIO DE ESTACIONAMIENTO PREFABRICADO DE CUATRO NIVELES EN MEXICALI,
MÉXICO
http://www.construaprende.com
SISMO DE ABRIL 2010 EN MEXICALI
http://www.construaprende.com
BUEN COMPORTAMIENTO DE LA ZONA DE RAMPA CON FIRME
http://www.construaprende.com
VIGAS “T” O “DOBLE T” PARA SISTEMAS DE PISO PREFABRICADOS
Viga T
http://www.construaprende.com
ESTUDIO EXPERIMENTAL DE EDIFICIO PREFABRICADO EN EL II DE LA UNAM
http://www.construaprende.com
2Ø3/8"L=680
Sección B-B(no se muestra muro)
Vigalongitudinal
3022
5
65
1
Concreto colado ensitio
2Ø3/8"
185
Ø3/8"L=420
Malla 6"x6" 10/10
65
EØ4mm@60
175
55
Viga TT
Zonacrítica
http://www.construaprende.com
MODELO SIMPLE DE PUNTAL Y TIRANTE PARA DIAFRAGMA DE ESPECIMEN ENSAYADO
http://www.construaprende.com
SISMO
ESPECIMEN ENSAYADO EN EL II, UNAM, QUE EMPLEA EMULACION
http://www.construaprende.com
ENSAYE ANTE SISMO DE INTENSIDAD ALTA: GRIETAS NIVEL 1
90
90
165165
LOSA PRIMER NIVEL
Dimensiones en cm
Menores a 0.30 mm
Dimension de grietas:
0.30 - 0.50 mm
Mayores a 0.60 mm
Después de la ultima señal (Llolleo 250%), el daño fue:
http://www.construaprende.com
Grietas de 8 mm
http://www.construaprende.com
PLANTA DE EDIFICIO DE CONCRETO REFORZADO DE 20 NIVELES EN ZONA IIIa DEL DF
http://www.construaprende.com
Vista en elevación del modelo en ETABS http://www.construaprende.com
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
Hi /
H
Fi / Wi
Propuesta NTCS Dinámico Reducido
Valores de fuerzas sísmicas máximas en diafragmas del edificio de 20 niveles empleando las NTCS y el procedimiento de Rodriguez, Restrepo. Comparación con fuerzas del análisis dinámico
http://www.construaprende.com
CONOCIDA LAS FUERZAS INERCIALES PARA DISEÑAR LOS DIAFRAGMAS DEL EDIFICIO ¿QUE SIGUE?
SIGUE EL DEFINIR LA CANTIDAD Y
DISTRIBUCION DE REFUERZO EN LOS
DIAFRAGMAS :
• EMPLEO DE LOS METODOS DEL PUNTAL Y TIRANTE, Y DEL PANEL Y BARRA (STRINGER PANEL
• EVALUACION DE ESFUERZOS EN EL DIAFRAGMA DEL ANALISIS ESTRUCTURAL CONSIDERANDO DEFORMACIONES DEL DIAFRAGMA (ETABS, ETC)
http://www.construaprende.com
CONSTRUCCION EN MEXICO
EN PUENTES PREFABRICADOS
DE CONCRETO REFORZADO EN
ZONAS SISMICAS URBANAS
http://www.construaprende.com
Junta
http://www.construaprende.com
H
G.C.
P
V
M
P
D
h
V
D
H
PRIMEROS PUENTES DEL SEGUNDO PISO. USO DE COLUMNAS Y TRABES PREFABRICADAS CON CANDELEROS COLADOS EN SITIO
http://www.construaprende.com
PV
C
R
F1
C1
F2
F3
Precastcolumn
F1
C
F3
RC1
F2
H
N
C
T=C/2
T=C/2
Socket basereinforcement
PV
C
R
F1
C1
F2
F3
Precastcolumn
F1
C
F3
RC1
F2
H
N
FUERZAS ACTUANTES EN LA CONEXION COLUMNA-CIMENTACION TIPO CANDELERO
a) Columna b) Cimentación c) Cimentación
http://www.construaprende.com
FUERZA D = - FUERZA C
FUERZA C = (ALFA)*(FUERZA A + FUERZA B)
0.0
5
ACTUADORES A y B
HISTORIA DE CARGA
FUERZA C
FUERZA (A + B)
FUERZA D
ACTUADORES A y B
CONTROL POR DESPLAZAMIENTO
MURO DE REACCIÓN
ESQUEMA DE ENSAYE
MARCO DE CARGA
mt = ½ (FUERZA C - FUERZA D) L
vy = FUERZA A + FUERZA B
L
ALFA = 0.76
vy mt
http://www.construaprende.com
ESPÉCIMEN SIN POSTENSADO
ACTUADOR D (50t)
ACTUADOR C (50t)
TRASDUCTOR DE CUERDA
TRASDUCTOR DE CUERDA DESP. HOR.
FUERZA HOR. ACT. A Y B (100 t c/u)
FUERZA VERT.
http://www.construaprende.com
DUCTILIDAD 6, CICLOS 1 Y 15
BUEN COMPORTAMIENTO DEL CANDELERO
http://www.construaprende.com
SISMO
DISEÑO EN ULTIMOS TRAMOS DE PUENTES: COLUMNA Y CIMENTACION PREFABRICADA
http://www.construaprende.com
DISEÑO EN ULTIMOS TRAMOS DE PUENTES: PRESFUERZO EN LA COLUMNA ¿VENTAJAS, DESVENTAJAS ANTE SISMO?
http://www.construaprende.com
http://www.construaprende.com
PUENTES EN LA CIUDAD DE MEXICO
Simplemente apoyado ¿ventajas, desventajas?
http://www.construaprende.com
GRACIAS
http://www.construaprende.com