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Uniones Viga Columna
Uniones Viga Columna
Uniones Viga Columna
• Los nudos son secciones muy críticas en un sistema estructural, pues a través de ellos se asegura la
continuidad de la estructura al transmitir las fuerzas de un elemento a otro.
El de México en 1985,
El de Kobe en 1995,
El de Haití en el 2010
El diseño y detallado de un nudo depende de su ubicación dentro
de la estructura y de la demanda de ductilidad del sistema.
NOTA: Un nudo NO confinado disminuye la capacidad del hormigón para resistir TENSIONES DIAGONLAES
CRITERIOS DE DISEÑO DE UNIONES VIGA-COLUMNA:
1. La resistencia del nudo debe ser mayor o igual que la máxima demanda que corresponda a la
formación del mecanismo de colapso del pórtico.
2. El nudo debe ser el elemento de mayor resistencia para eliminar la necesidad de reparar una región
inaccesible, que sufre deterioros de resistencia y rigidez considerables si se somete a acciones
cíclicas en el intervalo inelástico.
5. Las deformaciones del nudo no deben contribuir significativamente a la deriva del entrepiso.
Como la respuesta de las uniones viga-columna está controlada por mecanismos de corte y adherencia, que
tienen un comportamiento histerético pobre, no es posible considerar a la unión como una fuente importante
de disipación de energía.
Es común suponer en el análisis de edificios que las condiciones de apoyo de las vigas en las columnas son
iguales a un empotramiento.
AMORTIGUAMIENTO HISTERÉTICO
• Cortante
• Adherencia
• Aspectos constructivos
CLASIFICACIÓN DE LOS NUDOS
Para que un nudo interior se considere como tal, las vigas que llegan deben confinarlo en las dos direcciones, y a un nudo
exterior deben confinarlo en una dirección.
Requisitos de confinamiento para un nudo interior Requisitos de confinamiento para un nudo exterior
CLASIFICACIÓN DEL ACI SEGÚN SU COMPORTAMIENTO
El ACI 318M-08 clasifica los nudos en dos grupos, la cuales identifica como: tipo 1 y tipo 2
Estructura continua resistente a momento y la cual es diseñada con base en su resistencia, sin considerar requisitos
especiales de ductilidad.
Diagrama de momento propio de estructuras sometidas a cargas gravitacionales: los momentos, tanto a la
izquierda como a la derecha del eje central, son negativos.
Nudos tipo 2, diagrama de momentos dominado por los efectos sísmicos, se esperan deformaciones inelásticas de
gran importancia.
Se presenta inversión de tensiones dentro del nudo, por lo tanto hay que prestar atención especial a la adherencia.
CLASIFICACIÓN DE LA NSR-10 SEGÚN SU COMPORTAMIENTO
La NSR-10 clasifica los nudos de acuerdo con la ductilidad del sistema de resistencia sísmica, se identifican tres
casos, demanda mínima, moderada y especial de ductilidad.
Etapa (a): para niveles bajos de carga la estructura tiene un comportamiento elástico y el desplazamiento horizontal, , es
proporcional a la carga horizontal.
Etapa (b): al incrementarse la carga se incrementa el desplazamiento. Para cierto valor de la carga una sección cualquiera
agota su capacidad de resistencia y se plastifica, de allí en adelante esta sección girará libremente sin absorber más carga. En
este instante se calcula el desplazamiento en la parte superior, , y el giro en la sección que se ha plastificado, Øy .
Etapa (c): al incrementarse nuevamente la carga, la estructura no colapsa y las otras secciones empiezan a plastificarse hasta
que se forma el mecanismo de colapso de la estructura, en este instante se calcula el desplazamiento en la parte superior de
la estructura, u , y el giro final en la sección que primero se plastificó, Øu.
ANÁLISIS DE LOS NUDOS PARA ESTRUCTURAS CON DUCTILIDAD ESPECIAL
Un pórtico de hormigón reforzado, diseñado según la NSR-10, debe disipar energía ante cargas inducidas por
sismos, mediante la formación de articulaciones plásticas en las vigas.
Una varilla de refuerzo colocada en la parte superior de la viga debe pasar de tracción, en una cara de la columna, a
compresión, en la cara opuesta, y este cambio de tracción a compresión debe ocurrir dentro del nudo.
Para que una barra cambie de tensión dentro del nudo se requiere que este nudo tenga un espesor mínimo para
poder garantizar que, por adherencia, la varilla de refuerzo pueda invertir su tensión.
Para expresar el cortante del nudo en función del acero superior e inferior de la viga debe considerarse la siguiente relación
de equilibrio:
En donde VCS es el promedio de las fuerzas cortantes de las columnas superior e inferior, que puede suponerse igual a cero
para fines de un diseño conservador.
La transmisión del cortante en el nudo se hace mediante un mecanismo conocido con el nombre de puntal diagonal.
1. El confinamiento del nudo afecta significativamente el comportamiento de la adherencia bajo condiciones sísmicas.
2. La adherencia de las barras 316 de las vigas puede mejorarse si se aumenta el confinamiento por medio del
refuerzo longitudinal interior de la columna.
3. El diámetro de la varilla no afecta significativamente la resistencia a la adherencia, pero sí limita la fuerza máxima
que puede ser transferida por este mecanismo.
4. La resistencia a la compresión del hormigón no afecta de manera importante ya que la adherencia depende de la
resistencia a la tracción del hormigón.
5. Si la separación entre barras de refuerzo es menor de cuatro veces su diámetro, la resistencia de adherencia
disminuye en un 20%.
6. Tipo de corrugación: la reacción de la corrugación contra el hormigón circundante es la fuente más importante de la
adherencia. Debe considerarse la posición de las varillas durante el vaciado; en efecto, si se colocan 30 cm o más de
hormigón por debajo de la varilla, la resistencia a la adherencia disminuye.
La NSR-10, Sec.C.21.7.2.3, especifica que esta relación debe cumplirse en los nudos de estructuras aporticadas con
demanda especial de ductilidad, con ello se trata de garantizar que no existirá deterioro de la rigidez de la estructura
por pérdidas de adherencia en los nudos.
NUDOS EXTERIORES
Los nudos de esquina están sometidos a carga axial y cortante bajas, por lo que no presentan problemas de cortante ni
de confinamiento.
El principal inconveniente de este tipo de nudos es que sólo está confinado por las dos caras en las que le llegan vigas,
Los nudos de las esquinas requieren un cuidadoso detallado.
LONGITUD DE DESARROLLO
DMI y DMO
Ancho mínimo de las columnas para satisfacer las condiciones de anclaje del refuerzo de las vigas terminadas con
ancho estándar, DMI y DMO
DES
Ancho mínimo de las columnas para satisfacer las condiciones de anclaje del refuerzo de las vigas terminadas con ancho
estándar, DES
FUERZA CORTANTE EN LOS NUDOS INTERIORES
La tensión efectiva de fluencia de una barra de refuerzo típica es comúnmente del 10% al 25% mayor que el valor
nominal.
RESISTENCIA DEL HORMIGÓN A TENSIONES CORTANTES
Un nudo confinado resiste cargas superiores a otros nudos.
El esfuerzo nominal obrará sobre un área definida por la profundidad de la columna y un ancho efectivo, que es, por lo
general, igual al promedio de los anchos de la o las vigas y de la columna en la dirección de análisis.
Los esfuerzos máximos señalados se refieren a la resistencia a compresión-cortante del hormigón en el mecanismo del
puntal diagonal de compresión.
El Comité ACI-ASCE 352, propone evaluar la resistencia del hormigón a tensiones cortantes de acuerdo con la siguiente
expresión:
La diferencia fundamental entre un nudo tipo 1 (DMI y DMO) y un nudo tipo 2 (DES) es el cambio radical en el valor
del cortante, debido a la inversión de momentos que presenta el nudo tipo 2. Esta situación es más crítica en los
nudos interiores y exteriores.