Rótulas Plásticas (Mecanismos de Fractura)

CONSTRUCCIONES UCE

1 Jul 202307:36

Summary

TLDREl guion habla sobre las 'rótulas plásticas', mecanismos estructurales esenciales para la disipación de energía en edificios durante terremotos. Se describen métodos para determinar su longitud y cómo afectan su formación a la resistencia de vigas y columnas. Se enfatiza la importancia de su diseño para lograr una estructura dúctil y estable ante sísmicos, incluyendo detalles sobre refuerzos y ganchos sísmicos para mejorar la resistencia.

Takeaways

🔧 Las rótulas plásticas son mecanismos que permiten la disipación de energía en elementos estructurales al sobrepasar el momento plástico de la sección.
📏 El modelo de rótula plástica se basa en la aproximación momento-curvatura y se utiliza para estimar el desplazamiento en el desprendimiento.
🏗️ La formación de rótulas plásticas es crucial en la respuesta de estructuras ante eventos sísmicos.
📏 Las expresiones de Brista y Park, así como la base de datos de Berry, son métodos para determinar la longitud de las rótulas plásticas.
🛠️ El diseño de un pórtico a momento es esencial para que los elementos puedan deformarse en varios ciclos sin perder resistencia.
⚙️ Los efectos de cortante en las rótulas plásticas se consideran en vigas y columnas, asumiendo la formación en las caras de las juntas.
🏢 En estructuras de pórticos, la formación de rótulas plásticas varía según el número de niveles y el factor de reducción sísmica.
🔩 Es necesario que el refuerzo longitudinal de vigas y columnas sea continuo a través de las juntas para una respuesta dúctil a flexión.
🏗️ La resistencia al corte en la zona de confinamiento para rótulas plásticas es un factor clave en el diseño estructural.
📉 La sedencia indica la deformación permanente del material, y se asume que la resistencia del hormigón a corte es cero en la zona de rótula plástica.
🌐 Los mecanismos de colapso en pórtico sismorresistentes incluyen fallas por flexión, corte y compresión, pero no por pandeo o anclaje de armaduras.

Q & A

¿Qué son las rótulas plásticas en estructuras?
-Las rótulas plásticas son mecanismos localizados en zonas específicas de los elementos estructurales que permiten la disipación de energía cuando el momento aplicado excede el momento plástico de la sección.
¿En qué se basa el modelo de rótula plástica para estimar desplazamientos?
-El modelo de rótula plástica utiliza una aproximación de momento-curvatura para estimar el desplazamiento, considerando los efectos de flexión y deslizamiento en la zona de la rótula plástica.
¿Qué deformaciones se ignoran en el análisis de rótulas plásticas?
-Las deformaciones por cizallamiento se ignoran en el análisis de rótulas plásticas.
¿Cómo se determina la longitud de la rótula plástica según Brista y Park?
-Brista y Park determinan la longitud de la rótula plástica en función de la longitud de la columna, el diámetro de las varillas y la dimensión de la sección.
¿Por qué es importante que los elementos de un pórtico a momento puedan deformarse sin perder resistencia?
-Es esencial para garantizar que los elementos puedan resistir fuerzas verticales o laterales en varios ciclos sin perder resistencia, lo cual es fundamental para la estabilidad estructural en eventos sísmicos.
¿Dónde tienden a formarse las rótulas plásticas en estructuras sometidas a fuerzas sísmicas?
-Las rótulas plásticas tienden a formarse en las caras de las juntas de vigas y columnas, así como en las bases de los pilares.
¿Qué se recomienda para un diseño de vigas y columnas que responda de manera dúctil?
-Se recomienda que el refuerzo longitudinal de vigas y columnas sea continuo a través de las juntas, y que el refuerzo transversal confine el núcleo y restrinja el pandeo de las barras longitudinales.
¿Cuál es la importancia del diseño de 'columna fuerte, viga débil' en estructuras sismorresistentes?
-Este diseño permite liberar una mayor cantidad de energía introducida por el sismo en la estructura a través de la formación de rótulas plásticas en las vigas, lo que mejora la capacidad de disipación de energía.
¿Por qué se asume que la resistencia del hormigón a corte es cero en el diseño de rótulas plásticas?
-Se asume que la resistencia del hormigón a corte es cero debido al daño en el área de la rótula por las repetidas reversiones de carga, lo que disminuye la capacidad del hormigón para resistir esfuerzos cortantes.
¿Qué conclusiones se pueden extraer sobre las rótulas plásticas según el análisis del texto?
-Las rótulas plásticas son mecanismos clave para la disipación de energía en elementos estructurales, esenciales para la estabilidad y resistencia de las estructuras ante fuerzas sísmicas, por lo que deben ser detalladas y diseñadas adecuadamente.

Outlines

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🏗️ Diseño de estructuras y formación de rótulas plásticas

El primer párrafo explica cómo las rótulas plásticas, que son mecanismos de disipación de energía en elementos estructurales, se forman cuando el momento sometido a una sección sobrepasa su momento plástico. Se describe el modelo de rótula plástica basado en la aproximación momento-curvatura y cómo se utiliza para estimar el desplazamiento en el desprendimiento. Se destacan las consideraciones de flexión y deslizamiento en la zona de rótula plástica, y se menciona la importancia de la longitud de la rótula en el diseño estructural. Se discute la influencia de diferentes métodos y factores en la formación de rótulas plásticas, como la longitud de la columna, el diámetro de las varillas y la dimensión de la sección. Además, se aborda la necesidad de que los elementos puedan deformarse en múltiples ciclos sin perder resistencia y cómo se deben diseñar los detalles y la colocación estratégica de rótulas para lograr esto. Se mencionan los efectos de cortante en las rótulas plásticas y cómo se forman en vigas y columnas. También se discute la importancia de la formación de rótulas plásticas en pilares y cómo esto se ve afectado por el factor de reducción sísmica. Se concluye con la importancia de diseñar rótulas plásticas para la estabilidad estructural ante fuerzas sísmicas, y se mencionan las consideraciones para el diseño a corte y la necesidad de ganchos sísmicos para soportar tensiones.

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📊 Análisis y diseño sismorresistente de estructuras

El segundo párrafo se centra en el método de diseño sísmico basado en el rendimiento, conocido como análisis lineal doble, que permite a los diseñadores trabajar con una estructura elástica o dañada, considerando la formación intencionada de rótulas plásticas. Se describen los pasos generales del análisis, que incluyen la realización de análisis espectrales modales lineales en la estructura de referencia y en una estructura auxiliar con una configuración de rótula perfecta. Se explica cómo se diseña la estructura utilizando la superposición y combinación de fuerzas internas de ambas estructuras. Se discute el modelado de rótulas en elementos en dos dimensiones y cómo se extiende a elementos tridimensionales. Se concluye con la importancia de las rótulas plásticas para la estabilidad y resistencia de las estructuras ante fuerzas sísmicas, y la necesidad de diseñar adecuadamente estas rótulas en términos de resistencia al corte durante la flexión y evitar pandemias.

Mindmap

Keywords

💡Rótula plástica

Una rótula plástica es un mecanismo de dissipación de energía que se produce cuando una sección estructural sobrepasa su momento plástico. Se relaciona con el tema del video al ser un concepto clave en la resistencia de estructuras a eventos sísmicos. En el guion, se menciona que las rótulas plásticas aparecen en el momento en que el momento al que se ha sometido la sección sobrepasa el momento plástico de dicha sección.

💡Momento plástico

El momento plástico es el punto crítico en el que una sección estructural comienza a deformarse permanentemente bajo la carga, marcando el inicio de la rótula plástica. Es fundamental para entender la resistencia de las estructuras, como se destaca en el video al discutir cómo las rótulas plásticas forman después de que una sección alcanza este momento.

💡Desplazamiento en desprendimiento

Este término se refiere a la cantidad de desplazamiento que ocurre antes de que una sección estructural falle completamente. Es crucial para evaluar la resistencia de las estructuras y se menciona en el guion al describir cómo se estima usando el modelo de rótula plástica.

💡Flexión y deslizamiento

La flexión y el deslizamiento son efectos que se tienen en cuenta en la formación de rótulas plásticas. La flexión es la deformación de una sección bajo carga, mientras que el deslizamiento se refiere al movimiento en las interfaces entre elementos. En el video, se indica que estos efectos son importantes para la estimación del desplazamiento en el desprendimiento.

💡Pórtico a momento

Un pórtico a momento es una estructura diseñada para resistir momentos de carga, particularmente útil en el diseño de edificios resistentes a terremotos. En el guion, se habla de la importancia de que los elementos de un pórtico puedan deformarse en varios ciclos sin perder resistencia, destacando la relevancia de las rótulas plásticas en su diseño.

💡Resistencia al corte

La resistencia al corte es la capacidad de una sección para resistir fuerzas que intentan dividirla. Es esencial en el diseño de estructuras para garantizar la integridad y la seguridad, especialmente en áreas de riesgo sísmico, como se aborda en el video al discutir el diseño de rótulas plásticas.

💡Confinamiento

El confinamiento es el proceso de contener y restringir el material para mejorar su resistencia y capacidad de deformación. En el contexto del video, se menciona el confinamiento del núcleo y la restricción del pandeo de barras longitudinales como parte del diseño de estructuras resistentes a terremotos.

💡Ganchos sísmicos

Los ganchos sísmicos son dispositivos de refuerzo utilizados para resistir tensiones en vigas y evitar el pandeo durante terremotos. Son un elemento clave en el diseño estructural para la resistencia a terremotos, como se describe en el guion al hablar de su importancia en el diseño de vigas.

💡Análisis lineal doble

El análisis lineal doble es una metodología de diseño estructural que considera tanto la respuesta elástica como la respuesta dañada de una estructura. En el video, se menciona este análisis como una herramienta para los diseñadores para trabajar con estructuras elásticas o dañadas, lo que permite la distribución intencionada de rótulas plásticas.

💡Modelo de estructura auxiliar

Un modelo de estructura auxiliar es una representación teórica de una estructura diseñada para analizar su comportamiento bajo ciertas condiciones, como la formación de rótulas plásticas. En el guion, se describe cómo se usa este modelo después de decidir la estrategia de ubicación de las rótulas plásticas para diseñar la estructura final.

💡Rendimiento

El rendimiento en el diseño estructural se refiere a la capacidad de una estructura para cumplir con sus funciones deseadas bajo diferentes condiciones, como cargas, movimientos y terremotos. El video destaca la importancia del rendimiento en el diseño de estructuras resistentes a terremotos, donde se busca un diseño dúctil que permita la formación de rótulas plásticas para liberar energía.

Highlights

Las rótulas plásticas son mecanismos de disipación de energía en elementos estructurales.

El modelo de rótula plástica utiliza una aproximación momento-curvatura.

Las rótulas plásticas consideran efectos de flexión y deslizamiento, pero ignoran deformaciones por cizallamiento.

La formación de rótula plástica es clave después de que la sección sobrepase el momento plástico.

Se utilizan expresiones de Brista y Park para determinar la longitud de la rótula plástica.

Berry considera una base de datos más amplia para determinar mecanismos de fractura de rótulas plásticas.

El diseño de un pórtico a momento es esencial para que los elementos puedan deformarse en varios ciclos sin perder resistencia.

Los efectos de cortante en las rótulas plásticas se producen por cortante en vigas.

La formación de rótulas plásticas en Pilares es un fenómeno observado en estructuras de varios niveles.

Un menor factor de reducción sísmica puede generar un mayor número de rótulas plásticas en las vigas.

La formación de rótulas plásticas en vigas es similar a pesar de diferentes valores del factor de reducción sísmica.

El refuerzo longitudinal debe ser continua a través de las juntas para una respuesta dúctil a flexión.

El refuerzo transversal debe confinar el núcleo y restringir el pandeo de las barras longitudinales.

Las rótulas plásticas son esenciales para la estabilidad de estructuras y pórticos ante fuerzas sísmicas.

La sedencia indica la deformación permanente del material para el diseño a corte en la zona de confinamiento.

Los ganchos sísmicos son necesarios para soportar las tensiones y evitar el pandeo.

El diseño de columnas fuertes y vigas débiles busca liberar mayor cantidad de energía a través de rótulas en vigas.

El análisis lineal doble permite trabajar con una estructura elástica completa o dañada.

El modelado de rótulas en elementos en dos dimensiones considera casos de un elemento Viga con dos rotulas nodales internas.

Las rótulas plásticas son importantes para la estabilidad y resistencia ante fuerzas sísmicas.