04 - Decálogo de la ingenieria

8/17/2019 04 - Decálogo de la ingenieria

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CORTESIA: INGECONCRETO LTDA.

ING. JESUS HUMBERTO ARANGO

DECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes


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CONTENIDO

• Conceptos básicos

• Construcción Sismo-Resistente• Características fundamentales de una

edificación (Decálogo de la sismo-resistencia)


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AMENAZA SISMICA

Es la probabilidad de que ocurra unsismo en un sitio en un periodo de

tiempo con una magnitud determinada


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VULNERABILIDAD SISMICA

Es la cuantificación del buen o malcomportamiento que tendrán las

construcciones cuando se presenta un sismo.


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RIESGO SISMICO

Es la probabilidad de pérdida de vidas humanas o pérdidas materiales irreparables por la ocurrenciade un sismo en un sitio y tiempo determinados.


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R = f ( A x V ) R = Riesgo SísmicoA = Amenaza Sísmica

V = Vulnerabilidad Sísmica

RIESGO SISMICO


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La Amenaza existe, la Vulnerabilidad la puedo afectar mediante una construcciónsismo-resistente, por lo tanto disminuyoel Riesgo


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¿Qué es una construcción

Sismo-Resistente?

Es la construcción que tiene lacapacidad de resistir temblores sin que se presenten daños graves opérdida de vidas humanas.


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La capacidad de resistir los temblores seobtiene dotando a la construcción de

unas características fundamentales que

están establecidas en detalle en lasNormas de Diseño y Construcción

Sismo-Resistente NSR-10 de obligatorio

cumplimiento.


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RESUMEN SIMPLIFICADO DELAS CARACTERÍSTICAS

FUNDAMENTALES DE UNACONSTRUCCIÓNSISMO-RESISTENTE

Á


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10 Fijación de elementos no estructuralesCapacidad de absorber y disipar energía9

8 Buena calidad en la construcción7

Materiales

competentes

Sistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5

4 Estabilidad global

3 Alta rigidezPeso liviano2Forma regular1


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FORMA REGULAR

1


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• Construcciones que tengan geometríasencilla en planta

• Construcciones que tengan geometríasencilla en elevación


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PLANTAS SENCILLAS


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PLANTAS COMPLEJAS


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ELEVACIONES SENCILLAS


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ELEVACIONES COMPLEJAS


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MATRIZ DE FORMA DE EDIFICIOS

Plano

horizontalPlanovertical

Planta sencilla Planta compleja

Elevación sencilla

Elevación compleja


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GEOMETRIA COMPLEJA

SISMO RESISTENTE


20/128

Con geometría sencilla se obtiene

un mejor comportamiento en lossismos

DECÁLOGO


21/128


Forma regular1


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PESO LIVIANO

2


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Movimiento

F = m a

La masa la pone el edificio

La aceleración la poneel sismoFuerza inercial

Sismo Mientras más liviana laconstrucción menor fuerzasísmica debe resistir

DECÁLOGO


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Peso liviano2Forma regular1


25/128

ALTA RIGIDEZ

3


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Estructura flexible Estructura rígida

A mayor rigidez menor movimiento y menor daño

DECÁLOGO


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ESTABILIDADGLOBAL

4


29/128

• Volcamiento

• Deslizamiento• Golpeteo (colindancia)

Altos factores de seguridad contra:

b


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V1

Vn

V2

Vi

b2

hi

W

W*(b/2)

(Vi * hi )FS-vol = 2

Volcamiento

Cimentacionessuperficiales

(suelos duros)

b


31/128

b2

W


(suelos blandos)

cv

cs

Volcamiento

b


32/128

b2

W


(suelos blandos)

cs +cv

qo 2.0

Volcamiento

cs +cv


33/128

Cimentacionesprofundas

w

cv

Volcamiento

cs +f s

2.0cv

+ cs


34/128

w

Deslizamiento

cs

Vi

Vn


35/128

w

cs

Vi

Vn

* Wcs

1.5

Deslizamiento

l


36/128

Deslizamiento

( Vi * hi) + W * le + VS * hS + WS * ls

1.5 f s * rhSw

vs

ws

Vi

le

ls

hi

Vn

r

f s

O

Golpeteod1 d


37/128

Golpeteo

A

B

C

d1 d2

Nivel j

Nivel k

d1 tot ,j + tot,jA B

d2 tot ,k + tot,kB C

G l t


38/128

d

tot tot 21

Golpeteo

G l t


39/128

d

Golpeteo

tot tot 21

DECÁLOGO


40/128


4 Estabilidad

global



41/128

COMPATIBILIDAD CON ELSUELO DE CIMENTACIÓN

5


42/128

• Efecto del suelo en la respuesta (amplificación)

• Interacción suelo estructura

• Potencial de licuación

Debe realizarse un diseño integral deestructura - cimentación – suelo

que considere los siguientes aspectos:

Efecto del s elo en la


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ROCA

SUELO

ESTRUCTURA

CIMENTACIÓN

Efecto del suelo en larespuesta sísmica

S ( )Amplificación de la onda sísmica en el suelo


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ROCA

SUELO

Sa (g)

T (s)

ZONA DE

AMPLIFICACIÓN

ESPECTRO DERESPUESTA DE

ACELERACIONES

MAPA DE MICROZONIFICACIONSISMICA DE MEDELLIN


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INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA


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N CC ÓN SU O S UC U

SUELO

ESTRUCTURA

CIMENTACIÓN

Compatibilidad de deformaciones


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suelo - cimentación

Presión de contactouniforme

max > adm

max

Incompatibilidad de deformacionesl i ió


48/128

Presión de contacto nouniforme

max > adm

max


Incompatibilidad de deformacionesl i t ió


49/128

Presión de contacto nouniforme

max > adm

max


DECÁLOGO


50/128


Compatibilidad con el suelo de cimentación54 Estabilidad

global



51/128

SISTEMA ESTRUCTURALAPROPIADO

6


52/128

Un sistema estructural es un conjunto deelementos dispuestos y ensamblados de

manera que pueden resistir y transmitir las

cargas impuestas.

Elementos componentes de un


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Elementos componentes de unsistema estructural

• Elementos horizontales

Vigas

Losas o diafragmas

• Elementos verticales

Columnas

Muros

• Elementos diagonales

Sistemas estructurales aceptados en


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Sistemas estructurales aceptados enla NSR-10

• SISTEMA DE PORTICOS

Concreto Reforzado

Acero

•

SISTEMA DE MUROS Concreto Reforzado

Mampostería estructural

Pórticos arriostrados

• SISTEMA MIXTOMuros + pórticos no arriostrados

Pórticos no arriostrados + pórticos arriostrados

Sistema estructural de pórticos


55/128

p

Columna

Viga

Diafragma rígido(losa)

SISTEMA DE PÓRTICOS


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SISTEMA DE PÓRTICOS

Sistema estructural de muros


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Muro longitudinal Muro transversal

Diafragma rígido(losa)

SISTEMA DE MUROS


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SISTEMA DE MUROS

SISTEMAS DE MUROS


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Muro deconcreto

Pórticoarriostrado

Muro demampostería

SISTEMAS ESTRUCTURALES (NSR-10)

Ó• COMBINADO


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• PÓRTICO • MUROS• DUAL

CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL


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Los elementos estructurales debenser distribuidos estratégicamente para resistir los efectos de las fuerzas

conformando sistemas estructuralesapropiados evitando las siguientessituaciones:

CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL

SE DEBE EVITAR


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Asimetrías que incrementen los efectos

de torsión

e

CMCRex

CMCR

ey

SE DEBE EVITAR


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Cambios bruscos de rigidez y resistencia

SE DEBE EVITAR


64/128

Cambios bruscos de rigidez y resistencia

SE DEBE EVITAR


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Columnas cortas

Di ib ió D l i dSE DEBE EVITAR


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Distribución

irregular de la masa

Desplazamiento de

elementos

SE DEBE EVITAR


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Desplazamiento del plano de acción

SE DEBE EVITAR


68/128

Sistemas no paralelos

SE DEBE EVITAR


69/128

Diafragmas flexibles

CM

SE DEBE EVITAR


70/128

CM

Diafragmas flexibles

CM

SE DEBE EVITAR


71/128

GRANDES VOLADIZOS

SE DEBE EVITAR


72/128

COMPONENTEVERTICAL DEL SISMO

GRANDES VOLADIZOS

SE DEBE EVITAR


73/128

GRANDES VOLADIZOS


SE DEBE EVITAR


74/128

GRANDES VOLADIZOS


SE DEBE EVITAR


75/128

GRANDES VOLADIZOS




76/128

Sistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5

4

Estabilidad

global



77/128

MATERIALESCOMPETENTES

7

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNACEPTADOS POR LA NSR-10


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ConcretoReforzado

Muros de mampostería reforzada

Muros de mampostería confinada

Acero Aluminio

Madera

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓNNO APROBADOS


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ConcretoSimple

Tapia

Muros sin refuerzo



80/128

7 Materiales competentesSistema estructural apropiado6Compatibilidad con el suelo de cimentación5

4

Estabilidad

global



81/128

BUENA CALIDAD DECONSTRUCCION

8

Realizada con prácticas adecuadas


82/128

p

Cumpliendo estrictamente con los


83/128

pplanos de diseño

C li d l ifi i d i t i


84/128

Cumpliendo las especificaciones de resistencia y

calidad de los materiales empleados

Haciendo una estricta supervisión técnica


85/128

Haciendo una estricta supervisión técnica



86/128

8 Buena calidad

en

la

construcción





87/128

CAPACIDAD DE ABSORBERY DISIPAR ENERGÍA

9

CONCEPTOS DE DUCTILIDAD


88/128

Ductilidad =Dy

DuDy Du D

P

CONCEPTOS DE DUCTILIDAD

P


89/128

Py

Dy

Pu

Du

Ductilidad =Dy

Du

D

DUCTILIDAD GLOBAL


90/128

Ductilidad

Global

DY

DU

DY

DU

DY

DU

DU

DY

DUCTILIDAD LOCAL cu c

D tilid d dfu


91/128

Rf

Acero a compresión

Acero a tracción

GrietaEje neutro

su y

fy

f

u

Ductilidad decurvatura

fu

fy

Ductilidad delacero

su y

=

=

CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACEROY CONCRETO


92/128

Acero grado 40

Acero grado 60

Concreto

CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACEROY DEL CONCRETO


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Energía disipada

Acero

Concreto

EFECTO DEL CONFINAMIENTO EN LARESISTENCIA Y DUCTILIDAD DEL CONCRETO

20


94/128

Deformación (in/in)

0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

4

8

12

164090 psi

2010 psi

1090 psi

550 psi

Presión de fluido

de confinamiento

Resistencia no confinada 25.2 N/mm²

CONFINAMIENTO


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Aros cuadrados Hélice

Concreto noconfinado

Concreto noconfinado

CONFINAMIENTO


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Formas de colocación de estribos

CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DELCONCRETO

Concreto confinado


97/128

Concreto confinado

Concreto inconfinado

MECANISMOS DE COLAPSO ENESTRUCTURAS DE PORTICOS


98/128

Du

ColumnaFuerte

Vigadébil



99/128

Du Columna

débil

Vigafuerte



100/128


101/128

D1


102/128

D

P

P1

D2


103/128

Dy Du D

P

P2

Dy


104/128

Dy D

P

Py

D3


105/128

Dy D

P

P3

D4


106/128

Dy D

P

P4

D5


107/128

Dy D

P

P5

Du


108/128

Dy Du D

P

Pu

P

Pu


109/128

Dy Du D

Energía disipada

Py

Energía absorbida

CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA

DES CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA Fuerza

Fuerza


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DMO CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA

DMI CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA

Deflexión

Fuerza

Deflexión

Fuerza

Deflexión

Deflexión

Capacidad de disipación de energia en el rango inelástico

Energía disipada en un ciclo de histeresis



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Capacidad de absorber y disipar energía98 Buena calidad

en

la

construcción



3 Alta rigidezPeso liviano2 Forma regular

1


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FIJACION Y SEPARACION

ADECUADA DEELEMENTOS NO

ESTRUCTURALES

10

Elementos no estructurales


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Muros divisorios , fachadas, ventanería,redes, enchapes y en general todo lo que no

forme parte del sistema estructural.

Deben ser diseñados y fijados a la estructura sinque modifiquen su comportamiento ni se dañen

excesivamente.

ELEMENTO NO ESTRUCTURAL


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Son elementos que nohacen parte de la estructuradel edificio .

Pero si pueden modificar elcomportamiento de ésta.

TIPOS DE ELEMENTOS NOESTRUCTURALES


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•Acabados y elementos arquitectónicos

•Instalaciones hidráulicas, sanitarias,

eléctricas y de gas•Equipos mecánicos

•Instalaciones especiales

ACABADOS Y ELEMENTOSARQUITECTÓNICOS

•Muros de fachada


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•Muros de fachada

•Muros interiores

•Cielo rasos

•Enchapes de fachada

•Aticos, parapetos y antepechos

•Vidrios

•Paneles prefabricados de fachada

•Columnas cortas o columnas cautivas

Muros de fachada


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Deben diseñarsepara que sus

componentes no secaigan ni se

disgreguen.

TEATRO BOLIVAR(Armenia)


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Muros interiores


119/128

Se deben diseñar para

evitar el vuelco

Centro Educativo Córdoba(Armenia)


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Enchapes de fachada


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Debe evitarse eldesprendimiento y lacaída de estos debido a

que representan unpeligro para lostranseúntes.

EDIFICIO AMERICA(Armenia)


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Columnas cortas


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Cuando La columna está restringida en sudesplazamiento lateral por un muro o un

elemento no estructural que le disminuye su

altura libre

Aticos, parapetos yantepechos


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p

Existe el mismo peligro potencial quepresentan los muros de fachada, además

el parapeto puede fallar hacia adentro,cayendo sobre la cubierta produciendo sufalla.

Hospital Córdoba (Quindio)


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Separarlos de la estructura

Para que no sean sometidos a fuerzas


126/128

diferentes a las inerciales propias

Deriva de piso Deriva de piso

¿ Donde separar los muros ?


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• Lateralmente para que la estructura no lesinduzca fuerzas que los dañen, y que ellos nointerfieran con el comportamiento de la

estructura.

• En la parte superior en el sentido paralelo al

plano el muro para evitar el daño por las fuerzasque le induce la estructura

Los temblores no matan, lasconstrucciones mal hechas si


128/128

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