Criterios generales de estructuración
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CRITERIOS GENERALES DE ESTRUCTURACION
IntroduccinLa accin de los sismos en las estructuras tiene un carcter destructor, con este informe, esperamos presentar los criterios generales para disear una edificacin sismoresistente. Debemos entender los principios con los cuales vamos a disear y plasmar en los planos. De lo contrario se afectara con la capacidad que tenga la edificacin para resistir los sismos.Para tener una edificacin sismoresistente se debe cumplir unas condiciones en cuanto a simplicidad, simetra, uniformidad, resistencia, rigidez, hiperestaticidad, existencia de elementos no estructurales.La Norma tcnica peruana de diseo y construccin sismoresistente establece las condiciones que se deben cumplir al construir edificaciones para que sean sismoresistentes. Para luego idealizar de manera que se acerque a la estructura real. Objetivos:Conocer el comportamiento ssmico de una estructura.Conocer los criterios necesarios para disear una estructura sismo-resistente.Obtener conocimientos de sismo resistencia.
La sismo resistenciaLa sismo resistencia es una propiedad o atributo con la que se dota a una edificacin, mediante la aplicacin de tcnicas de diseo de su configuracin geomtrica y la incorporacin en su constitucin fsica, de componentes estructurales especiales que la capacitan para resistir las fuerzas que se presentan durante un movimiento ssmico, lo que se traduce en proteccin de la vida de los ocupantes y de la integridad del edificio mismo.Aunque se presenten daos en el caso de un sismo muy fuerte, una edificacin sismoresistente no colapsara y contribuir a que no haya perdida de vidas ni perdida total de la propiedad.La capacidad de resistir los temblores se obtiene dotando a la construccin de unas caractersticas fundamentales que estn establecidas en detalle en las Normas de Diseo y Construccin Sismo Resistente de obligatorio cumplimiento.Es una tecnologa que disea y ejecuta procesos constructivos con elementos estructurales, distribuidos previa aplicacin de principios bsicos como la simplicidad, simetra, resistencia, rigidez y continuidad de las obras, que les permita resistir los usos y las cargas ssmicas a que estarn sometidas durante su vida til y tambin a los sismos.Rotulas plsticasUna rtula plstica es un dispositivo de amortiguacin de energa, que permite la rotacin de la deformacin plstica de la conexin de una columna, de manera rgida. En la teora estructural, la viga deingenierao rtula plstica se usa para describir la deformacin de una seccin en una viga donde se produce la flexin de plstico.
HIPERESTATICIDAD Y MONOLITISMORESISTENCIA Y DUCTILIDAD
UNIFORMIDAD Y CONFORMIDAD
SIMPLICIDAD Y SIMETRA
CRITERIOS GENERALES
RIGIDEZ LATERAL
DISEO EN CONCRETO ARMADO
DIAFRAGMA RGIDO
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES SUB ESTRUCTURA O CIMENTACIN
1. SIMPLICIDAD Las estructuras simples tienen un mejor comportamiento ante un sismo.ESTRUCTURAS SIMPLES ESTRUCTURAS COMPLEJAS
LA IDEALIZACION SE ASEMEJA A LA REALIDAD.
EN EL ANALISIS ESTRUCTURAL SE OBTIENE UN COMPORTAMIENTO SISMICO REAL. LA IDEALIZACION SE SIMPLIFICA. POR LO CUAL NO ES SIMILAR.
EL COMPORTAMIENTO SISMICO NO ES REAL.
APLICACION:En la figura se observa un ejemplo de edificacin que involucra simplicidad en su configuracin geomtrica y por lo tanto, su comportamiento ante el sismo ser optimo desde este punto de vista, pues ha sido proyectada como un diseo sencillo que facilita la distribucin equilibrada de los muros portantes y evita cualquier forma irregular en planta.
RECOMENDACIONES:Evitar en lo posible formas irregulares.
2. SIMETRA RESPECTO A DOS EJES SIMETRIA EN PLANTA
RESPECTO A UN EJE
NO ES PERFECTA, PORQUE TODO EDIFICIO TIENE UN EXTREMO FIJO AL TERRENO Y LIBRE EL OTRO
SIMETRIA EN ELEVACION
ESTRUCTURAS SIMETRICASESTRUCTURAS ASIMETRICAS
EL CENTRO DE MASA Y EL CENTRO DE RIGIDEZ TIENDEN A COINCIDIR.
NO SE PRODUCEN EFECTOS DE TORSION NI DE TRASLACION.
DISMINUYE EL RIESGO DE CONCENTRACION DE ESFUERZOS.
LOS ESFUERZOS ESTAN DENTRO DEL LIMITE DE ESFUERZOS RESISTENTES.
COMPORTAMIENTO HOMOGENEO.
LOS CENTROS DE MASA Y RIGIDEZ PRODUCEN EXCENTRICIDAD.
POSIBILIDAD DE GENERAR TORSION CUANDO SE PRODUCE EL SISMO.
SE INCREMENTAN LOS ESFUERZOS DEBIDO AL SISMO.
SE SOBREPASA LOS ESFUERZOS RESISTENTES.
3. RESISTENCIAHASTA
PUNTO FINAL DE RESITENCIA PUNTO DE APLICACIN
DESDE
ETAPA PLASTICA
CARGAS APLICADAS
MIN. EN DOS ORTOGONALES
DEBE LLEGAR
A LAS
RESISTENCIA SISMICATODAS LAS DIRECCIONESEN
DEBEN TENERESTRUCURAS
OTORGA
CONSIDERARPARTES
COMOESTABILIDAD
ROTULAS PLASTICAS
UN TODO
VIGAS
FUERZAS DE SISMOSE PRODUCE EN CORTO TIEMPO SISMO
MENOR A LA MXIMA NECESARIAVALORES INTERMEDIOS
4. DUCTILIDAD
CARGA APLICADA
DEPENDEDUCTILIDAD
AUMENTO DE LA RESISTENCIA
AUMENTO DE LA CARGACONCRETO ARMADO
LOGRARDISMINUCION DE LA DUCTILIDAD
FALLA POR CORTE
FALLA POR FLUENCIA DEL ACEROFRAGIL
Recomendaciones:
Debe verificarse en el caso de una viga que la suma de los momentos flectores extremos divididos por la luz sea menor que la capacidad resistente al corte de la viga.
La resistencia proporcionada por corte sea mayor que la resistencia proporcionada por flexin.
5. HIPERESTATICIDAD
ESTRUCTURAS HIPERESTATICAS
Mayor capacidad resistente.
Produccin de rotulas plsticas que disipan en mejor forma la energa ssmica.
Mayor grado de seguridad.
ESTRUCTURAS ISOSTATICAS
Estructuras tipo torre o pndulo invertido.
No es factible asignar a la estructura los valores usuales de ductilidad.
Se concentran los mximos esfuerzos provenientes de las solicitaciones ssmicas en la zona inferior del elemento vertical de soporte.
6. UNIFORMIDADLAS PLACAS SE INTERRUMPEN EN LOS NIVELES INFERIORES
EDIFICIOS CON ESTACIONAMIENTO
PROBLEMA
CONCENTRACIN DE ESFUERZOS CONCENTRACIN DE DEMANDAS DE DUCTILIDAD
EN LAS COLUMNAS INFERIORES
7. CONTINUIDAD
ESTRUCTURA CONTINUAESTRUCTURA DISCONTINUA
Estructura debe ser continua tanto en planta como en elevacin
Los elementos no deben cambiar bruscamente de rigidez
Si se usan placas y se requiere eliminarlas en algn nivel, se debe reducir gradualmenteSe produce concentraciones de esfuerzos
8. RIGIDEZ LATERALMEJOR COMPOROTAMIENTO SISIMICO
ESTRUCTURA RIGIDA
DEFORMACIONES MINIMASRESISTE FUERZAS HORIZONTALES
POSEE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
EN SUS DIRECCIONES PRINCIPALESQUE APORTAN RIGIDEZ LATERAL
VENTAJASDESVENTAJAS
ESTRUCTURA FLEXIBLEMs fciles de analizar
Alcanzan la ductilidad deseada analticamente
Dificultades en el proceso constructivo
Existe gran congestin de armadura en los nudos
Los elementos no estructurales introducen una distribucin diferente de esfuerzos
Deformaciones laterales son excesivas
ESTRUCTURA RIGIDANo tienen mayores problemas constructivos
No tienen que aislar y detallar cuidadosamente los elementos no estructuralesSu anlisis es mas complicado
No alcanzar ductilidades elevadas
Recomendaciones:Incluir muros de corte en edificios aporticadas a fin de tener una combinacin de elementos rgidos y flexibles.El muro limita la flexibilidad del prtico, disminuyendo las deformaciones.El prtico le confiere hiperestaticidad al muro y por lo tanto le otorga una mejor posibilidad de disipacin de energa ssmica.9. ESTRUCTURAS COMO UNA UNIDAD - DIAFRAGMA RIGIDO
IDEALIZACION COMO UNA UNIDAD Existencia de una losa rgida en su plano
HIPTESIS BSICA ANLISIS ESTRUCTURAL
SE DISTRIBUYEN EN COLUMNAS Y MUROSAPLICACIN DE FUERZAS HORIZONTALES
DETERMINADO NIVELSE MANTIENE UNA MISMA DEFORMACION LATERALCASO CONTRARIO
DEBILITAN LA RIGIDEZ
LOSAS CON GRANDES ABERTURASREDUCCIONES EN PLANTA
ESTRUCTURAS ALARGADAS EN PLANTA
SECCIONES EN PLANTA EN FORMA DE T, L, O H
INDEPENDIZAR EL EDIFICIO EN 2 O MAS SECCIONESMEDIANTE JUNTAS DE SEPARACION SISMICASOLUCION
10. ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
INFLUENCIA DE ELEMENTOS SECUNDARIOS
EFECTOS NEGATIVOSEFECTOS POSITIVOS
Toman esfuerzos no previstos en el clculo Distorsionan la distribucin supuesta de esfuerzos Deben ser considerados en el diseo de estructuras flexibles Colaboran a un mayor amortiguamiento dinmico Producen agrietamientos internos Aumentan los rozamientos Contribuyen a disipar energa ssmica Alivian a los elementos resistentes
Efectos nocivos de la tabiqueraComo se corrige?
Tabiquera colocada en forma asimtrica en planta
Tabiquera que produce columnas cortas Mediante la independizacin de los tabiques
Mediante la inclusin de otros elementos de concreto armado
TIPO DE ESTRUCTURARIGIDEZ DE LA ESTRUCTURA
Estructura rgida conformada por placas y prticoLa rigidez de los tabiques de ladrillo es pequea
Se puede despreciar en el anlisis los tabiques
Estructura con tabiquera y prticosLa rigidez ser apreciable
La rigidez del conjunto tabiquera prticos es diferente a la de solo prticos
La tabiquera no se desprecia en el anlisis
Estructuras de albailera (concreto armado y muros portantes)El muro de albailera tiene mayor rigidez lateral siendo este el elemento principal de la estructura
Considerar muros resistentes de cargas de gravedad y de cargas horizontales de sismo en las dos direcciones principales de la estructura
11. CIMENTACIONRESISTENCIA SSMICA DE LA CIMENTACIN
OBTENER UNA ACCIN INTEGRAL DE LA SUB-ESTRUCTURA DURANTE UN SISMO
TRANSMISIN DEL CORTE BASAL DE LA ESTRUCTURA AL SUELO
PROVISIN PARA LOS MOMENTOS VOLCANTES
DISEO DE LA CIMENTACIN
POSIBILIDAD DE MOVIMIENTOS DIFERENCIALES DE LOS ELEMENTOS DE LA CIMENTACIN
LICUEFACCIN DEL SUBSUELO
CIMENTACION SOBRE DOS TIPOS DIFERENTES DE SUELOS
DETERMINACIN DEL PERIODO DE VIBRACIN
COEFICIENTE SSMICO
DISTRIBUCIN DE FUERZAS ENTRE PLACAS Y PRTICOS
DISTRIBUCIN DE ESFUERZOS EN ALTURA (DISTINTOS PISOS)
DISEOS DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS ESTRUCTURALES
POSIBILIDAD DE GIRO DE LA CIMENTACIN
ANALISIS ESTRUCTURAL
TERRENOS BLANDOS
12. DISEO EN CONCRETO ARMADO
ESTRUCTURA FALLE POR TRACCIN
LIMITAR LA CUANTIA PARA UN COMPORTAMIENTO DUCTILDISEO POR FLEXIN
EVITAR LA FALLA FRAGIL
CON CUANTIA DE ACERO EN COMPRESION
DISEO DE ELEMENTOS CONTINUOS (VIGAS)
CONSIDERACIONES PARA EL DISEO SISMORESISTENTE CON CUANTIA DE ACERO EN TRACCION
CON MAYOR CAPACIDAD DE RESISTIR MOMENTOS QUE LAS VIGASDISEO DE COLUMNAS
FORMACION DE ROTUALAS PLASTICAS EN LOS EXREMOS DE LAS VIGAS
NO EN COLUMNAS
EN COLUMNASMS CAPACIDAD POR CORTANTE
EN MUROS
BibliografaConstruccin de casas sismoresistentes MODULO III - SENA VIRTUALEstructuracin y diseo de edificaciones de concreto armado Antonio Blanco BlascoFundamentos del anlisis dinmico de estructuras Rafael Salinas Basualdo CISMID UNIVerificacin de la resistencia ultima en edificios Javier Pique del Pozo - CISMID UNINORMA TECNICA PERUANA E030