I. GENERALIDADES1.1. Ttulo: Anlisis y Diseo Estructural Comparativo Entre Los Sistemas Aporticado y Albailera Confinada para una Vivienda Multifamiliar en la ciudad de Tarapoto, Regin San Martin 2014.

1.2. Autor:Eric Jhonatan Esquivel Soriano.

1.3. Asesor: Ing. Fernando Ruiz SaavedraIng. Miguel Angel Lopez Lozano

1.4. Tipo de investigacin:Investigacin descriptiva - explicativa.

1.5. Lnea de investigacin:Diseo Ssmico y Estructural.

1.6. Localidad:Jr. Sachapuquio C-03, Barrio Sachapuqio, Distrito de Tarapoto, Provincia de San Martin, Regin San Martn.

1.7. Duracin de la Investigacin: El proyecto tendr una duracin de 15 semanas: Inicio : 12 Marzo 2014. Termino: 16 Julio 2014.

II. PLAN DE INVESTIGACIN:2.1 Realidad Problemtica: Segn Fondo Mi Vivienda, Entre los aos 1997 y 2005, el nmero de hogares a nivel nacional, pas de 5.4 a 6.4 millones, aproximadamente. Esto represent una tasa de crecimiento promedio anual de 2.2%, para dicho periodo. En relacin al dficit total habitacional (cuantitativo ms cualitativo), ste muestra una tendencia a reducirse en las zonas urbanas, mientras que en las reas rurales, mantiene una tendencia creciente. En el caso del primero, muestra tasas promedio anuales entre -0.8% y -2% (dependiendo de la definicin), entre los aos 1997 y 2005; mientras que el dficit rural, presenta tasas entre 2.2% y 2.8%, para los mismos aos. Especficamente en el departamento de San Martin, el dficit es de 96,954 unidades de las cuales el 53,541 corresponde a la zona Urbana (viviendas construidas con materiales precarios, ausencia de servicios bsicos o hacinamiento) y el 43,413 a la zona Rural (viviendas construidas con materiales precarios, ausencia de servicios bsicos o hacinamiento).El mercado de vivienda popular durante aos ha sido atendido principalmente por el sector informal (autoconstruccin), lo que ha producido viviendas de baja calidad con elevados costos financieros y sociales. Existe, en tanto, un severo dficit de ofertas habitacionales de calidad y accesibles a los sectores mayoritarios de la poblacin (niveles C y D), razn por la cual debe analizarse nuevos sistemas constructivos que garanticen menores, costos, tiempos de ejecucin y adecuada calidad de viviendas. El dficit habitacional tanto cuantitativo como cualitativo, la carencia de soluciones constructivas econmicas y las polticas de formalizacin de procesos irregulares de ocupacin del suelo han generado un serio problema, el cual conlleva al inadecuado desarrollo urbano y la baja calidad de vida. La autoconstruccin informal, es uno de los motivos comunes observados en la actualidad, porque no existe una oferta formal comercializable, concordante con los niveles de ingreso de las personas para la construccin de edificios seguros. En nuestro pas, el 62% de la poblacin vive en viviendas construidas con sistemas que utilizan recursos locales de muy bajo costo (tierra, madera, caa, etc.) y tecnologas tradicionales que posibilitan la autoconstruccin. Es un hecho innegable que estas edificaciones no tienen un grado de seguridad aceptable.

Otro de los motivos, es que el 38% de las edificaciones en el Per se encuentran en zonas altamente ssmicas, potencialmente de 9 grados en la escala de 12 Mercalli Modificada (MM). En varios casos, se tiene que adicionar problemas que surgen por el terreno, como suelo de baja resistencia, cercana con cortes tectnicos, relieves complejos, entre otros. Algo importante de recalcar en la problemtica analizada, es que se considera al suelo de fundacin como un parmetro de clculo, cuando en realidad, se debe analizar el comportamiento real del suelo, es decir, calcular las edificaciones como un trinomio suelo-cimentacin-superestructura. Es por ello, que el rol de los Ingenieros Geotcnicos aumenta exponencialmente, siendo la interaccin suelo-estructura el eje principal que proporciona la exactitud de la prediccin de los clculos al momento de disear una edificacin, ya que toda obra est construido sobre o en el terreno.

2.2 FORMULACIN DEL PROBLEMA:Cul de los dos Sistemas Estructurales presenta un mejor comportamiento estructural ante la amenaza ssmica en la construccin de una vivienda multifamiliar en la ciudad de Tarapoto?

2.3 OBJETIVOS:2.3.1 General:Analizar cul de los sistemas estructurales en estudio ofrece un adecuado comportamiento estructural frente a la amenaza ssmica en la construccin de viviendas multifamiliares. 2.3.2 Especficos: Determinar la distribucin arquitectnica del rea. Realizar el Levatamiento Topografico altimtrico y taquimtrico. Realizar el estudio de Mecanica de Suelos. Predimensionamiento de los elementos estructurales de la edificacin. Disear estructuras sismorresistente de vivienda multifamiliare aplicando el programa de computo SAP-2000, ETABS 2013 V1.1., SAFE V14., CSI COLUM. Analizar los costos y los tiempos de ejecucin en la construccin de una vivienda multifamiliar por los sistemas estructurales planteados. Evaluar el impacto socioeconmico y ambiental que genera la construccin masiva de viviendas con ambos sistemas.2.4 ANTECEDENTES: HERNNDEZ PINEDO, Luis Miguel Alexis, 2012 realizo un trabajo de tesis denominado Diseo Estructural de un Edificio de Vivienda de Albailera Confinada, Provincia Lima, Regin Lima, y llego a las siguientes conclusiones: La distribucin de muros de albailera en la estructura tuvo que ajustarse a la geometra en planta para no generar efectos de torsin ante la posibilidad de un sismo. La simetra es fundamental para la eficiencia del edificio en cuanto a costo y comportamiento ssmico.SABOYA PINEDO, Wilber, 2011 realizo un trabajo de tesis denominado Analisis y Diseo Estructural de Aulas y Vivienda de la Asociacin Iglesia del Nazareno Tarapoto, provincia San Martin, Region San Martin, y llego a las siguientes conclusiones: En la Zona de estudio con ocurrencia ssmica peridica y de intensidad leve, los sistemas estructurales en base de prticos representan una alternativa tcnica adecuada para una buena performance, ya que lo que se requiere son sistemas que no solo acten adecuadamente ante fuerzas de gravedad, sino que tambin lo hagan a fuerzas laterales, evitando as fallas en las edificaciones a construir.ILDEFONSO RAYMUNDO, Gian Betto, 2014 realizo un trabajo de tesis denominado Diseo Estructural de un Edificio de Viviendas en Concreto Armado con un Stano y seis pisos, ubicado en Miraflores, provincia Lima, Region Lima, y llego a las siguientes conclusiones: El ingreso del modelo de un edificio y de sus cargas en el programa ETABS, para analizar el comportamiento de la estructura, requiere una verificacin de los resultados de tal forma que estos se encuentren dentro de los valores esperados.MINGA SEMINARIO, Mario Andres; SIGCHA SIGCHA, Luis Adrian; VILLAVICENCIO FERNANDEZ, Paul Andres; 2012 realizo un trabajo de tesis denominado Anlisis Comparativo de Costos y Eficiencia de Edificios en Diferentes Materiales de Acuerdo a las Variables: Nmero de Pisos y Luces entre Columnas, ciudad Cuenca, Pas Ecuador, y llego a las siguientes conclusiones: Al realizar el anlisis de los costos iniciales y finales de cada alternativa la estructura de Hormign Armado resulta la ms econmica, seguida de la estructura con Hormign Prefabricado, y finalmente, la estructura ms costosa es la estructura de acero. TABOADA GARCA, Jos Antonio y DE IZCUE UCEDA, Arturo Martn, 2009 realizo un trabajo de tesis denominado Anlisis y Diseo de Edificios Asistido por Computadoras, Provincia Lima, Regin Lima y llego a las siguientes conclusiones: Al usar un programa de cmputo se reduce el tiempo de creacin del modelo y se pueden realizar modificaciones muy rpidamente. Sin embargo, la veracidad de los resultados est en funcin de un modelo que se aproxime al comportamiento de la estructura real.ZAVALETA CHUMBIAUCA, Luis Alfredo, 2009 realiz un trabajo de tesis denominado Anlisis y Diseo Estructural Comparativo entre el Sistema de Muros de Ductivilidad Limitada y Albaileria Confinada de una Vivienda Multifamiliar en la ciudad de Trujillo, Provincia Trujillo, Regin la Libertad; y lleg a las siguientes conclusiones: con el presente trabajo se pretende que Tanto el sistema de MDL como el de AC presentan un adecuado y real comportamiento estructural ante la amenaza ssmica, ya que cumplen con los requisitos del Diseo Sismorresistente y del Diseo Estructural que plantea el RNE de Per, as como incluyen el efecto de la Interaccin Ssmica Suelo Estructura. A nivel de costos, tiempos de ejecucin e impactos socioeconmicos, el sistema de MDL presenta mayores ventajas frente al sistema de AC, pese a ello an no ha sido lo suficientemente ensayado como es el caso del sistema de AC el cual ya ha sido probado y mejorado ampliamente a lo largo de los aos. Gracias a las enseanzas en las aulas universitarias se pueden realizar este tipo de estudios, que contribuyen al xito personal y desarrollo de la sociedad en la que vivimos.

2.5 JUSTIFICACIN:JUSTIFICACIN TEORICA: La investigacin permitir, complementar los conocimientos tericos sobre el tema a tratar Anlisis y Diseo Estructural Comparativo Entre Los Sistemas Aporticado y Albailera Confinada para una Vivienda Multifamiliar en la ciudad de Tarapoto, Regin San Martin 2014.JUSTIFICACIN PRCTICA: Servir para complementar la teora y el conocimiento enmarcados en el aporte al desarrollo de las ciudades. JUSTIFICACION METODOLOGICA: Servir como material de consulta para futuras investigaciones.JUSTIFICACIN SOCIAL: Se plantea los siguientes motivos para justificar que este estudio deba efectuarse: Ayudara a disminuir los costos y tiempo en la construccin de viviendas lugar.La investigacin del proyecto se sustenta en la necesidad de proteger y dar seguridad, a la construccin de viviendas.

2.6 MARCO TERICO:2.6.1. SISTEMA APORTICADO:Es un sistema cuyos elementos estructurales consisten en vigas y columnas conectadas a travs de nudos, formando prticos resistentes en dos direcciones, vertical (columnas), horizontales (vigas), donde la mampostera es independiente de este.Sistemas aporticado y arriostrado excntricamente fueron propuestos por Roeder y Popov(1) (1977, 1978) para hallar de manera econmica, los requerimientos de rigidez y ductilidad necesarios. En este sistema es posible tener ambos extremos de la riostra conectados a las vigas en lugar de hacerlo en las uniones viga-columna. El conector de cortante (denominado Shear Link), es el segmento corto de la viga entre los nudos riostra-viga y se disea para disipar energa por medio de la fluencia a cortante durante eventos ssmicos severos. Esto es, el Shear Link acta como un fusible dctil para salvaguardar la riostra ante un posible pandeo, evitando de esta manera inestabilidad o colapso del sistema. La rigidez de este sistema es comparable al prtico arriostrado concntricamente, manteniendo as las derivas de piso mnimas. Sin embargo, el Shear Link es parte de los elementos estructurales primarios que resisten el sistema de piso y generalmente la reparacin despus de un evento ssmico fuerte es costosa.Aristizabal Ochoa (1986) presenta el anlisis terico y parametrico del DKB en prticos planos de acero hasta 3 niveles. El autor concluye que la tcnica DKB ofrece un incremento de resistencia y ductilidad para prticos de acero de 1, 2 y 3 niveles, donde el elemento Knee tiene un gran potencial de absorcin de energa por medio del pandeo durante eventos ssmicos severos, sin que se presente prdida significativa de la rigidez lateral y cedencia del sistema estructural. El elemento diagonal provee la rigidez lateral requerida y permaneciendo en el rango elstico.T. Balendra, E. L. Lim and C. Y. Liaw (1997) (5), muestra un anlisis experimental a gran escala de un prtico plano de 2 niveles en acero (perfiles en I) sometido a un ensayo pseudo dinmico en los que encontr que el DKB puede disipar grandes cantidades de energa sin estrangulamiento de los ciclos histerticos o deterioro de la resistencia o rigidez. Adems, los resultados que obtuvo permiten aproximar la variacin de los esfuerzos cortantes vs. deformacin, a una curva histertica bilineal. Adicionalmente, los resultados muestran que los desplazamientos fuera del plano en la unin del Knee y en el elemento diagonal, as como el desplazamiento vertical en las conexiones Knee-viga son pequeos.En las investigaciones ms recientes realizadas por Keong Kong, T. Balendra y Kean Hwee Tan, proponen una nueva tcnica involucrando el sistema DKB en acero para repotenciar construcciones de hormign armado sujeto a cargas ssmicas. Los resultados de los ensayos muestran que los prticos repotenciados usando el DKB presentan valores de resistencia, rigidez y ductilidad ms altos que los sistemas estructurales sin este arriostramiento. El Knee se modela como un elemento, donde todas las deformaciones elsticas e inelsticas estn concentradas en los dos extremos de una viga infinitamente rgida.Williams M.S, F. Albertmani (2003)(7), hacen una comparacin entre los sistemas DKB y el friccional mostrando que el primero presenta un mejor desempeo. Para ello, evalan la capacidad ssmica de tres edificios de 3, 6 y 10 niveles, a partir de 3 metodologas diferentes: FEMA 356, ATC 40 y el Euro cdigo.En este trabajo propuesto se pretende analizar y evaluar analtica y experimentalmente el comportamiento ante carga lateral de prticos tridimensionales de 1 y 2 niveles, mediante ensayos a carga monotnica. Los resultados obtenidos se compararan con los las metodologas (FEMA 1997): 356, ATC-40 y el Eurocdigo. Para la investigacin de este sistema utilizaremos el mtodo de Anlisis Dinmicos Lineales (ALD), el cual es de gran utilidad para el estudio. El procedimiento consiste usar registros de aceleracin, las respuestas estructurales y el espectro de respuesta, cuando se trabaja con los espectros obtenidos de los registros de aceleracin, combinando los aportes de cada modo. A partir de este procedimiento de anlisis, se obtendra un valor representativo de la respuesta, ya que la falta de simultaneidad de las mximas respuestas en cada modo de vibracin implican la necesidad de combinarlas adecuadamente. a) Los Prticos o Marcos Son estructuras cuyo comportamiento est gobernado por la flexin. Estn conformados por la unin rgida de vigas y columnas. Es una de las formas ms populares en la construccin de estructuras de concreto reforzado y acero estructural para edificaciones de vivienda multifamiliar u oficinas; en nuestro medio haba sido tradicional la construccin en concreto reforzado.La gran estandarizacin y control de calidad que ha obtenido la industria del acero en el mundo, hace indiferente para el diseo, el origen geogrfico del perfil estructural, primando el menor costo. En pocas de superproduccin de acero a nivel mundial, como la actual, ste aumenta an ms sus ventajas competitivas sobre materiales tradicionales en nuestro medio como el concreto reforzado. Los prticos tienen su origen en el primitivo conjunto de la columna y el dintel de piedra usado por los antiguos, en las construcciones clsicas de los griegos, como en el Partenn y an ms atrs, en los trilitos del conjunto de Stonehenge en Inglaterra (1800 aos a.C.). En stos la flexin solo se presenta en el elemento horizontal (viga) para cargas verticales y en los elementos verticales (columnas) para el caso de fuerzas horizontalesCon la unin rgida de la columna y el dintel (viga) se logra que los dos miembros participen a flexin en el soporte de las cargas, no solamente verticales, sino horizontales, dndole al conjunto una mayor resistencia, y una mayor rigidez o capacidad de limitar los desplazamientos horizontales. Materiales como el concreto reforzado y el acero estructural facilitaron la construccin de los nudos rgidos que unen la viga y la columna. La combinacin de una serie de marcos rectangulares permite desarrollar el denominado entramado de varios pisos; combinando marcos en dos planos perpendiculares se forman entramados espaciales. Estos sistemas estructurales son muy populares en la construccin, a pesar de que no sean tan eficientes como otras formas, pero permiten aberturas rectangulares tiles para la conformacin de espacios funcionales y reas libres necesarios para muchas actividades humanas Los mtodos de anlisis introducidos desde la distribucin de momentos de CROSS (1930), hasta las formulaciones matriciales de la RIGIDEZ, ampliamente usados con los computadores, han reducido las tediosas operaciones rutinarias, que limitaron su uso en el siglo pasado. El denominado Mtodo Matricial de la Rigidez, es hoy en da el preferido por los sistemas de anlisis de estructuras por computador, se relaciona con el Mtodo de los Elementos Finitos, que es la mejor herramienta de que disponen los ingenieros para el estudio de esfuerzos en estructuras complejas. Diagramas de fuerzas internas en los prticosPara el diseo de los sistemas de prtico es necesario la determinacin de las fuerzas internas: momento, cortante y fuerza axial; anteriormente se mostraron los diagramas de momento y fuerza cortante de una viga y se indicaron las convenciones tpicas empleadas para el dibujo de esos diagramas. Esta determinacin de las fuerzas internas es lo que se ha llamado tradicionalmente el anlisis de una estructura. Para el anlisis de un prtico es necesario hacer algunas simplificaciones a la estructura real. Un prtico tiene no solo dimensiones longitudinales, sino transversales, como el ancho y la altura de la seccin transversal y estos valores influyen en el anlisis de la estructura; sin embargo la determinacin definitiva de las dimensiones de los elementos es el objetivo final del denominado diseo estructural. Este crculo vicioso lo rompe el diseador suponiendo inicialmente unas dimensiones, de acuerdo al tipo de estructura y a su conocimiento basado en la experiencia que ha tenido con esas estructuras. Una vez supuestas unas dimensiones, el anlisis se hace con modelos matemticos pertinentes, previas algunas simplificaciones. La simplificacin ms comn, es analizar una estructura de dimensiones tericas en que los elementos no tienen secciones fsicas, sino parmetros asociados a ellas como el rea, el momento de inercia. La estructura terica para el anlisis corresponde a una idealizacin por el eje neutro de los elementos. El diseador debe entonces distinguir claramente la diferencia entre la longitud real de la viga, la longitud libre y la longitud terica, que usa en los modelos matemticos empleados para el anlisis de la estructura.Al hacer esta idealizacin, secciones diferentes en la estructura como son el extremo de la viga y el extremo de la columna se juntan en un punto: el nudo rgido terico. El conocimiento de las metodologas para dibujar los diagramas en los prticos es importante para que el estudiante pueda entender cmo se afecta el diseo no solo por la magnitud y posicin de las cargas, sino por las variaciones en las dimensiones de las secciones transversales y vaya obteniendo criterios cualitativos y sentido de las magnitudes que le permitan criticar y usar de modo seguro la informacin obtenida mediante los modernos programas de computador; stos le permiten obtener rpida y eficientemente no solo las variaciones, sino los valores mximos y mnimos, que se emplearn posteriormente en el diseo de los elementos de las estructuras, que tambin ser hecho por programas de computador adicionales.b) Fundamentos Normativos para el Diseo:El Reglamento Nacional de Edificaciones tiene establecidas Normas para los diseos arquitectnico y estructural. En el caso del diseo arquitectnico existe la Norma A.010 de Consideraciones Generales de Diseo, que en materia de caractersticas de diseo establece entre sus disposiciones generales ms relacionados con el presente estudio, a las siguientes:La norma establece los criterios y requisitos mnimos de diseo arquitectnico que debern cumplir las edificaciones.Excepcionalmente los proyectistas, podrn proponer soluciones alternativas y/o innovadoras que satisfagan los criterios establecidos en el artculo tercero de la presente Norma, para lo cual la alternativa propuesta debe ser suficiente para alcanzar los objetivos de las normas establecidas en el presente reglamento. En este caso el proyectista deber fundamentar su propuesta y contar con la conformidad del propietario Las obras de edificacin debern tener calidad arquitectnica, la misma que se alcanza con una respuesta funcional y esttica acorde con el propsito de la edificacin, con el logro de condiciones de seguridad, con el cumplimiento de la normativa vigente, y con la eficiencia del proceso constructivo a emplearse. En las edificaciones se responder a los requisitos funcionales de las actividades que se realizarn en ellas, entrminos de dimensiones de los ambientes, relaciones entre ellos, circulaciones y condiciones de uso. Se ejecutar con materiales, componentes y equipos de calidad que garanticen su seguridad, durabilidad y estabilidad. En las edificaciones se respetar el entorno inmediato, conformado por las edificaciones colindantes, en lo referente a altura, acceso y salida de vehculos, integrndose a las caractersticas de la zona de manera armnica. En las edificaciones se propondr soluciones tcnicas apropiadas a las caractersticas del clima, del paisaje, del suelo y del medio ambiente general. En las edificaciones se tomar en cuenta el desarrollo futuro de la zona, en cuanto a vas pblicas, servicios de la ciudad, renovacin urbana y zonificacin. Los parmetros urbansticos y edificatorios de los predios urbanos deben estar definidos en el Plan Urbano. Los Certificados de Parmetros deben consignar la siguiente informacin:a) Zonificacin.b) Secciones de vas actuales y, en su caso, de vas previstas en el Plan Urbano de la localidad.c) Usos del suelo permitidos.d) Coeficiente de edificacin.e) Porcentaje mnimo de rea libre.f) Altura de edificacin expresada en metros.g) Retiros.h) rea de lote normativo, aplicable a la subdivisin de lotes.i) Densidad neta expresada en habitantes por hectrea o en rea mnima de las unidades que conformarn la edificacin.j) Exigencias de estacionamientos para cada uno de los usos permitidos.k) reas de riesgo o de proteccin que pudieran afectarlo.l) Calificacin de bien cultural inmueble, de ser el caso.m) Condiciones particulares. Los proyectos con edificaciones de uso mixto debern cumplir con las normas correspondientes a cada uno de los usos propuestos. Las normas tcnicas que deben cumplir las edificaciones son las establecidas en el Reglamento Nacional de Edificaciones. No es obligatorio el cumplimiento de normas internacionales que no hayan sido expresamente homologadas en el Per. Sern aplicables normas de otros pases, en caso que estas se encuentren expresamente indicadas en este Reglamento o en normas sectoriales.Para el diseo estructural se toma en cuenta la Norma A.130, relacionada con los requisitos de seguridad en las edificaciones, la cual seala que las edificaciones, de acuerdo con su uso y nmero de ocupantes, deben cumplir con los requisitos de seguridad y prevencin de siniestros que tienen como objetivo salvaguardar las vidas humanas y preservar el patrimonio y la continuidad de la edificacin. Desarrollar todos los conceptos y clculos necesarios para asegurar un adecuado sistema de evacuacin dependiendo del tipo y uso de la edificacin. Estos son requisitos mnimos que debern ser aplicados a las edificaciones. Todas las edificaciones tienen una determinada cantidad de personas en funcin al uso, la cantidad y forma de mobiliario y/o el rea de uso disponible para personas. Cualquier edificacin puede tener distintos usos y por lo tanto variar la cantidad de personas y el riesgo en la misma edificacin siempre y cuando estos usos estn permitidos en la zonificacin establecida en el Plan Urbano.El Ministerio de Vivienda en coordinacin con las Municipalidades y las Instituciones interesadas efectuarn los estudios que permitan confirmar las densidades establecidas para cada uso. Sin importar el tipo de metodologa utilizado para calcular la cantidad de personas en todas las reas de una edificacin, para efectos de clculo de cantidad de personas debe utilizarse la sumatoria de todas las personas. Cuando exista una misma rea que tenga distintos usos deber utilizarse para efectos de clculo, siempre el de mayor densidad de ocupacin.Ninguna edificacin puede albergar mayor cantidad de gente a la establecida en el aforo calculado. La Norma Peruana de Concreto Armado E-60, establece en sus requisitos generales:Los requisitos y exigencias mnimas para el anlisis, el diseo, los materiales, la construccin, el control de calidad y la supervisin de estructuras de concreto armado, preesforzado y simple.Los planos y las especificaciones tcnicas del proyecto estructural debern cumplir con esta Norma.Lo establecido en esta Norma tiene prioridad cuando est en discrepancia con otras normas a las que ella hace referencia.Para estructuras especiales tales como arcos, tanques, reservorios, depsitos, silos, chimeneas y estructuras resistentes a explosiones, las disposiciones de esta Norma regirn en lo que sean aplicables.El diseo y construccin de losas de concreto estructural, vaciadas sobre moldes permanentes de acero consideradas como no compuestas, estn regidos por esta Norma.c) Anlisis y diseo de un sistema aporticado: Predimensionamiento de losas: Existen dos tipos de los losas; losas macizas y aligeradas (nervadas). Para el presente proyecto utilizaremos losas aligeradas.Como ya mencionamos, las losas las podemos dividir en dos grandes grupos: perimetralmente apoyadas y planas. Las losas apoyadas perimetralmente son aquellas que estn apoyadas sobre vigas o muros en sus cuatro lados, y que por tanto trabajan en dos direcciones, a diferencia de las losas en una direccin que, estructuralmente slo se apoyan en dos extremos. Las losas planas, son aquellas que se apoyan directamente sobre las columnas, sin existir ninguna trabe entre columna y columna. temDescripcinh = t

123Losa simple apoyadaLosa con un extremo continuoLosa con ambos extremos continuosLn/20Ln/24Ln/28

Donde: h = t = Espesor bruto de losa Ln = Tramo o luz ms largo perpendicular a la viga principal.Losas Aligerados: Armadas en una sola direccin de Concreto Armado, con vigueta 0.10m. de ancho y 0.40m. entre ejes.Con ladrillo

Espesor del aligeradoEspesor de losa superiorPeso propio de losaPeso muerto de ladrillo

mmKg/m2Kg/m2

0.170.0528080

0.200.0530090

0.250.05350110

0.300.05420150

0.350.05475

0.400.10600

Predimensionamiento de columnas: las columnas con estribos rectangulares o circulares, requieren de cuatro varillas longitudinales como mnimo, tomando en consideracin que si las varillas longitudinales son menores a la N 10 el dimetro del refuerzo transversal ser por lo menos 3/8 en caso contrario el dimetro del refuerzo transversal ser por lo menos 1/2.

Figura 1.2. Distribucin de varillas como mnimo 4Espaciamiento vertical de estribos S

Consideraciones para zonas de alto riesgo ssmico: Segn ensayos experimentales en Japn.

Figura 1.3. Distribucin del tipo de columnas

AT = rea tributaria, C 1 = Columna centralC 2 = Columna extrema de un prtico principal interior.C 3 = Columna extrema de un prtico secundario interior.C 4 =Columna en esquinaLas columnas se predimensionan con:

Donde:D = Dimensin de la seccin en la direccin del anlisis ssmico de la columna.b = La otra dimensin de la seccin de la columna.P = Carga total que soporta la columna (Ver tabla B 2).n = Valor que depende del tipo de columna y se obtiene de la Tabla B - 2fc = Resistencia del concreto a la compresin simple.TABLA B 2Tipo C 1(Para los primeros pisos)Columna interior N < 3 pisosP = 1.10 x PGn = 0.30

Tipo C 1(Para los 4 ltimos pisos superiores)Columna interiorN > 4 pisosP = 1.10 x PGn = 0.25

Tipo C 2, C 3

Columnas extremas de prticos interioresP = 1.25 x PGn = 0.25

Tipo C 4Columna de esquinaP = 1.50 x PGn = 0.20

PG = Debido a carga de gravedad.P = Debido a cargas de sismo.Nota: Se considera primeros pisos a los restantes a los 4 ltimos pisos.Tabla B 2, valores de p y n para el predimensionamiento de columnas. PG es el peso total de cargas de gravedad que soporta la columna. Las columnas zunchadas se requiere como mnimo seis varillas longitudinales, el dimetro del zuncho ser por lo menos 3/8, la distancia libre entre espirales estar entre 2.5 cm. a 7.5 cm. y mayor que 11/3 del tamao del agregado.

Figura 1.4. Distribucin varillas como mnimo 6 Predimensionamiento de las Vigas: Se realiza calculando el peralte de la viga, determinado por longitud libre sobre el coeficiente del momento.Vigas Principales:

Donde:h = Peralte de la viga.Ln = Longitud libre.Wu = Carga por unidad de rea. (Kg/cm2) = Coeficiente de Momento. (Depende de la ubicacin de la seccin y de las restricciones en el apoyo de acuerdo al Mtodo de los coeficientes ACI).Aplicaciones de las Vigas que soportan losas armadas en un sentido:Sobre Carga (S/C = Kg/Cm2)

Vivienda 200 13

Aulas 25012

Lugares de Asamblea 40011

Deposito A (Almacenaje pesado en biblioteca) 75010

Deposito B 10009

Donde:b = Ancho de viga.B = Dimensin transversal tributaria. (Ancho tributario)Modificaciones de las Dimensiones de las Vigas Principales: Criterio de igualdad de cuanta: El momento actuante, M u es el mismo para dos juegos diferentes de dimensiones de vigas (b h y bo ho).

Para casos prcticos se puede intercambiar los peraltes efectivos d por su altura h.b x h2 = bo x ho2 Criterio de igualdad de rigideces: Las rigideces de las dos secciones es la misma, por lo tanto.

Este criterio se recomienda para cambios de acciones por control de desplazamientos laterales y para sistemas aporticados de alto riesgo ssmico. Tambin es recomendable para el dimensionamiento de vigas chatas. Es recomendable que las vigas chatas no tengan luz libre mayor de 4.00m. Para vigas chatas menores que 4.00m se estima que su costo es igual al de una viga peraltada. Para vigas chatas mayores de 4.00m el costo es algo mayor.Para el caso de las vigas secundarias, el coeficiente est determinado por la relacin de la dimensin menor sobre la dimensin mayor de la losa, y un valor especfico de sobrecarga.Vigas Secundarias Donde: A = Dimensin menor de la losa. B = Dimensin mayor de la losa. Coeficiente para el predimensionamiento de vigas de una relacin A/B y un valor especfico de sobre carga.Tabla B 1:A/BSobrecarga (Kg/m2)

A/B > 0.67 A/B =1.02002505007501000131211109131211109

A/B < 0.672002505007501000131211109131211109

Criterio 1:

Criterio 2:Dimensionar como una viga corta correspondiente a una losa reforzada en dos direccionar.

Predimensionamiento de la escalera:Una escalera es una construccin diseada para comunicar varios espacios situados a diferentes alturas. Est conformada por escalones (peldaos) y puede disponer de varios tramos entre los descansillos (mesetas o rellanos). Escalera de un tramo Escalera de un tramo curvo con escalones compensados Escalera de dos tramos Escalera de cuatro tramos

En el caso de cimentacin: Una zapata (a veces llamada poyo) es un tipo de cimentacin superficial (normalmente aislada), que puede ser empleada en terrenos razonablemente homogneos y de resistencias a compresin medias o altas. Consisten en un ancho prisma de hormign (concreto) situado bajo los pilares de la estructura. Su funcin es transmitir al terreno las tensiones a que est sometida el resto de la estructura y anclarla.Zapatas aisladas

Debemos trabajar con condiciones de carga de servicio, por tanto no se factoraran las cargas.

En el caso que la carga P, acte sin excentricidad, es recomendable buscar que:

Figura 1.5. Zapatas aisladasPara la cual podemos demostrar que:

Dimensionamiento de la altura hz de la zapata.Las condicin para determinar el peralte efectivo de zapatas, se basa en que la seccin debe resistir el cortante por penetracin (cortante por punzonamiento).Se asume que ese punzonamiento es resistido por la superficie bajo la lnea punteada. (Debemos trabajar con cargas factoradas)

La resistencia al corte del concreto de corte por punzonamiento es igual a la menor determinada a travs de las siguientes expresiones.

Donde:bo= Permetro de la seccin crtica.s= Parmetro iguala 40 para aquellas columnas en que la seccin crtica de punzonamiento tiene 4 lados, 30 para las que tienen 3 lados y 20 para las que tienen 2 lados.

Esta ltima nos dar una expresin en funcin de d que debemos resolver. Finalmente en la zapata se debe de verificar la capacidad cortante como viga a una distancia d de la cara de la columna de apoyo. Peralte Mnimo: El peralte de la zapata (por encima del refuerzo de flexin), ser mayor de 15 cm.Zapatas combinadas:Este tipo de cimentacin puede ser conveniente principalmente en los siguientes casos. Columnas muy cercanas entre siPara esta condicin si se usarn zapatas aisladas, podran traslaparse o bien podran resultar proporciones poco econmicas.

Figura 1.6. Dibujo esquemtico de zapatas continua.Es conveniente que el punto de aplicacin de la resultante de las cargas actuantes coincida con el centro de gravedad de la zapata combinada para poder considerar una reaccin uniforme repartida del terreno. Columna exterior muy cercana del lmite de propiedadEl punto G fija la longitud de la zapata para una reaccin uniforme repartida del terreno.

Figura 1.7. Dibujo esquemtico de zapatas continuas.

2.6.1.2 SISTEMA DE ALBAILERA CONFINADA:Es un sistema de construccin que resulta de la superposicin de unidades de albailera unidas entres si por un mortero, formando un conjunto monoltico llamado muro. La albailera confinada se origina cuando el muro est enmarcado en todo su permetro por concreto armado vaciado con posterioridad a la construccin del muro, es decir es una conexin dentada entre la albailera y las columnas; esta conexin es ms bien una tradicin peruana, puesto que en Chile se utiliza una conexin prcticamente a ras que tuvo un buen comportamiento en el terremoto de 1985. El prtico de concreto armado, que rodea al muro, sirve principalmente para ductilizar al sistema; esto es, para otorgarle capacidad de deformacin inelstica, incrementando muy levemente su resistencia, por el hecho de que la viga ("solera", "viga collar", "collarn" o "viga ciega") y las columnas son elementos de dimensiones pequeas y con escaso refuerzo. Adicionalmente, el prtico funciona como elemento de arriostre cuando la albailera se ve sujeta a acciones perpendiculares a su plano.Este el sistema que tradicionalmente se emplea en casi toda Latinoamrica para la construccin de edificios de hasta 5 pisos; La razn de su popularidad es que en estas construcciones, generalmente, se tienen ambientes con dimensiones pequeas que varan entre 3.00 a 4.50 m; entonces resulta muy conveniente que los elementos verticales que sirven para limitar los espacios tengan tambin funciones estructurales y justamente, los muros de ladrillo cumplen con estos dos requisitos. Adems, de encontrarse en nuestra medio una gran cantidad de materiales con los que se elabora sus unidades bsicas. As lo demuestra el Estudio de Edificaciones Urbanas en Lima y Callao, realizado en Julio del 2003, por la Cmara Peruana de la Construccin (Capeco) el cual indica que: del total de las edificaciones censadas, el 69,9% de las viviendas son de albailera (ladrillo y concreto) y un 15,6 se utiliza el concreto armado; el cual tiene un comportamiento ante eventos naturales que todava viene siendo estudiado para lograr un ptimo comportamiento de los elementos que lo conforman.Es destacable sealar que el comportamiento ssmico de un tabique en el interior de un prtico principal de concreto armado, es totalmente diferente al comportamiento de los muros confinados. La razn fundamental de esa diferencia se debe al procedimiento de construccin, al margen del tipo de unidad o mortero que se emplea en cada caso.Mientras que en el caso de los tabiques primero se construye la estructura de concreto armado (incluyendo el techo que es sostenido por el prtico) y finalmente se levanta el tabique, en el caso de los muros confinados el proceso constructivo es al revs; esto es, primero se construye la albailera, posteriormente se procede con el vaciado de las columnas y luego se vacan las soleras en conjunto con la losa del techo. Con lo cual, el muro confinado es capaz de transportar y transmitir cargas verticales, cosas que no lo hacen los tabiques.La tcnica constructiva descrita hace que en los muros confinados se desarrolle una gran adherencia en las zonas de interface columna-muro y solera-muro, integrndose todo el sistema; con lo cual estos elementos trabajan en conjunto, como si fuese una placa de concreto armado sub-reforzada (con refuerzo slo en los extremos), evidentemente con otras caractersticas elsticas y resistentes.Lo expresado en el prrafo anterior no se produce en los tabiques, ya que la zona de interconexin concreto-albailera es dbil (la interface prtico-tabique es usualmente rellenada con mortero), lo que hace que incluso ante la accin de sismos leves se separen ambos elementos, trabajando la albailera como un puntal en compresin (Figura 1.8); esto se debe a que la zona de interaccin (contacto) slo se presenta en las esquinas, al deformarse el tabique bsicamente por corte ("panel de corte"), mientras que el prtico (ms flexible que el tabique) se deforma predominantemente por flexin.

Figura 1.8. Modelaje de Tabiques de Albailera.1) Criterios Generales De Estructuracin En Edificios De Albailera:Aparte de los requisitos reglamentarios y recomendaciones que se han dado para los muros armados y confinados, se sugiere lo siguiente:1. Por la importancia que tienen los muros ubicados en el permetro del edificio (son los que aportan la mayor rigidez torsional), y todo aqul que absorba ms del 10% del cortante basal ssmico, stos debern ser reforzados. Al respecto, en la Norma E-070 se especifica que como mnimo un 70% de los muros que conforman el edificio (en cada direccin) deben ser reforzados.2. El espesor efectivo (sin recubrimientos) mnimo de los muros debe ser h I 20, donde "h" es la altura libre del muro (altura de pandeo).3. Los techos deben ser diafragmas rgidos, de manera que permitan uniformizar los desplazamientos laterales de los muros. De preferencia, debe emplearse como sistema de techado la losa (aligerada o maciza) armada en 2 sentidos, con el objeto de que todos los muros porten una carga vertical que no sea excesiva.4. De preferencia, las vigas aisladas y coplanares con los muros no deben ser chatas, ya que las vigas (de un peralte Suficiente) son elementos dctiles que pueden aprovecharse como disipadores de energa antes que ocurra la falla por corte en los muros; adems, las vigas peraltadas atenan las concentraciones de esfuerzos en la losa del techo (producto del giro de los muros) e incrementan la rigidez lateral del sistema. De seguirse esta recomendacin, se lograr una reduccin en las dimensiones de la cimentacin, al disminuir los momentos basales; adicionalmente, los efectos de flexocompresin en los talones de los muros se atenuarn.5. En los Muros Confinados la seccin transversal mnima de las columnas deber ser Ac = 20 t cm2 (t = espesor del muro); el peralte de la columna debe ser suficiente como para permitir el anclar el refuerzo de la solera. Las columnas no deben estar espaciadas ms del doble de la altura entre los arriostres horizontales. El refuerzo longitudinal mnimo debe ser 4 3/8" y el estribaje mnimo de confinamiento es 1/4", 1 a 5 cm, 4 a 10 cm. Debe emplearse concreto con resistencia mnima fc = 175 kg/cm2. El esfuerzo axial actuante () deber ser menor a 0.15 fm; si > 0.05 fm, deber emplearse refuerzo horizontal continuo anclado en las columnas (cuanta 0.001). De preferencia, deber emplearse unidades de arcilla con 33% mximo de vacos en su cara de asentado.Usualmente es costumbre vaciar el sobrecimiento de los muros con una mezcla cemento - hormign 1:8 ms 30% de piedra mediana (3"); el concreto de este sobrecimiento es de menor resistencia al de las columnas. Puesto que las bases de las columnas van a estar sujetas a elevadas fuerzas axiales, producto de los momentos ssmicos y de las cargas gravitacionales, es recomendable que el concreto de las columnas llegue hasta el cimiento y que los estribos de confinamiento se cuenten a partir de ese encuentro.

Figura 1.9. Se indica la recomendacin a emplear en las bases de las columnas.2) Diseo Por Reglamento (Norma E - 070):Requisitos Estructurales Mnimos: Espesor Efectivo t. El espesor efectivo:

Esfuerzo Axial Mximo. El esfuerzo axial mximo ( m) producido por la carga de gravedad mxima de servicio ( Pm ), incluyendo el 100% de sobrecarga, ser inferior a:

Aplastamiento. Cuando existan cargas de gravedad concentradas que acten en el plano de la albailera, el esfuerzo axial de servicio producido por dicha carga no deber sobrepasar a 0,375 fm. Densidad Mnima de Muros. La densidad mnima de muros portantes a reforzar en cada direccin del edificio se obtendr mediante la siguiente expresin:

Analisis y Diseo Estructural: ANALISIS ESTRUCTURAL:El anlisis estructural de los edificios de albailera se realizar por mtodos elsticos teniendo en cuenta los efectos causados por las cargas muertas, las cargas vivas y el sismo. La carga gravitacional para cada muro podr ser obtenida por cualquier mtodo racional. DISEO ESTRUCTURAL:1. Diseo de los elementos de confinamiento de los muros del primer piso y de los muros agrietados de pisos superiores:a) Diseo de las columnas de confinamientoLas fuerzas internas en las columnas se obtendrn aplicando las expresiones de la tabla 11.

Donde:M = Mu1 1/2 Vm1 x h = - (h es la altura del primer piso).F = M/L = fuerza axial en las columnas extremas producidas por M.Nc = nmero de columnas de confinamiento (en muros de un pao Nc = 2).Lm = longitud del pao mayor 0,5 L, lo que sea mayor (en muros de un pao Lm = L)Pc = es la sumatoria de las cargas gravitacionales siguientes: carga vertical directa sobre la columna de confinamiento; mitad de la carga axial sobre el pao de muro a cada lado de la columna; y, carga proveniente de los muros transversales de acuerdo a su longitud tributaria.a.1) Determinacin de la seccin de concreto de la columna de confinamiento:Diseo por compresinEl rea de la seccin de concreto se calcular asumiendo que la columna est arriostrada en su longitud por el panel de albailera al que confina y por los muros transversales de ser el caso. El rea del ncleo (An) bordeado por los estribos se obtendr mediante la expresin:

donde: = 0,7 o 0,75, segn se utilice estribos cerrados o zunchos, respectivamente. = 0,8, para columnas sin muros transversales. = 1, para columnas confinadas por muros transversales.Diseo por corte-friccin (V c)La seccin transversal (A cf) de las columnas de confinamiento se disear para soportar la accin de corte friccin, con la expresin siguiente: Donde: = 0,85

a.2) Determinacin del refuerzo verticalEl refuerzo vertical a colocar en las columnas de confinamiento ser capaz de soportar la accin combinada de corte-friccin y traccinDonde:El factor de reduccin de resistencia es = 0,85 y el coeficiente de friccin es = 0,8.a.3) Determinacin de los estribos de confinamientoLos estribos de las columnas de confinamiento podrn ser ya sea estribos cerrados con gancho a 135, estribos de 1 de vuelta o zunchos con ganchos a 180. En los extremos de las columnas, en una altura no menor de 45 cm o 1,5 d (por debajo o encima de la solera, dintel o sobrecimiento), deber colocarse el menor de los siguientes espaciamientos (s) entre estribos:

Donde d es el peralte de la columna, tn es el espesor del ncleo confinado y Av es la suma de las ramas paralelas del estribo.El confinamiento mnimo con estribos ser [] 6mm, 1 @ 5, 4@ 10, r @ 25 cm. Adicionalmente se agregar 2 estribos en la unin solera columna y estribos @ 10 cm en el sobrecimiento.b) Diseo de las vigas soleras correspondientes al primer nivel La solera se disear a traccin pura para soportar una fuerza igual a Ts:

Donde: = 0,9Acs = rea de la seccin transversal de la soleraEl rea de la seccin transversal de la solera (Acs) ser suficiente para alojar el refuerzo longitudinal (As), pudindose emplear vigas chatas con un peralte igual al espesor de la losa del techo. En la solera se colocar estribos mnimos: [] 6mm, 1 @ 5, 4@ 10, r @ 25 cm.2. Diseo de los pisos superiores no agrietadosa) Las columnas extremas de los pisos superiores debern tener un refuerzo vertical (As) capaz de absorber la traccin T producida por el momento flector (Muf = Me (Vm1 / Ve1)) actuante en el piso en estudio, asociado al instante en que se origine el agrietamiento diagonal del primer entrepiso.

Donde: = 0,9b) El rea del ncleo (An) correspondiente a las columnas extremas de confinamiento, deber disearse para soportar la compresin C. Para obtener el rea de concreto (Ac), deber agregarse los recubrimientos al rea del ncleo An:

donde = 0,7 o 0,75, segn se emplee estribos cerrados o zunchos, respectivamente. = 0 ,8 para columnas sin muros transversales. = 1 para columnas confinadas para muros transversales.c) Las soleras se disearn a traccin con una fuerza igual a Ts:

d) Tanto en las soleras como en las columnas de confinamiento, podr colocarse estribos mnimos: [] , 1 @ 5, 4@ 10, r @ 25 cm.

2.6.1.3 DISEO POR SISMOS:En un principio las respuestas que nos interesaban estaban basadas en resistencia, pero este criterio ha evolucionado y actualmente nos interesan las que se encuentran basadas en desplazamientos, pues se ha llegado a la conclusin que son estos, los desplazamientos, los que daan a las estructuras, adicionalmente se ha demostrado que nuestra capacidad de prediccin de la demanda de resistencia (representada principalmente por el cortante en la base) es bastante superior a nuestras posibilidades de predecir los desplazamientos de nuestra estructura, siendo esto muy claro cuando vemos una curva de capacidad, donde se aprecia que pequeas variaciones en el cortante basal pueden implicar sustanciales variaciones en el desplazamiento.Los principales procedimientos de anlisis ssmico son los siguientes (FEMA, 1997):1. ANLISIS ESTTICOS LINEALES (ALE): Conocidos como Estticos Equivalentes, tal como se especifica en el artculo 17 de nuestra Norma E.030 (RNE, 2006). 2. ANLISIS DINMICOS LINEALES (ALD): Normados en nuestro reglamento por el artculo 18 de la mencionada Norma. Se usan dos tipos: Tiempo Historia, cuando se usan registros de aceleracin y las respuestas estructurales se conocen a lo largo de toda a duracin del evento ssmico. Espectro de Respuesta, cuando se trabaja con los espectros obtenidos de los registros de aceleracin, combinando los aportes de cada modo, a fin de obtener un valor representativo de la respuesta, ya que la falta de simultaneidad de las mximas respuestas en cada modo de vibracin implican la necesidad de combinarlas adecuadamente. 3. ANLISIS ESTTICOS NO LINEALES (ANLE):Ms conocidos como Push Over, por su nombre en ingls, cuya principal caracterstica es la de usar sistemas equivalentes de un grado de libertad, para modelar una estructura de mltiples grados de libertad y que nicamente nos permiten apreciar respuestas globales de la estructura.

4. ANLISIS DINMICOS NO LINEALES (ANLD): Cuando conociendo las propiedades de los materiales constitutivos de nuestra estructura y de los elementos de los sistemas estructurales, hacemos uso de registros de aceleracin, en un cierto nmero de ellos, para predecir las respuestas de nuestro sistema, generalmente las basadas en desplazamientos. Las herramientas ms conocidas, desde la ptica de la discretizacin, son: Elementos Finitos, sumamente poderoso, pero consumidor de ingentes recursos de hardware, que lo hace prohibitivo en su uso en la mayora de los casos, de tal modo que solamente ciertas instituciones tienen los equipos y el software capaces de manejar en forma aceptable los requerimientos que implican el modelar una estructura. Permite predecir respuestas de resistencia y desplazamiento al detalle. Macro Elementos, que usando las curvas esfuerzo deformacin y el mtodo de las fibras por un lado e incorporando modelos histerticos para diversos elementos (vigas, columnas, muros, rotulas, resortes, cables, etc.) por otro, permiten predecir de una forma no tan onerosa, la respuesta de nuestro sistema estructural. Ideal para respuestas de desplazamiento (rotaciones, curvaturas, deformaciones de entrepiso, etc.) El rango de aplicacin de los diversos tipos de anlisis, superpuesto a una curva de capacidad, se muestra en la siguiente figura, es interesante ver que los procedimientos dinmicos no lineales cubren toda la gama de respuestas estructurales.Para el diseo ssmico se tomaron como referencia la Norma E.030 Diseo sismo resistente,El mtodo dinmico, es el mtodo adoptado para este proyecto y comprende el anlisis de las fuerzas, desplazamientos, velocidades y aceleraciones que aparecen en una estructura o mecanismo como resultado de los desplazamientos y deformaciones que aparecen en la estructura o mecanismo. Debido a la simplicidad y al buen comportamiento en muchas estructuras que han sufrido sismos severos, este mtodo tiene gran aceptacin.Para el anlisis ssmico dinmico en el proyecto, se tomo en cuenta el dimensionamiento de los elementos estructurales, el metrado de cargas y el espectro de respuesta en prticos paralelos a los ejes X-X y Y-YLos objetivos generales de la construccin sismorresistente deben seguir los siguientes principios: Prevenir daos no estructurales para temblores o terremotos pequeos, que pueden ocurrir frecuentemente durante la vida til (de servicio) de una estructura. Prevenir daos estructurales y hacer que los no estructurales sean mnimos, para terremotos moderados que pueden ocurrir de vez en cuando. (Usualmente se seala expresamente que la estructura sufrir varios de estos). Evitar el colapso o daos graves en terremotos intensos y larga duracin que pueden ocurrir raras veces. (Usualmente uno durante la vida til de la estructura).La norma E-030 de diseo Sismorresistente del 1997 dice: Resistir Sismos Leves sin dao. Resistir sismos moderados considerando la posibilidad de daos estructurales leves. Resistir sismos severos con posibilidad de daos estructurales importantes, evitando el colapso de la edificacin.Bases y Criterios De Diseo Segn la Norma ISO 3010: Prevenir Lesiones a las personas. Asegurar la continuidad de los servicios. Minimizar el dao a la propiedad.Con el fin de conseguir estos objetivos, se plantean a diferencia de la mayora de las normas vigentes y en concordancia con la tendencia hacia orientar el diseo para conseguir los comportamientos esperados, dos niveles de diseo. Y no un solo juego de fuerzas y verificaciones sino dos que son:Estado lmite de Serviciabilidad:Las estructuras deben resistir movimientos ssmicos moderados que se espera puedan ocurrir en el sitio durante su vida til sin dao estructural y con dao no estructural dentro de lmites aceptables. La forma de definir el sismo para el cual se va a disear es caracterizarlo en funcin a su periodo de retorno. Para este estado lmite se le considera 20 aos.Estado Lmite ltimo:Las estructuras no deben colapsar ni daar vidas humanas debido a movimientos ssmicos severos que posiblemente puedan ocurrir en el sitio. Este sismo es el que tiene el periodo de retorno de 20 aos.

5. CARGAS:Fuerza u otras acciones que resulten del peso de los materiales de construccin, ocupantes y sus pertenencias, efectos del medio ambiente, movimientos diferenciales y cambios dimensionales restringidos. Las cargas que soporta un edificio se clasifican en muertas, vivas y accidentales (de viento y ssmica). Tipos De Cargas: Cargas muertas:Son aquellas que se mantienen en constante magnitud y con una posicin fija durante la vida til de la estructura; generalmente la mayor parte de las cargas muertas es el peso propio de la estructura. Es que puede calcularse con buena aproximacin a partir de la configuracin de diseo, de las dimensiones de la estructura y de la densidad del material. Para edificios, por lo general se toman como cargas muertas, rellenos, acabados de entrepisos y cielos rasos, y se deja un margen para tener en cuenta cargas suspendidas como conductos, aparatos y accesorios de iluminacin, etc. Consisten en los pesos de los diversos miembros estructurales y en los pesos de cualesquiera objetos que estn permanentemente unidos a la estructura, entre otros: Columnas, Vigas, Trabes, Losas, Muros, Ventanas, Plomera, Instalaciones elctricas y sanitarias.Incluye el peso de todos los elementos estructurales basados en las dimensiones de diseo (peso propio) y el peso permanente de materiales o artculos, tales como: paredes y muros, cielos rasos, pisos, cubiertas, escaleras, equipos fijos y todas las cargas que no son causadas por la ocupacin del edificio. Son cargas que tendrn invariablemente el mismo peso y localizacin durante el tiempo de vida til de la estructura.Incluyen el peso del mismo edificio y el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificacin. Siempre ejercen una fuerza descendente de manera constante y acumulativa desde la parte ms alta del edificio hasta su base.Materiales:Se considerar el peso real de los materiales que conforman y de los que deber soportar la edificacin, calculados en base a los pesos unitarios que aparecen en la memoria de clculo, pudindose emplear pesos unitarios menores cuando se justifique debidamente.El peso real se podr determinar por medio de anlisis o usando los datos Indicados en los diseos y catlogos de los fabricantes.Dispositivos de servicio y equipos:Se considerar el peso de todos los dispositivos de servicio de la edificacin, incluyendo las tuberas, ductos, equipos de calefaccin y aire acondicionado, instalaciones elctricas, ascensores, maquinaria para ascensores y otros dispositivos fijos similares. El peso de todo este material se incluir en la carga muerta.Tabiques:Se considerar el peso de todos los tabiques, usando los pesos reales en las ubicaciones que indican los planos. Cargas vivas:Las cargas vivas son cargas no permanentes producidas por materiales o artculo, e inclusive gente en permanente movimiento. Cabinas, particiones y personas que entran y salen de una edificacin pueden ser consideradas como carga vivas. Las cargas vivas son producidas por el uso y ocupacin de la edificacin y no deben incluir cargas ambientales tales como viento, sismo, ni la carga muerta. Consta principalmente de cargas de ocupacin en edificios, estas pueden estar aplicadas total o parcialmente o no estar presentes y tambin es posible cambiarlas de ubicacin. Su magnitud y distribucin son inciertas en determinado momento, y adems sus mximas intensidades a lo largo de la vida til de la estructura no se conocen con precisin. Son cargas variables en magnitud y posicin debidas al funcionamiento propio de la estructura. Pueden ser causadas por los pesos de los objetos colocados temporalmente sobre una estructura, por ejemplo: Personal, Mobiliario, Empujes de cargas de almacenes. Las cargas mnimas especificadas en los cdigos se determinan estudiando la historia de sus efectos sobre estructuras existentes. Usualmente esas cargas incluyen un margen para tener una proteccin contra deflexiones excesivas o sobrecargas repentinas. Se supone que los pisos de edificios estn sometidos a cargas vivas uniformes, que dependen del propsito para el cual el edificio es diseado. Estas cargas estn tabuladas en cdigos locales, estatales o nacionales. Un ejemplo representativo de esas cargas mnimas uniformes, tomadas del American Standard Building Code, se muestran en la tabla. Estos valores se determinaron con base en la historia de carga de varios edificios. Ellos incluyen mrgenes contra la posibilidad de sobrecarga debido a cargas de construccin y requisitos de servicio. Adems de las cargas uniformes, algunos cdigos especifican cargas vivas concentradas mnimas, causadas por carretillas, automviles, etc. Por ejemplo, cargas vivas, tanto uniformes como concentradas deben considerarse en una losa de un estacionamiento para automviles. Las cargas vivas en las cubiertas son aquellas causadas por:a. Materiales, equipos y trabajadores utilizados en el mantenimiento de la cubierta y b. Durante la vida de la estructura las causadas por objetos mviles y por las personas que tengan acceso a ellas. Para simplificar los clculos las cargas vivas son expresadas como cargas uniformes aplicadas sobre el rea de la edificacin. Las cargas vivas, comprenden la fuerza del viento, las originadas por movimientos ssmicos, las vibraciones producidas por la maquinaria, mobiliario, materiales y mercancas almacenadas y por mquinas y ocupantes, as como las fuerzas motivadas por cambios de temperatura. Las cargas ssmicas son cargas inerciales causadas por movimientos ssmicos, estas pueden ser calculadas teniendo en cuenta las caractersticas dinmicas del terreno, de la estructura (amortiguamiento masa y rigidez), y las aceleraciones esperadas. Se usar como mnimo los valores que se establecen en la Tabla 2.3. Para Los diferentes tipos de ocupacin o uso, valores que incluyen un margen para Condiciones ordinarias de impacto. Cuando la ocupacin o uso de un espacio no sea conforme con ninguno de los que figuran en la Tabla 2.3. El proyectista determinar la carga viva justificndola ante las autoridades competentes.Las cargas vivas de diseo debern estar claramente indicadas en los planos del proyecto.Cargas vivas mnimas repartidas (Segn Norma E.020)Ocupacin o usoCargas Repartidas kPa (Kgf/m2

Almacenaje = 5.0 (500) Baos = A la carga principal del resto del rea, sin que sea necesario que se exceda de 3.0 (300) Bibliotecas (Ver *) Salas de lectura = 3.0 (300)Salas de almacenajes = 7.5 (750) con estantes fijos (no apilables)Corredores y escaleras = 4.0 (400) Centros de EducacinAulas = 2.5 (250)Talleres = 3.5 (350)Auditorios, gimnasios, etc. = De acuerdo a lugares de asambleas.Laboratorios = 3.0 (300)Corredores y escaleras = 4.0 (400) GarajesPara parqueo exclusivo de = 2.5 (250) Vehculos de pasajeros, con altura de entrada menor de 2.40m.Para otros vehculos...Ver 9.3 HospitalesSalas de operacin, labora = 3.0 (300) torios y zonas de servicio.Cuartos = 2.0 (200)Corredores y escaleras = 4.0 (400) HotelesCuartos = 2.0 (200)Salas pblicas = De acuerdo a lugares de asambleas.Almacenajes y servicio = 5.0 (500)Corredores y escaleras = 4.0 (400)

Ocupacin o usoCargas Repartidas kPa (Kgf/m2

Industrias....Ver 6.4 Instituciones penalesCeldas y zona de habitacin = 2.0 (200)Zonas pblicas = De acuerdo a lugares de asambleas.Corredores y escaleras = 4.0 (400) Lugares de AsambleaCon asientos fijos = 3.0 (300)Con asientos mviles = 4.0 (400)Salones de baile, restaurantes, = 4.0 (400) Museos, gimnasios y vestbulosde teatros y cines.Graderas y tribunas = 5.0 (500)Corredores y Escaleras = 5.0 (500) Oficinas(*)Exceptuando salas de = 2.5 (250) archivo y computacin.Salas de archivo = 5.0 (500)Corredores y Escaleras = 4.0 (400) TeatrosVestidores = 2.0 (200)Cuarto de proyeccin = 3.0 (300)Escenario = 7.5 (750)Zonas pblicas = De acuerdo a lugares de asambleas. Tiendas = 5.0 (500)Corredores y Escaleras = 4.0 (400) Viviendas = 2.0 (200)Corredores y Escaleras = 2.0 (200)

(*) Estas cargas no incluyen la posible tabiquera mvil - Tabla 2.3. Cargas Vivas Mnimas Repartidas. Carga Viva Concentrada:Los pisos y techos que soporten cualquier tipo de maquinaria u otras cargas vivas concentradas en exceso de 5,0 kN (500 kgf) (incluido el peso de los apoyos o bases), sern diseados para poder soportar tal peso como una carga concentrada o como grupo de cargas concentradas.Cuando exista una carga viva concentrada, se puede omitir la carga viva repartida en la zona ocupada por la carga concentrada.Tabiquera Mvil:El peso de los tabiques mviles se incluir como carga viva equivalente uniformemente repartida por metro cuadrado, con un mnimo de 0,50 kPa (50 kgf/m2), para divisiones livianas mviles de media altura y de 1,0 kPa (100 kgf/m2) para divisiones livianas mviles de altura completa.Cuando en el diseo se contemple tabiqueras mviles, deber colocarse una nota al respecto, tanto en los planos de arquitectura como en los de estructuras.Conformidad:Para determinar si la magnitud de la carga viva real es conforme con la carga viva mnima repartida, se har una aproximacin de la carga viva repartida real promediando la carga total que en efecto se aplica sobre una regin rectangular representativa de 15 m2 que no tenga ningn lado menor a 3,00 m.Carga viva del techo:Se disearn los techos y las marquesinas tomando en cuenta las cargas vivas, las de sismo, viento y otras prescritas a continuacin.Las cargas vivas mnimas sern las siguientes:Para los techos con una inclinacin hasta de 3 con respecto a la horizontal, 1,0 kPa (100 kgf/m2).Para techos con inclinacin mayor de 3, con respecto a la horizontal 1,0 kPa (100 kgf/m2) reducida en 0,05 kPa (5 kgf/m2), por cada grado de pendiente por encima de 3, hasta un mnimo de 0,50 kPa (50 kgf/m2).Para techos curvos, 0,50 kPa (50 kgf/m2).Para techos con coberturas livianas de planchas onduladas o plegadas, calaminas, fibrocemento, material plstico, etc., cualquiera sea su pendiente, 0,30 kPa (30 kgf/m2).Cuando se trate de malecones o terrazas, se aplicar la carga viva correspondiente a su uso particular.Cuando los techos tengan jardines, la carga viva mnima de diseo de las porciones con jardn ser de 1,0 kPa (100 kgf/m2). Excepto cuando los jardines puedan ser de uso comn pblico, en cuyo caso la sobrecarga de diseo ser de 4,0 kPa (400 kgf/ m2).El peso de los materiales del jardn ser considerado como carga muerta y se har este cmputo sobre la base de tierra saturada.Las zonas adyacentes a las porciones con jardn sern consideradas como reas de asamblea, a no ser que haya disposiciones especficas permanentes que impidan su uso.Cuando se coloque algn anuncio o equipo en un techo, el diseo tomar en cuenta todas las acciones que dicho anuncio o equipo ocasionen.Cargas debidas al viento:La estructura, los elementos de cierre y los componentes exteriores de todas las edificaciones expuestas a la accin del viento, sern diseados para resistir las cargas (presiones y succiones) exteriores e interiores debidas al viento, suponiendo que ste acta en dos direcciones horizontales perpendiculares entre s. En la estructura la ocurrencia de presiones y succiones exteriores sern consideradas simultneamente.Clasificacin de las edificaciones:Tipo 1.Edificaciones poco sensibles a las rfagas y a los efectos dinmicos del viento, tales como edificios de poca altura o esbeltez y edificaciones cerradas con cobertura capaz de soportar las cargas sin variar su geometra. Tipo 2.Edificaciones cuya esbeltez las hace sensibles a las rfagas, tales como tanques elevados y anuncios y en general estructuras con una dimensin corta en el sentido del viento.Tipo 3.Edificaciones que representan problemas aerodinmicos especiales tales como domos, arcos, antenas, chimeneas esbeltas y cubiertas colgantes.Para este tipo de edificaciones las presiones de diseo se determinarn a partir de procedimientos de anlisis reconocidos en ingeniera, pero no sern menores que las especificadas para el Tipo 1.6. DISTRIBUCION Y COMBINACIN DE CARGAS:Distribucin de las Cargas Verticales:La distribucin de las cargas verticales a los elementos de soporte se establecer sobre la base de un mtodo reconocido de anlisis o de acuerdo a sus reas tributarias.Se tendr en cuenta el desplazamiento instantneo y diferido de los soportes cuando ellos sean significativos.Distribucin de Cargas Horizontales en Columnas, Prticos y Muros: Se supondr que las cargas horizontales sobre la estructura son distribuidas a columnas, prticos y muros por los sistemas de pisos y techo que actan como diafragmas horizontales. La proporcin de la carga horizontal total que resistir cualquier columna, prtico muro se determinar sobre la base de su rigidez relativa, considerando la excentricidad natural y accidental de la carga aplicada. Cuando la existencia de aberturas, la excesiva relacin largo/ancho en las losas de piso techo o la flexibilidad del sistema de piso techo no permitan su comportamiento como diafragma rgido, la rigidez de cada columna y muro estructural tomar en cuenta las deflexiones adicionales de piso mediante algn mtodo reconocido de anlisis.Factores de CargaLos factores de carga tienen el propsito de dar seguridad adecuada contra un aumento en las cargas de servicio ms all de las especificaciones en el diseo, para que sea sumamente improbable en la falla. Los factores de carga tambin ayudan a asegurar que las deformaciones bajo carga de servicio no sean excesivas:El reglamento especifica en el artculo 10 de nuestra Norma E.060 (RNE, 2006) la resistencia requerida U para resistir las cargas sean: La resistencia requerida (U) para cargas muertas (CM), cargas vivas (CV) y cargas de sismo (CS), ser como mnimo:U = 1.5 CM + 1.8 CVU = 1.25 (CM + CV CS)U = 0.9 CM 1.125 CSEn las combinaciones donde se incluya cargas de o de sismo, deber considerarse el valor total y cero de la carga viva (CV) para determinar la ms severa de las condiciones. Si en el diseo se debieran considerar cargas de viento (CVi), se reemplazar este valor por los efectos del sismo (CS) en las en las formulas anteriores, no siendo necesario considerarlas simultneamente.En las combinaciones anteriores, donde se incluye cargas de viento o de sismo, deber considerarse el valor total y cero de la carga viva (CV) para determinar la ms severa de las condiciones. Si fuera necesario incluir en el diseo el efecto del empuje lateral del terreno (CE), la resistencia requerida (U) ser como mnimo:U = 1.5 CM + 1.8 CV + 1.8 CE)U = 1.5 CM + 1.8 CVEn el caso en que la carga muerta y/o carga viva reduzcan el efecto del empuje lateral, se usar:U = 0.9 CM + 1.8 CE Si fuera necesario incluir en el diseo el efecto de cargas debidas a peso y presin de lquidos con densidades bien definidas y alturas controladas, dichas cargas podrn tener un factor de 1,5 y agregarse en todas las combinaciones que incluyen carga viva. Si fuera necesario incluir en el diseo el efecto de cargas de impacto, stas debern incluirse en la carga viva (CV). Si fuera necesario incluir el efecto (CT) de los asentamientos diferenciales, fluencia, contraccin o cambios de temperatura, la resistencia requerida deber ser como mnimo:U = 1.25 (CM + CT + CV)U = 1.5 CM + 1.5 CTLas estimaciones de los asentamientos diferenciales, la fluencia, la fluencia, la contraccin o los cambios de temperatura deben basarse en una determinacin realista de tales efectos durante el servicio de la estructura.7. PROBLEMAS DE CONFIGURACIN ARQUITECTNICA Y ESTRUCTURAL:Por su naturaleza, las construcciones tienden a ser construcciones de gran envergadura y complejidad, lo que conduce a que en muchos casos presenten esquemas de configuracin complejos.Por configuracin no se entiende la mera forma espacial de la construccin en abstracto, sino el tipo, disposicin, fragmentacin, resistencia y geometra de la estructura de la edificacin, relacin de la cual se derivan ciertos problemas de respuesta estructural ante sismos. En el planeamiento de una construccin es necesario tener en cuenta que una de las mayores causas de daos en edificaciones ha sido en el uso de esquemas de configuracin arquitectnico-estructural nocivos. Puede decirse de manera general que el alejamiento de formas y esquemas estructurales simples es castigado fuertemente por los sismos.Y adems que, lamentablemente, los mtodos de anlisis ssmico usuales no logran cuantificar adecuadamente la mayora de estos problemas. De cualquier forma, dada la naturaleza errtica de los sismos, as como la posibilidad de que se exceda el nivel de diseo, es aconsejable evitar el planteamiento de configuraciones riesgosas, independientemente del grado de sofisticacin que sea posible lograr en el anlisis de cada caso.a) Configuracin geomtrica:A continuacin se exponen brevemente los aspectos ms relevantes de la incidencia de la configuracin geomtrica en la respuesta ssmica de las edificaciones, as como los mecanismos correctivos. Debe hacerse nfasis en que, debido a su complejidad, y a su estrecha relacin con el planteamiento de espacio y forma de la construccin, los problemas de configuracin deben ser enfrentados bsicamente desde la etapa de definicin del esquema espacial del edificio, y en toda la etapa de diseo. Por esta razn es un tema que debe ser comprendido en toda su amplitud por los arquitectos y diseadores. Problemas de configuracin en planta:Los problemas que se mencionan a continuacin son referentes a la disposicin de la estructura en el plano horizontal, en relacin con la forma y distribucin del espacio arquitectnico.Se debe destacar que los problemas de configuracin en planta que a continuacin se detallan, se presentan cuando las plantas son continuas; cabe destacar tambin que algunas de las plantas que a simple vista se pueden percibir como complejas y que cuentan con las respectivas juntas de dilatacin ssmicas no presentan problemas para el comportamiento frente a sismos.Longitud:La longitud en planta de una construccin influye en la respuesta estructural de la misma de una manera que no es fcil determinar por medio de los mtodos usuales de anlisis. En vista de que el movimiento del terreno consiste en una transmisin de ondas, la cual se da con una velocidad que depende de las caractersticas de masa y rigidez del suelo de soporte, la excitacin que se da en un punto de apoyo del edificio en un momento dado difiere de la que se da en otro, diferencia que es mayor en la medida en que sea mayor la longitud del edificio en la direccin de las ondas. Los edificios cortos se acomodan ms fcilmente a las ondas que los edificios largos.Considerando lo anterior, el correctivo usual para el problema de longitud excesiva de edificios es la particin de la estructura en bloques por medio de la insercin de juntas de dilatacin ssmica, de tal manera que cada uno de ellos pueda ser considerado como corto. Estas juntas deben ser diseadas de manera tal que permitan un adecuado movimiento de cada bloque sin peligro de golpeteo o choque entre los diferentes cuerpos o bloques que componen la edificacin.

Figura 1.10. Formas Sencillas y Complejas en Planta y ElevacinLos edificios largos son tambin ms sensibles a las componentes torsionales de los movimientos del terreno, puesto que las diferencias de movimientos transversales y longitudinales del terreno de apoyo, de las que depende dicha rotacin, son mayores.Concentracin de esfuerzos debido a plantas complejas:Este problema surge en edificios denominados de plantas complejas y es muy comn en edificaciones hospitalarias. Se define como planta compleja a aquella en la cual la lnea de unin de dos de sus puntos suficientemente alejados hace su recorrido en buena parte fuera de la planta. Esto se da cuando la planta est compuesta de alas de tamao significativo orientadas en diferentes direcciones (formas en H, U, L, etc.).En las plantas irregulares las alas pueden asimilarse a un voladizo empotrado en el cuerpo restante del edificio, sitio en el cual sufrira menores deformaciones laterales que en el resto del ala.Por esta razn aparecen grandes esfuerzos en la zona de transicin, los cuales producen con frecuencia daos en los elementos no estructurales, en la estructura vertical y aun en el diafragma de la planta.

Figura 1.11. Formas de la PlantaPara este caso, la solucin corrientemente adoptada consiste en la introduccin de juntas de dilatacin ssmica, como las mencionadas para el caso de los edificios largos. Estas juntas permiten que cada bloque tenga su propio movimiento sin estar atado al resto del edificio, con lo cual se rompe el esquema de trabajo en voladizo de cada ala. Las juntas, obviamente, deben tener el ancho suficiente para permitir el movimiento de cada bloque sin golpearse. Problemas de configuracin en altura:Escalonamientos:Los escalonamientos en los volmenes del edificio se presentan habitualmente por exigencias urbansticas de iluminacin, proporcin, etc. Sin embargo, desde el punto de vista ssmico, son causa de cambios bruscos de rigidez y de masa; por lo tanto, traen consigo la concentracin de fuerzas que producen dao en los pisos aledaos a la zona del cambio brusco. En trminos generales, debe buscarse que las transiciones sean lo ms suave posible con el fin de evitar dicha concentracin.

Figura 1.12. Formas Irregulares en AlturaLa figura 1.13. Muestra algunas caractersticas de configuracin de edificaciones que deben ser evitadas, debido al comportamiento inadecuado que han experimentado en caso de sismos.

Figura 1.13. Irregularidades en Estructuras

b) Configuracin estructural: Concentraciones de masa:El problema en cuestin es ocasionado por altas concentraciones de la masa en algn nivel determinado del edificio que se puede deber a la disposicin en l de elementos pesados, tales como equipos, tanques, bodegas, archivos, etc. El problema es mayor en la medida en que dicho nivel pesado se ubica a mayor altura, debido a que las aceleraciones ssmicas de respuesta aumentan tambin hacia arriba, con lo cual se tiene una mayor fuerza ssmica de respuesta all y por ende una mayor posibilidad de volcamiento del equipo.Por lo anterior, en el diseo arquitectnico es recomendable disponer los espacios que representen pesos inusuales en stanos o en construcciones aisladas aledaas al cuerpo principal del edificio. En casos en los que por razones topogrficas se deba tener almacenamientos de agua elevados, debe preferirse construir torres independientes para ese fin, en lugar de adosarlas al edificio principal.

Figura 1.14. Concentraciones de Masa Columnas dbiles:Las columnas dentro de una estructura tienen la vital importancia de ser los elementos que trasmiten las cargas a las cimentaciones y mantienen en pie a la estructura, razn por la cual cualquier dao en este tipo de elementos puede provocar una redistribucin de cargas entre los elementos de la estructura y traer consigo el colapso parcial o total de una edificacin.Por lo anterior, el diseo ssmico de prticos (estructuras formadas preferentemente por vigas y columnas) busca que el dao producido por sismos intensos se produzca en vigas y no en columnas, debido al mayor riesgo de colapso del edificio por el de dao en columnas. Sin embargo, muchos edificios diseados segn cdigos de sismo resistencia han fallado por esta causa. Estas fallas pueden agruparse en dos clases: Columnas de menor resistencia que las vigas. Columnas cortas.Varias son las causas de que el valor de la longitud libre se reduzca drsticamente y se considere que se presenta una columna corta:- Confinamiento lateral parcialmente en la altura de la columna por muros divisorios, muros de fachada, muros de contencin, etc.- Disposicin de losas en niveles intermedios.- Ubicacin del edificio en terrenos inclinados.Las columnas cortas son causa de serias fallas en edificios bajo excitaciones ssmicas debido a que su mecanismo de falla es frgil. Pisos suaves:Varios tipos de esquemas arquitectnicos y estructurales conducen a la formacin de los llamados pisos dbiles o suaves, es decir, pisos que son ms vulnerables al dao ssmico que los restantes, debido a que tienen menor rigidez, menor resistencia o ambas cosas, La presencia de pisos suaves se puede atribuir a: Diferencia de altura entre pisos. Interrupcin de elementos estructurales verticales en el piso.

Figura 1.15. Falla en Planta por piso suave

Figura 1.16. Edificios con Irregularidad Tipo Piso FlexibleEl primer caso de la figura anterior (Figura 1.15.) se da frecuentemente por la bsqueda de volmenes mayores en ciertos niveles de la construccin, generalmente por razones tcnicas (exigencias de equipos, etc.) o estticas simblicas (imagen del edificio en los niveles de acceso, etc.). Esto conduce a que en los pisos en cuestin se presente un debilitamiento de la rigidez, debido a la mayor altura de Los elementos verticales.La interrupcin de elementos verticales de la estructura ha probado ser la causa de mltiples colapsos parciales o totales en edificios sometidos a sismos, sobre todo cuando la interrupcin de los elementos verticales resistentes (muros y columnas) se presenta en los pisos inferiores (Figura 1.16.). La razn del deslizamiento del piso recae en que el nivel en que se interrumpen los elementos es ms flexible que los restantes, con lo que aumenta el problema de estabilidad, pero adems porque se origina un cambio brusco de rigidez que ocasiona una mayor acumulacin de energa en el piso ms dbil.Los casos ms usuales de interrupcin de elementos verticales, que ocurre generalmente por razones espaciales, formales o estticas, son los siguientes: Interrupcin de las columnas. Interrupcin de muros estructurales (muros de cortante).Interrupcin de muros divisorios, concebidos errneamente como no estructurales, alineados con prticos. Falta de redundancia:El diseo estructural sismorresistente contempla la posibilidad de dao de los elementos estructurales para los sismos ms intensos. Desde este punto de vista, el diseo de la estructura debe buscar que la resistencia a las fuerzas ssmicas dependa de un nmero importante de elementos, puesto que cuando se cuenta con un nmero reducido de elementos (poca redundancia) la falla de alguno de ellos puede tener como consecuencia el colapso parcial o total durante el sismo. En este sentido, debe buscarse que la resistencia a las fuerzas ssmicas se distribuya entre el mayor nmero de elementos estructurales posibles. Excesiva flexibilidad estructural:La excesiva flexibilidad de la edificacin ante cargas ssmicas puede definirse como la susceptibilidad a sufrir grandes deformaciones laterales entre los diferentes pisos, conocidas como derivas. Las principales causas de este problema residen en la excesiva distancia entre los elementos de soporte (claros o luces), las alturas libres y la rigidez de los mismos. Dependiendo de su grado, la flexibilidad puede traer como consecuencias: Daos en los elementos no estructurales adosados a niveles contiguos. Inestabilidad del o los pisos flexibles, o del edificio en general. No aprovechamiento de la ductilidad disponible. Excesiva flexibilidad del diafragma:Un comportamiento excesivamente flexible del diafragma de piso implica deformaciones laterales no uniformes, las cuales son en principio perjudiciales para los elementos no estructurales adosados al diafragma.Adicionalmente, la distribucin de fuerzas laterales no se har de acuerdo a la rigidez de los elementos verticales. (Figura 1.17.)Figura 1.17. Comportamiento Rgido y Flexible del Diafragma.Son varias las razones por las cuales puede darse este tipo de comportamiento flexible. Entre ellas se encuentran las siguientes:

Flexibilidad del material del diafragma. Relacin de aspecto (largo/ancho) del diafragma. Por tratarse de un trabajo a flexin de este tipo de elementos, mientras mayor sea la relacin largo/ancho del diafragma, mayores pueden ser sus deformaciones laterales. En general, los diafragmas con relaciones de aspecto superiores a 5 pueden considerarse flexibles. Rigidez de la estructura vertical. La flexibilidad del diafragma debe juzgarse tambin de acuerdo con la distribucin en planta de la rigidez de los elementos verticales. En el caso extremo de un diafragma en el que todos los elementos verticales tengan igual rigidez es de esperarse un mejor comportamiento del diafragma que en el caso en el cual tengan grandes diferencias en este punto. Aberturas en el diafragma. Las aberturas de gran tamao practicadas en el diafragma para efectos de iluminacin, ventilacin y relacin visual entre los pisos, ocasionan la aparicin de zonas flexibles dentro del diafragma, las cuales impiden el ensamblaje rgido de las estructuras verticales.Las soluciones al problema de excesiva flexibilidad del diafragma son mltiples, y dependen de la causa que la haya ocasionado. Las grandes aberturas en el diafragma deben estudiarse con cuidado, con el fin de proveer mecanismo de rigidizacin o, si esto no es posible, segmentacin del edificio en bloques. Torsin:La torsin ha sido causa de importantes daos de edificios sometidos a sismos intensos, que van desde la distorsin a veces visible de la estructura (y por tanto su prdida de imagen y confiabilidad) hasta el colapso estructural (Figura 1.18.).La torsin se produce por la excentricidad existente entre el centro de masa y el centro de rigidez.Algunos de los casos que pueden dar lugar a dicha situacin en planta son: Posicin de elementos rgidos de manera asimtrica con respecto al centro de gravedad del piso. Colocacin de grandes masas en forma asimtrica con respecto a la rigidez. Combinacin de las dos situaciones anteriores.Debe tenerse presente que los muros divisorios y de fachada que se encuentren adosados a la estructura vertical tienen generalmente una gran rigidez y, por lo tanto, habitualmente participan estructuralmente en la respuesta al sismo y pueden ser causantes de torsin, como en el caso corriente de los edificios de esquina.

Figura 1.18. TorsinCuantitativamente, puede considerarse que una excentricidad entre el centro de la masa y de rigidez es grande cuando supera el 10% de la dimensin en planta bajo anlisis. En un caso as deben tomarse medidas correctivas en el planteamiento estructural del edificio (Figura 1.19.).Si se contempla adems la situacin en altura, el panorama de la torsin puede complicarse an ms cuando hay irregularidades verticales, como los escalonamientos. En efecto, la parte superior del edificio transmite a la inferior un cortante excntrico, lo cual provoca torsin del nivel de transicin hacia abajo, independientemente de la simetra o asimetra estructural de los pisos superiores e inferiores.Como todos los problemas de configuracin, el de la torsin debe ser enfrentado desde la etapa de diseo espacial y de forma de la edificacin. Los correctivos necesarios para el problema de la torsin pueden resumirse en general en los siguientes puntos: Las torsiones deben ser consideradas inevitables, debido a la naturaleza del fenmeno y a las caractersticas de la estructura. Por esta razn, se sugiere proveer a los edificios de rigidez, mediante la cual se busca reducir la posibilidad de giro en planta. A efectos del control de la torsin, debe estudiarse con cuidado el planteamiento de la estructura en planta y en altura, as como la presencia y la necesidad de aislamiento de los muros divisorios no estructurales que puedan intervenir estructuralmente en el momento de un sismo.Finalmente, el objetivo debe ser proveer a la estructura con la mayor simetra posible de la rigidez con respecto a la masa.

Figura 1.19. Torsin por Muros Excntricos Presin y empujeCuando se considera la presin, implcitamente se relaciona una fuerza a la unidad de rea sobre la cual ella acta.Considerndose, en el interior de cierta masa lquida, una presin de volumen V, limitada por la superficie A, si dA representa un elemento del rea en esta superficie y dF, la fuerza que en ella acta (perpendicularmente); la presin ser:P = dF./ dATeniendo en cuenta toda el rea, el efecto de la presin producir una fuerza resultante, que es llamada Empuje, siendo a veces llamada de presin total, y que es dada por el valor de la siguiente integral.E = A pdA dFdAVA

Figura 1.20. Presin y Empuje de un Solido6Si la presin fuese la misma en toda el rea, el empuje ser:E = pA. Empuje ejercido Por un Lquido Sobre una Superficie Plana SumergidaImportancia del problema: frecuentemente, el ingeniero encuentra problemas relativos al proyecto de estructuras que deben resistir a presiones ejercidas por los lquidos. Tales son los proyectos de compuertas, vlvulas, diques, depsitos, tuberas, etc.El problema ser investigado en dos partes:

Magnitud y Direccin del Empuje:La siguiente figura muestra un rea de forma irregular, situada en un plano que hace un Angulo con la superficie libre del lquido.Para la determinacin del empuje que acta en uno de los lados de la mencionada figura, esta rea ser subdividida en elementos dA, localizados en la profundidad genrica h y a una distancia y de la interseccin O._________________* Rocha Felices, Rocha; introduccin a la Hidrulica Fluvial; Pag. 34 39, y 70 - 115.

La fuerza que acta en dA ser:dF = p dA =hdA = y sen dA

Figura 2.22. Magnitud y Direccin del Empuje.Cada una de las fuerzas dF ser normal al rea correspondiente:La resultante o el empuje (total) sobre toda el rea, tambin normal, ser dada por:F = dF = A y sen dA = sen A y dA.A y dA es el momento del rea en relacin a la interseccin O; por lo tanto:A y dA = Ay.Expresin en el cual Y es la distancia del centro de gravedad del rea hasta O, y A el rea total.Como:F = y sen A sen = h.Viene: F = h A.El empuje ejercido sobre una superficie plan inmersa es perpendicular a la superficie y es igual al producto del rea por la presin relativa al centro de gravedad del rea.2.7. MARCO CONCEPTUALCARGAS ESTTICAS: Son aquellas que se aplican lentamente sobre la estructura, la cual hace que se originen esfuerzos y deformaciones que alcanzan sus valores mximos en conjunto con la carga.CARGAS DINMICAS: Las cargas dinmicas se distinguen de las estticas por el hecho de originar modificaciones tanto en la magnitud de las tensiones como en las deformaciones a que dan lugar, afectando tambin la forma y lmite de rotura de los materiales.CARGAS PERMANENTES O MUERTAS: Son cargas gravitacionales que actan durante la til de la estructura como por ejemplo el peso propio.CARGA VIVA O SOBRECARGA: Son cargas gravitacionales de carcter movible que podran actuar en forma espordica sobre la estructura.CARGAS DINMICAS: Son aquellas cuya magnitud, direccin y sentido varan rpidamente con el tiempo, por lo que los esfuerzos y desplazamientos que originan sobre la estructura, tambin cambian con el tiempo.DISEO ARQUITECTNICO: Diseo y distribucin de los ambientes funcionales, para cada finalidad segn su uso definido.DISEO ESTRUCTURAL: Arte de disear los elementos estructurales para las solicitaciones de servicios (carga viva y muerta, viento y/o sismo), hallando ubicaciones y cantidades adecuadas de materiales requerida para el buen funcionamiento de la estructura de las propiedades fsicas y mecnicas de los mismos.ESTADO LMITE DE FALLA: Son los que se relacionan con la seguridad y corresponden a situaciones en que la estructura sufre una falla total o parcial o que presenta daos que afectan su capacidad para resistir nuevas acciones.ESTADO LMITE DE SERVICIO: Son los que se asocian con la afectacin del correcto funcionamiento de la construccin y comprenden deflexiones, agrietamientos y vibraciones excesivas.LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO: Es el estudio