Criterios de Estructuración de Edificios
Etapa inicial del diseño estructural, mediante la cual se definen, con base en el proyecto arquitectónico, las dimensiones generales de una estructura, tanto en planta como en elevación (vanos, alturas de entrepiso, etc.), y los tipos de materiales y perfiles utilizados en vigas, columnas y muros para formar la estructura básica de la construcción.
Introducción
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Establecer recomendaciones generales para lograr una estructuración eficiente en edificaciones, especialmente en zonas de alto riesgo sísmico.
Resumen
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Una edificación debe cumplir exigencias de:
3. ESTABILIDAD4. RESISTENCIA5. RIGIDEZ6. FUNCIONALIDAD7. ECONOMÍA8. CONSTRUCTIBILIDAD9. FORMA10. SIMBOLO11. MEDIO SOCIAL-ORGANIZATIVO
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NOTAS:
Altura baja: entre 1 y 5 niveles
Altura media: entre 5 y 20 niveles
Edificio alto: más de 20 niveles
Mampostería
Concreto postensado Concreto presforzado Concreto prefabricado
Estructura mixta de acero y concreto
Concreto prefabricado Concreto presforzado
Concreto de alta resistencia
Acero Concreto reforzado
Acero Concreto reforzado Acero
ALTA MEDIA BAJA
SELECCIÓN DEL MATERIAL DE ACUERDO CON LA ALTURA DE UNA EDIFICACIÓN
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La estructura debe ser económica, confiable y responder a las condiciones que sirvieron de base para su análisis y diseño.
El sistema estructural elegido debe ser congruente con el tipo de suelo y zona sísmica.
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La estructura debe ser capaz de adaptarse a cambios arquitectónicos o funcionales, los que son inevitables durante el desarrollo del proyecto.
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Precauciones especiales: estructuras ubicadas en zonas de alta sismicidad suelos de baja capacidad de carga zonas de vientos fuertes (costas) zonas propensas a la corrosión sitios donde se tengan incertidumbres con relación a
las acciones.
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Tomar en cuenta consideraciones de resistencia y de deformación.
Millennium Bridge, Londres
Tacoma Narrows Bridge, Tacoma
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Las condiciones de regularidad son requisitos geométricos y estructurales que deben cumplir las edificaciones, independientemente del material con que estén construidas.
Condiciones de regularidad
Los daños se concentran en estructuras irregulares, esbeltas y con cambios bruscos en rigidez y/o resistencia.
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Es deseable que la estructura cumpla los requisitos de regularidad estipulados en las normas antisísmicas
Planta y elevaciones regulares. Evitar: Pisos débiles Cambios bruscos de rigidez Cambios bruscos de simetría en elementos rígidos
tanto en planta y elevación Grandes entrantes y salientes
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Causas de problemas de comportamiento:
Configuración en planta Asimetría en planta Configuración en altura Discontinuidad de elementos verticales Concentraciones de masa en pisos Interacción entre elementos estructurales y no
estructurales Inadecuada distancia entre edificaciones adyacentes
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Irregularidad en planta
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Planta irregular
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Asimetría, debidoa disposición de elementos resistentes
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Cuando existe excentricidad, los daños sepresentan en los elementos de los extremos
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Irregularidad en altura:Cambio abrupto en la geometría
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Irregularidad en altura:Cambio abrupto en la masa.
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Concentraciones de masa en altura aumentan la vulnerabilidad de las estructuras frente a sismos
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Irregularidad en altura:Cambio abrupto en la rigidez.
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Discontinuidad en elementos y flujo de fuerzas
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Antes Después
La discontinuidad de elementos verticales aumenta la vulnerabilidad de las estructuras frente a sismos
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Piso débil
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Piso débil producto de la discontinuidad de muros en el primer piso
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Proyectar, siempre que sea posible, estructuras continuas en altura en dos direcciones ortogonales para otorgar continuidad y
redundancia a la estructura.
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La interacción entre elementos estructurales y no estructurales, puede causar daños de consideración
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Daños producidos por la interacción de elementos estructurales y no estructurales
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Interacción de muros de albañilería con marco de concreto generando fallas por columnas corta
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Las columnas cortas pueden y deben ser evitadas.
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Sistemas de muros
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Sistema de núcleo
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Sistema de marco mixto
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Sistema de tubo
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Poco peso. Sencillez, simetría y regularidad en planta. Plantas poco alargadas. Uniformidad en la distribución de resistencia, rigidez y
ductilidad en elevación. Hiperestaticidad y líneas escalonadas de defensa
estructural. Formación de articulaciones plásticas en miembros
horizontales antes que en los verticales para sismos excepcionales.
Propiedades dinámicas de la estructura adecuadas al terreno.
Recomendaciones Generales
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Recomendaciones especiales para elementos específicos
Vigas de Hormigón
Rectangulares hL
10
Relación Altura / Luz en vigas
Viga T
Vigas de Acero
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hL
18h
L
24entre
Losas
• Empotrar losas en muros solo si: emuro elosa
3 cm( )+≥
• Espesor mínimo (losas en una dirección)
L/10L/28L/24L/20
En voladizo
Ambos extremos continuos
Con un extremo continuo
Simplemente
Apoyados
Esfuerzos Admisibles:
Muros de H.A. σha 7kg
cm2
Albañilería σalb 0.5kg
cm2
L: Luz menor de la losa
Valores validos para acero A63-42H
Para acero A44-28H multiplicar valores por 0.8
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Espesor mínimo (losas en dos direcciones)
ek l⋅35
1.5cm+
Tabla con valores de k referidos a la longitud mas corta de la losa:
0.580.570.560.560.550.539
0.590.590.590.580.580.588
0.750.740.700.660.610.587
0.760.750.740.720.700.666
0.600.600.600.600.600.605
0.880.840.780.720.660.604
0.800.800.800.800.800.803
0.950.940.930.910.880.802
1.001.001.001.001.001.001
Apoyo
1.51.41.31.21.11.0ε
Ly
Lx
εLy
Lx
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