ING. JESUS HUMBERTO ARANGO
DECÁLOGODECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
INGECONCRETO LTDA.
CONTENIDO
• Conceptos básicos
• Construcción Sismo-Resistente
• Características fundamentales de una edificación (Decálogo de la sismo-resistencia)
• Conceptos básicos
• Construcción Sismo-Resistente
• Características fundamentales de una edificación (DecDecáálogo de la sismologo de la sismo--resistenciaresistencia)
Jesús Humberto Arango Tobón
AMENAZA SISMICA
Es la probabilidad de que ocurra un sismo en un sitio en un periodo de
tiempo con una magnitud determinada
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Jesús Humberto Arango Tobón
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Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
Jesús Humberto Arango Tobón
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Jesús Humberto Arango Tobón
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VULNERABILIDAD SISMICA
Es la cuantificación del buen o mal comportamiento que tendrán las
construcciones cuando se presenta un sismo.
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RIESGO SISMICO
Es la probabilidad de pérdida de vidas humanas o pérdidas materiales irreparables por la ocurrencia de un sismo en un sitio y tiempo determinados.
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R = f ( A x V )R = Riesgo SísmicoA = Amenaza SísmicaV = Vulnerabilidad Sísmica
RIESGO SISMICO
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La Amenaza existe, la Vulnerabilidad la puedo afectar mediante una construcción sismo-resistente, por lo tanto disminuyo el Riesgo
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¿Qué es una construcción Sismo-Resistente?
Es la construcción que tiene la capacidad de resistir temblores sinque se presenten daños graves o pérdida de vidas humanas.
Es la construcción que tiene la capacidad de resistir temblorescapacidad de resistir temblores sinsinque se presenten dadañños graves o os graves o ppéérdida de vidas humanas.rdida de vidas humanas.
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La capacidad de resistir los temblores se obtiene dotando a la construcción de
unas características fundamentales que están establecidas en detalle en las Normas de Diseño y Construcción
Sismo-Resistente NSR-98 de obligatorio cumplimiento.
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RESUMEN SIMPLIFICADO DE LAS CARACTERÍSTICAS
FUNDAMENTALES DE UNA CONSTRUCCIÓN
SISMO-RESISTENTE
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101010 Fijación de elementos no estructuralesFijación de elementos no estructuralesCapacidad de absorber y disipar energíaCapacidad de absorber y disipar energía999
888 Buena calidad en la construcciónBuena calidad en la construcción777 Materiales competentesMateriales competentes
Sistema estructural apropiadoSistema estructural apropiado666Compatibilidad con el suelo de cimentaciónCompatibilidad con el suelo de cimentación555
444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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FORMA REGULAR
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• Construcciones que tengan geometría sencilla en planta
• Construcciones que tengan geometría sencilla en elevación
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PLANTAS SENCILLASPLANTAS SENCILLAS
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PLANTAS COMPLEJASPLANTAS COMPLEJAS
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ELEVACIONES SENCILLASELEVACIONES SENCILLAS
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ELEVACIONES COMPLEJASELEVACIONES COMPLEJAS
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MATRIZ DE FORMA DE EDIFICIOSMATRIZ DE FORMA DE EDIFICIOS
Planohorizontal
Planovertical
Planta sencilla Planta compleja
Elevación sencilla
Elevación compleja
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GEOMETRIA COMPLEJA SISMO RESISTENTE
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Con geometría sencilla se obtiene un mejor comportamiento en los
sismos
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Forma regularForma regular111
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PESO LIVIANO
2
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Movimiento
F = m a
La masa la pone el edificio
La aceleración la pone el sismo
Fuerza inercial
Sismo Mientras más liviana la construcción menor fuerza sísmica debe resistir
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Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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ALTA RIGIDEZ
3
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Estructura flexible Estructura rígida
A mayor rigidez menor movimiento y menor daño
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333 Alta rigidezAlta rigidezPeso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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ESTABILIDAD GLOBAL
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• Volcamiento• Deslizamiento• Golpeteo (colindancia)
Altos factores de seguridad contra:
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V1
Vn
V2
Vi
b
b/2
hi
W
W*(b/2)(∑Vi * hi )FS-vol = ≥ 2
Volcamiento
Cimentaciones superficiales
(suelos duros)
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b
W
Cimentaciones superficiales
(suelos blandos)
σcv
σcs
Volcamiento
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b/2
b
W
Cimentaciones superficiales
(suelos blandos)
σcs + σcv
qo ≥ 2.0
Volcamiento
σcs + σcv
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b/2
Cimentaciones profundas
w
τcv
Volcamiento
τcs +fs ≥ 2.0τcv
+ τcs
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w
Deslizamiento
τcs
Vi
Vn
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w
τcs
Vi
Vn
µ * Wτcs
≥ 1.5
Deslizamiento
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Deslizamiento
∑( Vi * hi) + W * le+ VS * hS + WS * ls
≤ 1.5 fs * rhSw
vs
ws
Vi
le
ls
hi
Vn
r
fs
O
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Golpeteo
A
BC
d1 d2
Nivel j
Nivel k
d1 ≥ δtot ,j + δtot,jA B
d2 ≥ δtot ,k + δtot,kB C
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d
δtot δtot 21
Golpeteo
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d
Golpeteo
δtot δtot 21
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444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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COMPATIBILIDAD CON EL SUELO DE CIMENTACIÓN
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• Efecto del suelo en la respuesta (amplificación)
• Interacción suelo estructura
• Potencial de licuación
Debe realizarse un diseño integral de estructura - cimentación – suelo
que considere los siguientes aspectos:
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ROCA
SUELO
ESTRUCTURA
CIMENTACIÓN
Efecto del suelo en la respuesta sísmica
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ROCA
SUELO
Sa (g)
T (s)
Amplificación de la onda sísmica en el suelo
ZONA DE
AMPLIFICACIÓN
ESPECTRO DE RESPUESTA DE
ACELERACIONES
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MAPA DE MICROZONIFICACION SISMICA DE MEDELLIN
INTERACCIÓN SUELO ESTRUCTURA
SUELO
ESTRUCTURA
CIMENTACIÓN
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Compatibilidad de deformaciones suelo - cimentación
Presión de contacto uniforme
σmax > σadm
σmax
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Presión de contacto no uniforme
σmax > σadm
σmax
Incompatibilidad de deformaciones suelo - cimentación
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Presión de contacto no uniforme
σmax > σadm
σmax
Incompatibilidad de deformaciones suelo - cimentación
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Compatibilidad con el suelo de cimentaciónCompatibilidad con el suelo de cimentación555
444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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SISTEMA ESTRUCTURAL APROPIADO
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Un sistema estructural es un conjunto de elementos dispuestos y ensamblados de
manera que pueden resistir y transmitir las cargas impuestas.
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Elementos componentes de un sistema estructural
Elementos componentes de un sistema estructural
• Elementos horizontalesVigas
Losas o diafragmas
• Elementos verticalesColumnas
Muros
• Elementos diagonales
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Sistemas estructurales aceptados en la NSR-98
Sistemas estructurales aceptados en la NSR-98
• SISTEMA DE PORTICOSConcreto Reforzado
Acero
• SISTEMA DE MUROSConcreto Reforzado
Mampostería estructural
Pórticos arriostrados
• SISTEMA MIXTOMuros + pórticos no arriostrados
Pórticos no arriostrados + pórticos arriostrados
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Sistema estructural de pórticosSistema estructural de pórticos
Columna
Viga
Diafragma rígido (losa)
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SISTEMA DE PÓRTICOS
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Sistema estructural de murosSistema estructural de muros
Muro longitudinal Muro transversal
Diafragma rígido (losa)
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SISTEMA DE MUROS
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Muro de concreto
Pórticoarriostrado
Muro de mampostería
SISTEMAS DE MUROS
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SISTEMAS ESTRUCTURALES (NSR-98)• PÓRTICO • MUROS
• COMBINADO• DUAL
SISTEMAS ESTRUCTURALES (NSR-98)• COMBINADO
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Los elementos estructurales deben ser distribuidos estratégicamentepara resistir los efectos de las fuerzas conformando sistemas estructurales apropiados evitando las siguientes situaciones:
CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL
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Asimetrías que incrementen los efectos de torsión
e
CMCRex
CMCRey
SE DEBE EVITAR
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Cambios bruscos de rigidez y resistencia
SE DEBE EVITAR
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SE DEBE EVITARCambios bruscos de rigidez y resistencia
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Columnas cortasSE DEBE EVITAR
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Distribución irregular de la masa
Desplazamiento de elementos
SE DEBE EVITAR
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Desplazamiento del plano de acción
SE DEBE EVITAR
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Sistemas no paralelos
SE DEBE EVITAR
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Diafragmas flexibles
CM
SE DEBE EVITAR
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CM
SE DEBE EVITARDiafragmas flexibles
CM
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GRANDES VOLADIZOS
SE DEBE EVITAR
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COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO
GRANDES VOLADIZOS
SE DEBE EVITAR
Jesús Humberto Arango Tobón
GRANDES VOLADIZOS
SE DEBE EVITAR
COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO
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GRANDES VOLADIZOS
SE DEBE EVITAR
COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO
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GRANDES VOLADIZOS
SE DEBE EVITAR
COMPONENETE VERTICAL DEL SISMO
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Sistema estructural apropiadoSistema estructural apropiado666Compatibilidad con el suelo de cimentaciónCompatibilidad con el suelo de cimentación555
444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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MATERIALESCOMPETENTES
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MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN ACEPTADOS POR LA NSR-98
ConcretoReforzado
Muros de mampostería reforzada
Muros de mampostería confinada
Acero Aluminio
MaderaJesús Humberto Arango Tobón
MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN NO APROBADOS
ConcretoSimple
Tapia
Muros sin refuerzo
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777 Materiales competentesMateriales competentesSistema estructural apropiadoSistema estructural apropiado666Compatibilidad con el suelo de cimentaciónCompatibilidad con el suelo de cimentación555
444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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BUENA CALIDAD DECONSTRUCCION
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Realizada con prácticas adecuadas
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Cumpliendo estrictamente con los planos de diseño
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Cumpliendo las especificaciones de resistencia y calidad de los materiales empleados
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Haciendo una estricta supervisión técnica
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888 Buena calidad en la construcciónBuena calidad en la construcción777 Materiales competentesMateriales competentes
Sistema estructural apropiadoSistema estructural apropiado666Compatibilidad con el suelo de cimentaciónCompatibilidad con el suelo de cimentación555
444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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CAPACIDAD DE ABSORBER Y DISIPAR ENERGÍA
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CONCEPTOS DE DUCTILIDADCONCEPTOS DE DUCTILIDAD
Ductilidad =∆y
∆u∆y ∆u ∆
P
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CONCEPTOS DE DUCTILIDADCONCEPTOS DE DUCTILIDAD
Py
∆y
Pu
∆u
Ductilidad =∆y
∆u
P
∆
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DUCTILIDAD GLOBALDUCTILIDAD GLOBAL
DuctilidadGlobal
∆Y
∆U
∆Y
∆U
∆Y
∆U
∆U
∆Y
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DUCTILIDAD LOCALDUCTILIDAD LOCAL
Rφ
Acero a compresión
Acero a tracción
GrietaEje neutro
εcu
ε c
ε su
ε y
φy
φu
Ductilidad de curvatura
φu
φy
Ductilidad del acero
ε su
ε y=
=
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CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACERO Y CONCRETO
CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACERO Y CONCRETO
ε
σ
Acero grado 40
Acero grado 60
Concreto
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CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACERO Y DEL CONCRETO
CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL ACERO Y DEL CONCRETO
ε
σ
Energía disipada
Acero
Concreto
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EFECTO DEL CONFINAMIENTO EN LA RESISTENCIA Y DUCTILIDAD DEL CONCRETO
EFECTO DEL CONFINAMIENTO EN LA RESISTENCIA Y DUCTILIDAD DEL CONCRETO
Deformación (in/in)
Esfu
erzo
( Ks i
)
0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07
4
8
12
16
20
4090 psi
2010 psi
1090 psi
550 psi
Presión de fluido de confinamiento
Resistencia no confinada 25.2 N/mm²
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CONFINAMIENTOCONFINAMIENTO
Aros cuadrados Hélice
Concreto no confinado
Concreto no confinado
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CONFINAMIENTOCONFINAMIENTO
Formas de colocación de estribos
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CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL CONCRETO
CURVAS ESFUERZO DEFORMACION DEL CONCRETO
ε
σConcreto confinado
Concreto inconfinado
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CAPACIDAD DE DISIPACION DE ENERGIA
DES CAPACIDAD ESPECIAL DE DISIPACION DE ENERGIA
DMO CAPACIDAD MODERADA DE DISIPACION DE ENERGIA
DMI CAPACIDAD MINIMA DE DISIPACION DE ENERGIA
Fuerza
Deflexión
Fuerza
Deflexión
Fuerza
Deflexión
Fuerza
Deflexión
Capacidad de disipación deenergia en el rango inelástico
Energía disipada en un ciclo dehisteresis
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Capacidad de absorber y disipar energíaCapacidad de absorber y disipar energía999888 Buena calidad en la construcciónBuena calidad en la construcción777 Materiales competentesMateriales competentes
Sistema estructural apropiadoSistema estructural apropiado666Compatibilidad con el suelo de cimentaciónCompatibilidad con el suelo de cimentación555
444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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FIJACION Y SEPARACION ADECUADA DE
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
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Muros divisorios , fachadas, ventanería, redes, enchapes y en general todo lo que no
forme parte del sistema estructural.
Deben ser diseñados y fijados a la estructura sin que modifiquen su comportamiento ni se dañen
excesivamente.
Elementos no estructurales
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ELEMENTO NO ESTRUCTURAL
Son elementos que no hacen parte de la estructura del edificio .
Pero si pueden modificar el comportamiento de ésta.
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TIPOS DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
•Acabados y elementos arquitectónicos
•Instalaciones hidráulicas, sanitarias,
eléctricas y de gas
•Equipos mecánicos
•Instalaciones especiales
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ACABADOS Y ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS
•Muros de fachada
•Muros interiores
•Cielo rasos
•Enchapes de fachada
•Aticos, parapetos y antepechos
•Vidrios
•Paneles prefabricados de fachada
•Columnas cortas o columnas cautivas
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Muros de fachada
Deben diseñarse
para que sus
componentes no se
caigan ni se
disgreguen.
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TEATRO BOLIVAR (Armenia)
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Muros interiores
Se deben diseñar paraevitar el vuelco
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Centro Educativo Córdoba (Armenia)
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Debe evitarse el desprendimiento y la caída de estos debido a que representan un peligro para los transeúntes.
Enchapes de fachada
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EDIFICIO AMERICA (Armenia)
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Columnas cortas Cuando La columna está restringida en su
desplazamiento lateral por un muro o un
elemento no estructural que le disminuye su
altura libre
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Aticos, parapetos y antepechos
Existe el mismo peligro potencial que presentan los muros de fachada, además el parapeto puede fallar hacia adentro, cayendo sobre la cubierta produciendo su falla.
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Hospital Córdoba (Quindio)
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DECÁLOGODECÁLOGOde las construcciones Sismo-Resistentes
101010 Fijación de elementos no estructuralesFijación de elementos no estructuralesCapacidad de absorber y disipar energíaCapacidad de absorber y disipar energía999
888 Buena calidad en la construcciónBuena calidad en la construcción777 Materiales competentesMateriales competentes
Sistema estructural apropiadoSistema estructural apropiado666Compatibilidad con el suelo de cimentaciónCompatibilidad con el suelo de cimentación555
444 Estabilidad globalEstabilidad global333 Alta rigidezAlta rigidez
Peso livianoPeso liviano222Forma regularForma regular111
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Los temblores no matan, las construcciones mal hechas si
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