CRITERIOS GENERALES DE ESTRUCTURACION

IntroduccinLa accin de los sismos en las estructuras tiene un carcter destructor, con este informe, esperamos presentar los criterios generales para disear una edificacin sismoresistente. Debemos entender los principios con los cuales vamos a disear y plasmar en los planos. De lo contrario se afectara con la capacidad que tenga la edificacin para resistir los sismos.Para tener una edificacin sismoresistente se debe cumplir unas condiciones en cuanto a simplicidad, simetra, uniformidad, resistencia, rigidez, hiperestaticidad, existencia de elementos no estructurales.La Norma tcnica peruana de diseo y construccin sismoresistente establece las condiciones que se deben cumplir al construir edificaciones para que sean sismoresistentes. Para luego idealizar de manera que se acerque a la estructura real. Objetivos:Conocer el comportamiento ssmico de una estructura.Conocer los criterios necesarios para disear una estructura sismo-resistente.Obtener conocimientos de sismo resistencia.

La sismo resistenciaLa sismo resistencia es una propiedad o atributo con la que se dota a una edificacin, mediante la aplicacin de tcnicas de diseo de su configuracin geomtrica y la incorporacin en su constitucin fsica, de componentes estructurales especiales que la capacitan para resistir las fuerzas que se presentan durante un movimiento ssmico, lo que se traduce en proteccin de la vida de los ocupantes y de la integridad del edificio mismo.Aunque se presenten daos en el caso de un sismo muy fuerte, una edificacin sismoresistente no colapsara y contribuir a que no haya perdida de vidas ni perdida total de la propiedad.La capacidad de resistir los temblores se obtiene dotando a la construccin de unas caractersticas fundamentales que estn establecidas en detalle en las Normas de Diseo y Construccin Sismo Resistente de obligatorio cumplimiento.Es una tecnologa que disea y ejecuta procesos constructivos con elementos estructurales, distribuidos previa aplicacin de principios bsicos como la simplicidad, simetra, resistencia, rigidez y continuidad de las obras, que les permita resistir los usos y las cargas ssmicas a que estarn sometidas durante su vida til y tambin a los sismos.Rotulas plsticasUna rtula plstica es un dispositivo de amortiguacin de energa, que permite la rotacin de la deformacin plstica de la conexin de una columna, de manera rgida. En la teora estructural, la viga deingenierao rtula plstica se usa para describir la deformacin de una seccin en una viga donde se produce la flexin de plstico.

HIPERESTATICIDAD Y MONOLITISMORESISTENCIA Y DUCTILIDAD

UNIFORMIDAD Y CONFORMIDAD

SIMPLICIDAD Y SIMETRA

CRITERIOS GENERALES

RIGIDEZ LATERAL

DISEO EN CONCRETO ARMADO

DIAFRAGMA RGIDO

ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES SUB ESTRUCTURA O CIMENTACIN

1. SIMPLICIDAD Las estructuras simples tienen un mejor comportamiento ante un sismo.ESTRUCTURAS SIMPLES ESTRUCTURAS COMPLEJAS

LA IDEALIZACION SE ASEMEJA A LA REALIDAD.

EN EL ANALISIS ESTRUCTURAL SE OBTIENE UN COMPORTAMIENTO SISMICO REAL. LA IDEALIZACION SE SIMPLIFICA. POR LO CUAL NO ES SIMILAR.

EL COMPORTAMIENTO SISMICO NO ES REAL.

APLICACION:En la figura se observa un ejemplo de edificacin que involucra simplicidad en su configuracin geomtrica y por lo tanto, su comportamiento ante el sismo ser optimo desde este punto de vista, pues ha sido proyectada como un diseo sencillo que facilita la distribucin equilibrada de los muros portantes y evita cualquier forma irregular en planta.

RECOMENDACIONES:Evitar en lo posible formas irregulares.

2. SIMETRA RESPECTO A DOS EJES SIMETRIA EN PLANTA

RESPECTO A UN EJE

NO ES PERFECTA, PORQUE TODO EDIFICIO TIENE UN EXTREMO FIJO AL TERRENO Y LIBRE EL OTRO

SIMETRIA EN ELEVACION

ESTRUCTURAS SIMETRICASESTRUCTURAS ASIMETRICAS

EL CENTRO DE MASA Y EL CENTRO DE RIGIDEZ TIENDEN A COINCIDIR.

NO SE PRODUCEN EFECTOS DE TORSION NI DE TRASLACION.

DISMINUYE EL RIESGO DE CONCENTRACION DE ESFUERZOS.

LOS ESFUERZOS ESTAN DENTRO DEL LIMITE DE ESFUERZOS RESISTENTES.

COMPORTAMIENTO HOMOGENEO.

LOS CENTROS DE MASA Y RIGIDEZ PRODUCEN EXCENTRICIDAD.

POSIBILIDAD DE GENERAR TORSION CUANDO SE PRODUCE EL SISMO.

SE INCREMENTAN LOS ESFUERZOS DEBIDO AL SISMO.

SE SOBREPASA LOS ESFUERZOS RESISTENTES.

3. RESISTENCIAHASTA

PUNTO FINAL DE RESITENCIA PUNTO DE APLICACIN

DESDE

ETAPA PLASTICA

CARGAS APLICADAS

MIN. EN DOS ORTOGONALES

DEBE LLEGAR

A LAS

RESISTENCIA SISMICATODAS LAS DIRECCIONESEN

DEBEN TENERESTRUCURAS

OTORGA

CONSIDERARPARTES

COMOESTABILIDAD

ROTULAS PLASTICAS

UN TODO

VIGAS

FUERZAS DE SISMOSE PRODUCE EN CORTO TIEMPO SISMO

MENOR A LA MXIMA NECESARIAVALORES INTERMEDIOS

4. DUCTILIDAD

CARGA APLICADA

DEPENDEDUCTILIDAD

AUMENTO DE LA RESISTENCIA

AUMENTO DE LA CARGACONCRETO ARMADO

LOGRARDISMINUCION DE LA DUCTILIDAD

FALLA POR CORTE

FALLA POR FLUENCIA DEL ACEROFRAGIL

Recomendaciones:

Debe verificarse en el caso de una viga que la suma de los momentos flectores extremos divididos por la luz sea menor que la capacidad resistente al corte de la viga.

La resistencia proporcionada por corte sea mayor que la resistencia proporcionada por flexin.

5. HIPERESTATICIDAD

ESTRUCTURAS HIPERESTATICAS

Mayor capacidad resistente.

Produccin de rotulas plsticas que disipan en mejor forma la energa ssmica.

Mayor grado de seguridad.

ESTRUCTURAS ISOSTATICAS

Estructuras tipo torre o pndulo invertido.

No es factible asignar a la estructura los valores usuales de ductilidad.

Se concentran los mximos esfuerzos provenientes de las solicitaciones ssmicas en la zona inferior del elemento vertical de soporte.

6. UNIFORMIDADLAS PLACAS SE INTERRUMPEN EN LOS NIVELES INFERIORES

EDIFICIOS CON ESTACIONAMIENTO

PROBLEMA

CONCENTRACIN DE ESFUERZOS CONCENTRACIN DE DEMANDAS DE DUCTILIDAD

EN LAS COLUMNAS INFERIORES

7. CONTINUIDAD

ESTRUCTURA CONTINUAESTRUCTURA DISCONTINUA

Estructura debe ser continua tanto en planta como en elevacin

Los elementos no deben cambiar bruscamente de rigidez

Si se usan placas y se requiere eliminarlas en algn nivel, se debe reducir gradualmenteSe produce concentraciones de esfuerzos

8. RIGIDEZ LATERALMEJOR COMPOROTAMIENTO SISIMICO

ESTRUCTURA RIGIDA

DEFORMACIONES MINIMASRESISTE FUERZAS HORIZONTALES

POSEE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

EN SUS DIRECCIONES PRINCIPALESQUE APORTAN RIGIDEZ LATERAL

VENTAJASDESVENTAJAS

ESTRUCTURA FLEXIBLEMs fciles de analizar

Alcanzan la ductilidad deseada analticamente

Dificultades en el proceso constructivo

Existe gran congestin de armadura en los nudos

Los elementos no estructurales introducen una distribucin diferente de esfuerzos

Deformaciones laterales son excesivas

ESTRUCTURA RIGIDANo tienen mayores problemas constructivos

No tienen que aislar y detallar cuidadosamente los elementos no estructuralesSu anlisis es mas complicado

No alcanzar ductilidades elevadas

Recomendaciones:Incluir muros de corte en edificios aporticadas a fin de tener una combinacin de elementos rgidos y flexibles.El muro limita la flexibilidad del prtico, disminuyendo las deformaciones.El prtico le confiere hiperestaticidad al muro y por lo tanto le otorga una mejor posibilidad de disipacin de energa ssmica.9. ESTRUCTURAS COMO UNA UNIDAD - DIAFRAGMA RIGIDO

IDEALIZACION COMO UNA UNIDAD Existencia de una losa rgida en su plano

HIPTESIS BSICA ANLISIS ESTRUCTURAL

SE DISTRIBUYEN EN COLUMNAS Y MUROSAPLICACIN DE FUERZAS HORIZONTALES

DETERMINADO NIVELSE MANTIENE UNA MISMA DEFORMACION LATERALCASO CONTRARIO

DEBILITAN LA RIGIDEZ

LOSAS CON GRANDES ABERTURASREDUCCIONES EN PLANTA

ESTRUCTURAS ALARGADAS EN PLANTA

SECCIONES EN PLANTA EN FORMA DE T, L, O H

INDEPENDIZAR EL EDIFICIO EN 2 O MAS SECCIONESMEDIANTE JUNTAS DE SEPARACION SISMICASOLUCION

10. ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES

INFLUENCIA DE ELEMENTOS SECUNDARIOS

EFECTOS NEGATIVOSEFECTOS POSITIVOS

Toman esfuerzos no previstos en el clculo Distorsionan la distribucin supuesta de esfuerzos Deben ser considerados en el diseo de estructuras flexibles Colaboran a un mayor amortiguamiento dinmico Producen agrietamientos internos Aumentan los rozamientos Contribuyen a disipar energa ssmica Alivian a los elementos resistentes

Efectos nocivos de la tabiqueraComo se corrige?

Tabiquera colocada en forma asimtrica en planta

Tabiquera que produce columnas cortas Mediante la independizacin de los tabiques

Mediante la inclusin de otros elementos de concreto armado

TIPO DE ESTRUCTURARIGIDEZ DE LA ESTRUCTURA

Estructura rgida conformada por placas y prticoLa rigidez de los tabiques de ladrillo es pequea

Se puede despreciar en el anlisis los tabiques

Estructura con tabiquera y prticosLa rigidez ser apreciable

La rigidez del conjunto tabiquera prticos es diferente a la de solo prticos

La tabiquera no se desprecia en el anlisis

Estructuras de albailera (concreto armado y muros portantes)El muro de albailera tiene mayor rigidez lateral siendo este el elemento principal de la estructura

Considerar muros resistentes de cargas de gravedad y de cargas horizontales de sismo en las dos direcciones principales de la estructura

11. CIMENTACIONRESISTENCIA SSMICA DE LA CIMENTACIN

OBTENER UNA ACCIN INTEGRAL DE LA SUB-ESTRUCTURA DURANTE UN SISMO

TRANSMISIN DEL CORTE BASAL DE LA ESTRUCTURA AL SUELO

PROVISIN PARA LOS MOMENTOS VOLCANTES

DISEO DE LA CIMENTACIN

POSIBILIDAD DE MOVIMIENTOS DIFERENCIALES DE LOS ELEMENTOS DE LA CIMENTACIN

LICUEFACCIN DEL SUBSUELO

CIMENTACION SOBRE DOS TIPOS DIFERENTES DE SUELOS

DETERMINACIN DEL PERIODO DE VIBRACIN

COEFICIENTE SSMICO

DISTRIBUCIN DE FUERZAS ENTRE PLACAS Y PRTICOS

DISTRIBUCIN DE ESFUERZOS EN ALTURA (DISTINTOS PISOS)

DISEOS DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS ESTRUCTURALES

POSIBILIDAD DE GIRO DE LA CIMENTACIN

ANALISIS ESTRUCTURAL

TERRENOS BLANDOS

12. DISEO EN CONCRETO ARMADO

ESTRUCTURA FALLE POR TRACCIN

LIMITAR LA CUANTIA PARA UN COMPORTAMIENTO DUCTILDISEO POR FLEXIN

EVITAR LA FALLA FRAGIL

CON CUANTIA DE ACERO EN COMPRESION

DISEO DE ELEMENTOS CONTINUOS (VIGAS)

CONSIDERACIONES PARA EL DISEO SISMORESISTENTE CON CUANTIA DE ACERO EN TRACCION

CON MAYOR CAPACIDAD DE RESISTIR MOMENTOS QUE LAS VIGASDISEO DE COLUMNAS

FORMACION DE ROTUALAS PLASTICAS EN LOS EXREMOS DE LAS VIGAS

NO EN COLUMNAS

EN COLUMNASMS CAPACIDAD POR CORTANTE

EN MUROS

BibliografaConstruccin de casas sismoresistentes MODULO III - SENA VIRTUALEstructuracin y diseo de edificaciones de concreto armado Antonio Blanco BlascoFundamentos del anlisis dinmico de estructuras Rafael Salinas Basualdo CISMID UNIVerificacin de la resistencia ultima en edificios Javier Pique del Pozo - CISMID UNINORMA TECNICA PERUANA E030