Criterios estructurales en proyectos de edificaciones
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«...a las personas no los mata el sismo, sino los edificios»
Kliachko M.A.
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MAPA SISMICO DEL PERUMAPA SISMICO DEL PERU
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ACTIVIDAD SISMICA EN EL PERU ENTRE 1960-1995
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PROBLEMÁTICA DE LA VIVIENDA PROBLEMÁTICA DE LA VIVIENDA EN EL PERUEN EL PERU
Enfoque socioeconómico:Enfoque socioeconómico:
Distribución de los centros de población en forma desequilibrada
La inseguridad ciudadana
Incremento de la pobreza urbana, centralismo, factores contaminantes del medio urbano
La autoconstrucción informal
Baja densidad residencial
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COLUMNA CORTA
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ROTULAS PLASTICAS EN LAS COLUMNAS
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LICUACION DE SUELOS
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SUELOS EXPANSIVOS
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CENTRAL DE TELECOMUNICACIONES
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Crecimiento vertical
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ARQUITECTURA
ESTRUCTURACIÓN
PRE-DIMENSIONAMIENTO
METRADOCARGA VERTICAL
100%CM+100%CV
METRADOCARGA LATERAL (SISMO)
100%CM+___%CVNORMA DISEÑO SÍSMICO
MODELACIÓN 1 MODELACIÓN 2
ANÁLISIS POR CARGA VERTICAL
CONTROL 1 , 2
ANÁLISIS POR CARGA LATERAL
CONTROL 3OkOk No
DISEÑO ESTRUCTURAL
No
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Clasificación SUCS (Df=1.90m) : SC/SM (Arena Arcillo/Limosa)
Contenido de Humedad Natural = 1.36 por cientoDensidad Unitaria = 1.65 gr/cm3Contenido de Sales = 0.09 por cientoAngulo de Fricción Interna = 26 grados Cohesión = 0.10 kg/cm2Permeabilidad = 1.75*10-2 cm/sMódulo de Poissón ( u ) = 0.30Módulo de Elasticidad ( E ) = 175 kg/cm2Módulo de Corte (G) = 67 kg/cm2Coeficiente de Balasto = 3.05 kg/cm3
Estudio de Mecánica de Suelos
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ZAD
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Ubi
caci
ón D
e C
olum
nas
y Vi
gas
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Sent
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de A
liger
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Mur
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orta
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Ancho Peralte0.15 0.30 C10.15 0.35 C20.15 0.40 C30.15 0.50 C40.15 0.55 C50.15 0.65 C6
Ancho Peralte0.15 0.4X0.4 C70.15 0.7 C80.20 0.55x0.7x0.3 C90.15 0.4x0.4 C100.20 0.6 C110.15 0.15 CA
SecciónTIPO
SecciónTIPO
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Verificando Esfuerzos en Muros
De no cumplirse esta expresión mejorar la calidad de la albañilería (f’m) o aumentar el espesor del muro, o ver la manera de reducir la magnitud de la carga axial
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Analizando Muros en Eje X
CUMPLE NO ...050.0034.0
565*40.100.140.0
5683.32395.10
ZUSNAp
tL
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X
Y
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X
Y
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OK ...050.0059.0
565*40.100.140.0
5683.32325.19
ZUSNAp
tL
OK ...050.0051.0
565*40.100.140.0
5683.32365.16
ZUSNAp
tL
Analizando Muros en Eje X
Analizando Muros en Eje Y
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CRITERIOS DE MODELACION
ESTRUCTURAL
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BRAZO RIGIDO
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Respuesta sísmica de estructuras con masas concentradas:
¤ Losa rígida en su propio plano.
¤ Desplazamientos horizontales de todos los nudos en un nivel de la estructura están relacionados con tres gdl de cuerpo rígido, dos componentes de desplazamiento horizontal y una rotación alrededor del eje vertical.
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RESTRICCIONES CINEMÁTICAS
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METRADO DE CARGAS
NORMA DE DISEÑO SISMO-RESISTENTE E030-2006
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IRREGULARIDADES EN ALTURA
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IRREGULARIDADES EN PLANTA
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ANALISIS ESTATICO POR LA NORMA PERUANA E030-2006
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Donde Z – zona sísmica, U – categoría de la edificación, S – tipo de suelo, C – factor de amplificación sísmica, R – coeficiente de reducción de fuerzas
Siendo Tp – período correspondiente al perfil de suelo
PR
ZUCSV
TT
C p5,2 5,2C
FUERZA CORTANTE EN LA BASE
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Aceleración máxima del suelo firme con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años
Factor de Zona
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Se define de acuerdo a las condiciones de sitio y se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo
Coeficiente de Amplificación Sísmica
TT
C p5,2 5,2C
Siendo Tp – período correspondiente al perfil de suelo
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Se define tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte
Factor de Suelo
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![Page 51: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/51.jpg)
DESPLAZAMIENTOS LATERALES
![Page 52: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/52.jpg)
JUNTA SISMICA
FUERZA SISMICA DE DISEÑO
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ANALISIS ESPECTRAL POR LA NORMA PERUANA E030-2006
Donde Z – zona sísmica, U – categoría de la edificación, S – tipo de suelo, C – factor de amplificación sísmica, g=9,81m/s2, R – coeficiente de reducción de fuerzas
Siendo Tp – período correspondiente al perfil de suelo
RZUSCgSa
TT
C p5,2 5,2C
![Page 54: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/54.jpg)
Espectro en suelo intermedio
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
T (seg)
C
![Page 55: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/55.jpg)
Se orienta de acuerdo a los cosenos directores o ángulos de inclinación, dependiendo del programa estructural a usar
DIRECCION DEL SISMO
![Page 56: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/56.jpg)
Modo 4 (4)
Modo 2 (2)
Modo 3 (3)
Modo 1 (1)
Modo 5 (5)
[ k – wn^2*m] (n) = 0
ANALISIS MODAL
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ANALISIS TIEMPO-HISTORIA
![Page 58: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/58.jpg)
ACELEROGRAMA DE LIMA (03.10.1974)
![Page 59: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/59.jpg)
Albañilería confinada
Es aquella reforzada con confinamientos, un conjunto de elementos con refuerzos horizontales y verticales, cuya función es la de transmitir las cargas al terreno de fundación. Estos muros están enmarcados por columnas y vigas de refuerzo en sus cuatro lados
![Page 60: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/60.jpg)
Levantado de muros hasta 1,20m de altura, nótese el alineamiento con cordel
![Page 61: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/61.jpg)
Detalle de unión típica muro – columna de confinamiento
![Page 62: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/62.jpg)
Control de calidad del concreto
![Page 63: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/63.jpg)
Terreno nivelado y debidamente trazado para las excavaciones masivas para platea
![Page 64: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/64.jpg)
Solado para platea de cimentación
![Page 65: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/65.jpg)
Acero de platea y muros de concreto colocados listos para el vaciado
![Page 66: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/66.jpg)
Losa de cimentación vaciada con acero de columnas y muros debidamente izados
![Page 67: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/67.jpg)
Placas y columnas de concreto vaciadas listas para recibir a los elementos horizontales
![Page 68: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/68.jpg)
Encofrado de los diferentes tipos de elementos de concreto armado (Escaleras, muros y losas)
![Page 69: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/69.jpg)
Encofrado de elementos horizontales
![Page 70: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/70.jpg)
Detalle de aislamiento de tabiquería de ladrillo de arcilla del sistema estructural
![Page 71: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/71.jpg)
MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA
![Page 72: Criterios estructurales en proyectos de edificaciones](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062400/568c4f341a28ab4916aaff4e/html5/thumbnails/72.jpg)
Proceso constructivo
Paso 1 Paso 2
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Paso 3 Paso 4
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Edificaciones de acero
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Edificación de acero con arriostres diagonales para minimizar los efectos de pandeo en vigas y corte en columnas
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Perfil de acero estructural W de la AISC
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PRINCIPALES AREAS DE INVESTIGACION
METODOS ESTADISTICOS (PROBABILISTICOS) → sismos son procesos eventuales no estacionarios
INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA → contacto dinámico entre la base y la estructura
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NO-LINEALIDAD GEOMETRICA Y FISICA → diagramas no-lineales desplazamiento-deformación (geométrica) y esfuerzo-deformación (física)
TRABAJO ESPACIAL Y MULTIPLES COMPONENTES DE ACCION SISMICA
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ANÁLISIS SISMICO AMORTIGUACIÓN 2%ANÁLISIS SISMICO AMORTIGUACIÓN 2%Para tener un comportamiento de modelación adecuado al tipo de estructura, de concreto con Muros de Ductilidad Limitada (MDL) se realizó la inclusión del coeficiente Damping o amortiguación; el cual, por diferentes estudios e investigaciones se sabe que para estructuras de concreto tiene un valor aproximado de 2%
ANÁLISIS SISMICO: SECCION DE MUROS AGRIETADOSANÁLISIS SISMICO: SECCION DE MUROS AGRIETADOSDebido a que se está modelando una interacción con el suelo, se está usando un modelo más completo, el cual debe ser complementado con el comportamiento a los que están sometidos los muros de espesores delgados, los cuales, se agrietan ante los sismos y por ello durante la modelación se utilizó el concepto de sección agrietada. Para lo cual, se consideró un EI efectivo = 0,50 EIg
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DISEÑO ESTRUCTURAL COMPARATIVO DE MUROS DE DISEÑO ESTRUCTURAL COMPARATIVO DE MUROS DE CONCRETOCONCRETO
PPTO Obra Estatico BalastoBarkan - Savinov
Amortiguación 2% - Muros Agrietados
% Variación
1 piso 7,893.09 kg 7,244.16 kg 6,572.40 kg 6,505.82 kg 7,786.49 kg 6.97%2 piso 7,893.09 kg 6,778.16 kg 6,422.35 kg 6,357.26 kg 7,608.69 kg 10.92%3 piso 7,893.09 kg 6,862.89 kg 6,543.35 kg 6,477.08 kg 7,752.10 kg 11.47%4 piso 7,893.09 kg 7,053.52 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 7.57%5 piso 7,893.09 kg 7,053.52 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 7.57%6 piso 7,893.09 kg 7,159.43 kg 6,340.61 kg 6,276.39 kg 7,511.90 kg 4.69%7 piso 7,893.09 kg 7,371.25 kg 6,543.35 kg 6,477.08 kg 7,752.10 kg 4.91%8 piso 7,893.09 kg 7,371.25 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 3.41%9 piso 7,893.09 kg 7,612.72 kg 7,278.21 kg 7,204.49 kg 8,622.70 kg 11.71%
71,037.77 kg 64,506.90 kg 59,023.96 kg 58,426.09 kg 69,927.29 kg -1.59%
N° de Pisos
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DAÑOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTO SISMICO
Base aislada
Base empotrada
junta sísmica
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EDIFICIO REDUCTOEDIFICIO REDUCTO
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