Influencia Del Sistema Estructural en El Desempeño Sísmico II
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INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
CURSO:
SEMINARIO DE TESIS
TEMA:
“INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL
EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO SÍSMICO DE
LOS EDIFICIOS”
DOCENTE:
LIC. ARENAS GUEVARA, CARLOS
ESTUDIANTES:
- BENJAMIN CUSI LAURA
- JANDIR MAMANI QUIROZ
- DANIEL ANCCO NIETO
- JORGE CAYCHO LANCHIPA
-Jandir
SEMINARIO DE TESIS 1
TACNA – PERÚ
2012
UNIVERSIDADPRIVADADE TACNA
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
EL PROYECTO DE INVESTIGACION
I. TITULO."Influencia del Sistema Estructural en el desempeño sísmico de los edificios del
Distrito de Gregorio Albarracín, año 2012".
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
- VARIABLE INDEPENDIENTE : SISTEMA ESTRUCTURAL.
- VARIABLE DEPENDIENTE : DESEMPEÑO SÍSMICO.
1.1 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA.
- Construcción Limitada por la Norma según la Zona de Construcción:
Debido a los parámetros constructivos que posee la Norma Técnica de
Edificación Peruana, que no permite la construcción de cualquier tipo de
sistema estructural ya que se determina por Zona, Uso, Tipo de Suelo, entre
otros parámetros.
Por ejemplo la Norma no permite utilizar sistema estructural del tipo pórtico
en la Zona 03 que representa la parte de la Costa Peruana que es propensa
a ser afectada continuamente por Sismos, estos sistemas estructurales tipo
pórticos se deforman más de lo permitido en la norma.
- Flexibilidad de los sistemas estructurales:
Los sistemas estructurales son la combinación de los elementos
estructurales que conforman una edificación, los cuales poseen una
flexibilidad propia de cada elemento estructural. Que se describe como la
cuantificación de las deformaciones y desplazamientos que se generan en
una estructura que está sometida bajo cargas o efecto sísmico.
SEMINARIO DE TESIS 2
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- Valores Altos de Desplazamientos Laterales:
Los desplazamientos laterales son deformaciones que se originan en las
estructuras por efecto de cargas laterales o sísmicas. Estos desplazamientos
laterales son limitados y especificados por la Norma Técnica de Edificación
Peruana según el tipo de material con el que se realizó la estructura, estos
límites no deben ser superados para asegurar la calidad y vida útil de la
estructura.
- Estructura Esbelta:
La esbeltez es un parámetro que poseen los elementos que se encuentran a
flexo-compresión como las columnas, ya que determinan la estabilidad de
una o un grupo de columnas que forman parte de un sistema estructural. Se
debe garantizar que los elementos a flexo-compresión deben ser estables
cuando se ven sometidas a cargas laterales evitando generar deformaciones
o desplazamientos grandes, estos se garantiza a través de los parámetros y
limitaciones que nos brinda la Norma Técnica de Edificación Peruana.
- Baja Rigidez Estructural:
La Rigidez es la capacidad de un elemento estructural de poder soportar
esfuerzos sin deformarse o desplazarse. Todo elemento estructural posee su
propia rigidez, por lo que todo sistema estructural también lo posee. Esta
rigidez debe ser garantizada para evitar el origen o formación de grandes
deformaciones o desplazamientos de la estructura.
I.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
PREGUNTA GENERAL
- ¿Influye el sistema estructural en el desempeño sísmico de los edificios
del distrito de Gregorio Albarracín, año 2012?
SEMINARIO DE TESIS 3
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
PREGUNTA ESPECÍFICA
- ¿Cómo es el sistema estructural de los edificios del distrito de Gregorio
Albarracín, año 2012?
- ¿Cómo es el desempeño sísmico de los edificios del distrito de Gregorio
Albarracín, año 2012?
- ¿En qué medida el sistema estructural influye en el desempeño sísmico
de los edificios del distrito de Gregorio Albarracín, año 2012?
I.3 OBJETIVOS.
I.3.1 OBJETIVO GENERAL:
- Determinar la influencia del sistema estructural en el desempeño
sísmico de los edificios del distrito de Gregorio Albarracín, año 2012.
1.3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS:
- Determinar el sistema estructural de los edificios del distrito de
Gregorio Albarracín, año 2012.
- Analizar el desempeño sísmico de los edificios del distrito de Gregorio
Albarracín, año 2012.
- Determinar la influencia del sistema estructural en el desempeño
sísmico de los edificios del distrito de Gregorio Albarracín, año 2012.
I.4 JUSTIFICACIÓN.
La importancia de este proyecto es conocer, identificar y determinar el
desempeño sísmico de la variedad de edificaciones que están presentes
en nuestro ámbito de estudio, de esta manera se puede dar
SEMINARIO DE TESIS 4
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recomendaciones sobres cuales sistemas estructurales son los de mejor
comportamiento.
1.4.1 ALCANCES Y LIMITACIONES
Los beneficiados son todas aquellas personas que realicen sus
edificaciones a futuro ya que contaran con el conocimiento y
recomendaciones que esta investigación ofrece.
Las posibles dificultades podrían ser:
- Disponibilidad de tiempo.
- Acceso a la Información.
- Variedad en la muestra.
- Bajo Financiamiento Económico.
I.5 OPERACIÓNALIZACION DE VALORES.
SISTEMA ESTRUCTURAL:
- Definición del sistema estructurales
- Elementos estructurales
- Clasificación de los elementos
- Diseño de elementos estructurales
- Tipos de estructuras
- Condiciones de las estructuras
DESEMPEÑO SÍSMICO:
- Parámetro sísmico.
- Desplazamientos laterales
- Concepción estructural sismo resistente
- Configuración estructural.
- Efectos de torsión
- Niveles de desempeño
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2. MARCO TEORICO.
2.1.ANTECEDENTES.
- Desempeño Sísmico de un Edificio Aporticado de 6 pisos, Tesis PUCP
- Estudio de Vulnerabilidad Sísmica de Tacna – INDECI.
- Estudio Geotécnico De La Capacidad Portante De Los Suelos- UNJBG
2.2.SISTEMAS ESTRUCTURALES
El sistema estructural de una edificación es el conjunto de elementos
estructurales tales como: vigas, columnas, muros estructurales, diagonales,
etc. que proporcionan características de durabilidad, mecánicas y elásticas;
dichos elementos se encuentran referenciados sobre ejes y niveles. La
disposición geométrica de estos elementos podrán suplir las solicitaciones de
resistencia y deformaciones, debidas a cargas gravitacionales y cargas
dinámicas (cargas sísmicas o de viento).
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2.2.1. ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Elemento estructural es cada una de las partes diferenciadas aunque
vinculadas en que puede ser dividida una estructura a efectos de su
diseño. El diseño y comprobación de estos elementos se hace de acuerdo
con los principios de la ingeniería estructural y la resistencia de materiales.
Burj Dubai, el edificio más alto del mundo, en Dubái
SEMINARIO DE TESIS 7
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2.2.2. CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS
En el caso de construcciones estos tienen nombres que los identifican
claramente. Básicamente los elementos estructurales pueden tener
estados de tensión uniaxiales, biaxiales o triaxiales según su
dimensionalidad y según cada una de las direcciones consideradas pueden
existir tanto tracciones como compresiones y finalmente dicho estado
puede ser uniforme sobre ciertas secciones transversales o variar de punto
a punto de la sección. Los elementos estructurales suelen clasificarse en
virtud de tres criterios principales:
Dimensionalidad del elemento, según puedan ser modelizados
como elementos unidimensionales (vigas, arcos, pilares, ...),
bidimensionales (placas, láminas, membranas) o tridimensionales.
Forma geométrica y/o posición, la forma geométrica concreta afecta
a los detalles del modelo estructural usado, así si la pieza es recta
como una viga o curva como un arco, el modelo debe incorporar estas
diferencias, también la posición u orientación afecta al tipo de estado
tensional que tenga el elemento.
Estado tensional y/o solicitaciones predominantes, los tipos de
esfuerzos predominantes pueden ser tracción (membranas y cables),
compresión (pilares), flexión (vigas, arcos, placas, láminas) o torsión
(ejes de transmisión, etc.).
Unidimensionales BidimensionalesSolicitaciones predominantes rectos curvos planos curvos
Flexiónviga recta, dintel, arquitrabe
viga balcón, arco
placa, losa, forjado, muro de contención
lámina, cúpula
Tracción cable tensado catenaria membrana elásticaCompresión pilar muro de carga
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Solicitaciones predominantes
Flexión, tracción y compresión
Flexión teórica de una viga apoyada-articulada sometida a una carga puntual centrada F
Unidimensionales
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Bidimensionales
2.2.2.1. ELEMENTOS LINEALES
Los elementos lineales o unidimensionales o prismas mecánicos, están
generalmente sometidos a un estado de tensión plana con esfuerzos
tensiones grandes en la dirección de línea baricéntrica (que puede ser
recto o curvo). Geométricamente son alargados siendo la dimensión según
dicha línea (altura, luz, o longitud de arco), mucho mayor que las
dimensiones según la sección transversal, perpendicular en cada punto a la
línea baricéntrica. Los elementos lineales más comunes son según su
posición y forma:
Verticales, comprimidos y rectos: Columna (sección circular) o
pilares (sección poligonal), pilote (cimentación).
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Horizontales, flexionados y rectos: viga o arquitrabe, dintel, zapata
corrida para cimentación, correa de sustentación de cubierta.
Diagonales y rectos: Barras de arriostramiento de cruces de San
Andrés, barras diagonales de una celosía o entramado triangulado, en
este caso los esfuerzos pueden ser de flexión tracción dominante o
compresión dominante.
Flexionados y curvos, que corresponden a arcos continuos cuando
los esfuerzos se dan según el plano de curvatura o a vigas balcón
cuando los esfuerzos son perpendiculares al plano de curvatura.
2.2.2.2. ELEMENTOS BIDIMENSIONALES
Los elementos planos pueden aproximarse por una superficie y tienen un
espesor pequeño en relación a las dimensiones generales del elemento. Es
decir, en estos elementos una dimensión, llamada espesor, es mucho
menor que las otras dos. Pueden dividirse según la forma que tengan en
elementos:
Horizontales, flexionados y planos, como los forjados, las losas de
cimentación, y las plateas o marquesinas.
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Verticales, flexionados y planos, como los muros de contención.
Verticales, comprimidos y planos, como los muros de carga,
paredes o tabiques.
Flexionados y curvos, como lo son las láminas de revolución, como
los depósitos cilíndricos para líquidos.
Fraccionadas y curvos son las membranas elásticas como las
paredes de depósitos con fluidos a presión.
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2.2.2.3. ELEMENTOS TRIDIMENSIONALES.
Los elementos tridimensionales o volumétricos son elementos que en
general presentan estados de tensión biaxial o triaxial, en los que no
predomina una dirección dimensión sobre las otras. Además estos
elementos suelen presentar tracciones y compresiones simultáneamente
según diferentes direcciones, por lo que su estado tensional es complicado.
Entre este tipo de elementos están:
Las ménsulas de sustentación Las zapatas que presentan compresiones según direcciones cerca de
la vertical al pilar que sustentan y tracciones en direcciones cerca de la
horizontal.
2.2.3. DISEÑO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES
Los elementos estructurales son diseñados, es decir, calculados o
dimensionados para cumplir una serie de requisitos, que frecuentemente
incluyen:
Criterio de resistencia, consistente en comprobar que las tensiones
máximas no superen ciertas tensiones admisibles para el material del
que está hecho el elemento.
Criterio de rigidez, consistente en que bajo la acción de las fuerzas
aplicadas las deformaciones o desplazamientos máximo obtenidos no
superan ciertos límites admisibles.
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Criterios de estabilidad, consistente en comprobar que desviaciones
de las fuerzas reales sobre las cargas previstas no ocasionan efectos
autoamplificados que puedan producir pérdida de equilibrio mecánico
o inestabilidad elástica.
Criterios de funcionalidad, que consiste en un conjunto de
condiciones auxiliares relacionadas con los requisitos y solicitaciones
que pueden aparecer durante la vida útil o uso del elemento
estructural.
CUMPLIR CON LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS COMO INDICA LA NORMA.
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Colado de concreto en la cimentación y encofrado de sobrecimiento.Durante la colocación de las piedras de zanja, se deberá tener cuidado de
espaciarlas adecuadamente, de tal manera que no quede ninguna piedra
pegada contra otra.
CONSTRUCCIÓN DEL MURO
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No se debe utilizar ladrillos pandereta para la construcción de los muros
portante.
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COLUMNAS.
Según el tipo de estructura que se emplee en una edificación, las
columnas cumplen diferentes funciones. En una casa, hecha con
Albañilería Confinada, las columnas cumplen la función de “amarrar” los
muros de ladrillo.
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ENCOFRADO DE COLUMNAS
COLOCADO DEL CONCRETO EN LA COLUMNAS
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LOASA ALIGERADA (techos)
El techo es la parte culminante de la estructura de la vivienda. Se encarga
de mantener unidas las columnas, las vigas y los muros, así como la de
transmitir el peso de la estructura a éstos. Los techos están compuestos
por vigas y losas.
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ELEMENTOS DE ENCOFRADO DE VIGAS.
Se denomina viga a un elemento constructivo lineal que trabaja
principalmente a flexión. En las vigas, la longitud predomina sobre las
otras dos dimensiones y suele ser horizontal.
ARMADO DE ACERO Y ENCOFRADO.
También se debe revisar que las armaduras de fi erro no choquen en
ningún punto con sus encofrados. Esto garantizará que después del
vaciado, las piezas de fi erro tengan el debido recubrimiento de concreto.
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SEMINARIO DE TESIS 20
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ZONAS RECOMENDABLES PARA EMPALMES.
Otro aspecto importante a revisar, es la ubicación y la longitud de
empalme entre barras longitudinales. En cuanto a la ubicación, los
empalmes de los fierros, que se encuentran en la parte superior de la
viga, deberán hacerse en la zona central; mientras que el empalme de los
fierros, que se encuentran en la parte inferior de la viga, deberá hacerse
cerca de sus extremos.
PREPARACIÓN DE LA LOSA.
Una vez que el entablado del techo se ha terminado, y que el fi erro de las
vigas ya esté ubicado, se procederá a la colocación de los ladrillos y luego
a la del fierro en las viguetas y la losa de techo como se puede ver en la
imagen.
SEMINARIO DE TESIS 21
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PROCESO DE COLOCACION Y COMPACTACIÓN DE CONCRETO.
Durante el vaciado se debe llenar primero las vigas y viguetas, y luego la
losa superior hasta cubrir una altura de 5 cm. Para una buena
compactación del concreto, se debe usar un vibrador mecánico o chucear
la mezcla con una barra de construcción
SEMINARIO DE TESIS 22
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
2.2.3.1. RESISTENCIA
Para comprobar la adecuada resistencia de un elemento estructural, es
necesario calcular la tensión (fuerza por unidad de área) que se da en un
elemento estructural bajo la acción de las fuerzas solicitantes. Dada una
determinada combinación o distribución de fuerzas, el valor de las
tensiones es proporcional al valor de la fuerza actuante y del tipo de
elemento estructural.
En los elementos lineales el vector tensión en cada punto se puede
expresar en función de las componentes intrínsecas de tensión y los
vectores tangente, normal y binormal:
Y las dos tensiones principales que caracterizan el estado de tensión de
una viga recta vienen dados por:
Y a partir de ahí pueden calcularse los parámetros de la teorías de fallo
adecuada según el material que forma el elemento estructural. En
elementos bidimensionales que se pueden modelizar aproximadamente por
la hipótesis cinemática de Love-Kirchhoff, que juega un papel análogo a la
teoría de Navier-Bernouilli para vigas, los vectores de tensiones según
SEMINARIO DE TESIS 23
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planos perpendiculares a las líneas de curvatura vienen dado en términos
de los vectores tangente a las líneas de curvatura y el vector normal a al
elemento bidimensional mediante:
2.2.3.2. RIGIDEZ
La rigidez de un elemento estructural es un tensor que vincula el tensor de
las fuerzas aplicadas con las coordenadas de las deformaciones o
desplazamientos unitarios. En un elemento estructural existe un conjunto
de parámetros de rigidez que relaciona las fuerzas que se producen al
aplicar un desplazamiento unitario en particular. Las coordenadas de
desplazamiento necesarias y suficientes para determinar toda la
configuración deformada de un elemento se llaman grados de libertad.
En un material de comportamiento elástico las fuerzas se correlacionan con
las deformaciones mediante ecuaciones de líneas rectas que pasan por el
origen cartesiano cuyas pendientes son los llamados módulos de
elasticidad. El concepto de rigidez más simple es el de rigidez axial que
quedó formulado en la ley de Hooke.
La pendiente que correlaciona el esfuerzo axial con la deformación unitaria
axial se denomina módulo de Young. En un material isotrópico la pendiente
que correlaciona el esfuerzo axial con la deformación unitaria lateral se
denomina coeficiente de Poisson.
El número mínimo de coordenadas de desplazamiento que se necesita
para describir la configuración deformada de un cuerpo se denomina
número de grados de libertad. La llamada ley de Hooke puede hacerse
extensiva para correlacionar de manera matricial la rigidez con los grados
de libertad y expresar así la configuración deformada del elemento o
cuerpo bajo estudio.
El concepto de rigidez puede hacerse extensivo a los estudios de
estabilidad en que se indaga la rigidez "detrimental" que ofrece la
geometría del elemento.
SEMINARIO DE TESIS 24
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2.2.3.3. INESTABILIDAD ELÁSTICAArtículo principal: Inestabilidad elástica.
La inestabilidad elástica es un fenómeno de no linealidad que afecta a
elementos estructurales razonablemente esbeltos, cuando se hallan
sometidos a esfuerzos de compresión combinados con flexión o torsión.
2.2.3.4. ESTADOS LÍMITEEl método de los estados límites es un método usado en diversas
instrucciones y normas de cálculo (Eurocódigos, CTE, EHE, etc)
consistentes en considerar un conjunto de solicitaciones o situaciones
potencialmente riesgosas y comprobar que el efecto de las fuerzas y
solicitaciones actuantes sobre el elemento estructural no exceden de las
respuestas máximas asumibles por parte del elemento. Algunos de los
Estados Límites típicos son:
Estados Límite Últimos (ELU)
ELU de agotamiento por solicitación normal (flexión, tracción, compresión)
ELU de agotamiento por solicitación tangente (cortadura, torsión). ELU de inestabilidad elástica (Pandeo, etc.) ELU de equilibrio.
Estados Límite de Servicio (ELS)
ELU de deformación excesiva. ELU de vibración excesiva.
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ELU de durabilidad (oxidación, fisuración, etc.)
2.2.4. TIPOS DE ESTRUCTURAS
ESTRUCTURAS MASIVASCon gran concentración de material, son macizas y pesadas y usan piedra
y hormigón.
Su gran estabilidad se debe a un centro de gravedad bajo y a la mayor
superficie de la base, que va disminuyendo según sube la estructura.
ESTRUCTURAS ABOVEDADASEmplean arcos, bóvedas y cúpulas. Se empezaron a usar en la antigüedad,
aunque después de las masivas.
ESTRUCTURAS TRIANGULADASSe basan en triángulos de madera o metal porque el triángulo es
indeformable.
Los triángulos usados en las construcciones se llaman cerchas. Si son de
madera, se llaman cuchillos.
SEMINARIO DE TESIS 26
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
ESTRUCTURAS ENTRAMADASEmplean un entramado de vigas y pilares para levantar muros que las
cierren. Son la base de casi la totalidad de los edificios actuales.
Espaciales de Entramado
Reticulados espaciales
Geodésicas
Este edificio cuenta con un sistema de marcos estructurales de acero,
mismo que sirve la base para las plantas tipo del edificio.
ESTRUCTURAS COLGANTESEmplean tirantes de acero para sostenerse. Su diseño es contra el efecto
de la resonancia pues podría ocasionar el colapso de éstas.
ESTRUCTURAS APORTICADASSe denominan estructuras aporticadas, aquel sistema que todos su
elementos y los mismo se encuentran adosados a través de juntas rígidas,
estas estructuras pueden ser de concreto con acero de refuerzo o
metálicas.
Arcos y Pórticos: biarticulados Este esquema produce menores
cargas en cimentación, pero mayores momentos máximos en las
barras que en el caso empotrado.
Arcos y Pórticos : Triarticulados (Isostático): Los momentos máximos
en las barras son mayores que en el caso biarticulado.
ESTRUCTURAS RETICULARES, ARMADURAS O CERCHAS Aquel sistema formado a base de triángulos unidos entre sí a base de
soldaduras o pernos, este tipo de estructura presentan gran rigidez y son
utilizadas en estructuras donde hay grandes luces, las uniones entre cada
elemento son llamada nodos; estas estructuras pueden ser de acero o de
madera.
SEMINARIO DE TESIS 27
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
LAS ESTRUCTURAS EN TENSEGRIDADAsí bautizadas por Buckmister Fuller (1895-1983), constituyen uno de los
paradigmas de la ligereza aplicada a las estructuras de fachadas, cubiertas
y torres.
Un ejemplo es la cubierta de la piscina en el Centro Comercial Colombo en
Lisboa en la que se combina una membrana de PVC con unas vigas de
cables (tensegrity), a los que se aplica una pretensión inicial para evitar la
pérdida brusca de la forma ante cargas alternadas de presión o succión.
La posibilidad de combinarlo con otro tipo de membranas más
transparentes, permite la resolución de grandes luces con gran ligereza.
LA MEMBRANAElemento superficial de pequeño espesor que colgándose en sus apoyos,
toma la forma que le permite eliminar la flexión y transformar en tensión las
cargas transversales aplicadas.
La rigidez de la membrana incrementa notablemente si se aplican
tensiones en sus extremos para que quede presforzada antes de las
cargas.
SEMINARIO DE TESIS 28
Canaleta
Placa o Nodos
Cordón Inferior
Cumbrera
CorreaGanchoTecho
Cordón Superior
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
CASCARÓNEs un elemento de superficie curva
que presenta buena resistencia a las
cargas por esfuerzos de compresión.
ARMADURA PLANAEs un sistema formado por barras rectas articuladas en sus extremos y
arregladas de manera que formen triángulos cuya alta rigidez para fuerzas
en su plano hace que las cargas exteriores se resistan exclusivamente por
fuerzas axiales en los elementos. El sistema sirve al igual que la viga, para
transmitir a los apoyos las
cargas transversales.
Conviene evitar que los
lados de los triángulos
formen ángulos muy
agudos para lograr alta
rigidez (apropiados: 30º y
60º)
MARCO RÍGIDOPara la transmisión de esfuerzos de una a otra barra existe una conexión
entre ellas.
Las ventajas con respecto a los postes y dintel son una mayor protección
contra acciones accidentales que pueden introducir tensiones en las
conexiones y especialmente, un aumento sustancial de la resistencia y
rigidez ante cargas laterales esencialmente por flexión de sus miembros.
SEMINARIO DE TESIS 29
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
En los edificios muy altos, destinados principalmente para oficinas, la
necesidad de grandes espacios libres se vuelve crítica en todos o al menos
en algunos de los pisos.
CLASIFICACIÓN DE ESTRUCTURA SEGÚN SU LUZ (DISTANCIA LIBRE)
DE LUCES MENORES
Entramados:
Postes y vigas
Paneles
estructurales:
Sist. Continuo
DE LUCES MAYORESPaneles: Vigas y
pilares
ESPACIALES LAMINARES
Plegados
SEMINARIO DE TESIS 30
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
TIPOS DE ESTRUCTURAS SEGÚN COMPOSICIÓN
ESTRUCTURAS RECTAS
VIGAS HORIZONTALES
INCLINADASCOLUMNAS
PORTICOSRECTOS O
INCLINADOS
ARMADURAS O CERCHAS
ESTRUCTURAS CURVAS
ARCOS
CIRCULAR
ELÍPTICOS
PARABÓLICOS
ESTRUCTURAS DE SUPERFICIE
MUROS
LOSAS
SISTEMAS MIXTOS: Sistemas que utilizan propiedades de otros sistemas estructurales. Por
ejemplo: Un voladizo que utilizan un gran apoyo que funciona a
compresión, con un cable a modo de segundo apoyo, que a su vez lleva las
cargas al primero. Fundamentalmente, el primer apoyo estará trabajando a
compresión compuesta, el voladizo realmente será una viga que funcione a
flexión, y el cable trabajará a tracción.
SISTEMA DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADAEdificios estructurados por muros delgados de concreto armado, con
espesores de 10cm, donde resulta imposible confinar los bordes con
estribos a corto espaciamiento o usar doble malla de refuerzo
ALBAÑILERÍA ARMADA: Albañilería que lleva incorporados refuerzos de barras de acero en los
huecos verticales y en las juntas o huecos horizontales de las unidades.
(Básicamente es la construcción en base a muros en donde a la albañilería
se le incorpora armadura de acero para hacer un muro estructural)
SEMINARIO DE TESIS 31
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
ALBAÑILERÍA CONFINADA:Albañilería que está enmarcada por pilares y cadenas de hormigón
armado. (Es albañilería sin armadura y confinada por elementos
estructurales).
MUROS ESTRUCTURALES Son aquellos que soportan techos o losas además de su propio peso y
resiste fuerzas horizontales causadas por un sismo o viento.
MUROS NO ESTRUCTURAL. Son aquellos que solo sirven para separar espacios y soportan solo su
propio peso.
MUROS DE RIGIDEZ. Son los que soportan su propio peso pero además ayudan a resistir fuerzas
horizontales no consideradas para el soporte de losas y techos.
MUROS DE CONTENCION. Están sujetos a fricción en virtud de tener que soportar empujes
horizontales pueden ser de contención de tierra, agua o aire.
CONDICIONES DE LAS ESTRUCTURAS
1ª QUE SEA RÍGIDA: es decir que no se deforme o se deforma dentro de unos
límites. Para conseguirlo se hace triangulando.
2ª QUE SE ESTABLE: es decir que no vuelque. Se puede conseguir haciendo más
ancha la base, o colocando tirantes.
3ª DEBE SER RESISTENTE: es decir que cada elemento de la estructura sea capaz
de soportar el esfuerzo al que se va a ver sometido.
4º) DEBE SER LOS MÁS LIGERA POSIBLE, así ahorraremos en material y tendrá
menos cargas fijas.
SEMINARIO DE TESIS 32
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
2.3.DESEMPEÑO SISMICO DE LOS SISTEMAS ESTRUCTURALES
2.3.1. PARAMETRO SISMICOS:
2.3.1.1. PARÁMETROS DE SITIO
El territorio nacional se considera dividido en tres zonas, como se muestra en la
Figura N° 1. La zonificación propuesta se basa en la distribución espacial de la
sismicidad observada, las características generales de los movimientos sísmicos
y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así como en información
neotectónica.
A cada zona se asigna un factor Z según se indica en la Tabla N°1.
Este factor se interpreta como la aceleración máxima del terreno con una
probabilidad de 10 % de ser excedida en 50 años.
SEMINARIO DE TESIS 33
INFLUENCIA DEL SISTEMA ESTRUCTURAL EN EL DESEMPEÑO SÍSMICO UPT - TACNA
2.3.1.2. CONDICIONES GEOTÉCNICAS:
Para los efectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomando en
cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el período
fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte.
Los tipos de perfiles de suelos son cuatro:
PERFIL TIPO S1: ROCA O SUELOS MUY RÍGIDOS.
A este tipo corresponden las rocas y los suelos muy rígidos con velocidades
de propagación de onda de corte similar al de una roca, en los que el
período fundamental para vibraciones de baja amplitud no excede de 0,25 s,
incluyéndose los casos en los que se cimienta sobre:
Roca sana o parcialmente alterada, con una resistencia a la
compresión no confinada mayor o igual que 500 kPa (5 kg/cm2).
Grava arenosa densa.
Estrato de no más de 20 m de material cohesivo muy rígido, con
una resistencia al corte en condiciones no drenadas superior a 100
kPa (1 kg/cm2), sobre roca u otro material con velocidad de onda
de corte similar al de una roca.
Estrato de no más de 20 m de arena muy densa con N > 30, sobre
roca u otro material con velocidad de onda de corte similar al de
una roca.
PERFIL TIPO S2: SUELOS INTERMEDIOS.
Se clasifican como de este tipo los sitios con características intermedias
entre las indicadas para los perfiles S1 y S3.
PERFIL TIPO S3: SUELOS FLEXIBLES O CON ESTRATOS DE GRAN ESPESOR.
Corresponden a este tipo los suelos flexibles o estratos de gran espesor en
los que el período fundamental, para vibraciones de baja amplitud, es mayor
SEMINARIO DE TESIS 34
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que 0,6 s, incluyéndose los casos en los que el espesor del estrato de suelo
excede los valores siguientes:
PERFIL TIPO S4: CONDICIONES EXCEPCIONALES.
A este tipo corresponden los suelos excepcionalmente flexibles y los sitios
donde las condiciones geológicas y/o topográficas son particularmente
desfavorables.
Deberá considerarse el tipo de perfil que mejor describa las condiciones
locales, utilizándose los correspondientes valores de Tp y del factor de
amplificación del suelo S, dados en la Tabla Nº2.
En los sitios donde las propiedades del suelo sean poco conocidas se
podrán usar los valores correspondientes al perfil tipo S3. Sólo será
necesario considerar un perfil tipo S4 cuando los estudios geotécnicos así lo
determinen.
SEMINARIO DE TESIS 35
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2.3.1.3. FACTOR DE AMPLIFICACIÓN SÍSMICA
De acuerdo a las características de sitio, se define el factor de amplificación
sísmica (C) por la siguiente expresión:
Este coeficiente se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta
estructural respecto de la aceleración en el suelo.
2.3.1.4. CATEGORÍA DE LAS EDIFICACIONES
Cada estructura debe ser clasificada de acuerdo con las categorías indicadas en
la Tabla N° 3. El coeficiente de uso e importancia (U), definido en la Tabla N° 3
se usará según la clasificación que se haga.
SEMINARIO DE TESIS 36
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2.3.1.5. SISTEMAS ESTRUCTURALES
Los sistemas estructurales se clasificarán según los materiales usados y el
sistema de estructuración sismorresistente predominante en cada dirección tal
como se indica en la Tabla N°6. Según la clasificación que se haga de una
edificación se usará un coeficiente de reducción de fuerza sísmica (R). Para el
diseño por resistencia última las fuerzas sísmicas internas deben combinarse
con factores de carga unitarios. En caso contrario podrá usarse como (R) los
valores establecidos en Tabla N°6 previa multiplicación por el factor de carga de
sismo correspondiente.
SEMINARIO DE TESIS 37
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2.3.1.6. CATEGORÍA, SISTEMA ESTRUCTURAL Y REGULARIDAD DE LAS EDIFICACIONES
De acuerdo a la categoría de una edificación y la zona donde se ubique, ésta
deberá proyectarse observando las características de regularidad y empleando
el sistema estructural que se indica en la Tabla N° 7.
SEMINARIO DE TESIS 38
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2.3.2. DESPLAZAMIENTOS LATERALES
2.3.2.1. DESPLAZAMIENTOS LATERALES PERMISIBLES
El máximo desplazamiento relativo de entrepiso, no deberá exceder la fracción
de la altura de entrepiso que se indica en la Tabla N° 8.
2.3.3. CONCEPCIÓN ESTRUCTURAL SISMORRESISTENTE
El comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se observan las
siguientes condiciones:
Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces.
Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.
Selección y uso adecuado de los materiales de construcción.
Resistencia adecuada.
Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación.
Ductilidad.
Deformación limitada.
Inclusión de líneas sucesivas de resistencia.
Consideración de las condiciones locales.
Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.
2.3.4. CONFIGURACIÓN ESTRUCTURAL:
SEMINARIO DE TESIS 39
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Las estructuras deben ser clasificadas como regulares o irregulares con el fin de
determinar el procedimiento adecuado de análisis y los valores apropiados del
factor de reducción de fuerza sísmica (Tabla N° 6).
Estructuras Regulares. Son las que no tienen discontinuidades significativas
horizontales o verticales en su configuración resistente a cargas laterales.
Estructuras Irregulares. Se definen como estructuras irregulares aquellas que
presentan una o más de las características indicadas en la Tabla N°4 o Tabla
N° 5.
SEMINARIO DE TESIS 40
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2.3.5. EFECTOS DE TORSIÓN
La incertidumbre en la localización de los centros de masa en cada nivel, se
considerará mediante una excentricidad accidental perpendicular a la dirección
del sismo igual a 0,05 veces la dimensión del edificio en la dirección
perpendicular a la dirección de análisis. En cada caso deberá considerarse el
signo más desfavorable.
Se supondrá que la fuerza en cada nivel (Fi) actúa en el centro demasas del
nivel respectivo y debe considerarse además el efecto de excentricidades
accidentales como se indica a continuación.
Para cada dirección de análisis, la excentricidad accidental en cada nivel (ei), se
considerará como 0,05 veces la dimensión del edificio en la dirección
perpendicular a la de la acción de las fuerzas.
En cada nivel además de la fuerza actuante, se aplicará el momento accidental
denominado Mti que se calcula como:
Mti = ± Fi ei
SEMINARIO DE TESIS 41
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Se puede suponer que las condiciones más desfavorables se obtienen
considerando las excentricidades accidentales con el mismo signo en todos los
niveles. Se considerarán únicamente los incrementos de las fuerzas horizontales
no así las disminuciones.
2.3.6. NIVELES DE DESEMPEÑO
El nivel de desempeño representa una condición límite o tolerable establecida en
función de tres aspectos fundamentales:
los posibles daños físicos sobre los componentes estructurales y no
estructurales,
la amenaza sobre la seguridad de los ocupantes de la edificación, inducida
por estos daños y
la funcionalidad de la edificación posterior al terremoto [SEAOC, 1995; ATC,
1996].
La tabla 4.2 resume las principales características de los diferentes niveles de
desempeño propuestos por el Comité VISION 2000 y su relación con los estados
de daño general.
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2.3.7. DEFINICIONES BASICAS
FUERZA: todo aquello capaz de deformar un cuerpo (efecto estático) o de
modificar su estado de reposo o de movimiento (efecto dinámico). Las fuerzas
que actúan sobre una estructura se llaman cargas
CARGAS FIJAS: Las que no varían sobre la estructura. Siempre tienen el
mismo valor. Por ejemplo el propio peso de la estructura y el de los cuerpos
que siempre están en la estructura.
CARGAS VARIABLES: Las que pueden variar sobre la estructura con el paso
del tiempo. Ejemplo: la fuerza del aire, el peso de la gente, la nieve, etc.
ESFUERZOS: Es la fuerza interna que experimentan los elementos de una
estructura cuando son sometidos a fuerzas externas. Los elementos de una
estructura deben soportar estos esfuerzos sin fallar.
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