Universidad Nacional de IngenieríagFacultad de Ingeniería Civil

SECCION DE POSGRADO Y SEGUNDA EXPECIALIZACIONSEGUNDA ESPECIALIZACION EN DISEÑO SISMORRESISTENTE

DISEÑO SISMICO DE ESTRUCTURAS DE ACERODISEÑO SISMICO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

TEMA: INTRODUCCIONTEMA: INTRODUCCION

ING SEBASTIAN JAIME ROMANI LOAYZAING. SEBASTIAN JAIME ROMANI LOAYZA

CONFIGURACION ESTRUCTURAL DE CONFIGURACION ESTRUCTURAL DE LAS EDIFICACIONESLAS EDIFICACIONESLAS EDIFICACIONESLAS EDIFICACIONES

La configuración estructural.- Se refiere a f g fdos aspectos:1. A la forma global de la edificación y

2. Al tamaño, naturaleza, y ubicación de los elementos resistentes y no resistentes dentroelementos resistentes y no resistentes dentro del mismo.

¿QUE FACTORES INFLUYEN EN UNA BUENA CONFIGURACION ESTRUCTURAL?

ESCALA.-

Para diversas escalas de las edificaciones, serán diferentes las respuestas sísmicas.Un ejemplo típico es el péndulo.

Altura

El período de un edificio no es sólo función de su altura, sino también de otros factores como la relaciónsino también de otros factores como la relación altura/ancho, altura de los pisos, materiales involucrados, sistemas estructurales, y la cantidad y distribución de la masa.

En la actualidad, el enfoque no consiste en legislar sobre límites de altura sino establecer criterios más específicoslímites de altura, sino establecer criterios más específicos de diseño y comportamiento sísmicos.

Tamaño HorizontalTamaño Horizontal

Cuando una planta es extremadamente grande, el edificio puede p g , ptener dificultad para responder como una unidad a las solicitaciones sísmicas.

Mientras más largo sea el edificio, mayor será la probabilidad de ocurrencia de estos esfuerzos y mayor será su efectoocurrencia de estos esfuerzos y mayor será su efecto.

Con el aumento en la longitud de un edificio, en un piso que se g , p qasume que se comporta como un cuerpo rígido -diafragma horizontal-, la rigidez puede ser insuficiente para redistribuir la

í icarga sísmica.

INFLUENCIAINFLUENCIADEL TAMAÑO HORIZONTAL

Proporción

Cuanto más esbelto sea un edificio mayores serán los efectos de volteo debido a un sismo y mayores los esfuerzos en las columnas e terioresexteriores.

El equivalente en planta de la relación altura/ancho, o de esbeltez,El equivalente en planta de la relación altura/ancho, o de esbeltez, es la relación de aspecto.

Las formas largas y esbeltas son inconvenientes

Simetría

Cuando en una configuración, el centro de masa coincide con el centro de rigidez, se dice que existe simetría estructural.

A medida que el edificio se vuelve más simétrico, se reducirá su tendencia a sufrir concentraciones de esfuerzos y torsión, y sutendencia a sufrir concentraciones de esfuerzos y torsión, y su comportamiento ante cargas sísmicas será menos difícil de analizar y más predecible.

Simetría (cont….)

Según investigaciones, el comportamiento sísmico de edificios es sensible a ariaciones m peq eñas de laedificios es sensible a variaciones muy pequeñas de la simetría.

La simetría va desde la simple geometría de la forma exterior hasta las distribuciones internas de elementos resistentes y componentes no estructurales

ASIMETRIA DEL SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICAASIMETRIA DEL SISTEMA DE RESISTENCIA SISMICA

Di t ib ió C t ióDistribución y Concentración

En un edificio con resistencia bien distribuida los elementosEn un edificio con resistencia bien distribuida, los elementos compartirán igualmente las cargas. En la figura se puede ver la falla de un elemento las consecuenciasque tendría en la edificación serían distintas.

Fig. Distribución de Cargas.g. st buc ó de Ca gas.

Densidad de la Estructura en Planta

Se define como el área total de todos los elementos estructurales i l ( l i ) di idid l áverticales (columnas, muros, arriostres) dividida entre el área

bruta del piso.

En los edificios construidos en siglos pasados el tamaño y la densidad de los elementos estructurales son bastantes mayores yque los delos edificios actuales.

Esquinas

Los elementos de esquina usualmente están tid f í isometidos a fuerzas sísmicas mayores.

Figura Daño producido en la esquina débil de un edificio en el sismo que sacudió la ciudad deFigura. Daño producido en la esquina débil de un edificio en el sismo que sacudió la ciudad de Nazca en noviembre de 1996.

Resistencia PerimetralResistencia PerimetralEl error en la ubicación del centro masa, será mas controlado en edificaciones con mayor brazo de palanca.

Fig. Ubicación de muros de corte para resistir los movimientos de volteo y torsión.

Redundancia

Los elementos estructurales redundantes en condiciones normales de diseño no desempeñan una función estr ct ral o están s besfor ados con respecto a sestructural o están subesforzados con respecto a su resistencia. Pero son capaces de resistir fuerzas laterales si es necesario ( lo cual da un factor adicional desi es necesario ( lo cual da un factor adicional de seguridad en el diseño).

IRREGULARIDADES EN LA IRREGULARIDADES EN LA CONFIGURACION ESTRUCTURALCONFIGURACION ESTRUCTURALCONFIGURACION ESTRUCTURALCONFIGURACION ESTRUCTURAL

DEFECTOS POR TORSION (EFECTO BANDERA)

Pi Bl dPiso Blando

El piso blando se genera cuando hay una discontinuidadEl piso blando se genera cuando hay una discontinuidad significativa de resistencia y rigidez entre la estructura vertical de un piso y el resto de la estructura. Esta discontinuidad se puede presentar debido a que un piso, por lo general el primero, es significativamente más alto

l t d ié d í di i ió dque el resto, produciéndose así una disminución de rigidez.

Figura 4. Daño sísmico en una configuración con el piso blando en el primer nivel. Las d b t d di t i igrandes aberturas generan grandes distorsionesen ese piso

Irregularidad de Masa

“Se considera que existe irrregularidad de masa cuando la masa de un piso es mayor que el 150% de la masa de un piso adyacente. No es aplicable en azoteas.”

S b di t ib ió if d l i itSe busca distribución uniforme de la masa como requisito paraConseguir una adecuada respuestasísmica. En los pisos que tienentienenmayor masa la fuerza sísmica esambién mayor.

Esta condición es más grave cuando la concentración de la masaOcurre en los últimos pisos ocasionando momentosde volteo.

IRREGULARIDAD GEOMETRICA VERTICAL

“L di ió l t d l t t i t t“La dimensión en planta de la estructura resistente a cargas laterales es mayor que 130% de la correspondiente dimensión en un piso adyacente. No es aplicable en azoteas ni en sótanos”.

Los tres más comunes son:

-Las edificaciones con requisitos de zonificación en que los pisos-Las edificaciones con requisitos de zonificación en que los pisos superiores se escalonan hacia atrás para conservar la luz y el aire en los lugares adyacenteslugares adyacentes.

-Las edificaciones con requisitos de programa cuando se necesitan pisos más pequeños a niveles más altos, yp p q , y

-Las edificaciones con requisitos de estilo relacionados con laforma volumétrica del edificio.

IRREGULARIDAD GEOMETRICAIRREGULARIDAD GEOMETRICA VERTICAL

Discontinuidad en los Sistemas Resistentes

“Desalineamiento de elementos verticales tanto por unDesalineamiento de elementos verticales, tanto por un cambio de orientación, como por un desplazamiento de magnitud mayor que la dimensión del elemento.”g ud yo que d e s ó de e e e o.

Es importante que las fuerzas sigan trayectorias regulares y directas a través de líneas de resistencia continuas hasta alcanzar la cimentación.

Discontinuidad del DiafragmaDiscontinuidad del Diafragma

“Diafragma con discontinuidades abruptas o variaciones en rigidez, incluyendo áreas abiertas mayores a 50% del área bruta del di fdiafragma.

La rigidez de un diafragma con discontinuidades abruptas oLa rigidez de un diafragma con discontinuidades abruptas o aberturas significativas puede ser insuficiente para redistribuir la carga horizontal, durante un sismo, de elementos estructurales más débiles o dañados del edificio hacia los elementos más fuertes o hacia aquéllos que sufren menor daño.

Esquinas Entrantes

“La configuración en planta y el sistema resistente de la estructura, tienen esquinas entrantes cuyas dimensiones en ambas direccionestienen esquinas entrantes, cuyas dimensiones en ambas direcciones, son mayores que el 20% de la correspondiente dimensión total en planta.”planta.

Las configuraciones con esquinas entrantes plantean dos problemas:

-Se produce una concentración local de esfuerzos en la esquina entranteentrante,

-La torsión: Se produce porque el centro de masa y el centro de p p q yrigidez no pueden coincidir geométricamente para todas las posibles direcciones de un sismo.

EVITAR IRREGULARIDADES EN EDIFICACIONES

EVITAR IRREGULARIDADES EN EDIFICACIONES