republica bolivariana de venezuela …200.35.84.131/portal/bases/marc/texto/2301-06-00459.pdf ·...
TRANSCRIPT
-
DERECHOS RESERVADOS
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CIVIL
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
INFLUENCIA DE LA DERIVA LIMITE EN EL DAO ESTRUCTURAL DE PORTICOS PLANOS DE CONCRETO ARMADO SISMORRESISTENTE.
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL
TITULO DE INGENIERO CIVIL PRESENTADO ANTE LA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
Vegas Winnibell C.I. 17.804.822
Saavedra Betxi C.I. 17.184.081
Tutor: Ing. Xiomara Orozco
Maracaibo, Septiembre de 2.006
-
DERECHOS RESERVADOS
INFLUENCIA DE LA DERIVA LIMITE EN EL DAO
ESTRUCTURAL DE PORTICOS PLANOS DE CONCRETO ARMADO SISMORRESISTENTE.
I
-
DERECHOS RESERVADOS
DEDICATORIA
Dedico este trabajo a Dios por darme la Fuerza para seguir adelante
todos los das, a Mami y Papi, por su apoyo y comprensin cuando ms lo he
necesitado. Por haberme dado la oportunidad de vivir y crecer a su lado.
A mis hermanitos Winston, Winniely y Wendy, por hacerme rer en los peores
momentos. A Juan Pablo por su paciencia, ayuda y apoyo Incondicional.
Gracias a todos.
Winnibell Vegas.
II
-
DERECHOS RESERVADOS
DEDICATORIA
Primero a dios y a la virgen por sobre todas las cosas, por sentir siempre que
estn a mi lado en las buenas y en las malas, y por ayudarme cada da de mi
vida.
A mi madre Beatriz Uzcategui por toda su colaboracin, amor y comprensin.
Y por guiarme siempre por buen camino.
A mis hermanos Xiomara y Ronny a quienes quiero mucho.
A mi ta Janine Uzcategui por Creer siempre en m.
A mi novio Ricardo, por su paciencia, ayuda y apoyo Incondicional.
Gracias a todos.
Betxi Saavedra.
III
-
DERECHOS RESERVADOS
AGRADECIMIENTO
En primer lugar, a un amigo que nunca falla DIOS y a la VIRGEN,
quienes todo lo pueden, quienes indudablemente tienen mucho que ver no
slo con este logro, sino con nuestra vida misma, por protegernos, por ser un
modelo a seguir.
A todos los profesores que da a da me ensearon a querer aprender
cada vez ms, por regalarme un poco de su tiempo en la digna e invaluable
labor de la enseanza. Al Ing. Sebastin Delgado, Richard Manares, Betsy
Vera y a nuestra tutora Xiomara Orozco por su apoyo condicional y
confianza.
A nuestros Padres y Hermanos por su apoyo infinito, muchas Gracias,
por tenerme paciencia.
A todos ellos MUCHAS GRACIAS.
Winnibell Vegas.
IV
-
DERECHOS RESERVADOS
AGRADECIMIENTO
En primer lugar, DIOS y a la VIRGEN, quienes todo lo pueden.
A mi madre por ensearme perseverancia y ser mi ngel en la tierra, a
mis hermanos y a mi ta que siempre mostraron su apoyo incondicional,
muchas Gracias, por tenerme paciencia.
A todos los profesores que da a da nos guiaron y nos regalaron un
poco de su tiempo en la digna e invaluable labor de la enseanza. A los Ing.
Sebastin Delgado, Richard Manares, Betsy Vera y a nuestra tutora Xiomara
Orozco por su apoyo incondicional.
A la Universidad Rafael Urdaneta por haberme brindado la
oportunidad de desarrollar una carrera y ser una profesional especialmente al
departamento de Orientacin a cargo de la Lic. Zulia Vasquez.
A todos ellos ustedes MUCHAS GRACIAS.
Betxi Saavedra.
V
-
DERECHOS RESERVADOS
SAAVEDRA UZCATEGUI, Betxi Coromoto y VEGAS URDANETA, Winnibell Vanessa INFLUENCIA DE LA DERIVA LIMITE EN EL DAO ESTRUCTURAL DE PORTICOS PLANOS DE CONCRETO ARMADO SISMORRESISTENTE Tesis de Grado. Facultad de Ingeniera. Escuela de Ingeniera Civil. URU 2006.
RESUMEN
La norma COVENIN 1756-01, establece parmetros para el anlisis y diseo de estructuras de concreto armado. Dentro de las cuales esta el valor de deriva limite de 0.018. En este trabajo se estudio la influencia de la deriva en el dao estructural en prticos planos de concreto armado. Estableciendo valores limites de derivas diferentes a la reflejada en la norma COVENIN 1756-01. Utilizando para el diseo el STAAD PRO y para la verificacin el programa portal de daos desarrollado por un grupo de Universidades Venezolanas. Se estudiaron prticos planos, ubicados en zona ssmica (Z3) y (Z7), cimentados en suelo tipo S2 y S4, diseadas segn el nivel de diseo III sealado en dicha normativa , resultando que los prticos Z3S4, Z7S2, Z7S4 mostraron para la deriva limite de 0.010 con un incremento de Costos promedio de 1.23%. Palabras Claves: Prticos, deriva, STAAD, Portal de Dao, Consumo, Acero, Concreto.
VI
-
DERECHOS RESERVADOS
NDICES
VII
-
DERECHOS RESERVADOS
NDICE GENERAL
APROBACIN DEL JURADO
DEDICATORIAII
AGRADECIMIETOS...IV
RESUMENVI
NDICE GENERAL.VIII
NDICE DE FIGURASXI
INDICE DE TABLAS..XIV
INTRODUCCIONXVI
CAPTULO I: EL PROBLEMA 1.1. Planteamiento y Formulacin del Problema..1
1.2. Objetivos de la Investigacin...........5
1.2.1. Objetivo General..5
1.2.2. Objetivos Especficos.....5
1.3. Delimitacin de la Investigacin...5
1.4. Justificacin e Importancia de la Investigacin6
CAPTULO II: MARCO TERICO 2.1. Antecedentes de la Investigacin...8
2.2. Bases Tericas.....15
2.2.1. Amenaza Ssmica.. ...15
2.2.2. Normas Covenin Sismorresistente 1756-2001 ..17
2.2.2.1. Zonificacin Ssmica.. ...18
2.2.2.2. Movimiento de Diseo19
2.2.2.3. Forma espectral tpicas de los terrenos de
fundacin20
VIII
-
DERECHOS RESERVADOS
2.2.2.4. Clasificacin de edificaciones segn el uso, nivel de
diseo, tipo de sistemas estructural22
2.2.2.5. Espectros de Diseo..29
2.2.2.6. Desplazamiento Laterales totales31
2.2.5. Programas de Anlisis y Diseo.33
2.2.5.1 Programa STAAD... 33
2.2.5.2. Programa Portal de Daos..35
2.2.6 Ley de Comportamiento ante excitaciones Ssmicas.36
2.2.7 Niveles de Dao37
2.3. Definicin de Trminos Bsicos
CAPTULO III: MARCO METODOLGICO 3.1. Tipo de Investigacin...43
3.2. Diseo de Investigacin..43
3.3. Poblacin y Muestra de estudio.44
3.3.1. Tcnicas e instrumentos de recoleccin de datos..44
3.3.2. Adecuacin de los datos, recoleccin de los prticos.45
3.3.3. Caractersticas Geomtricas46
3.3.4. Cargas Consideradas...47
3.3.5. Cargas Accidentales.48
3.3.6 Combinaciones de Cargas49
3.3.7. Espectro de Diseo...50
3.3.8. Calculo de las Variables en estudio52
3.4. Determinacin de anlisis y diseo de prticos..52
3.4.2 Software utilizados.....54
CAPTULO IV: ANLISIS E INTERPRETACIN DE LOS RESULTADOS 4.1. Anlisis de los resultados57
IX
-
DERECHOS RESERVADOS
4.2. Comparacin de caractersticas dinmicas de los prticos57
4.2.1 Desplazamientos y derivas de los programa Staad PRO vs.
Programa Portal de Dao..59
4.2.2 Efectos de los Anlisis de Dao..82
4.2.3 Parmetros Para el Consumo Promedio101
CONCLUSIONES113 RECOMENDACIONES114BIBLIOGRAFA.115
X
-
DERECHOS RESERVADOS
INDICE DE FIGURAS.
Figura 3.1 Prtico Estudiado (Prtico B).46
Figura 3.2 Altura entre niveles..47
Figura 3.3 Espectro Elstico Z3S2..51
Figura 3.4 Espectro Elstico Z3S4..51
Figura 3.5 Espectro Elstico Z7S2..51
Figura 3.6 Espectro Elstico Z7S4..52
Figura 4.1 Desplazamientos 4PZ3S2R6 para diferentes derivas limites..66
Figura 4.2 Desplazamientos 4PZ3S4R6 para diferentes derivas limites..67
Figura 4.3 Desplazamientos 4PZ7S2R6 para diferentes derivas limites..68
Figura 4.4 Desplazamientos 4PZ7S4R6 para diferentes derivas limites..69
Figura 4.5 Deriva 4PZ3S2 (DERIVA 0.018)70
Figura 4.6 Deriva 4PZ3S2 (DERIVA 0.010)...71
Figura 4.7 Deriva 4PZ3S2 (DERIVA 0.005)72
Figura 4.8 Deriva 4PZ3S4 (DERIVA 0.018)73
Figura 4.9 Deriva 4PZ3S4 (DERIVA 0.010)..74
Figura 4.10 Deriva 4PZ3S4 (DERIVA 0.005)....75
Figura 4.11 Deriva 4PZ7S2 (DERIVA 0.018).76
Figura 4.12 Deriva 4PZ7S2 (DERIVA 0.010).77
Figura 4.13 Deriva 4PZ7S2 (DERIVA 0.005).78
Figura 4.14 Deriva 4PZ7S4 (DERIVA 0.018)..79
XI
-
DERECHOS RESERVADOS
Figura 4.15 Deriva 4PZ7S4 (DERIVA 0.010)..81
Figura 4.16 Deriva 4PZ7S4 (DERIVA 0.005)..82
Figura 4.17 Mapa de Dao 4PZ3S2R6 (DERIVA 0.018)..84
Figura 4.18 Mapa de Dao 4PZ3S2R6 (DERIVA 0.010)..85
Figura 4.19 Mapa de Dao 4PZ3S2R6 (DERIVA 0.005)..86
Figura 4.20 Mapa de Dao 4PZ3S4R6 (DERIVA 0.018)..87
Figura 4.21 Mapa de Dao 4PZ3S4R6 (DERIVA 0.010)..88
Figura 4.22 Mapa de Dao 4PZ3S4R6 (DERIVA 0.005)..89
Figura 4.23 Mapa de Dao 4PZ7S2R6 (DERIVA 0.018)..90
Figura 4.24 Mapa de Dao 4PZ7S2R6 (DERIVA 0.010)..91
Figura 4.25 Mapa de Dao 4PZ7S2R6 (DERIVA 0.005)..92
Figura 4.26 Mapa de Dao 4PZ7S4R6 (DERIVA 0.005)..93
Figura 4.27 Mapa de Dao 4PZ7S4R6 (DERIVA 0.010)..94
Figura 4.28 Mapa de Dao 4PZ7S4R6 (DERIVA 0.005)..95
Figura 4.29 Deriva vs. ndice de Confiabilidad 4PZ3S2R6...96
Figura 4.30 Deriva vs. ndice de Confiabilidad 4PZ3S4R6...97
Figura 4.31 Deriva vs. ndice de Confiabilidad 4PZ7S2R6...97
Figura 4.32 Deriva vs. ndice de Confiabilidad 4PZ7SR6......98
Figura 4.33 Deriva vs. Dao 4PZ3S2R6...99
Figura 4.34 Deriva vs. Dao 4PZ3S4R6...99
Figura 4.35 Deriva vs. Dao 4PZ7S2R6...100
Figura 4.36 Deriva vs. Dao 4PZ7S4R6...100
XII
-
DERECHOS RESERVADOS
Figura 4.38 Variacin consumo de Concreto 4PZ3S2R6..107
Figura 4.39 Variacin consumo de Concreto 4PZ3S4R6..107
Figura 4.40 Variacin consumo de Concreto 4PZ7S2R6..108
Figura 4.41 Variacin consumo de Concreto 4PZ7S4R6..108
Figura 4.42 Variacin consumo de Acero 4PZ3S2R6.......109
Figura 4.43 Variacin consumo de Acero 4PZ3S4R6....109
Figura 4.44 Variacin consumo de Acero 4PZ7S2R6.....110
Figura 4.45 Variacin consumo de Acero 4PZ7S4R6.....110
XIII
-
DERECHOS RESERVADOS
INDICE DE TABLAS
Pg.
Tabla 2.2.1 valores de Ao. NC 1756-2001....19
Tabla 2.2.2 Forma Espectral y Factor de Correccin. NC 1756-2001..21
Tabla 2.2.3 Factor de Importancia. NC 1756-2001..23
Tabla 2.2.4 Niveles de Diseo ND. NC 1756-200126
Tabla 2.2.5 Factores de Reduccin R. NC 1756-2001...29
Tabla 2.2.6 Valores de . NC1756-2001...30
Tabla 2.2.7 Valores Caracterstico del Espectro. NC 1756-2001....30
Tabla 2.2.8 Valores limites i / (hi hi-1). NC 1756-2001...32
Tabla 3.1 Cargas de Permanentes de la Edificacin..47
Tabla 3.2 Cargas de Servicio.....48
Tabla 3.3 Combinacin de Cargas49
Tabla 3.4 Informacin Bsica.50
Tabla 3.5 Limite de ndice de Daos..56
Tabla 4.1 rea tributaria...59
Tabla 4.2 Desplazamientos y Derivas 4PZ3S2R6..62
Tabla 4.3 Desplazamientos y Derivas 4PZ3S4R6...63
Tabla 4.4 Desplazamientos y Derivas 4PZ7S2R6..64
Tabla 4.5 Desplazamientos y Derivas 4PZ7S4R6..65
XIV
-
DERECHOS RESERVADOS
Tabla 4.6 Limites Valores de Dao.82
Tabla 4.7. Derivas vs. ndice de confiabilidad96
Tabla 4.8 Derivas vs. Dao Mximo....98
Tabla 4.9 Consumo de concreto para prticos 4PZ3S2R6..103
Tabla 4.10 Consumo de concreto para prticos 4PZ3S4R6103
Tabla 4.11 Consumo de concreto para prticos 4PZ7S2R6104
Tabla 4.12 Consumo de concreto para prticos 4PZ7S4R6104
Tabla 4.13 Consumo de Acero para prticos 4PZ3S2R6.105
Tabla 4.14 Consumo de Acero para prticos 4PZ3S4R6.105
Tabla 4.15 Consumo de Acero para prticos 4PZ7S2R6.106
Tabla 4.16 Consumo de Acero para prticos 4PZ7S4R6...106
Tabla 4.17 Porcentaje de variacin en costos diferentes Derivas lmites.111
Tabla 4.18 Resumen de resultados. Comparacin entre el % de variacin en
costos, % de disminucin de daos e ndices de confiabilidad..112
XV
-
DERECHOS RESERVADOS
INTRODUCCIN
Gran parte de la construccin y la economa de Venezuela depende,
del consumo de acero y concreto de las edificaciones. Las edificaciones
frecuentemente son sometidas a sismos severos, lo cual sufren daos
significativos.
Los diferentes criterios a la hora de utilizar un programa especifico
para el clculo y diseo de prticos, manifiesta la necesidad de hacer un
estudio comparativo entre dos de los principales programas como son
STAAD y Portal de Dao. Los prticos deben cumplir con algunos
parmetros restringidos definidos en la Norma COVENIN.
Para ello se disean prticos cumpliendo con derivas establecidas en
las Normativas sismorresistentes y derivas menores, diferentes a la norma.
Este estudio debe tener el conocimiento necesario de estos dos programas
con la finalidad de comparar entre ellos, utilizando prticos modelos de altura
de cuatro pisos para diferentes Zonas y Suelos que se definirn en el
desarrollo de este trabajo de grado. El objetivo del contenido con el clculo
de diseo de prticos sencillos y as aportar datos comparativos que sirvan
de marco referencial para futuros estudios y prximas investigaciones.
Se presenta a continuacin la informacin en forma clara y simple con el
objeto de exponer los resultados obtenidos del anlisis comparativo al igual
que aquellos aspectos por las que se rige cada programa.
XVI
-
DERECHOS RESERVADOS
El desarrollo de este trabajo de grado esta estructurado en cuatro
captulos que se describen a continuacin.
En el Capitulo I que es el presentador del proyecto se especifica el
problema plateado al igual que su justificacin formulacin, objetivos y
delimitacin espacial y temporal.
En el Capitulo II nos muestra la parte de la definicin de hiptesis que
adems de barajar est, contiene los antecedentes de la investigacin, las
bases tericas y variables de la investigacin.
El Capitulo III comprende el marco metodolgico, donde se detalla el
tipo de investigacin, los programas y mtodos utilizados, la poblacin
muestra y las tcnicas de anlisis empleadas.
En el Capitulo IV es donde se reflejan los resultados de toda la
investigacin, as como el anlisis de los mismos.
Por ltimo se introducen los anexos para la comprobacin de lo
determinado, toda esta informacin se presenta de una manera ordenada
para el mejor entendimiento de la misma.
XVII
-
DERECHOS RESERVADOS
,1 CAPITULO I, EL PROBLEMA
CAPITULO I
EL PROBLEMA
1.1 PLANTEAMIENTO Y FORMULACIN DEL PROBLEMA
La Tierra es un ente en constante movimiento, constituido por
placas, las cuales desde la creacin de la misma han sido las causantes
de los cambios en el relieve terrestre, ejerciendo su funcin a travs de
los llamados terremotos.
Las acciones ssmicas han ocasionado destrucciones en ciudades
y poblados de todos los continentes de la tierra. Un elevado porcentaje de
centenares de miles de victimas cobradas por los sismos, se debe al
derrumbe de construcciones hechas por el hombre.
El fenmeno sismo se ha ido transformando as en una amenaza
de importancia creciente en la medida en que las reas urbanas han
crecido y se han hecho ms densas. Las soluciones constructiva mas
duraderas han sido aquellas capaces de resistir las acciones externas, en
vastas extensiones de el planeta.
En Venezuela estn documentadas las Normas de diseo que
especifican con hecho probabilstico las acciones ssmicas a las que
estarn expuestas en determinadas zonas geogrficas, dichas normas se
han transformado con el pasar del tiempo, producto de prcticas
aprendidas con terremotos ocurridos, e implantando en ellas estrategias
de diseo, que se orientan no solo a evitar el colapso de las estructuras y
1
http://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/geomorfologia/geomorfologia.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/sismologia/sismologia.shtml
-
DERECHOS RESERVADOS
,2 CAPITULO I, EL PROBLEMA
sus trgicas consecuencias, si no, aminorar los daos a repararse y a
mantener operativas las edificaciones esenciales.
Uno de los parmetros de gran importancia relevante que
establece las Normas COVENIN -1756 en una edificacin sometida a
excitaciones ssmicas es el Desplazamiento Lateral entre Niveles
consecutivos denominado Deriva. La Norma COVENIN muestra valores
limites para el control de los desplazamientos con el propsito de
disminuir los daos en los elementos no estructurales, tambin como la
de minimizar que se excedan las capacidades de deformacin inelsticas
de los miembros.
Las Normas COVENIN -1756 establecen en su Teora de
Investigacin que los desplazamientos producidos por las acciones
ssmicas se podrn analizar suponiendo comportamiento elstico lineal,
consecuentemente permite el clculo de los desplazamientos laterales de
una edificacin para fuerzas ssmicas de diseo presumiendo que la
estructura se comporta como tal, los cuales son afectados por un factor
de reduccin de respuesta denominado R con el propsito de simular el
comportamiento inelstico de la estructura.
La Norma COVENIN muestra los valores de reduccin R que
provienen de estudios analticos o experimentales con estructuras
plasmadas, adems estos valores han sido discutidos. La Norma
manifiesta que los valores limites para el control de deriva es de 0.018.
2
-
DERECHOS RESERVADOS
,3 CAPITULO I, EL PROBLEMA
En las edificaciones se debe garantizar no tan solo que resista los
efectos de las acciones ssmicas, sino tambin limitar los daos en los
elementos estructurales, escaleras, juntas y otros elementos, como
consecuencia de las derivas laterales excesivas. Los lmites establecidos
para las derivas tabuladas en la norma COVENIN SISMORRESISTENTE
estn fundamentalmente orientados a reducir los daos excesivos. Para
el diseo se debe tomar en cuenta el control de las derivas, para la
estimacin y control de daos, tambin para proteccin de vidas.
Actualmente la Norma COVENIN prescribe que una estructura
sometida a sismos moderados puede experimentar dao estructural
reparable.
El Dao estructural es de importancia en el tratamiento del
problema sismorresistente, pues, engloba todos los aspectos del
comportamiento inelstico (deformaciones plsticas, ductilidad disponible,
degradacin de rigidez, degradacin de resistencia, capacidad de
absorcin de energa, etc.) y principalmente, porque representa la
consecuencia del fenmeno sismo.
Las enseanzas de los movimientos ssmicos ocurridos indican que
en los pases donde se disea con una buena normativa sismorresistente
y en el cual la construccin es sometida a una supervisin estricta y el
sismo de diseo es representativo de la amenaza ssmica real de la zona,
3
-
DERECHOS RESERVADOS
,4 CAPITULO I, EL PROBLEMA
el dao sobre la infraestructura es marginal en comparacin con el
observado en sitios donde no se han dado estas circunstancias.
Cuando los movimientos ssmicos son aun mayores el dao
posterior es tal que la edificacin puede sufrir un colapso parcial o total
como consecuencia de la degradacin de la rigidez o de la resistencia del
sistema portante ante las fuerzas laterales, la deformacin lateral
permanente de la estructura o la disminucin de su capacidad para
soportar cargas verticales.
El objetivo fundamental de esta investigacin se basa en comparar
las derivas lmite y cuantificar el dao estructural. Basndose en la
Norma COVENIN 1756 -2001.
En tal sentido Cmo incide la comparacin de la Influencia
de la Deriva limite en el dao estructural de prticos planos de
concreto armado sismorresistente?
4
-
DERECHOS RESERVADOS
,5 CAPITULO I, EL PROBLEMA
1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIN
1.2.1 OBJETIVO GENERAL:
o Comparar la Influencia de la Deriva lmite en el dao estructural de
prticos planos de concreto armado sismorresistente.
1.2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS:
o Disear prticos segn Normas COVENIN. Ubicados en Zonas
Ssmicas tres (Z3) y siete (Z7) y cimentadas sobre Suelos tipo (S2)
y (S4) y segn derivas menores diferentes a la Norma COVENIN.
o Analizar clculos utilizando mtodos estticos (programa STAAD).
o Determinar los daos en los prticos con el (programa PORTAL de
Dao).
o Comparar los mapas de dao resultantes entre prticos diseados
para diferentes derivas limites.
o Comparar el consumo del Acero y Concreto para los diferentes
prticos diseados segn las derivas consideradas.
1.3 DELIMITACIN DE LA INVESTIGACIN
La presente investigacin se realizar en la Universidad Rafael
Urdaneta ubicada en el municipio Maracaibo, Estado Zulia. La
investigacin se realizara en el periodo correspondiente a Enero de 2006
a Agosto de 2006.
5
-
DERECHOS RESERVADOS
,6 CAPITULO I, EL PROBLEMA
1.4 JUSTIFICACIN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIN
Los mapas de zonificacin ssmica en Venezuela, publicados o
utilizados a lo largo de los ltimos aos, muestran en forma reiterada que
un porcentaje importante de los centros urbanos del pas se encuentran
en zonas donde ya han ocurrido o se esperan sismos intensos, de aqu,
que una fraccin mayoritaria de la poblacin habita en las zonas de mayor
peligrosidad ssmica de Venezuela. Es evidente entonces, el crecimiento
de las inversiones de capital en estas zonas. Por tradicin y economa la
mayora de las edificaciones construidas hasta la fecha, son estructuras
tipo prtico fabricados predominantemente de Concreto armado.
Toda las estructuras son afectadas cuando ocurre algn
movimientos ssmicos, por ello es necesario determinar como influyen las
derivas y el grado de dao que sufren los prticos cuando ocurre este
hecho natural.
En el diseo y construccin de edificaciones aporticadas de
concreto armado, se debe considerar la deriva lmite estimando as el
dao estructural que este causa al ser sometidas acciones ssmicas y en
consecuencia es necesario poseer informacin que relacionen las
prescripciones de la Norma COVENIN 1756-2001.
En consecuencia las edificaciones sometidas a sismos severos
sufren daos significativos. Para el ingeniero estructural es muy
importante la prediccin y estimacin del dao estructural. Es por esto,
que surge la necesidad de establecer valores lmites de las derivas, segn
6
-
DERECHOS RESERVADOS
,7 CAPITULO I, EL PROBLEMA
criterios de la normas COVENIN SISMORRESISTENTE 1756-2001
Indicando la deriva limite de 0.018.
En busca de mayor confiabilidad y resistencia de la estructura se
desarrollaran diferentes diseos indicando valores limites de derivas, los
cuales son asumidos y no se encuentran especificados segn la norma
COVENIN 1756-2001.
Esta solucin que se pretende generar es de carcter indito y
original, lo cual justifica su realizacin con caractersticas de aporte al
nivel del desarrollo tcnico y cientfico de la universidad.
7
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
CAPITULO II
MARCO TERICO
2.1 ANTECEDENTES
Toda investigacin se fundamenta en la bsqueda de informacin
que integrada a una estrategia eficiente de respuestas a la problemtica
planteada, es por esto que se realiz la recopilacin de trabajos los cuales
guardan relacin con la presente investigacin. A continuacin se
presenta una sntesis de estos trabajos, los resultados obtenidos y los
aportes que de estos se derivan.
DELGADO SEBASTIAN, CUANTIFICACIN DEL DAO
ESTRUCTURAL EN PORTICOS PLANOS DE CONCRETO ARMADO
DISEADOS SEGUN LA NORMA COVENIN 1756-98 SOMETIDO A
EXCITACIONES SISMICAS. Universidad del Zulia. Divisin de
postgrado. Facultad de Ingeniera 2002.
El propsito de esta investigacin fue a evaluar el comportamiento
inelstico experimentado por estructuras diseada segn zona ssmica 3
de la Norma Covenin, a travs de cuantificacin del dao , su distribucin
en la estructura y la cuantificacin de la derivas inelsticas.
Se utilizo el modelo de dao concentrado, desarrollado desde 1993
en la universidad de los Andes, Mrida el cual se ha incrementado como
un elemento de usuario dentro del programa comercial de elemento finito
denominado ABAQUS. Se analizaron prticos planos de concreto
8
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
armado de 4, 8, 12,16 y 20 pisos. A cada uno de ellos se aplico cinco
acelerogramas cuyos espectros de respuesta promedian el espectro de
diseo. Se cuantifico el dao positivo y negativo en ambos extremos de
cada elemento, se dibujo el patrn de daos y se efectu comparacin
entre los casos elsticos e inelsticos para cortes totales,
desplazamientos de piso y envolventes de derivas.
Los resultados indican que; 1) La respuesta de dao en prticos de
concreto armado diseados segn COVENIN al ser sometidos a sismo de
diseo, puede ser no reparables. 2) En condiciones de alto factor de
amplificacin dinmico, es posible que se desarrollen rotulas plsticas en
ambos extremos de todas las columnas de un mismo nivel, conformando
un mecanismo frgil. 3) Debe garantizarse suficiente estribos de
confinamiento en ambos extremos de las vigas. 4) Es conveniente lograr
una resistencia requerida en columnas con mayores dimensiones y menor
porcentaje de refuerzo.
Por otro lado estos resultados sern una referencia para futuras
ediciones para futuras ediciones de la Norma COVENIN que contengan
previsiones lmites de dao para un diseo seguro.
9
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
MATA GONZALES, RAFAEL A. CUANTIFICACIN DEL DAO
ESTRUCTURAL ASOCIADO A LA DERIVA Y LA COMPARACIN DE
DERIVAS OBTENIDOS SIGUIENDO LA NORMA COVENIN 1756-2001 Y
ANLISIS INELSTICO Universidad del Zulia. Divisin de postgrado.
Facultad de Ingeniera 2003.
Con la publicacin de la norma Edificaciones Sismorresistente
COVENIN 1756-1998, se admite que estructuras sometidas a sismos de
diseo, experimente deformaciones inelstica que ocasionan dao
estructural. Sin embargo, la norma no define el concepto de dao, ni la
metodologa para su cuantificacin.
Se presupone en este trabajo, evaluar el comportamiento de
estructuras de concreto armado a travs de la cuantificacin del dao
estructural asociado a la deriva, y realizar la comparacin de los valores
de la deriva obtenidas segn los procedimientos presentados en la norma
COVENIN 1756-2001Edificaciones Sismorresistente, as como siguiendo
los procedimientos de la misma norma con la modificacin de los valores
de reduccin de Respuesta R= ductilidad a R=(2*Ductilidad -1) y las
obtenidas mediante anlisis inelstico con la finalidad de visualizar las
desviaciones entre estas.
El trabajo consistir de cinco partes, en el capitulo uno, se
planteara el problema, su justificacin, los objetivos y las limitaciones de
la investigacin, en el capitulo dos, se describirn modelos histereticos y
modelos de cuantificacin de daos, en el capitulo tres, se describirn las
10
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
caracterstica de los prticos a utilizar en el capitulo cuatro se analizaran y
discutirn los resultados y finalmente en el capitulo cinco se establecern
las conclusiones y recomendaciones.
Se espera demostrar, que los daos sufridos en edificaciones
diseadas segn la Norma, sean reparables, que los de mayor magnitud
se ubiquen predominantemente en las vigas y que las derivas inelstica
sean menores que los limites permitidos por la Norma.
Esta investigacin arrojara resultados importantes para la
ingeniera estructural venezolana, por cuanto suministrara niveles de 4
pisos el cual el dao asociados a las derivas de las edificaciones
diseadas con apego a la norma, aportando informacin que permita
definir el nivel de seguridad suministrado por la misma.
PREZ GONZLEZ, OSLEVI. NDICES DE CONFIABILIDAD
ESTRUCTURAL EN PRTICOS SISMORRESISTENTES DE
CONCRETO ARMADO. Universidad del Zulia. Divisin de postgrado.
Facultad de Ingeniera 2004.
La norma COVENIN Edificaciones Sismorresistentes ha sufrido
constantes modificaciones, siendo la del 2001 su ltima publicacin. La
Norma admite que estructuras sometidas al sismo de diseo,
experimenten deformaciones inelsticas que ocasionan dao estructural.
Daos severos en estructuras, producto de los movimientos ssmicos,
indican que es necesaria la revisin de los procedimientos y parmetros
11
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
empleados en el diseo estructural. Es por esto, que en este trabajo se
establecer un procedimiento que permita determinar ndices de
confiabilidad estructural, con base al estado lmite de dao referencial, de
modo que sea posible evaluar el nivel de seguridad suministrado por la
Norma, al caracterizar la respuesta de los prticos, obtenida mediante un
anlisis inelstico.
Se busca evaluar el comportamiento de estructuras ubicadas en las
zonas ssmicas III y IV, en suelos tipo S2 y S4, diseadas segn el nivel
de diseo III sealado en las normativas sismorresistentes 1756-2001; a
travs de la cuantificacin del dao, y la determinacin de la correlacin
entre un mapa de dao y los ndices de confiabilidad obtenidos. Se
investiga adems, la influencia de la resistencia relativa entre vigas y
columnas a nivel de nodos, en dichos ndices de confiabilidad.
Del anlisis de los resultados se establece 1.60 como valor lmite del
ndice de confiabilidad , basado en un dao de referencia cercano a
aquel que se alcanza, cuando comienza la fluencia del acero en la
seccin. Los resultados indican que el cumplimiento de la Norma no
garantiza el valor mnimo de . Por otro lado, la respuesta de la
edificacin mejora para el caso de prticos diseados con columnas mas
fuertes, garantizando un factor Mnc/Mnv=1.50, pues se obtiene un
valor promedio del ndice de confiabilidad cercano al valor crtico
establecido.
12
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
MORENO MEDINA, ADA ISABEL. INFLUENCIA DEL FACTOR
DE REDUCCIN DE RESPUESTA EN EL DAO ESTRUCTURAL DE
PORTICOS DE CONCRETO ARMADO SOMETIDO A SOLICITACIONES
SSMICAS.Universidad del Zulia. Divisin de postgrado. Facultad de
Ingeniera 2005.
La Norma de diseo sismorresistente especifica con case
probabilstica las acciones ssmicas a la que se estar expuesta en
determinadas Zonas geogrficas, uno de los parmetros para la
identificacin de estas acciones es el factor de Reduccin de Respuesta
(R),el cual disminuye la fuerza de los espectros elsticos con la finalidad
que las estructuras tengan instrucciones en el dominio inelstico, en el
diseo sismorresistente se considera importante y es necesario de que la
estructura sea capaz de deformarse de manera dctil cuando se somete a
ciclos de carga laterales que penetran en el rango inelstico.
Una manera de evaluar el comportamiento de estructuras de 4,8 y
12 niveles diseados para diferentes valores de R, entre estos el dado
por la norma COVENINI 1756-2001, ubicada en las Zonas Ssmicas III y
IV, en suelo tipo S2 y S4 y diseadas segn el nivel de diseo III, a travs
de la cuantificacin del dao utilizando el modelo de dao concentrado
desarrollado en la Universidad de los Andes, Mrida, con la finalidad de
tener informacin que permita establecer juicio objetivo sobre el factor de
reduccin de respuesta dado por la norma ponindolo en perspectiva con
otros factores dados en la bibliografa. Los resultados indican que:
13
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
En prticos de 4 pisos, (periodo bajo) el uso de un factor de R igual
a 6.00 resulta en un comportamiento deficiente y derivas superiores a los
valores, mientras el uso del valor de 3.32 resulta en una mejora
significativa de comportamiento con reducciones de dao y derivas a
valores aceptables, con incremento de costos razonables al beneficio
obtenido, para prticos de periodos altos el uso de un valor R igual a 6.00
tal como lo especifica la Norma COVENIN resulta en comportamientos
adecuados.
PECHARD C. JERILEE S. ANLISIS INELSTICO DE
PORTICOS PLANOS DE CONCRETO ARMADO SOMETIDOS A
CARGAS SISMICAS. Universidad Rafael Urdaneta. Divisin de
pregrado. Facultad de Ingeniera 2006.
La Norma COVENIN Edificaciones Sismorresistentes ha sufrido
constates modificaciones, siendo la del 2001 admite que estructuras
sometidas al sismo de diseo, experimentan deformaciones inelsticas
que ocasionan dao estructural. Daos severos en estructuras, producto
de los movimientos ssmicos, indican que es necesaria la revisin de los
procedimientos que permita determinar ndices de confiabilidad
estructural, con base al estado lmite de dao referencial, de modo que
sea posible evaluar el nivel de seguridad suministrado por la Norma, al
caracterizar la respuesta de los prticos, obtenida mediante un anlisis
inelstico.
14
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
El propsito de esta investigacin es evaluar el comportamiento de
estructuras ubicadas en las zonas ssmicas III y IV, en suelos tipo S2 y
S4, diseadas segn el nivel de diseo III sealado en las normativas
sismorresistentes 1756-2001 a travs de la cuantificacin del dao,
utilizando el modelo de Dao Concentrado, desarrollado en la Universidad
de los Andes, Mrida, el cual se ha implementado como un elemento de
usuario dentro de un programa de elemento finito, para analizar prticos
planos de concreto armado de 4,8 y 12 pisos, con la finalidad de
cuantificar el dao en los extremos de cada miembro, determinar la
distribucin del mismo en la estructura y realizar comparaciones del dao
estructural en las diferentes edificaciones diseadas.
El anlisis de los resultados indican que: los prticos analizados
con el uso de un factor de resistencia en nodos igual a 1.50 resultaron
con una mejora significativa en su comportamiento con reducciones de
daos e incremento en el ndice de confiabilidad de los mismos.
2.2 BASES TERICAS
2.2 .1 AMENAZA SSMICA:
La estimacin de la amenaza ssmica se puede realizar mediante
mtodos probabilsticas (tambin existen metodologas determinsticas)
teniendo en cuenta variables como:
- Tipo y caractersticas de las fuentes sismo gnicas que pueden
potencialmente producir sismos que afecten la ciudad y estudios
15
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
geolgicos, sismolgicos y geotectnicos aportan informacin en este
contexto.
- Sismicidad histrica de la zona - Aspectos como magnitudes mximas
de acuerdo a las fallas y longitudes de ruptura probables.
- Distribucin espacio-temporal de los sismos en o cerca de la zona a
estudiar.
- Atenuacin de las ondas ssmicas.
- Registros acelerogrficos disponibles.
Existen en la actualidad metodologas aceptadas para la
evaluacin de la amenaza ssmica que involucran en mayor o menor
grado cada una de las variables o caractersticas anteriores. Es
importante aclarar en este punto que la intensidad del sismo esperable en
el sitio debe ser entendida en trminos generales como los valores de
aceleracin, velocidad, desplazamiento o coordenadas espectrales de
cualquier variable que permita inducir sobre la estructura solicitaciones
que requieran su respuesta ante ella dinmicamente.
Especficamente para el estudio del caso desarrollado, se us
como variable representativa de la amenaza, la estimacin de la
aceleracin mxima esperable en el sitio, a nivel de basamento rocoso
calculada mediante el modelo de Lnea Fuente (Der-Kiureghian, 1975). En
trminos generales, cualquier otro modelo probabilstica o determinstico
puede emplearse para la estimacin de la amenaza en el sitio, y aunque
el programa de computador usa como dato de entrada la aceleracin en
16
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
el sitio, sta puede ser sustituida fcilmente por cualquier otro parmetro
que induzca a la estructura solicitaciones dinmicas (incluso registros
reales o sintticos de historias contra el tiempo de aceleraciones,
velocidades, desplazamiento, demandas energticas, etc.). De esta
manera no existe limitacin prctica para la aplicacin de la metodologa
propuesta.
2.2.2 NORMAS COVENIN SISMORRESISTENTE 1756-2001
Esta norma sustituye a la norma COVENIN-MINDUR 1756-1998
EDIFICACIONES SISMORRESISTENTE
Las normas para el diseo de elementos de concreto armado en
zonas ssmicas, adems de suministrar la resistencia y rigidez necesaria
para soportar las solicitaciones mximas previsibles, tienen como objetivo
evitar la falla prematura generalmente de tipo frgil. Ello requiere criterios
de diseo y anlisis y el respeto a disposiciones constructivas adicionales
a las que son de uso comn en el diseo para soportar acciones
gravitacionales, con el propsito de proteger vidas, aminorar en lo posible
los daos esperados, as como mantener operativas las edificaciones
esenciales despus de sufrir los efectos de vibraciones intensas del
terreno.
17
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
El desempeo esperado de las edificaciones debe sastifacer los
requisitos mnimos mencionados en la norma bajo la accin de sismos
intensos.
Se admite que para los sismos de diseo la estructura puede
incursionar en el rango inelstico, aun cuando se establezcan lmites de
deformaciones para atenuar los daos no-estructurales.
2.2.2.1 ZONIFICACION SISMICA
Segn las Normas COVENIN-MINDUR 1756-2001 el 80% de la
poblacin venezolana se encuentra ubicada en zonas de alto riesgo
ssmico por ello el pas ha sido dividido en ocho zonas dependiendo del
peligro ssmico que estas tengan: desde la zona 0, donde no se requiere
la consideracin de acciones ssmicas, hasta la zona 7 donde el
coeficiente de aceleracin horizontal Ao es igual a 0.40 debido a que su
peligro ssmico es mas elevado. Los valores establecidos a continuacin
se consideran representativos de probabilidad de excedencia de 10%
para la vida til de 50 aos, es decir periodos de retorno de 475 aos y ha
sido tomado como base para la zonificacin del pas.
18
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Tabla 2.1 valores de Ao.
Norma COVENIN 1756-2001.
En forma general en la norma se considera de elevado peligro
ssmico aquellas reas donde se prescriben aceleraciones de diseo de
por lo menos 0.30 g (Zonas 5,6 y 7). reas donde se prescriben
movimientos de terreno inferiores a 0.20g son de bajo peligro ssmico
(zona 1 y 2) y las zonas 3 y 4 son de peligro ssmico intermedio.
2.2.2.2 MOVIMIENTOS DE DISEO
Los valores asignado a cada zona ssmica estn asociados a
valores prefijados de la probabilidad de excedencia de los movimientos de
terreno, basados en un modelo sismo tectonico y en la vida til (t) de la
construccin. Las acciones ssmicas de diseo esta caracterizada por los
espectros de respuesta. Esta herramienta permite describir
cuantitativamente, tanto la intensidad como el contenido de frecuencias
19
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
esperado en una determinada localidad, incorporando las actividades las
fuentes sismos gnicos y las condiciones locales del subsuelo.
2.2.2.3 FORMAS ESPECTRALES TIPIFICADAS DE LOS TERRENOS
DE FUNDACION
Esta norma considera cuatro formas espectrales tipificadas (S1 y
S4) y un factor de correccin para el coeficiente de aceleracin horizontal
() los cuales dependen de la caracterstica del perfil geotcnico del
terreno de fundacin.
Las formas espectrales tipificadas S1 y S4 toman en cuenta
adems de los parmetros mencionados en la normas, la distancia
epicentral, las propiedades sismo elsticas locales, el tipo de suelo, la
direccin de aproximacin de ondas ssmicas, la profundidad de los
depsitos y la estratigrafa.
Para la seleccin de la forma S4 para los perfiles con suelos duros
a densos (materiales medianamente rgidos) de gran profundidad (H
50m) en zonas de 1 a 4 .Para la zonas 5 a 7 se ha tenido cuidado de
verificar que las amplificaciones producidas por los sismos lejanos en ese
mismo tipo de depsitos no sobrepasa los valores de la forma espectral
S3, recomendada para esa zonas.
Para la seleccin de la forma espectral y el factor () observar
tabla a continuacin:
20
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Tabla 2.2 Forma Espectral y Factor de Correccin.
Norma COVENIN 1756-2001.
a) Si A0 0.15 sese S4
b) El espesor de los estrato blandos o sueltos (Vsp
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
2.2.2.4 CLASIFICACION DE EDIFICACIONES SEGN EL USO, NIVEL
DE DISEO, TIPO DE SISTEMAS ESTRUCTURALES
Para los efectos de la aplicacin de la norma, las edificaciones
quedaran clasificadas segn su uso, nivel de diseo, tipo y regularidad
estructural (capitulo 6).
CLASIFICACION SEGN EL USO
La clasificacin segn su uso de las construcciones no tipificables
tomara cuenta su importancia y el riesgo ssmico asociado, considerando
el nmero de personas o poblacin expuesta, prdidas directas e
indirectas, as como el eventual impacto ambiental.
La edificacin deber quedar clasificada en uno de los siguientes grupos:
GRUPO A:
Edificaciones que albergan instalaciones esenciales, de
funcionamiento vital en condiciones de emergencia o cuya falla
pueda dar lugar a cuantiosas prdidas humanas o econmicas.
GRUPO B1:
Edificaciones de uso pblico o privado, densamente
ocupadas, permanentemente o temporalmente.
GRUPO B2
Edificaciones de uso pblico o privado, de baja ocupacin,
que no excedan los lmites indicados en el grupo B1.
22
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
GRUPO C
Construcciones no clasificables en los grupos anteriores, ni
destinadas a la habitacin o al uso publico y cuyo derrumbe no pueda
causar daos a edificaciones de los tres primeros grupos.
A continuacin se mostrara una tabla donde es indicado el
FACTOR DE IMPORTANCIA ( ) dependiendo del grupo establecido:
Tabla 2.3 Factor de Importancia.
Norma COVENIN 1756-2001.
CLASIFICACION SEGN EL NIVEL DE DISEO
En esta seccin se clasifican las edificaciones de acuerdo a los criterios
de diseos utilizados en el dimensionamiento y detallado de los miembros
y conexiones que forman parte del sistema de sismo. El concepto de los
niveles de diseo fue incorporado en la norma con el fin de uniformizar la
presentacin Bsica de las exigencias de detallado, permitiendo el uso de
niveles de diseo mas exigentes en zonas ssmicas de menor amenaza.
23
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
NIVELES DE DISEO
El Nivel de Diseo de una Estructura se considera un elemento
rgido, ya sea estructural o no, que por su naturaleza, ubicacin y nmero
puedan afectar la el resultado dinmico de la edificacin. Se debe tomar
en cuenta la falla de cualquier elemento que no es perteneciente al
sistema de sismo resistente.
El Nivel de Diseo general es llamado Diseo a la Rotura, requiere
que las cargas de servicio o las solicitaciones correspondientes se
incrementen mediante factores de mayoracin de solicitaciones
especificados para obtener la Resistencia requerida y que se reduzca las
resistencias nominales calculadas por medio de factores de minoracin de
resistencia especificados ,llamados resistencia de diseo.
A continuacin se indican los Niveles de Diseo reflejados en la
Norma COVENIN 1756-2001:
El Nivel de Diseo 1: Corresponde a sistemas estructurales
diseados sin que se exija el cumplimiento de las especificaciones
COVENIN para el diemensionamiento y detalle de miembros y conexiones
en zonas ssmicas. Pero deben disearse para resistir mayores
solicitaciones ssmicas que con los otros niveles de diseo, debido a los
menores valores admitidos del Factor de reduccin R.
Se considera que el cumplimiento de las especificaciones y detalle
de cargas gravitacionales y de viento confiere a la estructura una pequea
ductilidad, que es asumida mediante valores de R algo mayor de 1.
24
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Nivel de diseo 2: Solo requiere la aplicacin de algunas
especificaciones COVENIN para el diseo y construccin en zonas
ssmicas; estn encaminadas a conferir una cierta ductilidad al sistema
resistente a sismo y a evitar fallas prematuras en las regiones crticas de
los elementos portantes del sistema.
Nivel de diseo 3: Requiere de la aplicacin estricta de todas
las disposiciones COVENIN para el diseo y construccin en zonas
ssmicas.
El nivel de diseo 3 asegura el desarrollo de seleccionados
mecanismos, estables con una gran disipacin de energa y requiere el
cumplimiento de todas las prescripciones contenida en la Norma
COVENIN 1756 -2001.
La mayor parte del respaldo experimental y de las evidencias de
campo que han servido de base para establecer estas prescripciones de
diseo, proviene de movimientos reales o de acciones simuladas de la
severidad esperada en reas donde Ao excede 0.20 aproximadamente.
Se ha encontrado que al conferir suficiente ductilidad local a
determinadas zonas donde pueden aceptarse deformaciones inelstico,
junto con el adecuado mantenimiento de ciertos miembros y conexiones
en rango inelstico, permite disipar gran cantidad de energa sin perdida
de estabilidad de la edificacin.
25
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
NIVELES DE DISEOS REQUERIDOS
Se usara uno de los niveles de diseo ND indicados en la tabla
mostrada a continuacin. En el detallado de elementos que formen partes
de estructuras irregulares, independientemente de la zona ssmica, se
aplicara el nivel de diseo 3 (ND3) en los siguientes casos: 1.) donde
excepcionalmente se presenten las irregularidades anotadas en la tabla,
2.) en los sistemas Tipo I de redundancia limitada, tales como: edificios
con menos de tres lneas resistentes en unas de sus direcciones y
edificios con columnas discontinuas.
Para que la relacin entre la resistencia asignada y la intensidad de
los movimientos de diseo sea independiente de la zona ssmica, la
ductilidad global debe mantenerse y por tanto los requisitos de detalle en
las regiones crticas de la estructura deben ser los mismos en todas las
zonas.
Tabla 2.4 Niveles de Diseo ND.
Norma COVENIN 1756-2001.
26
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
CLASIFICACION SEGN EL TIPO DE ESTRUCTURA
A los fines de la norma, se establecen los tipos de sistemas
estructurales en funcin a los componentes del sistema resistente a
sismos. Una estructura puede clasificar en tipos diferentes, en sus dos
direcciones ortogonales de anlisis.
Todos los tipos de estructura, con excepcin del tipo IV, debern
poseer diagramas con la rigidez y resistencia necesarias para distribuir
eficazmente las acciones ssmicas entre los diferentes miembros
resistentes a sismos. En las zonas ssmicas de la 3 a la 7, no se permiten
los sistemas de pisos sin vigas, ni pisos donde todas las vigas sean
planas del mismo espesor de la losas.
TIPOS DE SISTEMA ESTRUCTURALES RESISTENTE A
SISMOS
TIPO I: Estructuras capaces de resistir la totalidad de las acciones
ssmicas mediante sus vigas y columnas, tales como los
sistemas estructurales constituidos por prticos. Los ejes de
columnas deben mantenerse continuos hasta su fundacin
TIPO II: Estructuras constituidas por combinaciones de los tipos I y III,
teniendo ambos el mismo nivel de diseo. Su accin conjunta
debe ser capaz de resistir la totalidad de la fuerza ssmica. Los
prticos por si solos debern estar en capacidad de resistir por
lo menos el veinticinco por ciento (25%) de esas fuerzas.
27
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
TIPO III: Estructuras capaces de resistir la totalidad de las acciones
ssmicas mediante prticos diagonalizados o muros
estructurales de concreto armado o de seccin mixta acero-
concreto, que soportan la totalidad de las cargas permanentes y
variables. Los ltimos son sistema comnmente llamados de
muros. Se consideran igualmente dentro de este grupo las
combinaciones de los tipos I y III, cuyos prticos no sean
capaces de resistir por si solos por lo menos el veinticinco por
ciento (25%) de las fuerzas ssmicas totales, respetando en su
diseo, el nivel de diseo adoptado para toda la estructura. Se
distinguen como Tipo III a los sistemas conformados por muros
de concreto armado acoplados con dinteles o vigas dctiles, as
como los prticos de aceros diagonales excntricas acopladas
con eslabones dctiles.
TIPO IV: Estructuras que no posean diafragma con la rigidez y
resistencia necesarias para distribuir eficazmente las fuerzas
ssmicas entre los diversos miembros verticales. Estructuras
sustentadas por una sola columna. Edificaciones con losas sin
vigas.
28
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
LOS FACTORES DE REDUCCION
Dependiendo del tipo de estructura (Reflejada en el capitulo 6 de la
Norma COVENIN SISMORRESISTENTE), para estructuras de concreto.
La ordenadas del espectro de diseo se obtienen dividiendo las
ordenadas de espectro de respuesta entre el factor de reduccin de
respuesta.
Tabla 2.5 Factores de Reduccin R.
Norma COVENIN 1756-2001.
2.2.2.5 ESPECTROS DE DISEOS
Las ordenadas Ad de los espectros de diseo, quedan definidas en
funcin de su periodo T, tal como se indica a continuacin:
Formulas para las ordenadas espectrales de respuesta y diseo:
29
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Tabla 2.6 Valores de .
Norma COVENIN 1756-2001.
Tabla 2.7 Valores Caracterstico del Espectro
30
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
2.2.2.6 DESPLAZAMIENTOS LATERALES TOTALES
Para el desplazamiento lateral total de nivel i, l en cada plano
resistente (prticos, muros, etc.) se calculara mayorando el
desplazamientos elstico El por 0.8 R.
Los valores R son los factores de reduccin R con el factor de 0.8
se acepta que parte de la reduccin, en termino medio un 20%, son
efectos de sobre resistencia.
l=0.8*R*E l
Donde:
R= Factor de reduccin de respuesta
E l = Desplazamientos lateral del nivel i calculado para las fuerzas de
diseo suponiendo que la estructura se comporta elsticamente,
incluyendo los efectos traslacionales de torsin en planta y P-.
DERIVA
Se denomina deriva i a la deferencia de los desplazamientos
laterales totales entre dos niveles consecutivos.
i = i - l-1
31
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Control de Derivas:
El control de derivas se debe a ciertos motivos:
Limitar los daos en los elementos no estructurales, escalera,
juntas y otros elementos como consecuencia de desplazamiento
laterales excesivos.
Los lmites establecidos para los desplazamientos estn
fundamentalmente orientados a reducir los daos excesivos y
para la proteccin de vidas.
Minimizar que se excedan las capacidades de deformacin
inelstica de los miembros, asociadas al detallado usual de
refuerzo.
EDIFICACIONES TIPO Y DISPOSICION DE LOS ELEMENTOS
NO ESTRUCTURALES GRUPO
A
GRUPO
B1
GRUPO
B2
Susceptibles de sufrir daos por
deformaciones de la estructura.
0.012
0.015
0.018
No susceptibles de sufrir daos por
deformaciones de la estructura.
0.016
0.020
0.024
Tabla 2.8 Valores limites i / (hi hi-1 ).
Norma COVENIN 1756-2001.
32
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
2.2.5 PROGRAMAS DE ANLISIS Y DISEOS
2.2.5.1 PROGRAMA STAAD
Segn el tutoral del programa Staad Pro III y la pgina Web
www.tusoftware.com, el programa Staad es un programa para la
comprensin de la ingeniera estructural que dispone de todos los
aspectos de la ingeniera estructural tales como desarrollo de modelos
para anlisis, diseo, verificacin y visualizacin. El STAAD esta basado
en los principios de ingeniera concurrente. Se puede construir un
modelo, verificarlo grficamente, ejecutar anlisis y diseo, revisar
resultados, ordenar y buscar la data para crear un reporte.
Seguido estn las opciones tiles en los mens tales como:
STAAD-III Analysis and Design.
STAAD-PRE Graphical Input Generation.
STAAD-PRO.
El proceso de anlisis y diseo esta integrado y puede ser
ejecutado en la misma corrida. STAAD-III usa un comando de lenguaje
basado en un formato de entrada el cual puede ser creado a travs de un
editor, el STAAD-PRE grafica la entrada, o a travs del CAD basado en
las generaciones de la entrada. La salida generada por STAAD-III
consiste de resultados numricamente detallados por el anlisis o diseo
y agudas representaciones que se pueden imprimir como parte de la
corrida del documento.
33
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
El STAAD-PRE facilita admitiendo la generacin modelando una
estructura grficamente. La generacin de geometra facilita la generacin
y vista de modelos estructurales en situaciones de 2D y 3D. Cualquier
otra especificacin como propiedades de secciones, constantes en los
materiales, apoyos, cargas, anlisis o diseo, estas opciones se genera
en el STAAD con el lenguaje de comando basado en el archivo de
entrada.
El STAAD-PRO deja ver los resultados de una manera simple
donde se detalla perfectamente el comportamiento de los miembros
analizados mediante la generacin de un reporte.
La salida se origina despus de ejecutar el anlisis y diseo, la cual
esta defina como un Output o reporte el cual contempla una fcil
interpretacin de los resultados, tales como son:
Solicitaciones en los Miembros.
Desplazamientos de las Juntas.
Reacciones el los Apoyos.
Reacciones el los Resortes.
Diseo en Vigas.
Diseo en Columnas.
Reacciones sobre las Fundaciones.
El programa STAAD Pro no presenta limitaciones con respecto a
geometra de los prticos, secciones variables, diafragmas flexibles,
34
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
diseo de columnas ni pandeo en Columnas ni tampoco excentricidades
en las mismas y no presenta limitaciones con respecto al tipo de vigas.
2.2.5.2 PROGRAMA PORTAL DE DAOS
El portal de prtico es un programa basado en la Web que permite
la simulacin numrica del comportamiento ssmico de replicas virtuales
de edificios aporticados. Como resultado de la simulacin, el programa
determina las magnitudes y localizacin de los daos que pueden ocurrir
en la edificacin y en casos extremos, el colapso de la edificacin.
El programa posee un elemento finito basado en la teora del
dao concentrado que es un avance cientfico completamente
venezolano, contiene elementos originales, y presentan ventajas
significativas con respecto a las teoras convencionales. Esta teora
combina la mecnica de la fractura, la teora del dao continuo y el
concepto de rotula plstica.
Uno de los aspectos fundamentales que diferencia al portal de
prticos de otros programas similares es que solo puede ser usado a
travs de Internet utilizando navegadores comerciales tales como exploret
o netscape.
El portal de prticos permite:
1. Crear una cuenta nueva en un servidor.
2. Crear un archivo de entrada con la versin digitalizada de la
estructura a travs de un interfaz semi-grafica (Preprocesado)
35
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
3. Correr un programa dinmico de elementos finito y monitorear el
proceso de la corrida. (Procesador).
4. Carga o descarga archivos de entrada y salida en formato de texto
5. Obtener los resultados haciendo uso de un Post procesador
grafico.
2.2.6 LEY DE COMPORTAMIENTO ANTE EXCITACIONES SSMICAS
Usando el Modelo Simplificado de Dao, expuesto previamente, se
explican las modificaciones necesarias para implementar el modelo en el
caso de cargas histerticas, siguiendo las directrices sugeridas por Florez
Lpez (1993 - 2004). Considerando la posibilidad de cargas positivas y
negativas (cargas histerticas), la energa de deformacin
complementaria de un miembro se puede expresar:
U* = { M+ }t [ C(D+) ] { M+}+ {M+}t [F ] { M+}+ {M-}t [ C(D-) ] { M-} + {M-}t [F ] { M-}
U* = { M+ } t [F (D+ )] {M+} {M-}t [F ( D-) ] { M-}
Donde: [F (D+ )] = [ C(D+) ] + [F ] y [F (D- )] = [ C(D-) ] + [F ] son las
matrices de flexibilidad de un miembro daado unilateralmente. Por lo
tanto, la Ley de Estado para el modelo histertico se obtiene de forma
analgica a la utilizada en el modelo para cargas monotnicas,
obteniendo la siguiente expresin:
{} - {p} = {U*/ }= [F (D+)]{M+} + [F(D-)]{M-}
36
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Donde {M+} y {M-} son los esfuerzos debido a acciones positivas y
negativas respectivamente, haciendo la aclaratoria de que si existen
esfuerzos positivos debido a acciones positivas, los esfuerzos negativos
son ceros y viceversa.
2.2.7 NIVELES DE DAO
Este modelo caracteriza el dao en una seccin, con una escala
numrica cuyos lmites son O y 1, donde O representa el elemento
sin dao alguno, y 1 representa el elemento totalmente daado para un
cierto nivel de carga axial, el comportamiento de una seccin de concreto
armado se describe por medio de su diagrama momento-curvatura. En la
medida que aumentan las solicitaciones, debidas a ciertas condiciones de
carga, los elementos pasan desde un estado con bajos niveles de
esfuerzos (producidos por el peso propio del elemento) hasta un valor
que causa su falla. En el instante en que el esfuerzo de traccin (debida a
la flexin) en el concreto supere su mdulo de ruptura, la seccin deja de
ser completamente efectiva para soportar dichos esfuerzos. Aparecen
grietas en el concreto, que disminuyen la rigidez de la seccin, lo cual
hace que aumente la curvatura. Al seguir aumentando las solicitaciones,
se desarrolla en el acero una deformacin mayor que la de fluencia, por lo
que el acero se alarga sin incremento del esfuerzo (comportamiento
elastoplstico del acero), ocurre una disminucin en gran medida de la
rigidez de la seccin a la vez que aumenta la curvatura. Las grietas
37
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
siguen aumentando, produciendo una disminucin del rea a compresin
e incrementando los esfuerzos por flexin, que sumados a los esfuerzos
por carga axial, alcanzan su deformacin ltima, produciendo el colapso
de la seccin por aplastamiento del concreto.
2.3 TERMINOS BASICOS
Acciones Permanentes: Representa las cargas gravitaras debidas al
peso de todos los componentes estructurales, tales como muros, pisos,
techos, tabiques, equipos de servicio unidos a la estructura y cualquiera
otra carga de servicio fija (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Accin Ssmica: Accin accidental debida a la ocurrencia de sismo, la
cual incorpora los efectos traslacionales y rotacionales respecto al eje
vertical. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Acciones Variables: Carga originada por el uso y ocupacin del edificio,
excluidas las cargas permanentes, de viento o sismo (Norma venezolana
COVENIN 1756:2001-1).
Aceleracin de Diseo: Valor de la aceleracin del terreno para el
diseo sismorresistente de obras de ingeniera. (Norma venezolana
COVENIN 1756:2001-1).
Acelerografo, Acelermetro: Instrumento especficamente diseado
para registrar acelero gramas (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-
1).
38
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Acelerograma: Registro de la variacin temporal de la aceleracin en un
sitio dado y en una direccin (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Adecuacin: Acciones constructiva destinadas a reducir la vulnerabilidad
ssmica de una edificacin, tales como: modificaciones, rehabilitacin
reforzamiento, aislamiento sismico o uso de disipadores de energa.
Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Anlisis dinmico: En sistema elstico es un anlisis de superposicin
modal para obtener la respuesta estructural a las acciones dinmicas. En
sistemas inelstico es un anlisis en el cual se calcula la historia en el
tiempo de la respuesta estructural a las acciones dinmicas. Norma
venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Anlisis Postsismico: Anlisis esttico de la estabilidad con
posterioridad a un sismo, tomando en consideracin los eventuales
cambios de la resistencia del suelo como consecuencia de dicho sismo.
Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Centro de cortante: Punto donde acta la fuerza cortante en un nivel,
considerando que las fuerzas horizontales en cada nivel actan en los
centros de masa respectivos. Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Centro de rigidez de un nivel: Punto del nivel donde al aplicar una
fuerza cortante horizontal, el nivel se traslada sin rotar respecto al nivel
inferior. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
39
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
Coeficiente de aceleracin horizontal: Cociente de la aceleracin
horizontal mxima entre la aceleracin y la gravedad. (Norma venezolana
COVENIN 1756:2001-1).
Coeficiente de amortiguamiento: Mide el amortiguamiento de la
estructura como una fraccin (generalmente expresada en porcentaje) del
amortiguamiento critico. El amortiguamiento crtico es el valor lmite por
encima del cual el movimiento libre de la estructura no es vibratorio.
(Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Coeficiente Ssmico: Cociente entre la fuerza cortante horizontal de
diseo que acta en el nivel de base y el peso total por encima del mismo.
(Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Conexin: Combinacin de juntas para transmitir fuerzas entre dos o ms
miembros. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Confiabilidad: Probabilidad de no excedencia de un determinado estado
limite (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Demanda de ductilidad: Cociente entre el mximo valor del
desplazamiento alcanzado por un sistema durante su respuesta ssmica y
el desplazamiento cedente. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Deriva: Diferencia de los desplazamientos laterales totales entre dos
niveles o pisos consecutivos. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-
1).
Diafragma: Parte de la estructura, generalmente horizontal, con suficiente
rigidez en su plano, diseada para transmitir las fuerzas a los elementos
40
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
verticales del sistema resistente a sismo (Norma venezolana COVENIN
1756:2001-1).
Ductilidad: Capacidad que poseen los componentes de un sistema
estructural de hacer incursiones alternantes en el dominio inelstico, sin
prdida apreciable en su capacidad resistente. (Norma venezolana
COVENIN 1756:2001-1).
Edificaciones: Es una estructura que posee diagramas, que
compatibilizan los desplazamientos horizontales de los miembros que
llagan a ese nivel. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Espectro de Diseo: Espectro que incorpora el factor de reduccin de
respuesta correspondiente al sistema resistente a sismo adoptado.
(Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Espectro de Respuesta: Representa la respuesta mxima de osciladores
de un grado de libertad y de un mismo coeficiente de amortiguamiento,
sometida a una historia de aceleracin dada, expresada en funcin del
perodo. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Factor de Reduccin de Respuesta: Factor que divide las ordenadas de
espectro de respuesta elstica para obtener el espectro de diseo.
(Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Fuerza ssmica: Fuerzas externas, capaces de reproducir los valores
extremos de los desplazamientos y las solicitaciones internas causadas
por la excitacin ssmica actuantes en el nivel de base. (Norma
venezolana COVENIN 1756:2001-1).
41
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO II, MARCO TEORICO
ndice de Confiabilidad: Es la capacidad de una estructura de cumplir
con los propsitos de diseo, durante un lapso de tiempo determinado.
Representa una medida de la seguridad estructural. (Quintero Febres
Carlos, Gua de clases Tema 1 Confiabilidad Estructural, 2003,
Postgrado en Ingeniera Estructural, UCLA.
Perfil Geotcnico: Es la representacin bidimensional de la condiciones
geotcnicas de un lugar que incluye la estratigrafa y la geometra de los
depsitos de los suelos, adems de los parmetros mnimos necesarios
para su caracterizacin. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-1).
Peligro Ssmico: Cuantificacin la probabilidad de ocurrencia se eventos
ssmicos futuras que pueden afectar en forma adversa la integridad de
edificaciones y sus ocupantes. (Norma venezolana COVENIN 1756:2001-
1).
Prticos: Es una estructura plana con cargas actuando no solo en su
plano, no existen solicitaciones perpendiculares al plano de la estructura y
cada uno de sus nodos tiene tres grados de libertad, dos desplazamiento,
vertical y horizontal, y una rotacin. (Norma venezolana COVENIN
1756:2001-1).
Zona Ssmica: Zona geogrfica en la cual se admite que la mxima
intensidad esperada de las acciones ssmicas, en un periodo del tiempo
prefijado, es similar en todos sus puntos. (Norma venezolana COVENIN
1756:2001-1).
42
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
3.1 TIPO DE INVESTIGACION
Con el desarrollo de esta investigacin se busca comparar la Deriva
lmite en el dao Estructural de prticos planos de concreto armado
diseados segn Norma COVENIN Sismorresistente.
Esta investigacin se considera del Tipo exploratoria debido a que el
objeto es, examinar un tema o problema de investigacin poco estudiado
o que no ha sido abordado antes (Hernndez Sampieri y otros, 1998,
Pg.58) (16).
Los resultados de este trabajo de grado permitirn preparar el
terreno para nuevas construcciones orientadas a este tema.
3.2 DISEO DE INVESTIGACIN
Consiste en la recoleccin de datos directamente de la realidad
donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna
(Arias, 1997, Pg. 50). El diseo de la investigacin empleado para el
desarrollo de los objetivos de la Influencia de la deriva lmite en el dao
Estructural de prticos planos de concreto armado Sismorresistente fue
de campo, debido a que los prticos utilizados para la realizacin de esta
investigacin se encuentran de diseados segn la Norma COVENIN,
ubicados en zonas Ssmica tres (Z3) y siete (Z7).
43
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3.3 POBLACION Y MUESTRA DE ESTUDIO
3.3.1 TECNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE DATOS
Las tcnicas e instrumentos son los recursos utilizados para
facilitar la recoleccin y el anlisis de los hechos observados: estos son
numerosos y varan de acuerdo con los factores a evaluarse. (Risquez,
Fuenmayor, Pereira, 1999, Pg. 56).
Para el desarrollo de los objetivos trazados en esta investigacin
fue necesario utilizar las tcnicas de observacin directa, observacin
documental o bibliogrfica.
La observacin directa segn Rsquez, Fuenmayor y Pereira
(1999), es aquella en la cual el investigador puede observar y recoger
datos mediante su propia observacin.
La observacin documental o bibliogrfica es definida por
Bavaresco (2001), como la revisin de todo el material escrito que guarde
relacin con los estudios realizados, libros, folletos, manuales, entre otros.
La aplicacin de stas tcnicas permiti recolectar y procesar la
informacin requerida.
La observacin directa se desarrollo en prticos previamente
diseados segn la Norma COVENIN 1756-2001, dependiendo de su
peligro ssmico ubicados en zona tres y zona siete y de acuerdo a su perfil
geotcnico cimentados sobre Suelos tipo (S2) y (S4).
44
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
En general los Prticos se encuentran conformados por Vigas y
Columnas, son estructuras formada por miembros cuya longitud es muy
grande en comparacin de sus secciones de su seccin transversal. Los
mismos estn contenidos en un solo plano y tiene el eje de simetra en
dicho plano. Los nodos son puntos de interseccin de sus miembros y
representan conexiones rgidas entre ellos. Las fuerzas aplicadas y los
desplazamientos estn en el mismo plano.
Este estudio ha sido delimitado a portitos planos de Concreto
armado, que cumplen la condicin de haber sido diseados con estricto
apego a las restricciones de la norma Covenin.
3.3.2 ADECUACIN DE LOS DATOS, RECOLECCIN DE LOS
PRTICOS
En el desarrollo de la investigacin se trabajo con 12 prticos de 4
pisos diseados con un factor de Reduccin de Respuesta (R=6), ubicado
en las Zonas Ssmicas tres (Z3) y zona Ssmica siete (Z7), en Suelos tipo
S2 y S4 y diseados segn el nivel de diseo tres ND=3.
Un porcentaje de acero de dos por ciento (As=2%) a seis por
ciento (As=6%) en el diseo de Columnas. Un factor de resistencia en
nodos mayor de 1.2 (MC/MV 1.2), tanto para Columnas y Vigas. Segn
el uso, la edificacin es para el uso de Oficinas la cual es perteneciente al
grupo B2, expresada en la Norma COVENIN.
45
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Se trabajo con diferentes tipos de Prticos segn derivas menores,
a la Norma COVENIN.
Los diseos de prticos y derivas se desarrollaran a continuacin:
Deriva 0.018 (Segn Norma COVENIN 1756-2001).
Deriva 0.010 (Derivas menores diferentes a la Norma COVENIN).
Deriva 0.005 (Derivas menores diferentes a la Norma COVENIN).
3.3.3 CARACTERISTICAS GEOMETRICAS
Los prticos estn constituidos por 3 tramos dos exteriores de
siete metros (7 mts) y uno interior de nueve metros (9 mts), la altura entre
pisos es de tres sesenta (3.60) entre niveles superiores y en el piso
inferior la altura es de cuatro con setenta y cinco metros (4.75 mts). El
prtico de muestra o de estudio es el sealado como prtico B.
46
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Figura 3.1 Prtico Estudiado (Prtico B).
Figura 3.2 Alturas entre Niveles
3.3.4 CARGAS CONSIDERADAS
A continuacin se presentan las cargas por metro cuadrado (m)
que actan en la edificacin. Para el diseo del prtico debern calcularse
las reacciones que producen estas cargas sobre los prticos en estudio.
CARGAS PERMANENTES Entrepiso Techo
Peso propio de la Losa 314 Kg/m2 314 Kg/m2
Peso por acabados 100 Kg/m.2 120 Kg/m2
Peso por cielo raso y Ductos 50Kg/m2 50Kg/m2
Peso por Tabiquera 150 Kg/m2 0 Kg/m2
47
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Tabla 3.1 Cargas de Permanentes de la Edificacin.
- Peso propio de los elementos estructurales (Vigas y Columnas): Este
valor es calculado internamente por el programa de anlisis (STAAD-
PRO 2004).
3.3.5 CARGAS ACCIDENTALES - Carga viva: 300 Kg/m2. - Cargas ssmicas: Determinada segn lo especifica la Norma
COVENIN 1756-2001. Segn el art. 7.1 (13), se tomar como masa
ssmica efectiva el 50% de la carga variable de servicio en entrepiso y
el 0% en el techo. (Edificaciones con una concentracin de pblico de
ms de 200 personas).
- Cargas elicas: No sern consideradas en el anlisis por no producir
solicitaciones crticas.
A continuacin se presentan las reacciones por cargas de servicios que
se transmiten al prtico interior de la edificacin.
Cargas de servicio Techos Entrepiso
Carga Muerta (Kg/mts) 3197 4055
Carga Viva (Kg/mts) 720 2160
Tabla 3.2 Cargas de Servicio.
48
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3.3.6 COMBINACIONES DE CARGAS En el diseo de edificaciones se realizar a continuacin las
solicitaciones mayoradas ms exigentes producto las combinaciones
sugeridas en la propuesta de Norma FonacitSocvis.
Cargas Primarias: Carga STAAD
CM: Carga muerta. 1
CV: Carga viva en entrepiso. 2
CVt: Carga viva en techo. 3
Sx, z: Sismo en las direcciones X y Z respectivamente. 4, 5
Combinaciones Ultimas
Q1: 1.4CM 6
Q2: 1.2 CM+ 1.6CV0.5 CVt 7
Q3: L2CM-s-1.6CVtCV 8
Q4: l.2CM+CVSX0.3Sz 9, 10
Q5: 0.9CM Sx 0.3 Sz 11,12
Q6: 1.2CM+CVSz O.3Sx 13,14
Q7: 0.9CM tSz 0.3 Sx 15,16
Tabla 3.3 Combinacin de Cargas.
49
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3.3.7 ESPECTRO DE DISEO
Para obtener las fuerzas horizontales, todos los prticos estudiados
fueron sometidos a un anlisis espacial dinmico espectral, calculando los
efectos por el mtodo de superposicin modal considerando seis grados
de libertad por nodo. El espectro utilizado es obtenido a partir de las
formulas 7.1, 7.2 y 7.3 indicada en la norma COVENIN sismorresistente,
para lo cual se utilizaron los parmetros correspondiente a la zona tres
(Z3) y zona siete (Z7), y suelo S2 y S4. Mostradas a continuacin:
Zona ssmica 3 3 7 7
Forma Espectral S2 S4 S2 S4
0.8 0.75 0.9 0.8
Grupo B2 B2 B2 B2
Tipo Sist. Est. Tipo I Tipo I Tipo I Tipo I Irregularidad N N N N
Tipo Est. Concreto Concreto Concreto Concreto
Parmetro para definir el Espectro de Diseo
Nivel de Diseo ND3 ND3 ND3 ND3
Ao 0.2 0.2 0.4 0.4
To 0.18 0.33 0.18 0.33
T+ 0 0 0 0
T* 0.7 1.3 0.7 1.3 1 1 1 1 2.6 3 2.6 3 1 0.8 1 0.8 1.23 1.19 1.23 1.19
Tabla 3.4 Informacin Bsica.
50
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
A continuacin se muestra un grfico comparativo Figura 3.3,
donde se presentan los cuatro espectros elsticos utilizados en el anlisis
de los prticos.
ESPECTRO DE ACELERACION ELASTICOZ3S2GB2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
PERIODO (seg)
A/g
ESPECTRO(NORMA)
ESPECTRO(SIMULADO)
Figura 3.3 Espectro Elstico Zona 3 Suelo 2
ESPECTRO DE ACELERACION ELASTICOZ3S4GB2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
PERIODO (seg)
A/g
ESPECTRO(NORMA)ESPECTRO(SIMULADO)
Figura 3.4 Espectro Elstico Zona 3 Suelo 4
ESPECTRO DE ACELERACION ELASTICOZ7S2GB2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
PERIODO (seg)
A/g
ESPECTRO(NORMA)
ESPECTRO(SIMULADO)
Figura 3.5 Espectro Elstico Zona 7 Suelo 2
51
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
ESPECTRO DE ACELERACION ELASTICOZ7S4GB2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
PERIODO (seg)
A/g
ESPECTRO(NORMA)
ESPECTRO(SIMULADO)
Figura 3.6 Espectro Elstico Zona 7 Suelo 4
3.3.8 CALCULO DE LAS VARIABLES EN ESTUDIO
Para el anlisis de estos prticos se trabajara utilizando el
procedimiento esttico (Programa STAAD) y la determinacin de daos
que sufren los prticos con el (Programa PORTAL de Dao).
De esta manera se dispuso la comparacin del consumo los
daos que sufre los prticos diseados para diferentes derivas lmites.
3.4.1 DETERMINACIN DE ANALISIS Y DISEOS DE PRTICOS Para el diseo de los Prticos se desarrollo un modelo
tridimensional de edificio siguiendo la distribucin geomtrica en la parte
(caracterstica Prtico).
Para el desarrollo de los prticos ya nombrados, se confirmo el
cumplimiento de los desplazamientos, haciendo una serie de clculos,
con respecto a las dimensiones de Vigas y Columnas. Tomando en
cuenta el factor de resistencia en nodos mayor de 1.2 (MC/MV>1.2), para
Columnas y Vigas y otros parmetros establecidos en el Nivel de diseo
52
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
3. (Procedimiento se encuentra reflejado en la Norma COVENIN 1756-
2001, capitulo 10. Pg. 57).
Se utilizaron hojas de calculo con la finalidad de cumplir el Nivel de
Diseo tres (ND3), las cuales realizan las verificaciones reflejadas en la
NORMA Fonacit Socvis, COVENIN 1753.
Se procedi a fijar valores de derivas partiendo de la deriva reflejada
en la norma COVENIN 1756 de 0.018 y fijando derivas diferentes a la
norma de 0.010 y 0.005 respectivamente. Lo cual se desarrollaron hojas
de clculo para la verificacin de Derivas.
Se analizo para los distintos diseos de porticos, las diferentes
dimensiones de Vigas y Columnas con el proposito de cumplir con las
derivas propuestas.
Verificacin de Desplazamientos
Consiste en un valor limite de deriva reflejada en la Norma
COVENIN Captulo 10 (13). La deriva busca minimizar que se excedan
las capacidades de deformacin inelstica en los miembros.
En tal sentido se tiene:
i = 0.80. R. e i
Donde:
R: Factor de ductilidad o de reduccin de respuesta.
e i: Desplazamiento lateral del nivel 1 calculado para la fuerza de
diseo, suponiendo que la estructura se comporta elsticamente.
53
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Luego de obtener las derivas reflejadas en la recoleccin de datos
se procede a la determinar los daos en dichos prticos con el programa
Portal de Dao.
3.4.2 SOFTWARES UTILIZADOS
Para el anlisis de los Prticos estudiados se utilizo el PORTAL de
Daos explicado en el Capitulo 2.
El PORTAL DE DAO desarrollado por ULA con apoyo de UCLA y
LUZ, el cual representa la respuesta fsica los prticos ante cargas
externas de tal forma que los prticos ante cargas externas, se someten
a excitaciones ssmicas en su base.
Procedimiento efectuado se describe a continuacin
Se requerida para estudiar los clculos es acumular en archivos
electrnicos con extensin .frm cuyo nombre es colocado por el analista.
A continuacin se presentan los dos procedimientos que se
siguieron en el anlisis de los prticos:
Se gener el archivo .inp con la ayuda del PORTAL DE DAOS
accesado va Internet por la siguiente direccin:
http://www.portalofdamage.ula.ve:8O8O/PDP.
Nmero de niveles, numero de tramos (el programa calcula las
coordenadas de los nodos y las incidencias de miembros.
Caractersticas de las secciones.
54
http://www.portalofdamage.ula.ve:8O8O/PDP
-
DERECHOS RESERVADOS
CAPITULO III MARCO METODOLOGICO
Caractersticas de las cargas actuantes (estticas para el paso 1 y
detalles del archivo que contiene el registro del sismo para el paso 2).
Caractersticas y disposiciones de aceros transversales y
longitudinales en todas las secciones (para cada extremo i+,i-