sis mica

14/09/2013

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FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA CIVIL

ING. GONZALO H. DIAZ GARCIA

FUNDAMENTOS DE LA SISMOLOGÍA Y ANÁLISIS ESTÁTICO Y

DINÁMICO

1 2

PLIEGUES RIVEREÑOS: FORMADORES DE TOPOGRAFIAS ABRUPTAS.

Relacion entre anticlinales, sinclinales y fallas Los materiales sólidos de la Tierra

están separados en capas concéntricas, de acuerdo a su composición y propiedades mecánicas. Las capas, según su composición, son:

•CORTEZA Continental (SIAL)Oceánica (SIMA)

•MANTO (similar a SIMA)•NUCLEO (NIFE)

EL INTERIOR DE LA TIERRA

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Las capas, según sus propiedades físicas, de afuera hacia adentro son:

• LITÓSFERA: corteza y parte del manto

rígido

• ASTENÓSFERA: Plástica

• MESÓSOSFERA: Sólida

• NUCLEO EXTERNO: Líquida

• NUCLEO INTERNO: Sólida?

EvidenciasEvidenciasEvidenciasEvidencias

� Sismos

� Ondas sísmicas primarias y secundarias� Zonas de sombra (shadow zones)

� Continental Drift

� Pangaea� Panthalassa

� Separación del suelo oceánico (seafloor spreading)

� Zonas de Subducción

� Placas tectónicas

� En 1915 el cientifico Aleman Alfred

Wegener sugirio que hace 200 millones de

años existia un supercontinente

denominado Pangea

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Corteza Superior

Corteza Inferior

Manto Litosférico

Manto Astenoférico

Manto Astenoférico

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Capas de la Tierra (basado en evidencias Sismológicas)

� Ondas Sísmicas

� P (longitudinales o de compresión)� S (transversales o de cizalla)

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Ondas de Superficie: Rayleigh y Love.

� Por medio de la sismología puede detectar :

� a) Límites de capas

� b) Fallas

� c) Rellenos de poros (como petróleo)

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QUE ES UN SISMO

� Los terremotos, o seísmos, son movimientos bruscos de las capas superficiales de la Tierra,

producidos por la fractura y el desplazamiento de grandes masas rocosas

del interior de la corteza.

� Estos movimientos liberan gran cantidad de energía de forma repentina, violenta y, en

algunas ocasiones, destructiva.

ELEMENTOS DE UN SISMO

� HIPOCENTRO:

� Es el lugar del interior de la Tierra donde se

origina el terremoto; en él se produce la rotura de las rocas y,

por tanto, la sacudida y la liberación de

energía.

HIPOCENTRO o FOCO

� ONDAS SÍSMICAS:

� Son las vibraciones que, desde el

hipocentro del seísmo, transmiten el movimiento en todas

las direcciones y producen las

catástrofes.

ONDAS SÍSMICAS

� EPICENTRO:

� Es el punto en la superficie, en la vertical del hipocentro, donde las ondas sísmicas alcanzan la superficie terrestre y se notan con más intensidad los efectos del terremoto

EPICENTRO

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SISMOGRAFOUn sismógrafo es un aparato que

detecta y graba las ondas sísmicas que un terremoto o una explosión genera en la tierra.

El lápiz está en contacto con un tambor giratorio unido a la estructura. Cuando una onda sísmica alcanza el instrumento, el suelo, la estructura y el tambor vibran de lado a lado, pero, debido a su inercia, el objeto suspendido no lo hace. Entonces, el lápiz dibuja una línea ondulada sobre el tambor.

SISMOGRAMALos gráficos producidos por

los sismógrafos se conocen como sismogramas, y a partir de ellos es posible determinar el lugar y la intensidad de un terremoto. Muchos sismogramas son muy complicados y se requiere una técnica y experiencia considerables para interpretarlos, pero los más simples no son difíciles de leer.

23

2

4

Concepto creado por Richter en 1935, para sismos.Cuantifica los sismos de forma absoluta.

Se define: ML = log A

es la máxima amplitud

en micras (milésimas de

mm)

registrada en un

sismómetro Wood-

Anderson (T= 0.8 s,

β=0.8, Amp=2800) a

100 km del epicentro

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Concepto creado por Richter en 1935, para sismos.

Cuantifica los sismos de forma absoluta.

Se requieren correcciones por distancia al epicentro, profundidad ymecanismofocal, tipo de instrumento.En la definición no se distingue entre ondas P, S o L,REs habitual medir las ondas de cuerpo, en cuyo caso se obtienela magnitudMb.Para sismos con distancia epicentral importante se determina lamagnitud deondas superficiales con períodos del orden de 20 s, Ms.Correlación empírica para Sudamérica (Sarria): Ms = 2.18 mb -6.44Ms es mejor que ML como medida del poder destructivo de unsismo

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ENERGÍA LIBERADA POR UN SISMOGutemberg y Richter,1956:log E = 11,8 + 1,5 Ms (ergios)

log E = 4,8 + 1,5 Ms (julios), 1 julio = 107 ergiosEjemplo: Perú, 1970, Ms = 7,8 (mb= 6,6) E= 3,16 * 1023 ergios.Consumo anual de energía en EEUU: 1026 ergios Explosión atómica en Bikini(1945): 1019 ergios

Suponiendo que se libere la energía durante un año: 1 año = 3,154*107 s, r = 3,16*1023/3,154*107 ~ 1016 erg/s 1 kwh(kilowatt-hora) = 1010 erg/s

Energía sísmica: 1016/1010 = 106 kwh = 1000 Mw, equivale a la producción de laCentral del Mantaro

FORMAS DE LIBERACIÓN DE LA ENERGÍA DURANTE UN SISMORotura de rocasFricción : calorEnergía cinéticaEnergía PotencialEnergía de disipación por vibraciones (aproximadamente el 5% del total dela energía)

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PROCESOS FORMADORES DE ROCA

EL CICLO DE LAS ROCAS

PROCESOS ENDOGENOS


EL CICLO DE LAS ROCAS

PROCESOS EXOGENOS


ROCAS IGNEAS

PROCESOFUSION⇔⇔⇔⇔SOLIDIFICACION


ROCAS METAMORFICAS

PROCESOMETAMORFISMO;

TRANSFORMACION AL ESTADO SOLIDO

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ROCAS SEDIMENTARIAS

PROCESODISGREGACION DE ROCAS PRE-

EXISTENTES, TRANSPORTE Y DEPOSITACION CERCA DE LA

SUPERFICIE TERRESTRE


ROCAS IGNEAS

PROCESOFUSION⇔⇔⇔⇔SOLIDIFICACION

QUE ES EL MAGMA?

Líquido silicatado (40-100% SiO2), viscoso, homogéneo de alta temperatura (700-1300ºC) constituido por moléculas ionizadas (de todos los elementos químicos) y generado por la fusión de una roca

PROCESOS MAGMATICOS Y TECTONICA DE PLACAS

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MARGENES DIVERGENTES

ASCENSO DE MANTO POR CONVEXION

FUSION

CRISTALIZACION

MARGENES CONVERGENTES

PROCESOS MAGMATICOS

ANIMACION PROCESOS MAGMATICOS

FUSION

CRISTALIZACION

PRODUCTOS MAGMATICOS ROCAS IGNEAS

CAMARA MAGMATICA

tem

pera

tura

Intrusivas o plutonicas

cristalizacion lenta (↓↓↓↓∆∆∆∆T) y completa

extrusivas o volcanicas

solidificacion rápida (↑↑↑↑∆∆∆∆T) cristalizacion parcial

∆T = contraste de temperatura entre magma y

entorno

ESTRUCTURAS INTRUSIVAS

BATOLITO

DIQUES

SILLS (FILON-MANTO)

ANIMACION

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PRODUCTOS VOLCANICOS

EFUSIVAS (LAVA)

MAGMA FLUIDO

PIROCLASTICAS

MAGMA

PULVERIZADOLitificación-Diagénesis

Depositación-Sedimentación

PROCESOS SEDIMENTARIOS

Meteorización

Erosión-Transporte

SUELO

SEDIMENTO

DEPOSITOS NO-CONSOLIDADOS

ROCAS SEDIMENTARIAS

PROCESOS SEDIMENTARIOS

ESTRECHAMENTE LIGADOS AL CICLO DEL AGUA Y LA ATMOSF ERA

ANIMACION

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DEFINICIÓN DE ESTRUCTURA

Una estructura es una serie de partes conectadas con el fin de soportar una carga.

La Rueda de

Falkirk, China

45 46

TIPOS DE ESTRUCTURAS

Armaduras

Se denomina armadura la estructura formada por un conjunto de piezas lineales (de madera o metálicas) ensambladas entre sí, que se utiliza para soportar la cubierta inclinada de algunos edificios. La disposición de la cubierta, a una dos, tres, cuatro o más aguas, influye lógicamente en la característica de la armadura que debe sostenerla. Frecuentemente las armaduras estructuralmente son celosías planas, aunque existen armaduras de otro tipo que no son celosías.

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Cables y arcos

Los cables son flexibles soportan cargas en tensión y se utilizan como soporte de puentes y en techos de edificios.

El arco logra su resistencia en compresión, puesto que tiene una curvatura inversa a la del cable. Sin embargo el arco debe ser rígido para mantener su forma, lo que se traduce en cargas secundarias que involucran fuerzas cortantes y de momento que deben considerarse en su diseño.

49 50

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Marcos

Se componen de vigas y columnas que están articuladas o bien son rígidas en sus

conexiones. La carga en un marco ocasiona flexión en sus miembros.

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Elementos superficiales

Están hechas de un material cuyo espesor es muy pequeño en comparación con sus otras

dimensiones, algunas veces este material es muy flexible y puede tomar la forma deseada,

el material actúa como una membrada sometida a tensión pura.

54

55

Las cargas que actúan sobre las estructuraspueden dividirse en tres grandes categorías:

Cargas Muertas:a)

• Son aquellas que se mantienen constantes enmagnitud y fijas en posición durante la vida de laestructura.

• Generalmente la mayor parte de lael peso propio de la estructura.Esta se puede calcular con buena

carga muerta es

• aproximación apartir de la configuración de diseño, de lasdimensiones de la estructura y de la densidad del

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15

Por ejemplo en una edificación Multifamiliar,carga muerta son las siguientes:

la

•Peso de la losa aligerada.•Peso del contra pisoy enlucido.•Peso de la tabiquería repartida y• Peso de cerámica y/o terrazo.•Peso de aparatos y accesorios.•Peso de columnas y vigas.

perimetral.

•Peso de Muros fachada o cortinas.

Y toda carga que es constante en la edificación.

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VIGAS,PLACAS,LOSAS. CIELORRASO.

CERCHA METALICA LOSA ALIGERADA

58

a) Cargas Vivas:

• Consisten principalmente en cargas de ocupación enedificios y cargas de tráfico en carreteras y puentes.

Éstas pueden estar total o parcialmente en su sitio ono estar presentes, y pueden cambiar de ubicación.

•

• Su magnitud y distribución son inciertas en unmomento dado, y sus máximas intensidades a lo largode la vida de la estructura no se conocen con precisión.

• Las cargas vivas mínimas para las cuales debendiseñarse los entrepisos yespecifican usualmente en

cubiertas de un edificio selos códigos de construcción

respectivos,estipulado

enen la

el caso del Perú se encuentranorma técnica de edificaciones -

E0.20 (Cargas).

59 60

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OFICINA

LABORATORIO AULAS61 62

La aplicación de la carga muerta y viva en la estructuradepende del elemento estructural. Por ejemplo:

• Para una viga la carga muerta y viva se distribuyepor metropuntual.

lineal (o carga distribuida) y carga

P PW

• Para una losa aligerada la carga muerta y viva sedistribuye por metro cuadrado.

q

•Para una columna y cimentación la carga muerta yaviva se distribuye de forma puntual

Py perpendicular

la sección de la columna.

•Además de las cargas distribuidas, se recomiendadiseñar los entrepisos para soportar en forma seguraalgunas cargas concentradas cuando éstas producenesfuerzos mayores.

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Forma de aplicación de la Carga muerta y Viva

•La viga que se muestra se apoyacuarta

en tres columnas,además una tercera y viga

de lase

vigaapoya

apoyadatransversalmente en el centroentre dos columnas .

del claro

65

EJEMPLO:•DETERMINAR LA CARGA MUERA TOTAL QUE SE LE

SINESTA APLICANDO A LA VIGAPOR

DE ACEROCONSIDERA SU PROPIO PESO ML.

•Peso especifico albañilería =1800kg/m3•Peso especifico del concreto=2400kg/m3•Altura de muro =2.50m•Ancho de losa =5.00m•Espesor de la losa = 0.20m•Espesor del muro = 0.15m

∞•Longitudes del muro y de la losa =

66

c) Cargas Ambientales.

Las cargas ambientales consisten principalmenteen cargas de nieve, presión y succión de viento,cargas sísmicas (fuerzas inerciales causadas por

lasde

movimientos sísmicos), presiones de suelo enporciones subterráneas de estructuras, cargasposibles empozamientos de agua de lluvias sobresuperficies planas y fuerzas causadas por cambios detemperatura. Al igual queambientales son inciertasen distribución.

las cargas vivas, las cargastanto en magnitud como

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CARGAS AMBIENTALES: SISMOS

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CARGAS AMBIENTALES: SISMOS

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c.1) Cargas de nieve

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c.2) Cargas de viento

Las cargas de viento en nuestro país son masnocivas en estructuras de acero que en estructuras abase de concreto, y se presenta con mas incidencia enestructuras de acero a dos aguas, cerchas parabólicas,etc. Teniendo dos presiones el barlovento y elsotavento.

EFECTOS DEL VIENTO

ACCIONES EXTERNAS DEL VIENTO71

EFECTOS DEL VIENTO

ABERTURAS Y PRESION INTERNA DEL VIENTO

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Efectos del Viento,

El viento ejerce presiones sobre lascontacto.

superficies de

Presión Positiva hacia la superficie.

Presión Negativa, desde la superficie.

73 17

MAPA EOLICO DE LADISTRIBUCION

DE VIENTOS EXTREMOSEN EL PERU

1996.

Isotacas quantiles de 0.02

Velocidades Extremas del vientoen K.P.H. a 10 m del suelo

Periodo de recurrencia :50 años74

Clasificación de las Edificaciones según los Efectosdel Viento.

De acuerdo con la naturaleza de los efectos que elseviento puede ocasionar en las edificaciones, éstas

clasificarán en tres tipos:

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20

77 78

22

Ejemplo Nº 01:Se tiene el presente tijeral de 20 mts de luz, con una altura de 4.00 mts enel centro, un ángulo de inclinación de la cobertura de 11°, un anchotributario de 4.5 mts, el tijeral se encuentra a una altura de 15 mts desde

el nivel de terreno natural. Se pide determinar las presiones que seejercen sobre el tijeral.Nota: Suponer que la velocidad es 100Km/h. Ver Isotacas (Son curvas que unen

igual velocidad de viento).

Solución:

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Zonas dondeel Tijeral tienemayor Área deInfluencia, esdecircarga parte cúpula.

mayorpor

de la

81

Para nuestro caso, V=100Km/h. con ello calculamos “Vh” y lo distribuimosaltura para luego proceder a calcular la carga por unidad de longitud.

en

CUADRO DE CÁLCULO DE PRESIONES

82

PRIMER CASO DE CARGA

83

SEGUNDO CASO DE CARGA

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Ejemplo Aplicativo.

85

Modelamiento en SAP 2000.

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FALLAS POR VIENTO

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Ejemplo del estructuras en acero

89 90

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c.3) Cargas de sismo

• Las cargas de sismo en edificaciones son cargas endirección horizontal, y se aplican en los centros demasa de los entrepisos de las edificaciones.

• Las fuerzas de sismos sonla

generadas pormovimientosmovimientosSe tiene que

telúricos de corteza terrestre,que no se pueden predecir.tomar en cuenta estas fuerzas en todo•

proyecto arquitectónico. Para esto se calculara elcortante en la base de la edificación, con la cual nospermitirá determinar el pre-dimensionamiento de

laslos muros de corte, que serán quienes absorberánfuerzas sísmicas.

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Para un buen comportamiento sísmico de unaedificación deberá cumplircon los siguientesconceptos:

-) Simetría, tanto en la distribución de masascomo en las rigideces.-) Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.-) Selección y uso adecuado de los materiales deconstrucción.-)-)

Resistencia adecuada.Continuidad en la estructura, tanto en planta

como en elevación.-) Ductilidad.-) Deformación limitada.

93

Para el calculo de la fuerza sísmica en la base se utilizalos conceptos estipulados en la Norma E-030-2003“Diseño Sismorresistente”,Edificaciones.

del Reglamento Nacional de

Donde:

V: Fuerza cortante en la Base de la Edificación.Z: Factorde Zona. U: Factorde Uso.C: Coef. De amplificaciónS: Factorde Suelo.R: Factorde reducción.P: Peso de la edificación.

Sísmica.

94

38

Factor de Zona: El territorio nacional se considera dividido entres zonas, como se muestra en la Figura N° 1. La zonificaciónpropuesta se basa en la distribución espacial de la sismicidad

movimientosobservada, las características generales de lossísmicos y la atenuación de éstos con la distancia epicentral, así

lasN°como en información neotectónica. En elprovinciasque corresponden a cada zona.

Anexo 1 se indican

95

Factor de Uso e Importancia: Cada estructura debe serclasificada de acuerdo con las categorías indicadas en la Tabla N° 3.

N°El coeficiente de uso e importancia (U),usará según la clasificación que se haga.

definido en la Tabla 3 se

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Factor de Amplificación Sísmica: De acuerdo a lascaracterísticas de sitio, se define el factor de amplificación sísmica(C) por la siguiente expresión:

Condiciones Geotécnicas o Factor del Suelos: Para losefectos de esta Norma, los perfiles de suelo se clasifican tomandoen cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor delestrato, el período fundamental de vibración y la velocidad depropagaciónson cuatro:

de las ondas de corte. Los tipos de perfiles de suelos

97

Factor de Reducción:

Los sistemas estructurales se clasificarán según los materialesusados y el sistema de estructuración sismorresistentepredominanteen cada dirección tal como se indica en la Tabla N°6.

Según la clasificación que se haga de una edificación se usará uncoeficiente de reducción de fuerza sísmica (R).Para el diseño por resistencia última las fuerzas sísmicas internasdeben combinarsecon factores de carga unitarios.En caso contrario podrá usarse como (R) los valores establecidos enTabla N°6 previacorrespondiente.

multiplicación por el factor de carga de sismo

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Ejemplo de aplicación:Se tiene una edificación cuya área techada por piso es de 300m², en la ciudad de chimbote, dicha edificación tendrá el usode colegio educativo, consta de 5 niveles determine elcortante basal aproximadode dicha edificación.Desarrollo:

El área techada total: 1500 m².Peso aproximado de lasegún la Norma E-030:Factor de Zona:Factorde Uso(escolar):

edificación (100% Cm + 50% Cv),1.2*1500 =Z = 0.40U = 1.5S = 1.4C = 2.5R = 6

1800 Tn.

Factorde Suelo(Flexible):Factorde ampli. Sísmica:Factorde Reducción:

Cortante en la Base por F.S : 630 Tn

100

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Fx

Fy

V

101

Ejemplo : ESTRUCTURA REGULAREjemplo:D4

D1

X

D3

D2

Y

102

D4

D1

dr1 = D1dr2 = D2 – D1dr3 = D3 – D2dr4 = D4 – D3

D3

D2X

DesplazamientoRelativo

Y

103 104

BREVE EXPLICACION DE CARGAS ESTÁTICAS Y CARGAS DINÁMICAS

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MIREN ESTO

CARGAS ESTÁTICAS Y CARGAS DINÁMICAS

¿QUE ES UNA CARGA?

¿PERO DESDE EL PUNTO DE VISTA ESTRUCTURAL?

SON LAS QUE NO CAMBIAN NUNCA SU ESTADO DE REPOSO O LO HACEN LENTAMENTE EN EL TIEMPO.

¿QUE ES UNA CARGA ESTÁTICA?

¿QUE ES UNA CARGA DINÁMICA?

SON LAS QUE VARÍAN RÁPIDAMENTE EN EL TIEMPO. EN TODOS LOS CASOS

SON LAS QUE DURANTE EL TIEMPO QUE ACTÚAN ESTÁN EN ESTADO DE

MOVIMIENTOCONSIDERABLE.

-PESO PROPIO- CARGA VIVA

-PESO DEL AGUA- PRESION DEL AGUA-FUERZA VIENTO-FUERZA SISMO

CARGAS MÓVILES: SON AQUELLAS EN LAS CUALES LA DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO ES PERPENDICULAR A LA DIRECCIÓN EN QUE SE PRODUCE LA CARGA. EJEMPLOS: DESPLAZAMIENTO DE UN VEHÍCULO; DESPLAZAMIENTO DE UNA GRÚA MÓVIL SOBRE SUS RIELES; DESPLAZAMIENTO DE UN TREN SOBRE SUS RIELES.

¿EN QUE SE CLASIFICAN LAS CARGAS DINÁMICAS?

CARGAS IMPACTO: Son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es coincidente con la dirección en que se produce la carga. Se caracterizan por un tiempo de aplicación muy breve (instantánea). Ejemplos: choque de un vehículo; movimiento sísmico; público saltando sobre gradas en estadios deportivos; acción de frenado; etc.


CARGAS SÍSMICAS: Son vibraciones simultáneas en forma vertical y horizontal (más intensas). Se transmiten a través de las cimentaciones. Son movimientos convulsivos mayores en los pisos mas altos.

CARGAS DE VIENTO: SON AQUELLAS EN LAS QUE VARÍA SU VALOR EN LOS DISTINTOS PUNTOS DE SU EXTENSIÓN.

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ACCIÓN DE LAS MÁQUINAS SOBRE LAS ESTRUCTURAS: Son vibraciones causadas por el funcionamiento de las máquinas.

ACCIÓN DE LAS OLAS SOBRE LAS ESTRUCTURAS: SON AQUELLAS EN LAS QUE VARÍA SU VALOR CON EL VAIVÉN DE LAS MISMAS. PODEMOS MENCIONAR A LOS EMBARCADEROS, DIQUES, ETC.

¿EN QUE SE DIFERENCIAN PARA EL ANÁLISIS LAS CARGAS ESTÁTICAS Y CARGAS DINÁMICAS?

PROBLEMA ESTÁTICO: EL ANÁLISIS ES SIMPLE, YA QUE EL PROCESO DE CARGA APLICADA SOBRE LA ESTRUCTURA NO VARIA EN EL TIEMPO Y POR ENDE LA RESPUESTA DE ESTA ES FÁCIL DE DETERMINAR.

PROBLEMA DINÁMICO:- La Carga y la Respuesta varía en el tiempo, lo que hace que no haya unasolución sino muchas (Historia de Respuestas).- Debido a estas acciones aparecen lasllamadas fuerzas de Inercia.

¿EN INGENIERÍA SISMORRESISTENTE QUE TIENE QUE VER LOS GRADOS DE LIBERTAD Y LAS CARGAS DINÁMICAS?

PRIMERO DEFINAMOS LO QUE ES UN GRADO DE LIBERTAD (GDL):

ES LA CANTIDAD MÍNIMA DE NÚMEROS REALES QUE NECESITAMOS ESPECIFICAR PARA DETERMINAR COMPLETAMENTE EL NÚMERO DE REACCIONES DE UNA ESTRUCTURA.EN REALIDAD, TODAS LAS ESTRUCTURAS POSEEN UN INFINITO NÚMERO DE COORDENADAS O DE GDL NECESARIAS PARA DEFINIR COMPLETAMENTE LA CONFIGURACIÓN DE DEFORMADA ESTRUCTURAL.

VEAMOS LA SIGUIENTE VIGA:

DESDE EL PUNTO DE VISTA DINÁMICO, INTERESA LOS GDL EN LOS QUE SE GENERAN FUERZAS GENERALIZADAS DE INERCIA SIGNIFICATIVAS, ES DECIR:

FI = MAFI = MI X Α

El gráfico “A” muestra los 12 GDL estático. Como ya hemos mencionado quedesde el punto de vista dinámico, las fuerzas inerciales son los que nosinteresa y éstos se generan a partir de las masas m1 y m2, entonces sólo seráimportante los desplazamientos laterales mientras que los demás se considerará despreciables. Por tanto los GDL dinámicos serán solamente 2 (Ver Gráfico “B”), que son precisamente los desplazamientos laterales de cada nivel.Cabe recalcar que esto no implica que los demás GDL (desplazamientovertical y giro de los nudos) se anulen, sino que aunque asumen valoresdistintos de cero, no generan fuerza de inercia de consideración o importancia.

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CONFIGURACION

ESTRUCTURAL

La experiencia de sismos pasados demuestra que laforma y configuración estructural determinan lacapacidad de un edificio de soportar solicitacionessísmicas. Una buena forma y configuraciónestructural garantiza el buen comportamiento deledificio durante un sismo.

En esta sección se hará énfasis en aquellos aspectosque tienen una reconocida importancia para lograrun comportamiento satisfactorio de las estructurasante la acción sísmica. Nos referimos a laconfiguración de la edificación, la disposición de suselementos y uniones y la inspección y ejecución de laconstrucción.

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CUALIDADES DE UN BUEN DISEÑO CONTRA ACCIONES DE TIP O SÍSMICO

Causas de problemas de comportamiento:

�Configuración en planta

�Asimetría en planta

�Configuración en altura

�Discontinuidad de elementos verticales

�Concentraciones de masa en pisos

�Interacción entre elementos estructurales y no estr ucturales

�Inadecuada distancia entre edificaciones adyacentes

Un edificio con una forma y configuración adecuadas tiene la s siguientes características:

Simplicidad y Simetría

En la medida en que las estructuras son más simples es mayor la efectividad del análisisestructural. Es más fácil idealizar y predecir y el comporta miento de una estructurasimple que de una compleja.

Es conveniente tener plantas simétricas en ambas direccion es para evitar la torsión. Latorsión en una edificación es indeseable por la complejidad de su evaluación y porquesu efectos son casi siempre devastadores durante sismos int ensos.

Figura 1.- Planta Asimétrica Figura 2.- Planta Simétri ca

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Regularidad en planta y elevación .

Estructuras con una distribución uniforme de masas, rigide z y resistencia han tenido uncomportamiento adecuado en sismo. Las estructuras irregul ares tienen un comportamientoinadecuado al ser afectadas por elevadas demandas localiza das de resistencia y/o ductilidad.

Discontinuidades o cambios bruscos en la distribución de ma sas o rigidez convierten a unaestructura en irregular y la hacen altamente vulnerable a si smos.

La Norma Peruana establece dos tipos de irregularidades:

1) Irregularidades en planta

Caen en esta categoría los diafragmas con áreas abiertas muy grandes discontinuidadabruptas y/o con entrantes pronunciadas en forma de "C" o "U"

Figura 3.- Irregularidad geométrica Figura 4.- Irregularidad en RigidezIrregularidad en planta

Planta irregular

2) Irregularidades en elevación

Entre las que se pueden mencionar los cambios bruscos en la ge ometría así como eldesalineamiento de elementos verticales. Estas irregular idades generan estructurasaltamente vulnerables a sismos.Un ejemplo conocido de estas discontinuidades es el denomin ado "Piso blando" (Fig. 6).Otro caso común es el de disponer grandes masas aisladas en la s partes superiores deedificaciones, como por ejemplo tanques elevados (ver Fig. 7).

Figura 5. Escalonamiento invertido

Figura 6.- Reducciónen Elevación

Figura 7.- Piso Blando

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Irregularidad en altura:Cambio abrupto en la geometría

Irregularidad en altura:Cambio abrupto en la masa.

� Resistencia y Rigidez.

Actualmente los códigos están orientados a reducir las deformaciones de las estructuras. En sismos pasados se ha observado que las estructuras rígidas han tenido un mejor comportamiento que las flexibles.

Para controlar estas deformaciones son muy útiles los muros de corte que absorben un gran porcentaje de la fuerza sísmica.

Irregularidad en altura: Cambio abrupto en la rigid ez.

� Precauciones especiales:

� estructuras ubicadas en zonas de alta sismicidad

� suelos de baja capacidad de carga

� zonas de vientos fuertes (costas)

� zonas propensas a la corrosión

� sitios donde se tengan incertidumbres con relación a las

acciones.

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� Tomar en cuenta consideraciones de resistencia y de deformación.

� Millennium Bridge, Londres

_ Tacoma Narrows Bridge, Tacoma

� Las condiciones de regularidad son requisitosgeométricos y estructurales que deben cumplir lasedificaciones, independientemente del material conque estén construidas.

� Los Daños se concentran en estructuras irregulares,esbeltas y con cambios bruscos en rigidez y/oresistencia.

Uso de juntas sísmicas para diseños estructurales con configuración de planta compleja.

� Uso de juntas sísmicas para diseños estructuralescon configuración de planta compleja

Uso de juntas sísmicas para diseños estructuralescon configuración de planta compleja

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Asimetría, debido a disposición de elementos resistentes Cuando existe excentricidad, los daños se presentan en los elementos de los extremos

CONCENTRACIONES DE MASA EN ALTURA AUMENTAN LA VULNERABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS FRENTE A SISMOS

DISCONTINUIDAD EN ELEMENTOS Y FLUJO DE FUERZAS

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Antes Después

La discontinuidad de elementos verticales aumenta l a vulnerabilidad de las estructuras frente a sismos

PISO DÉBIL

LA INTERACCIÓN ENTRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y NO E STRUCTURALES, PUEDE CAUSAR DAÑOS DE CONSIDERACIÓN

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DAÑOS PRODUCIDOS POR LA INTERACCIÓN DE ELEMENTOSESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES

INTERACCIÓN ENTRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES

EL CHOQUE ENTRE EDIFICIOS VECINOS COMPROMETE SU ESTABILIDADZONA DE CHOQUE ENTRE EDIFICIOS Y FORMAS DE

PREVENIRLO

14/09/2013

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UNA ADECUADA SEPARACIÓN ENTRE EDIFICIOS, EVITA EL

CHOQUE Y EL COLAPSO.

GRACIAS

sis mica

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