Edificaciones SISMORESISTENTES

UNIVERSIDAD PARTICULAR ANTENOR ORREGO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA:
METODOLOGÍA DEL APRENDIZAJE UNIVERSITARIO
TITULO:
EDIFICACIONES SISMO RESISTENTE DE PERU EN EL SIGLO XXI
ESTUDIANTES:
-
ACEVEDO ROMERO OSCAR
NEGREIROS MUÑOZ RICARDO
CAIPO VALDERRAMA SKEINER
STEIN CHAVEZ FEDERICO
DOCENTE:
GAMARRA CHIRINOS OLGA
TRUJILLO - 2019
2
PRESENTACIÓN
Los alumnos del primer ciclo de la carrera de Ingeniería Civil de la Universidad
Privada Antenor Orrego tienen el agrado de presentar esta monografía sobre
Edificaciones sismoresistentes de Perú en el siclo XXI
3
DEDICATORIA
Esta monografía está dedicada claramente a todo lector interesado en indagar
y plantearse interrogantes que cuestionen a uno con respuestas claras y
precisas que están planteadas. Este trabajo no solo está dedicado a las
personas inclinadas a la rama de la ingeniería civil, sino también a gente
externa de este campo que esté interesada en el tema.
4
AGRADECIMIENTO
Dar las gracias por el apoyo de nuestro grupo al recolectar información clara y
precisa sobre varios aspectos importantes del tema planteado. De igual manera
nos gustaría agradecer a nuestra asesora en esta monografía y profesora del
curso Olga Gamarra Chirinos por sus consejos, los cuales fueron de gran
ayuda para poder presentar este trabajo.
5
INDICE
INTRODUCCIÒN ............................................................................................... 8
Capítulo 1: Teoría relacionada al tema ............................................................ 10
1.1.
Riesgo sísmico .................................................................................... 10
1.1.1.
Vulnerabilidad Sísmica ................................................................. 10
1.1.2.
Densidad de muros....................................................................... 11
1.1.3.
Características de los materiales .................................................. 13
1.1.4.
Calidad en la Construcción ........................................................... 14
a) Requisitos para la calidad del proyecto: .............................................. 15
b) Calidad de los materiales: ................................................................... 15
c)
Calidad de los procesos constructivos ................................................ 16
Capítulo 2: Evolución de las normas sísmicas peruanas y el diseño
sismoresistente ................................................................................................ 18
2.1. Objetivos de los códigos de construcción: ............................................. 18
2.2. Evolución de los códigos de diseño y construcción del Perú: ................ 20
2.3. Cronología de sismo importante ocurridos en el Perú ........................... 20
2.4. Evolución del Diseño Sísmico ................................................................ 21
2.4.1. Naturaleza y probabilidad ................................................................ 21
2.4.2. Filosofía de Diseño Sísmico ............................................................ 22
2.5. Aspectos principales del diseño sísmico ................................................ 22
2.5.1. Análisis Sísmico: .............................................................................. 23
6
2.5.2. Detallado de la estructura: ............................................................... 23
2.6. Reglamentos y normas para el Diseño Sismo resistente ....................... 23
2.6.1. Cronología de los códigos de diseño ............................................... 26
Capítulo 3: Recomendaciones de diseño conceptual en las normativas
sismoresistente ................................................................................................ 28
3.1. Concepto: ............................................................................................... 28
3.2. Tipología de edificios utilizados en zonas sísmicas ............................... 29
3.2.1. Edificios porticados: ......................................................................... 30
3.2.2. Edificios apantallados ...................................................................... 30
3.2.3. Edificios con sistema dual ................................................................ 30
3.3. Criterios Heurísticos de Diseño .............................................................. 31
3.3.1. Simetría estructural .......................................................................... 31
3.3.2. Redundancia Estructural .................................................................. 31
3.3.3. Uniformidad de rigidez y masa......................................................... 31
3.3.4. Interacción suelo- estructura ............................................................ 32
3.3.5. Compatibilidad de deformaciones entre subsistemas estructurales 32
3.3.6. Detalles de diseño sismoresistente de edificios .................................. 33
CONCLUSIONES............................................................................................. 36
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ...................................................................... 37
7
INTRODUCCIÒN
Actualmente en el Perú existen aproximadamente 41000 viviendas y centros
públicos construidos en diferentes épocas, con diferentes arquitecturas y
materiales, la mayoría de las edificaciones educativas son vulnerables a
terremotos o sismos y esto se debe a que fueron construidos a décadas en que
los códigos de construcción no consideraban de manera decidida la protección
contra terremotos o sismos.
En el Perú después de un fuerte terremoto del 2007 en la ciudad de Pisco, solo
las edificaciones dañadas se reforzaron además de reparar sus daños y mejorar
las instalaciones, de este modo el estado estuvo obligado a invertir en el
reforzamiento como reparación de cada edificio que interviene. Sin embargo, si
pudieran reforzar los edificios vulnerables con la debida anticipación, los gastos
de reparación post sismos, podrían eliminarse o reducirse significativamente.
Para desarrollar esta investigación se propuso los siguientes objetivos:

Informar el avance tecnológico y su aplicación en edificaciones
sismoresistente.

Reconocer la importancia de los edificios sismoresistentes para la
reducción de catástrofes producidas por movimientos telúricos.

Reconocer la normativa y pautas para la construcción para edificaciones
sismoresistentes.
Por lo tanto es necesario desarrollar un plan nacional de protección sísmica de
la infraestructura educativa con el fin de racionalizar el uso de recursos por parte
del estado y a su vez identificar los sistemas estructurales tecnológicos más
importantes, conocer las distribuciones geográficas de las edificaciones,
disponer de herramientas para cuantificar el peligro sísmico y estimar la
vulnerabilidad de grupos de edificaciones.
8
A la comunidad de ingenieros e investigadores universitarios le corresponde la
tarea de identificar sistemas de avances tecnológicos estructurales y desarrollar
las herramientas para el análisis del peligro y estimación del riesgo del conjunto
de edificios, los organismos del estado deben a su vez organizar la información
relativa a la distribución geográfica y a las características particulares de los
edificios educativos en el territorio nacional.
9
Capítulo 1: Teoría relacionada al tema
1.1.
Riesgo sísmico
Kuroiwa (2002) Define el riesgo sísmico como la función de la
vulnerabilidad sísmica y del peligro sísmico y lo determina en la
siguiente expresión:
Riesgo Sísmico = Vulnerabilidad x Peligro
De esto se puede llegar a la conclusión de que el riesgo sísmico
es el resultado de la exposición de las construcciones con un
grado de vulnerabilidad a un peligro sísmico determinado.
1.1.1. Vulnerabilidad Sísmica
Yepez F. (1995) Determina “la vulnerabilidad sísmica de una
estructura o grupo de estructuras, se define como el grado
de daño debido a la ocurrencia de movimiento sísmico del
terreno de una intensidad determinada”
Por otro lado, Barbat (1994) menciona que el principio de la
evaluación de la vulnerabilidad puede venir el análisis
mediante modelos numéricos del daño sísmico de
estructuras de la inspección de edificios existente o de
pruebas de laboratorio.
Donde es aquí es necesario distinguir entre la vulnerabilidad
observada, que significa la vulnerabilidad que ha sido
derivada de la observación de los daños posteriores a un
terremoto y del análisis estadísticos de los mismo para algún
tipo definido de estructura y de la vulnerabilidad calculada
que significa la derivada de un análisis matemático mediante
10
un modelo estructural o mediante ensayos de laboratorio de
modelos reducidos cuyo resultados son expresados en
términos probabilísticos.
Se concluye según los autores que la vulnerabilidad sísmica
se evaluara a la densidad de las características de los
materiales, calidad de la mano de obra y estabilidad de
muros
1.1.2. Densidad de muros
Mosqueira Moreno (2012) menciona que , para el estudio de
la vulnerabilidad sísmica en viviendas autoconstruidas de
albañilerías confinada se realiza la comparación de la
densidad de muros , tanto para muros existentes, como para
los muros mínimos requeridos en viviendas que resistan
apropiadamente el cortante sísmicos que son ocasionados
por sismo severos.
Esta verificación se realizó en muros del primer piso de las
viviendas por este nivel quien soporta mayor carga sísmica,
en la siguiente inecuación se determina el área mínima de
muros:
𝑉
∈ 𝑉𝑅
≤
𝐴𝑟
𝐴𝑒
Siendo:
V= Fuerza cortante actuante originada por sismo severo
(kn)
VR= Fuerza cortante resistente de muros en un nivel
(kN)
11
Ar= Área requerida de muros (m2)
Ae= Área existente de muros confinados (m2)
La fuerza cortante basal “V” se expresa según (NTE-0.30,
2016), como:
𝑉=
𝑧. 𝑢. 𝑐. 𝑠
+𝑃
𝑅
Siendo:
Z= Factor de la zona
U= Factor de uso para viviendas
S= Factor de suelo
C= Factor de ampliación sísmica
R= Factor de reducción
P= Peso de la estructura (kN)
El factor de la zona se asigna de acuerdo con la zona
sísmica en la cual se ubica la vivienda, este factor se
interpreta como la aceleración máxima del terreno con una
probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años.
El factor de ampliación sísmica (C) de acuerdo con las
características de cada lugar se define de las siguientes
maneras:
T< Tp; C=2.5
12
𝑇𝑝
Tp<T<TL; C=2.5( )
𝑇
T>TL; C=2.5 (
𝑇 𝑃 𝑇𝐿
𝑇2
) ; siendo “T” el periodo
Este coeficiente se interpreta como el factor de ampliación
de la aceleración estructural acerca de la aceleración del
suelo, los sistemas estructurales se especifican de acuerdo
a los tipos de materiales empleados y los sistemas de
estructuración sismorresistente en cada dirección de
análisis
1.1.3. Características de los materiales
El material más utilizado en la zona de estudio es el ladrillo
artesanal, por lo que su aplicación de este material está
condicionado según la NTE-070 a lo indicado en la siguiente
tabla:
TIPO
ZONA SISMICA 2 Y 3
ZONA SISMICA 1
13
Muro portante en Muro portante en Muros portante en
edificaciones
de edificios de 1 a 3 todo edificios
pisos a más
pisos
Sólido
Sí,
hasta
dos Si
Artesanal
No
pisos
Sólido
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Industrial
Alveolar
Celdas totalmente Celdas
Celdas
rellenas con grout parcialmente
parcialmente
rellenas con grout rellenas con grout
Hueca
No
No
Si
Tubular
No
No
Sí,
hasta
pisos
El módulo de elasticidad (Em) y el módulo de corte (Gm)
para la albañilería se considera lo siguiente:

Unidades de arcilla
Em= 500 f’m

Unidades silico calcáreas
Em=600 f’m

Unidades de concreto vibrado
Em= 700 f’m

Para toda unidad de albañilería Em= 0.4 Gm
1.1.4. Calidad en la Construcción
Becerra
Vásquez
(2015),
Define
la
calidad
de
la
construcción como el conjunto de técnica y procedimientos
de que se sirve la dirección para orientar, supervisar y
controlar todas las etapas mencionadas hasta la obtención
de un producto de calidad deseada.
14
dos
Para ello se debe hablar la implementación de control de
calidad se debe tomar en cuenta
a) Requisitos para la calidad del proyecto:
El constructor debe disponer de información necesaria y
suficiente para llevar a cabo su actividad de condiciones
de calidad, es decir tener todos los datos necesarios que
permitan hacer su trabajo, antes de empezar el proyecto
el equipo encargado de la construcción debe conocer los
siguientes puntos:
1. Situación de terreno
2. Características de la obra
3. Característica de la implantación
4. Sistema de construcción
Una herramienta útil en la construcción es el empleo de
lista de comprobación donde se verifican los aspectos
relevantes de la obra, antes de la construcción donde se
debe tener en cuenta:
1. Licencia y permisos en orden
2. Uso de herramientas adecuadas
3. Cumplimiento de medidas de seguridad
4. Cumplimiento de especificaciones de construcción
b) Calidad de los materiales:
15
Para conocer las pruebas de los materiales y verificar la
calidad de la obra es necesario utilizar laboratorios en
donde se ejecuten pruebas adecuadas del caso.
La calidad de los materiales se determina por una serie
de características que deben ser objeto de control
durante de fabricación, de los cuales unas son medibles
por lo cual son representables en una escala numérica
que son denominadas variables.
Otra característica son de caracteres cualitativas, ese
tipo no son medibles cuantitativas aquellas que son
denominadas atributos.
c) Calidad de los procesos constructivos
Esto influye en la fragilidad de la estructura de una
vivienda,
a
continuación
recomendaciones
de
se
calidad
describe
en
los
algunas
procesos
constructivos en viviendas en albañilerías confinada.

Cimentación:
Se debe tener en cuenta las medidas de cimiento
corrido dependen principalmente de dos factores:

Del tipo de suelo

Del peso total que debe soportar, lo cual no
es igual para todos los cimientos.
Algunos soportan más que otros, pero dependerá
del número de niveles y la ubicación de los
cimientos.
16

Asentado de Ladrillo
Las unidades de albañilería se asienta en la
superficie limpias de polvo y sin agua libre, el
asentado se realiza presionado de manera
vertical las unidades sin bambolearlas.
Para el asentado de primera hilada, la superficie
de concreto tiene que servir de asiento que
prepara con anterioridad de forma que quede
rugosa; luego se precede a limpiar el polvo u otro
material suelto y posteriormente se humedece,
antes de sentar la primera hilada.
Una recomendación no se asienta más de 1.30m
de altura de muro en una jornada de trabajo.

Espesor de las juntas
Las albañilerías con unidades sentadas
con mortero, se junta horizontales y
verticales
que
deben
de
quedar
completamente llenar el mortero.
El espesor de las juntas del mortero debe
ser como mínimo de 1cm y de espesor
máximo de 1.5 cm.

Unión muro portante- columna
Para los elementos estructurales como
columnas,
vigas,
muros,
techos
y
17
cimientos trabajen en conjunto como si se
tratarse de una sola pieza, es muy
importante que las uniones entre ellas
sean buenas.

Mortero
Es el elemento primordial de la fortaleza de
un muro portante, as funciones esenciales
del mortero es unir el ladrillo y corregir las
irregularidades de los mismos.

El concreto
Es una de los procesos constructivos que
se debe tener cuidado en la elaboración, la
calidad final dependerá de la dosificación
de la mezcla, producción, transporte,
colocación, compactación y curado.
Capítulo 2: Evolución de las normas sísmicas peruanas y el diseño
sismoresistente
2.1. Objetivos de los códigos de construcción:
18
Los códigos de diseño y construcción tiene por objeto la protección
de la inversión de la sociedad en infraestructura y vivienda, para
ello los códigos deben de cambiar la seguridad y economía
teniendo los parámetros de referencia en primer lugar de los
peligros naturales que podamos estar expuestos, el conocimiento
tecnológico disponible y los materiales de construcción propios de
la región. (Dávila, 2012)
Las Normas Técnicas de Edificaciones (NTE) son aquellos
documentos legales del Perú mediante el cual se asegura el nivel
de confianza en que las estructuras están diseñadas y construidas
sean durables y tengan las resistencia suficiente para soportar
cualquier desastre natural. (Dávila, 2012)
Las NTE están agrupadas en el Reglamento Nacional de
Edificaciones cuya última versión fue dada en el año 2006 y la
aplicación es obligatoria a nivel nacional, a continuación el listado
de las NTE contenidas: (Dávila, 2012)

E.010 MADERA

E.020 CARGAS

E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE

E.040 VIDRIO

E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES

E.060 CONCRETO ARMADO

E.070 ALBAÑILERÍA

E.080 ADOBE

E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS
19
2.2. Evolución de los códigos de diseño y construcción del Perú:
Los códigos de diseño y construcción son relativamente jóvenes
en el Perú, hasta la mitad del siglo XX las obras de infraestructura
y
vivienda
estaban
construidas
aplicando
reglamente
y
recomendaciones de Europa y Estados Unidos. El primer código
peruano de diseño sísmico data de 1967 y el último corresponde
del 2003. (Dávila, 2012)
La elaboración de códigos de diseño sismoresistente se basa
según la zona y la sismicidad, el avance tecnológico disponible y
la economía del país, por ejemplo la costa peruana tiene una
ubicación altamente sísmica por lo que es necesario que las
edificaciones tienen que ser diseñadas y construidas a criterios de
resistencia sísmicas. (Dávila, 2012)
Los códigos de diseño establecen un delicado equilibrio entre la
seguridad y economía ya que no es económicamente factible
elevar los niveles de seguridad ilimitadamente.
2.3. Cronología de sismo importante ocurridos en el Perú
El Perú tiene un registro histórico de sismos peruanos y que
empezó con la llegada de los españoles al Perú y tenemos el
primero que empezó en el XVII, luego 1606 (Primer sismo del que
se tiene noticias), 1609, 1612, 1631, 1634, 1655, 1687,
1699 Sismo particularmente importante pues dio lugar a lo que se
llama el primer código sísmico de América.
20
Luego del terremoto de 1699, el virrey Don Melchor Portocarrero
Laso de la Vega, Conde de la Monclova formulo un bando que
ordeno remplazar los segundos pisos de las casas de adobe o
ladrillo por “quincha”, luego de haber terminado Lima destruida.
(Dávila, 2012)
2.4. Evolución del Diseño Sísmico
2.4.1. Naturaleza y probabilidad
Los movimientos sísmicos son impredecible, según la
práctica, la ciencia y la ingeniería han proporcionado
herramientas que pueden reducir los efectos.
En primer lugar, la ciencia está en condiciones de
identificar el lugar geográfico donde pueda haber más
probabilidad de ocurra un sismo importante, mediante
lo que se llama silencio sísmico y se puede identificar
en las zonas de costa peruana donde se ha podido
registrar sismo importante en muchos años.
Actualmente se tiene identificado tres zonas de la costa
con estas características: Tumbes, Piura, Lima,
Moquegua y Tacna, pero todavía no se puede predecir
la magnitud pero si la relación directa entre el periodo
de silencio sísmico y la magnitud del sismo, a mayor
silencio sísmico mayor magnitud.
Esto también está relacionado con la dificultad de
predecir la fecha de ocurrencia aun cuando se están
haciendo esfuerzos para monitorear instrumentos
21
diversas variables que tendrán relación con la
ocurrencia de los sismos. (Dávila, 2012)
2.4.2. Filosofía de Diseño Sísmico
La norma sísmica peruana considera la siguiente
filosofía de diseño:
a. Evitar pérdida de vidas
b. Asegurar la continuación de los servicios
básicos
c. Minimizar los daños a la propiedad
En concordancia con esta filosofía se establecen los
siguientes principios para el diseño:
- La estructura no debe colapsar u ocasionar
daños
graves
a
las
personas
debido
a
movimientos sísmicos severos que ocurran en el
sitio.
- La estructura debería soportar movimientos
símicos moderados que puedan ocurrir en el sitio
durante la vida de servicio experimentando
posibles daños dentro de límites aceptables.
(Dávila, 2012)
2.5. Aspectos principales del diseño sísmico
Se debe seleccionar un sistema estructural adecuado, que sea
capaz de absorber y disipar energía introducida por el sismo.
22
2.5.1. Análisis Sísmico:
Los reglamentos se definen en acciones sísmicas para el
cálculo de las repuestas de las estructuras y proporción
de métodos de análisis, las dimensiones de las secciones
para un diseño por capacidad.
2.5.2. Detallado de la estructura:
El comportamiento dúctil de los miembros de la
estructura y las conexiones de las proporciones de las
capacidades de deformación antes del colapso.
2.6. Reglamentos y normas para el Diseño Sismo resistente
Los ingenieros estructurales con experiencia en diseño sísmico
tienen suficiente comprensión de los efectos del terremoto que
sacuden sobre edificios para crear los diseños que serán
seguros para las varias intensidades de la sacudida.
Los códigos técnicos de la edificación modernos incorporan
toda esta información proporcionan diseños de ingeniería
estructurales apropiados para cada región.
Los códigos de diseño son las herramientas que nos
proporcionan las recomendaciones más adecuadas para
realizar un diseño que se comporte adecuadamente ante la
incidencia de un suceso sísmico.
23
Son el Instrumento que nace de muchas de las experiencias
pasadas y de pruebas de laboratorio de las cuales se obtiene
una aproximación a la realidad del comportamiento de las
estructuras ante los sismos. (Dávila, 2012)
A continuación de darán a conocer algunas las normativas y
pautas que hemos considerado más importantes para una
adecuada construcción sismorrresistente según el Ministerio
de Vivienda, Construccion y Saneamiento.
1. Generalidades:
Principios del diseño sismorresistente:
Se reconoce que dar protección completa frente a todos los
sismos no es técnica ni económicamente factible para la
mayoría de las estructuras. En concordancia con tal filosofía se
establecen en la presente Norma los siguientes principios:
a. La estructura no debería colapsar ni causar daños graves a
las personas, aunque podría presentar daños importantes,
debido a movimientos sísmicos calificados como severos para
el lugar del proyecto.
b. La estructura debería soportar movimientos del suelo
calificados como moderados para el lugar del proyecto,
pudiendo experimentar daños reparables dentro de límites
aceptables.
Concepción estructural sismorresistente:
24
Debe tomarse en cuenta la importancia de los siguientes
aspectos:
- Simetría, tanto en la distribución de masas como de
rigideces.
- Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.
- Selección y uso adecuado de los materiales de construcción.
- Ductilidad, entendida como la capacidad de deformación de
la estructura más allá del rango elástico.
- Consideración de las condiciones locales.
- Buena práctica constructiva y supervisión estructural
rigurosa.
Consideraciones generales:
Toda edificación y cada una de sus partes serán diseñadas y
construidas para resistir las solicitaciones sísmicas prescritas
en esta Norma, siguiendo las especificaciones de las normas
pertinentes a los materiales empleados.
2. Peligro sísmico:
Microzonificación sísmica:
Son estudios multidisciplinarios que investigan los efectos
de sismos y fenómenos asociados como licuación de
suelos, deslizamientos, tsunamis y otros, sobre el área de
interés. Los estudios suministran información sobre la
25
posible modificación de las acciones sísmicas por causa
de las condiciones locales y otros fenómenos naturales,
así como las limitaciones y exigencias que como
consecuencia de los estudios se considere para el diseño,
construcción de edificaciones y otras obras.
Estudios del sitio:
Son estudios similares a los de microzonificación, aunque
no necesariamente en toda su extensión. Estos estudios
están limitados al lugar del proyecto y suministran
información sobre la posible modificación de las acciones
sísmicas y otros fenómenos naturales por las condiciones
locales. Su objetivo principal es determinar los parámetros
de diseño
2.6.1. Cronología de los códigos de diseño
 E.010 MADERA 1977 – 1989 - 1994
 E.020 CARGAS 1979 - 1985 - 1996
 E.030 DISEÑO SISMORRESISTENTE 1967 – 1977 2003
 E.050 SUELOS Y CIMENTACIONES 1979 - 2006
 E.060 CONCRETO ARMADO 1977 – 1989 - 2009
 E.070 ALBAÑILERÍA 1977 – 1982 - 2006
 E.080 ADOBE 1977 – 1986 - 2000
 E.090 ESTRUCTURAS METÁLICAS 1977 – 2006
26
27
Capítulo 3: Recomendaciones de diseño conceptual en las normativas
sismoresistente
3.1. Concepto:
El diseño es un proceso que, partiendo de requisitos en la
función, construcción, costo y estética de una estructura,
proporciona una descripción completa de un modelo.
En la ingeniería estructural, dicha descripción se refiere a las
características de los componentes estructurales, tales como
pórticos, pantallas a cortante, conexiones, apoyos, etc
Durante el proceso de diseño deben hacerse razonamientos y
tomarse decisiones referentes a aspectos tan importantes como
la definición de las fuerzas de diseño, decidir las técnicas de
cálculo, la elección de una cierta tipología estructural y de un
cierto material, así como al objetivo de realizar un diseño
económico y, en lo posible, optimo.
La primera etapa en un proceso de diseño sismo resistente de
una estructura es el diseño conceptual, que proporciona
descripciones cualitativas de las soluciones de diseño a partir de
un conocimiento profundo de las leyes del equilibrio, de la
compatibilidad, de las características de los materiales y a partir
de la experiencia.
28
Además de esto, durante la fase de diseño conceptual no se
suele disponer de toda la información necesaria para realizar un
análisis numérico realista. Factores importantes como el tipo de
suelo,
acelerogramas,
influencia
de
los
elementos
no-
estructurales, características de los materiales, etc., se definen
en etapas posteriores del proceso de diseño
Por todos estos motivos, un buen diseño conceptual es
particularmente importante en el caso de los edificios
sismorresistentes, en los cuales las cargas sísmicas pueden ser
severas y, en general, muy superiores a las cargas consideradas
en las normativas actuales de diseño.
Es habitual en el diseño sismorresistente de edificios considerar
varios niveles de protección de las estructuras, dependiendo de
los criterios de diseño considerados por el proyectista. Dichos
niveles o estados límite de diseño están relacionados con
mantener en funcionamiento normal todas las instalaciones de
una estructura, con minimizar los daños y prevenir la pérdida de
vidas. Además de esto, el grado de protección antisísmica de las
estructuras depende de la voluntad de la sociedad de hacer
sacrificios y de las restricciones económicas propias de la
sociedad. Este último aspecto está claramente contemplado en
las normativas sismorresistentes de cada país, a través de las
recomendaciones de diseño que realizan. (H. Barbat, 2005)
3.2. Tipología de edificios utilizados en zonas sísmicas
Muchos de los errores conceptuales, de diseño y de
construcción que se cometen y que son la causa de fuertes
daños, se deben al uso de tipologías estructurales
tradicionales, que por ciertas razones no han sido
29
abandonadas, por este motivo, la primera tarea de un
proyectista es la de elegir un sistema estructural que pueda
conducir a un comportamiento sísmico satisfactorio,
teniendo en cuenta también los otros requisitos de diseño.
Estos conceptos constituyen la base del criterio de diseño por
capacidad. Los sistemas estructurales más utilizados en los
nuevos diseños de edificios sismorresistentes son los siguientes:
3.2.1. Edificios porticados:
Estos edificios también llamados edificios de estructura
esquelética, su sistema está formado por columnas y
vigas conectadas en nudos.
3.2.2. Edificios apantallados
La resistencia e estos edificios a cargas laterales vienen
proporcionada por pantallas a cortante de mampostería o
de hormigón armado.
3.2.3. Edificios con sistema dual
En este caso, pórticos de hormigón armado colaboran con
muros de mampostería o de hormigón armado, para
proporcionar la resistencia de la estructura a cargas
laterales
A estas tipologías pueden añadirse otras, cuya utilización es menos
frecuente. Una de ellas es la de los edificios de paredes de carga, que
pueden ser de mampostería o de hormigón armado, pero que
prácticamente ya no se utiliza en los nuevos diseños de edificios. (H.
Barbat, 2005)
30
3.3. Criterios Heurísticos de Diseño
3.3.1. Simetría estructural
Es la recomendación más aceptada por todo los diseñadores
de
estructuras
sismoresistentes,
es
conocido
por
las
estructuras simétricas que tienden a distribuir uniformente los
esfuerzos
evitando
consecuentemente
concentraciones
de
daño,
en
el
de
tensiones
caso
que
y
esta
recomendación se incumpla se va producir una torsión global
de la estructura. (H. Barbat, 2005)
3.3.2. Redundancia Estructural
Es un diseño sísmico muy recomendable es decir, proporcionar
redundancia
estructural.
No
es
conveniente
emplear
estructuras isostáticas ya que se convierten en un mecanismo
al formarse la primera rótula plástica. Si por alguna restricción
fuese imprescindible utilizar una estructura isostática, se
deberían incrementar las cargas de las normativas. (H. Barbat,
2005)
3.3.3. Uniformidad de rigidez y masa
Ha sido analizado anteriormente el efecto de la distribución
asimétrica de los elementos componentes de las estructuras,
que conduce a la torsión de las mismas.
Sin embargo, además de esto, es de gran importancia evitar o
reducir los cambios bruscos en la rigidez estructural y en las
31
masas, tanto en planta como en altura, ya que estos puede
originar
Recomendaciones de diseño conceptual en las normas
sismorresistentes
concentraciones de
esfuerzos.
Y
las
normativas no contemplan la posibilidad de cálculo y diseño
sismorresistente
de
estructuras
de
este
tipo.
Las
recomendaciones de diseño que se hacen en las mencionadas
normativas son recomendaciones de “mínimas”, que deben
cumplirse partiendo de una adecuada estructuración sísmica.
(H. Barbat, 2005)
3.3.4. Interacción suelo- estructura
Es bien conocido el efecto de las condiciones de suelo en la
respuesta de una estructura, tanto a nivel regional, como a nivel
local, del emplazamiento.
El fenómeno inicialmente fue comprendido de manera intuitiva,
al tener registros sobre suelos aluvionales que en algunos casos
amplificaban la aceleración máxima obtenida en roca. (H.
Barbat, 2005)
3.3.5. Compatibilidad de deformaciones entre subsistemas
estructurales
Una estructura puede estar constituida por distintos sistemas
estructurales como, por ejemplo, pórticos, pantallas a cortante,
muros de albañilería, etc.
32
3.3.5.1. Separación entre edificios:
Un aspecto que genera daños importantes es el impacto
de edificios colindantes durante terremotos, debido a la
insuficiente separación entre ellos.
3.3.5.2. Cambios en el período estructural antes y durante
del sismo
La
influencia
de
intencionalmente
los
denominados
estructurales”
es,
en
elementos
muchos
“no
casos,
determinante en la respuesta de la estructura.
Los modelos dinámicos que se utilizan el análisis, los cuales,
habitualmente, no incluyen, por ejemplo el efecto de los tabiques
de mampostería.
Por
consiguiente,
los
mencionados
modelos
dinámicos
proporcionan períodos propios de vibración más altos que los
reales y su aplicación conduce a fuerzas sísmicas más bajas que
las reales. Por este motivo, es necesario incluir en los cálculos
este efecto por lo menos de forma aproximada, estimando el
cambio de período que ocasionan. (H. Barbat, 2005)
3.3.6. Detalles de diseño sismoresistente de edificios
Tal como se ha visto anteriormente, los sistemas estructurales
más utilizados en el diseño sismorresistente de edificios son los
33
constituidos por pórticos dúctiles especiales y por pantallas a
cortante.
La aceleración espectral máxima de un terremoto fuerte es
varias veces superior a la de la acción definida por las
normativas de diseño sísmico.
Por este motivo, y con el
objeto de obtener edificios
sismorresistentes económicos, al aplicar en el diseño normativas
modernas se acepta, generalmente, que para un sismo severo
las estructuras entren en el rango no lineal y sufran ciertos
daños.
Sin embargo en esto se fundamenta la filosofía del diseño sismo
resistente actual, que es la siguiente: las estructuras deben
soportar el sismo severo con daños locales, que pueden llegar a
ser importantes, pero que no se llegue a producir el colapso de
las mismas.
Para
ello,
las
estructuras
se
diseñan
y
construyen
proporcionándoles detalles que permitan las deformaciones
inelásticas esperadas durante un sismo severo, sin que ocurra
una pérdida significativa de su resistencia. (H. Barbat, 2005)
3.3.7. Influencia de diseño sismoresistente en la repuesta
Global y Local
Algunos de los edificios proyectados actualmente no
observan las recomendaciones normativas para alcanzar
una adecuada respuesta sismo resistente.
Es importante reconocer que el diseño sismo resistente
se fundamenta en la escogencia de un sistema estructural
capaz de limitar los desplazamientos laterales, de
distribuir las fuerzas originadas por el movimiento
34
sísmico, sin que su configuración introduzca efectos
contrarios que induzcan la concentración de esfuerzos en
elementos estructurales como lo son las grandes
excentricidades, la diferencia de rigidez, la discontinuidad
de los elementos estructurales verticales o la interacción
con elementos secundarios o no estructurales tales como
cerramientos o concentraciones de masas que alteran la
respuesta dinámica del edificio.
El nivel de detallado de los elementos estructurales
complementa a la selección y configuración de la
estructura.
La
concepción
de
edificaciones
sismorresistentes implica diseñar para que la respuesta
global incursione dentro del rango plástico, con la
finalidad de hacer viable el proyecto desde el punto de
vista económico.
Esto implica que el nivel de detallado de los elementos
estructurales encargados de soportar las cargas sísmicas
debe ser tal que permita la aparición de daños tales como
el agrietamiento del hormigón e incluso la cedencia del
acero de refuerzo, de tal forma que el comportamiento
global se ciña a los estados límite de diseño, en otras
palabras, que los elementos y los nudos sean capaces de
desarrollar una respuesta dúctil. (H. Barbat, 2005)
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CONCLUSIONES
 Tomando en cuenta la vulnerabilidad, la reconstrucción de las ciudades
afectadas por un sismo de alta intensidad podría tomar años, la solución
adecuada para la rehabilitación es invertir en la construcción antisísmica,
aunque tengamos una carencia de políticas de prevención estructural.
 Las perdidas esperaras luego de una catástrofe sufren durante el lapto del
tiempo que permanecen expuesta a la acción sísmica, a dicho lapso se le
denomina periodo de exposición o periodo de vita útil de la estructura, para
eso es importante tener el mejoramiento del comportamiento sísmico de los
edificios de una zona, con el fin de reducir los costos de los daños esperados.
 Existen normativas y pautas de construcción según el material utilizado en
la obra, que el ingeniero debe de saber y seguir para evitar tragedia a la hora
de la catástrofe natural.
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REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
Cálculo y diseño sismorresistente de edificios. Aplicación de la Norma NCSE-02 [Libro] / aut.
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[Informe] / aut. Dávila ing. Daniel Torrealva. - Lima : Foro: Evaluación de la Vulnerabilidad y
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Norma técnica E.030 ''Diseño sismorresistente'' [Informe] / aut. Ministerio de vivienda,
Construcción y Saneamiento [s.n.], 2003
Anexos
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