UNIDAD 1 SEMANA N° 1 DISEÑO SÍSMICO Y CRITERIOS GENERALES DE ESTRUCTURACIÓN Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Interés ¿Qué entendemos por estructuras? ¿Qué sistemas estructurales conocen? ¿Qué elementos suelen conformar las estructuras? Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque AGENDA 1. 2. 3. 4. 5. Generalidades. Fallas comunes por sismos. Criterios de estructuración. Simplicidad y simetría. La estructura como una unidad. 6. Elementos estructurales y no estructurales. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque LOGRO DE LA SESIÓN Al finalizar la sesión, el estudiante reconoce los tipos de fallas de un proyecto, que se desarrollan por los sismos, según el RNE y describe las fallas de un proyecto. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque GENERALIDADES Fuente: https://diegoreyesareya.wordpress.com/portfolio/estructura-de-hormigon-armado-edificio-plurifamiliar/ Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento ESTRUCTURAS Conjunto de elementos resistentes capaz de ? mantener sus formas y cualidades a lo largo del tiempo, bajo la acción de las cargas y agentes exteriores a que ha de estar sometido. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento ESTRUCTURAS La estructura soporta las cargas exteriores (acciones y reacciones), las cuales reparten su efecto por los diferentes elementos estructurales que resultan sometidos a diferentes esfuerzos, los cuales inducen un estado tensional, que es absorbido por el material que la constituye. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURACIÓN ANÁLISIS Y CÁLCULOS DISEÑO Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque PLANOS Y MEMORIAS Descubrimiento PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURACIÓN ANÁLISIS Y CÁLCULOS • Se define ubicación de columnas, predimensionamientos de elementos estructurales. • Y coordinación con otras disciplinas. • Se define los materiales de trabajo concreto, acero, madera. DISEÑO PLANOS Y MEMORIAS Concreto Acero estructural Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Ubicación de columnas y placas Descubrimiento PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURACIÓN ANÁLISIS Y CÁLCULOS DISEÑO • Se utilizan programas de cálculo para estructuras complejas y cálculo manual para estructuras simples. • Se obtienen fuerzas internas y deformaciones. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque PLANOS Y MEMORIAS Descubrimiento PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURACIÓN ANÁLISIS Y CÁLCULOS DISEÑO • Se obtienen las dimensiones finales de los elementos estructurales y la cantidad de refuerzos de acero. • Se utilizan normas de diseño. AISC, ACI , RNE. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque PLANOS Y MEMORIAS Descubrimiento PROCEDIMIENTO DE DISEÑO ESTRUCTURAL ESTRUCTURACIÓN ANÁLISIS Y CÁLCULOS DISEÑO • Se elabora dibujos emitidos para la siguiente etapa de la ingeniería. • Se formaliza los cálculos en los documentos llamados memorias de cálculo. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque PLANOS Y MEMORIAS FALLAS COMUNES POR SISMOS Descubrimiento ¿Cómo reaccionan las estructuras ante los sismos? Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento FALLAS MAS COMUNES POR SISMOS Existen configuraciones que llevan a una edificación y sus estructuras fallen. 1. Piso débil y piso blando 2. Discontinuidad de elementos 3. Esquinas entrantes 4. Edificios esbeltos y flexibles Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 1. Piso débil y piso blando • Piso blando se refiere a un piso menos rígido o más flexible que el superior, en cambio piso débil se refiere a un piso menos resistente que el superior. Altura Discontinuidad Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Peso Descubrimiento 1. Piso débil y piso blando • Piso blando se refiere a un piso menos rígido o más flexible que el superior, en cambio piso débil se refiere a un piso menos resistente que el superior. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 2. Discontinuidad de elementos • El piso débil también puede surgir cuando se interrumpe un muro de corte u otro elemento estructural. Se origina entonces una concentración de esfuerzos en el piso que debería recolectar las cargas laterales. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 2. Discontinuidad de elementos • El piso débil también puede surgir cuando se interrumpe un muro de corte u otro elemento estructural. Se origina entonces una concentración de esfuerzos en el piso que debería recolectar las cargas laterales. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 3. Esquinas entrantes • Usualmente se prefiere estas configuraciones para aprovechar la luz y ventilación natural. El problema es que genera concentraciones de esfuerzos. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 3. Esquinas entrantes • Usualmente se prefiere estas configuraciones para aprovechar la luz y ventilación natural. El problema es que genera concentraciones de esfuerzos. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 4. Edificios esbeltos y flexibles • Ocasionan el llamado efecto P-Delta. Consiste en el incremento de momento de volteo, debido a la deformación lateral. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 4. Edificios esbeltos y flexibles • Ocasionan el llamado efecto P-Delta. Consiste en el incremento de momento de volteo, debido a la deformación lateral. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento Otros problemas de estructuración Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 1. Agujeros en elementos • Suelen realizarse para emplazar una puerta, ventana o tuberías. Dan lugar a concentraciones de esfuerzos en esquinas. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 2. Viga fuerte, columna débil • Este problema ocasiona que las columnas fallen antes que o en vez de las vigas ante sismos severos. Aumenta la probabilidad de un colapso total. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Experiencia ESTRUCTURA PPT Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN Descubrimiento CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN • En el mundo principalmente se usan 3 tipos de estructuración sismorresistente para edificaciones. 1. Pórticos resistentes a momentos 2. Pórticos arriostrados 3. Muros de corte Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 1. Pórticos resistentes a momentos • En este tipo de estructuración, las fuerzas laterales son absorbidas a través de flexión en las vigas y columnas. Es imprescindible tener nudos rígidos y dúctiles. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 1. Pórticos resistentes a momentos • Arquitectónicamente, es el sistema que nos permite maximizar el espacio. • Sin embargo en países de alta sismicidad, es difícil controlar los límites de desplazamientos laterales usando sólo pórticos resistentes a momento, en especial en edificios altos. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 2. Pórticos arriostrados • En este tipo de estructuración, las fuerzas laterales son absorbidas por elementos de acero que actúan como puntales. Para ello las conexiones entre arriostre y la estructura principal debe ser óptima. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 2. Pórticos arriostrados • En este tipo de estructuración, las fuerzas laterales son absorbidas por elementos de acero que actúan como puntales. Para ello las conexiones entre arriostre y la estructura principal debe ser óptima. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 3. Muros de Corte • Este sistema para cargas laterales es el más efectivo. Toma la rigidez lateral de muros largos de concreto o de albañilería y la aprovecha en el control de desplazamientos. Deben estar unidos al diafragma. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento 3. Muros de Corte • Arquitectónicamente es el más limitante. El uso de muros es más efectivo y eficiente cuando se dispone de estos elementos en el perímetro. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento ¿Cómo reaccionan los tipos estructuras ante los sismos? Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA “El sismo es selectivo” Descubrimiento ¿Qué estructura responderá mejor a los sismos? Estructura regular Estructura irregular Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA • Al margen del sistema estructural que se use, la experiencia ha demostrado que las estructuras regulares responden mejor ante los sismos y tiene mayor grado de predictibilidad que las estructuras irregulares. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA • Al margen del sistema estructural que se use, la experiencia ha demostrado que las estructuras regulares responden mejor ante los sismos y tiene mayor grado de predictibilidad que las estructuras irregulares. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA Características de una estructura regular: 1. Continuidad de Carga: El camino de cargas debe ser ininterrumpido sin concentraciones de esfuerzos. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA Características de una estructura regular: 1. Continuidad de Carga: El camino de cargas debe ser ininterrumpido sin concentraciones de esfuerzos. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA 2. Baja relación de esbeltez (Altura/ base): Minimiza la posibilidad de volteo. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA 3. Pisos de la misma altura: Uniformiza las rigideces de los pisos, evita concentración de esfuerzos. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA 4. Planta Simétrica: Los elementos estructurales están distribuidos de forma simétrica. Minimiza la torsión. Resistencia desbalanceada Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA Torsión en Planta Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA Resistencia desbalanceada Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA 5. No voladizos: Reduce la vulnerabilidad a las aceleraciones verticales. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA 6. Sin aberturas en los diafragmas (losas): Asegura una transferencia directa de las fuerzas laterales hacia los elementos resistentes. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA 6. Sin aberturas en los diafragmas (losas): Asegura una transferencia directa de las fuerzas laterales hacia los elementos resistentes. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA Si una estructura califica como irregular, no significa que no pueda construirse. Los códigos o normas de diseño penalizan y desalientan la irregularidad estructural: 1. Se incrementan las fuerzas de diseño. 2. Da lugar a estructuras más caras. 3. Exigen métodos de análisis mas sofisticados y caros. 4. Prohíbe configuraciones de piso blando y torsión extremas. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento ¿Cómo reacciona al sismo un edificio simétrico? Anotar las fallas que genera el sismo en la estructura Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque LA ESTRUCTURA COMO UNA UNIDAD Descubrimiento ¿Qué función tendrá el tablero de una mesa? Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento LA ESTRUCTURA COMO UNA UNIDAD • Las LOSAS mantienen la unidad de la estructura. • Logra que la estructura tenga un comportamiento uniforme en cada piso o niveles, logrando que las columnas y los muros se deformen una misma cantidad en cada nivel. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento LOSAS Losa aligerada (1 ó 2 direcciones) • Caracterizadas por viguetas de concreto armado en una dirección y ladrillos de relleno (teknopor). • En esencia son losas nervadas rellenas de bloques. Losa maciza • Es un tipo de losa compacta que esta formada de concreto y acero, sin aligerantes. Generalmente tiene un espesor pequeño. Losa nervada • Sistema de entramado de viguetas cruzadas que forman una retícula, dejando huecos intermedios que pueden ser ocupados permanentemente por bloques huecos o por otros materiales ligeros y resistentes. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque ELEMENTOS ESTRUCTURALES Y NO ESTRUCTURALES Descubrimiento ELEMENTOS ESTRUCTURALES • Son elementos indispensables que sirven para darle resistencia y rigidez a la estructura. Su función principal es soportar el peso de la construcción (peso propio permanente) y peso de las personas, equipos móviles (no permanentes). • Las cimentaciones, columnas, vigas, losas, muros y otros son elementos estructurales del sistema llamado edificación. • Dentro de una edificación pueden convivir 2 materiales o más. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Descubrimiento ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES • Se consideran como no estructurales los elementos que no forman parte del sistema de soporte de la edificación. • Pueden o no estar unidos a las partes estructurales como: tabiques, ventanas, puertas, cerramientos, falsos techos, etc. • Los sistemas vitales que permiten el desarrollo de las funciones: redes eléctricas, sanitarias, de evacuación de residuales, los sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado, etc. • Los contenidos del edificio: equipos médicos y de laboratorio, equipos de oficina y mobiliario, etc. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque de evaluación PPT Instrumento ESTRUCTURA Lista de cotejo Lista de cotejo • Def. Listado de aspectos a evaluar (contenidos, capacidades, habilidades, conductas, etc.), al lado de los cuales se puede calificar (“O” visto bueno, o por ejemplo, una "X" si la conducta no es lograda) un puntaje, una nota o un concepto. En el trabajo de hoy se evaluará el metrado de cargas de los elementos. Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque Referencias • RNE: Reglamento nacional de edificaciones. http://ww3.vivienda.gob.pe/pnc/docs/normatividad/varios/Reglamento%20Nacional%20de%20Edificaciones.pdf • Diseño en concreto armado. https://es.slideshare.net/agemiler/diseo-en-concreto-armado-ing-roberto-morales-morales Mg. Ing. Christian M. Araujo Choque
