21/03/2022 CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN SISMORRESISTENTE (Parte 1) 1 21/03/2022 SABERES PREVIOS ¿Qué elementos conforman una edificación? A B C D E 2 21/03/2022 ¿Qué es un sismo y cómo afecta a las edificaciones? AGENDA DE LA SESIÓN 3 21/03/2022 CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN Y DISEÑO SISMORRESISTENTE AGENDA DE TEMAS • • • • • • • ELEMENTOS DE UNA EDIFICACIÓN RIGIDEZ LATERAL SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD RESISTENCIA Y DUCTILIDAD HIPERESTATICIDAD Y MONOLOTISMO ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES LOGRO DE LA SESIÓN 4 21/03/2022 • Identificar los elementos estructurales responsables de garantizar la integridad del edificio antes sismos. • Aprender sobre los distintos criterios de estructuración sismorresistente. ¿Cómo se deben distribuir los elementos estructurales? ¿Cómo evitar que la estructura sufra daños excesivos o colapse? DESARROLLO DE CONOCIMIENTOS 5 21/03/2022 CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN Y DISEÑO SISMORRESISTENTE AGENDA DE TEMAS • • • • • • • ELEMENTOS DE UNA EDIFICACIÓN RIGIDEZ LATERAL SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD RESISTENCIA Y DUCTILIDAD HIPERESTATICIDAD Y MONOLOTISMO ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES ¿Qué elementos conforman una edificación? Losas de techo Vigas Columnas Muros (o placas) Cimentación (Zapatas) 6 21/03/2022 ¿Qué elementos conforman una edificación? Losas de techo Vigas Muros (o placas) Columnas ¿Cómo representamos las fuerzas de gravedad y las fuerzas sísmicas? 200 𝑘𝑔/𝑚2 Fuerzas de gravedad (Peso de personas, mobiliario, etc) como peso por unidad de área sobre las losas de techo. 1000 𝑘𝑔/𝑚 Las fuerzas se transmiten de las losas a las vigas. Las vigas “sienten” una fuerza por unidad de longitud. 7 21/03/2022 ¿Cómo representamos las fuerzas de gravedad y las fuerzas sísmicas? Fuerzas sísmicas se representan como fuerzas horizontales aplicadas a la altura de las losas de techo (elementos de mayor peso) 1000 𝑘𝑔/𝑚 20 𝑡𝑜𝑛 10 𝑡𝑜𝑛 CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN Y DISEÑO SISMORRESISTENTE AGENDA DE TEMAS • • • • • • • ELEMENTOS DE UNA EDIFICACIÓN RIGIDEZ LATERAL SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD RESISTENCIA Y DUCTILIDAD HIPERESTATICIDAD Y MONOLOTISMO ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES 8 21/03/2022 ¿Qué es la rigidez lateral? Rigidez lateral • La rigidez es la oposición de la estructura a deformarse. Mientras más rígida es una estructura, menos se deforma ante cargas sísmicas. • Es necesario que los elementos estructurales aporten rigidez lateral a la estructura para evitar deformaciones excesivas. ¿Qué es la rigidez lateral? ¿Por qué es importante limitar las deformaciones excesivas? • Las deformaciones excesivas durante un sismo generan un efecto de pánico en los usuarios. • Las deformaciones excesivas generan mayores daños, en elementos estructurales y no estructurales. • La experiencia indica que las estructuras rígidas presentan un mejor comportamiento que las estructuras flexibles. 9 21/03/2022 ¿Qué elementos aportan rigidez lateral al edificio? • Los elementos que resisten las fuerzas sísmicas (fuerzas horizontales) son los pórticos (unión de vigas y columnas) y los muros (o placas). • Las placas tienen una rigidez lateral superlativamente mayor que los pórticos, por lo tanto aportan una gran rigidez lateral a la estructura completa. Tipos de sistemas estructurales sismorresistentes SISTEMA APORTICADO • Consta únicamente de pórticos. Es una estructura flexible (poco rígida) por lo tanto no es muy utilizada, ya que difícilmente se pueden controlar las deformaciones laterales. • Puede usare en edificios de poca altura (3, 4 pisos) pero requiere de un buen detallado y elementos fuertes y con mucho acero de refuerzo. 10 21/03/2022 Tipos de sistemas estructurales sismorresistentes SISTEMA DUAL • Combinación de pórticos y placas. Es el sistema más utilizado. Las placas proporcionan la mayor rigidez lateral. Los pórticos proporcionan una rigidez lateral menor, y soportan las cargas de gravedad. Tipos de sistemas estructurales sismorresistentes SISTEMA DE MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA • Consta únicamente de muros, sin columnas ni vigas. Tiene una gran cantidad de muros con poco espaciamiento entre ellos. • Todos los elementos divisorios son placas de concreto. • Son placas delgadas (10, 12 cm) y requieren de poco acero de refuerzo. • Su construcción es más económica que con edificios duales, la desventaja es que no admite sótanos para estacionamientos. 11 21/03/2022 CRITERIOS DE ESTRUCTURACIÓN Y DISEÑO SISMORRESISTENTE AGENDA DE TEMAS • • • • • • • ELEMENTOS DE UNA EDIFICACIÓN RIGIDEZ LATERAL SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD RESISTENCIA Y DUCTILIDAD HIPERESTATICIDAD Y MONOLOTISMO ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES • Está comprobado que los edificios regulares (simétricos) tienen un buen comportamiento ante sismos severos. • En contraste, los edificios muy irregulares han demostrado tener daños importantes inesperados y un desempeño inferior antes sismos severos. • Las estructuras irregulares tienen un comportamiento más impredecible ante sismos, aún con las herramientas de análisis actuales es difícil idealizar las estructuras complejas • Se pueden generar concentraciones de esfuerzos importantes en los elementos estructurales. 12 21/03/2022 Criterios de irregularidad en planta • Esquinas entrantes • Irregularidad torsional • Sistemas no paralelos • Discontinuidad del diafragma Criterios de irregularidad en planta • Esquinas entrantes • Irregularidad torsional • Sistemas no paralelos • Discontinuidad del diafragma 13 21/03/2022 • Distintos tipos de plantas con esquinas entrantes: • Las esquinas entrantes pueden generar concentraciones de esfuerzos en la estructura, en las zonas cercanas a los quiebres bruscos. • Las planta de la estructura “aletea” generando daños en las intersecciones. 14 21/03/2022 • La solución en este caso es dividir la estructura en dos bloques independientes. Junta sísmica • Como criterio normativo: 15 21/03/2022 Criterios de irregularidad en planta • Esquinas entrantes • Irregularidad torsional • Sistemas no paralelos • Discontinuidad del diafragma • Se da cuando se tienen placas muy rígidas en un extremo del edificio, y placas muy cortas o inexistentes en el otro extremo. Gran placa. Este lado se desplaza muy poco. Fuerza sísmica Pórticos sin placas. Este lado se desplaza mucho 16 21/03/2022 • La planta gira: Gran placa. Este lado se desplaza muy poco. Fuerza sísmica Pórticos sin placas. Este lado se desplaza mucho • Cuando existe asimetría de los sistemas resistentes: La fuerza sísmica se ubica al centro del techo La fuerza resistente a sismo está muy desplazada hacia la izquierda 17 21/03/2022 • Cuando existe asimetría en el peso del techo (es menos común, y más fácil de corregir que el caso anterior. Es menos crítico): La fuerza sísmica se ubica desplazada hacia la derecha La fuerza resistente está centrada Criterios de irregularidad en planta • Esquinas entrantes • Irregularidad torsional • Sistemas no paralelos • Discontinuidad del diafragma 18 21/03/2022 • Debe asegurarse una adecuada resistencia sísmica en ambas direcciones perpendiculares, por lo cual los sistemas resistentes (placas y pórticos) deben disponerse en 2 direcciones perpendiculares. Casos de asimetría (Vistas en planta) Criterios de irregularidad en planta • Esquinas entrantes • Irregularidad torsional • Sistemas no paralelos • Discontinuidad del diafragma 19 21/03/2022 • Los diafragmas rígidos son elementos planos que no se deforman en su plano, es decir que se comportan como un sólido indeformable. • Las losas de concreto pueden considerarse diafragmas rígidos. Con diafragma rígido Fuerza sísmica Sin diafragma rígido Este pórtico ya no recibe la ayuda de las placas, al ser más flexible se deforma más El pórtico central se conecta a las placas extremas por medio de la losa. Con diafragma rígido Sin diafragma rígido Fuerza sísmica Fuerza sísmica 20 21/03/2022 • Las grandes aberturas en el techo, debilitan a la losa de concreto, y se pierde el comportamiento de diafragma rígido: • Aberturas que atraviesan toda la losa: • Grandes “huecos” en la losa de techo: 21 21/03/2022 • Deben evitarse también zonas tipo puente (garganta). TRABAJO PRÁCTICO 22 21/03/2022 TAREA En grupos de 3 personas: Investigue acerca de una estructura que haya colapsado o sufrido daños severos por un mal comportamiento sísmico. • Puede ser una edificación, un almacén, un centro comercial, un puente, u otro tipo de estructura. Debe contener: • Descripción de la estructura. • Causas del colapso. Incluir: 1) Las causas reportadas por especialistas,2) Apreciación personal a partir de los conceptos aprendidos en clase. • ¿Cómo se hubiera evitado el colapso? Proponer alternativas de solución a partir de los aprendido en clase. Entrega: Semana 04 (Evaluación T1). Cada grupo hará una exposición con la ayuda de diapositivas en Power Point. Un miembro del grupo elegido al azar expone. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 23 21/03/2022 Blanco, A. (1994). Estructuración y Diseño de Edificaciones de Concreto Armado. Lima: Colegio de Ingenieros del Perú. Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Norma E.030: Diseño Sismorresistente. Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE). Norma E.060: Concreto Armado. 24
