1_criterios_estructuracion

7/17/2019 1_Criterios_Estructuracion

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Criterios de Estructuración deEdificios

Ing. Valente Salgado HernándezBenemérita Universidad Autónoma de ue!la

"aragoza# ue!la. $é%ico&e!rero de '()(



CONTENIDOCriterios de Estructuración de Edificios

1. Introducción

2. Sistemas estructurales

3. Criterios de estructuración4. Condiciones de regularidad

5. ro!lemas de com"ortamiento

#. Estructuración de edificios



Criterios de Estructuración de Edificios

$. Dise%o con "erfiles de acero

&. Estructuración

1. Columnas2. 'igas o tra!es

3. 'igas Secundarias

4. Sistemas de "iso

5. Cone(iones

#. Detalles estructurales t)"icos

CONTENIDO



*esumen

Esta!lecer recomendaciones generales"ara lograr una estructuración eficiente en

edificios de acero+ es"ecialmente en,onas de alto riesgo s)smico.



EST*-CT-*CION1. Introducción

Eta"a inicial del dise%o estructural+mediante la cual se definen+ con !ase en

el "ro/ecto ar0uitectónico+ lasdimensiones generales de una estructura+tanto en "lanta como en eleación claros+

alturas de entre"iso+ etc.+ / los ti"os de

"erfiles utili,ados en tra!es / columnas"ara formar la estructura !sica de la

construcción



1. Introducción

-na edificación de!e cum"lir e(igencias de1. EST6I7IDD2. *ESISTENCI

3. *I8IDE94. :-NCION7IDD5. ECONO;<#. CONST*-CT6I7IDD

$. :O*;&. SI;6O7O=. ;EDIO SOCI7>O*8NI9TI'O

EST*-CT-*CION




? ;arcos r)gidos

? ;arcos con contraenteos conc@ntricos

? ;arcos con contraenteos e(c@ntricos? ;arcos r)gidos con muros de cortante+ o

? Com!inación de los sistemas anteriores

TIOS



A*)Construcción +emac,ada

Estructuración sim-le

&inales del siglo /I/ 0 -rinci-ios del //1

Acero !ásico AS2$ A3

2. Sistemas estructurales ;*CO *I8IDO

A*'Construcción +emac,adaEstructuración sim-le o -atas de gallo

edificio t4-ico de la década de los cuarenta1





A* 5Construcción Soldada

Estructura a !ase de marcos r4gidos en dos direcciones

edificio t4-ico de mediados de la década de los cincuenta ,asta fines de los sesenta1





A* 7Construcción Soldada


edificio t4-ico de -rinci-ios de la década de los oc,enta ,asta -rinci-ios de los noventa1





A* 6Construcción Com-uesta


edificio t4-ico de -rinci-ios de la é-oca reciente1

Acero !ásico AS2$ A56 0 acero de alta resistencia



2. Sistemas estructurales ;*CO ;IATO

A*3

Com!inación de Sistemas Estructurales



2. Sistemas estructurales ;*CO ;IATO

A*9

Com!inación de Sistemas Estructurales



2. Sistemas estructurales ;*COCONT*'ENTEDO

A* :Construcción Hacia el '(((

Estructura a !ase de marcos r4gidos en dos direcciones# contraventeos e%céntricos

Acero !ásico AS2$ A56 0 acero de alta resistencia



2. Sistemas estructurales ;*COCONT*'ENTEDO

A* )(Construcción ;es-ués del '(((

Estructura a !ase de marcos r4gidos en dos direcciones# con aisladores de !ase o

disi-adores de energ4a 0 aceros de alta resistencia.




SE<ECCI=> ;E< $A2E+IA< ;E ACUE+;? C?> <A A<2U+A ;E U>AE;I&ICACI=>

BA@A $E;IA A<2A

cero / mam"oster)a Concreto refor,ado cero

Concreto refor,ado cero Concreto de altaresistencia

Concreto "resfor,ado Concreto "refa!ricado Estructura mi(ta deacero / concreto

Concreto "refa!ricado Concreto "resfor,ado Concreto "ostensado

;am"oster)a

>?2AS ltura !aBa entre 1 / 5 nieles ltura media entre 5 / 2 nielesEdificio alto ms de 2 nieles

*E:E*ENCI DE;TE*I7ES



3. Criterios de estructuración

? Estructura de!e ser económica+ confia!le/ res"onder a las condiciones 0uesirieron de !ase "ara su anlisis /

dise%o.

? Sistema estructural elegido de!e sercongruente con el ti"o de suelo / ,onas)smica.

C*ITE*IOS8ENE*7ES




? 7a estructura de!e ser ca"a, deada"tarse a cam!ios ar0uitectónicos ofuncionales+ los 0ue son ineita!les

durante el desarrollo del "ro/ecto.

C*ITE*IOS8ENE*7ES




? recauciones es"eciales estructuras u!icadas en ,onas de alta

sismicidad

suelos de !aBa ca"acidad de carga ,onas de ientos fuertes costas

,onas "ro"ensas a la corrosión

sitios donde se tengan incertidum!res conrelación a las acciones.

C*ITE*IOS8ENE*7ES




? Tomar en cuenta consideraciones deresistencia / de deformación. ;illennium 6ridge+ 7ondres

Tacoma Narros 6ridge+ Tacoma

C*ITE*IOS8ENE*7ES

DE:INICION



4. Condiciones de regularidad

? 7as condiciones de regularidad sonre0uisitos geom@tricos / estructurales 0uede!en cum"lir las edificaciones+

inde"endientemente del material con 0ueest@n construidas.

DE:INICION

4 C di i d l id d CONSEC-ENCIS




? Da%os se concentran en estructurasirregulares+ es!eltas / con cam!ios!ruscos en rigide, /Fo resistencia.

CONSEC-ENCIS

4 C di i d l id d *ECO;ENDCIONES




? Es desea!le 0ue la estructura cum"la losre0uisitos de regularidad esti"ulados enlas normas antis)smicas

? lanta / eleaciones regulares. Eitar isos d@!iles Cam!ios !ruscos de rigide,

Cam!ios !ruscos de simetr)a en elementosr)gidos tanto en "lanta / eleación 8randes entrantes / salientes

*ECO;ENDCIONES

5 !l d t i t :CTO*ES




Causas de "ro!lemas de com"ortamiento? Configuración en "lanta? simetr)a en "lanta

? Configuración en altura? Discontinuidad de elementos erticales? Concentraciones de masa en "isos? Interacción entre elementos estructurales / no

estructurales? Inadecuada distancia entre edificacionesad/acentes

:CTO*ES

5 !l d t i t CON:I8-*CION



Irregularidad en -lanta

5. ro!lemas de com"ortamientoCON:I8-*CIONEN 7NT

5 !l d t i t CON:I8-*CION




lanta irregular

CON:I8-*CIONEN 7NT

5 !l d t i t *ECO;ENDCIONES



5. ro!lemas de com"ortamiento *ECO;ENDCIONES

Uso de untas s4smicas -ara diseos estructuralescon configuración de -lanta com-lea

5 !l d t i t *ECO;ENDCIONES



JuntasSísmicas

Los elementosarquitectónicos

deben respetar las juntas sísmicas


? El uso adecuado de Buntas de dilatacións)smica+ "ermite

conce!ir edificacionescon configuracionesen "lanta com"leBas.

*ECO;ENDCIONES

5 !l d t i t SI;ET*I



Asimetr4a# de!idoa dis-osición de elementos resistentes

5. ro!lemas de com"ortamiento SI;ET*I

5 !l d t i t E:ECTO DE



5. ro!lemas de com"ortamiento E:ECTO DEEACENT*ICIDD

Cuando e%iste e%centricidad# los daos se-resentan en los elementos de los e%tremos

5 !l d t i t I**E8-7*IDD



5. ro!lemas de com"ortamiento I**E8-7*IDDEN E7E'CION

Irregularidad en alturaCam!io a!ru-to en la geometr4a

5 ro!lemas de com"ortamientoCONCENT*CION



5. ro!lemas de com"ortamientoCONCENT*CIONDE ;SS

Irregularidad en alturaCam!io a!ru-to en la masa.

5 ro!lemas de com"ortamientoCONCENT*CION



5. ro!lemas de com"ortamientoCONCENT*CIONDE ;SS

Concentraciones de masa en altura aumentan la vulnerabilidad de

las estructuras frente a sismos

5 ro!lemas de com"ortamiento *O67E;S



5. ro!lemas de com"ortamiento *O67E;SDE *I8IDE9

Irregularidad en alturaCam!io a!ru-to en la rigidez.

5 ro!lemas de com"ortamiento DISCONTIN-IDDES



;iscontinuidad en elementos 0 fluo de fuerzas

5. ro!lemas de com"ortamiento DISCONTIN-IDDES




Antes Después

La discontinuidad de elementos verticales aumenta la vulnerabilidad

de las estructuras frente a sismos

5. ro!lemas de com"ortamiento DISCONTIN-IDDES

5 ro!lemas de com"ortamiento ISOS



iso dé!il

5. ro!lemas de com"ortamiento ISOSDE6I7ES

5 ro!lemas de com"ortamiento ISOS



iso dé!il -roducto de la discontinuidadde muros en el -rimer -iso

5. ro!lemas de com"ortamiento ISOSDE6I7ES




5. ro!lemas de com"ortamiento DISCONTIN-IDDES*ECO;ENDCIONES

ro0ectar# siem-re Due sea -osi!le# estructuras continuas en alturaen dos direcciones ortogonales -ara otorgar continuidad 0

redundancia a la estructura.

5 ro!lemas de com"ortamiento INTE*CCION



<a interacción entre elementos estructurales 0 no estructurales#-uede causar daos de consideración

5. ro!lemas de com"ortamiento INTE*CCION




;aos -roducidos -or la interacción de elementos estructurales 0 no estructurales

5. ro!lemas de com"ortamiento INTE*CCION




Interacción de muros de al!ailer4a con marco de concretogenerando fallas -or columnas corta

5. ro!lemas de com"ortamiento CC O

5 ro!lemas de com"ortamiento CO7-;N




? 7as columnas cortas"ueden / de!en sereitadas.

CO*T




Interacción entre elementosestructurales 0 no estructurales

5. ro!lemas de com"ortamiento*ECO;ENDCIONES

5 ro!lemas de com"ortamiento 8O7ETEO



El c,oDue entre edificios vecinoscom-romete su esta!ilidad





"ona de c,oDue entre edificios 0formas de -revenirlo

5. ro!lemas de com"ortamiento*ECO;ENDCIONES

Refuerzo de pisos críticos





? -na adecuadase"aración entreedificios+ eita el

cGo0ue / el cola"so.

*ECO;ENDCIONES

# Estructuración de edificios *ECO;ENDCIONES




? oco "eso.? Sencille,+ simetr)a / regularidad en "lanta.

?lantas "oco alargadas.? -niformidad en la distri!ución deresistencia+ rigide, / ductilidad eneleación.

? Hi"erestaticidad / l)neas escalonadas dedefensa estructural.

8ENE*7ES

# Estructuración de edificios *ECO;ENDCIONES




? :ormación de articulaciones "lsticas enmiem!ros Gori,ontales antes 0ue en loserticales "ara sismos e(ce"cionales.

? ro"iedades dinmicas de la estructuraadecuadas al terreno.

8ENE*7ES

'ENTS$ Dise%o con "erfiles de acero




1. cceso a una gran ariedad de "erfileslaminados o soldados en el medio

2. lta ca"acidad de material "ara so"ortarcargas

3. Ductilidad intr)nseca del acero

4. *a"ide, constructia

'ENTS$ Dise%o con "erfiles de acero




5. 8randes es"acios li!res entre columnas

#. Estructuras ms ligeras com"aradas conlas estructuras de concreto.

$. :acilidad en la remodelación oam"liación

$. Dise%o con "erfiles de acero *ECO;ENDCIONES




1. -tili,ar distancia entre elementos erticalesestndar de acuerdo a la "rctica del "a)s.

2. "roecGar los es"acios ar0uitectónicos "ara

los sistemas resistentes a fuer,as laterales ;uros resistentes a los esfuer,os cortantes.

Elementos en A ó J.

órticos r)gidos 0ue ofrecen es"acios a!iertos.

3. Eitar el uso de secciones 0ue no son defa!ricación comKn.





4. Dise%ar los elementos Gori,ontales "ara accióncom"uesta Gaciendo uso del concreto "araso"ortar las cargas so!re"uestas.

5. *e"etir+ re"etir+ re"etir Gaciendo uso deelementos id@nticos

6eneficios *educe el costo de fa!ricación

*educe el nKmero de errores inGerentes "or manode o!ra





#. Disminuir la com"leBidad del control deconstrucción

*educir la soldadura en o!ra

umentar el uso de cone(iones atornilladas. No Ga/ necesidad de andamios ni cim!ras

& Estructuración O6ETI'OS



&. Estructuración

? 7ograr un niel de seguridad adecuadocontra fallas estructurales causadas "orsismos fuertes /

? 7ograr un com"ortamiento estructuralace"ta!le en condiciones normales deo"eración durante su ida Ktil.

& Estructuración *ESONS6I7IDD



&. Estructuración

? Eitar "@rdidas de idas Gumanas / lesiones aseres Gumanos durante la ocurrencia de unsismo fuerte.

Im"edir+ durante un sismo fuerte+ da%os seeros en laestructura / en los elementos no estructurales murosdiisorios+ "retiles+ escaleras+ "lafones+ etc.

7ograr 0ue des"u@s de un sismo fuerte+ siganfuncionando las edificaciones estrat@gicasGos"itales+ estaciones de !om!eros+ refugios+al!ergues+ oficinas de go!ierno+ etc. "ara atender eleento.

&.1. Columnas *ECO;ENDCIONES



<a estructura de acero suele ser com-etitiva cuando se usa -arasalvar grandes claros.

&.1. Columnas

&.1. Columnas *ECO;ENDCIONES



&.1. Columnas

? -sar "erfiles laminados ti"o L o "erfilessoldados "referentemente ro!ustossimilar altura / ancGo de ala+ es"esores

de alma / ala com"ara!les.? ara elementos "rinci"almente en

com"resión+ ealuar uso de secciones

com"uestas.

&.2. 'igas o tra!es *ECO;ENDCIONES



&.2. 'igas o tra!es

? -sar "erfiles laminados ti"o L o "erfilessoldados+ con ma/or rea en las alas.

? Eitar siem"re 0ue sea "osi!le em"almesentre igas "rinci"ales.

? -sar el mismo ti"o de acero 0ue en lascolumnas.

? *eisar defle(iones / i!raciones.




&.2. 'igas o tra!es

? ro"orcionar menor resistencia 0ue lacolumna a la 0ue se une columna fuerte>iga d@!il.

$ecanismo con dao en vigas

recomendado1




Colocar atiesadores cerca de las uniones o en -untos

de a-licación de cargas concentradas

&.2. 'igas o tra!es




C o r t e s ) a 5 ' . ; I S .

Colocar atiesadores en am!os lados del alma de la viga

&.2. 'igas o tra!es

&.3. 'igas secundarias *ECO;ENDCIONES



C o r t e s ) a 5 ' . ; I S .

&.3. 'igas secundarias

Viga secundaria

Viga principal




& 3 gas secu da as

? -sar "erfiles laminados ti"o L o "erfilessoldados+ secciones armadas en canal+igas armadas a !ase de ngulos de

lados iguales.? -tili,ar dise%o com"uesto. El "at)nsu"erior siem"re est sometido acom"resión.

? *eisar defle(iones / i!raciones.? Cuidar los em"almes entre igas.




Vigas de alma -erforada -refa!ricadas comercialmente1.

g




Vigas de alma a!ierta ti-o oist armaduras -refa!ricadas1

C o r t e s ) a 5 ' . ; I S .

g




+e-etir -iezas idénticas -ara

facilitar la fa!ricación

g

&.4. Sistemas de "iso *ECO;ENDCIONES



Sistema de -iso com-uesto a !ase de vigas en fle%ión

"

&.5. Cone(iones INT*OD-CCION



? -no de los as"ectos ms im"ortantes enel dise%o de un edificio de acero es elcriterio ado"tado en la solución de las

uniones entre los diersos miem!rosestructurales.? Ti"os

Sim"le *)gida Semi>r)gida

&.5. Cone(iones *ECO;ENDCIONES



? EVI2A+ <A &A<<A ;E <A C?>E/I?>.? Dise%ar considerando modos de falla /

eligiendo cual ser el modo de falla

dominante.? -sar detalles de cone(ión sencillos.

? Eitar soldadura en o!ra.

&.5. Cone(iones DET77ESTIICOS



Cone%iones t4-icas a columna

TIICOS




Cone%iones continuas viga*columna tiesadores e(ternos al tu!o

TIICOS




Cone%iones continuas viga*columna tiesadores continuos

TIICOS




Cone%iones continuas viga*columna tiesadores continuos+ mu%ón acartelado

TIICOS

&.#.Detalles estructurales *ECO;ENDCIONESSO7DD-*



? Es"ecificar soldaduras de filete en lugarde "enetración com"leta cuando sea"osi!le.

SO7DD-*




Sección de cuatro "lacas

con soldadura de "enetración.

Evitar

SO -

Alternativa )

Alternativa '

Sección de cuatro "lacas

con soldadura de filete.




:orma eficiente de soldar el atiesador interior en

sección de cuatro "lacas.

Paso 1: soldar con filete en las primeras tres caras

Paso 2: soldar la cuarta cara con soldadura de tapón o de ranura




? Indicar soldaduras de filete 0ue "uedenreali,arse en una sola "asada conm0uinas de soldadura automtica

cuando sea "osi!le.? No indicar ms soldadura 0ue la

realmente necesaria. s) se eita

so!recalentamiento / deformación de"erfiles.




Sección constante de tres -lacas de alma delgada

Soldadura de filete -or un solo lado




Soldadura de filete -or un solo lado

Sección aria!le de tres "lacas de alma delgada




Sección de tres "lacas de alma gruesa

Soldadura de filete -or los dos lados

&.#.Detalles estructurales *ECO;ENDCIONES'I8S SEC-ND*IS



? Seleccionar a"ro"iadamente laorientación de las igas secundarias"aralelas al lado largo

? ;antener la relación entre lado corto a /lado largo !+ tal 0ue 1.25 M !Fa M 1.5.

? -tili,ar cone(iones atornilladas "ara la

unión de igas secundarias a la iga"rinci"al.




Alternativa ) tornillos a do!le cortante




Alternativa ' tornillos a cortante sim-le




Cone%ión sesgada a cortante

&.#.Detalles estructurales *ECO;ENDCIONESCONEAIN ;O;ENTO



lacas de muón soldadas a columna con soldadura de filete

Cone%ión a momento ti-o end*-late

&.#.Detalles estructurales *ECO;ENDCIONES



Unión de -atines del -erfil al end*-late

Con soldadura de filete -ara-atines de -oco es-esor

Con soldadura de -enetración-ara -atines de gran es-esor

&.#.Detalles estructurales *ECO;ENDCIONES;IE;6*OS



? 6uscar el menor nKmero de em"almes decolumnas "osi!le.

? Considerar la "osi!ilidad de utili,ar una secciónms r)gida "ara eitar la colocación deatiesadores

? Es"ecificar refuer,o en almas de igas en ,onade Guecos "ara instalaciones sólo donderealmente se re0uiera.

? Tratar de utili,ar "erfiles HSS "ara contraenteode marcos.




;etalle de cone%ión de contraventeo con -erfil HSS

Cone%ión en zona de nudo viga*columna

Cone(ión con "laca ti"o "eine




;etalle de cone%ión de contraventeo con -erfil HSS

Cone%ión con tra!e al centro del claro

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