criterios estructurales en proyectos de edificaciones

«...a las personas no los mata el sismo, sino los edificios»

Kliachko M.A.

MAPA SISMICO DEL PERUMAPA SISMICO DEL PERU

ACTIVIDAD SISMICA EN EL PERU ENTRE 1960-1995

PROBLEMÁTICA DE LA VIVIENDA PROBLEMÁTICA DE LA VIVIENDA EN EL PERUEN EL PERU

Enfoque socioeconómico:Enfoque socioeconómico:

Distribución de los centros de población en forma desequilibrada

La inseguridad ciudadana

Incremento de la pobreza urbana, centralismo, factores contaminantes del medio urbano

La autoconstrucción informal

Baja densidad residencial

COLUMNA CORTA

ROTULAS PLASTICAS EN LAS COLUMNAS

LICUACION DE SUELOS

SUELOS EXPANSIVOS

CENTRAL DE TELECOMUNICACIONES

Crecimiento vertical

ARQUITECTURA

ESTRUCTURACIÓN

PRE-DIMENSIONAMIENTO

METRADOCARGA VERTICAL

100%CM+100%CV

METRADOCARGA LATERAL (SISMO)

100%CM+___%CVNORMA DISEÑO SÍSMICO

MODELACIÓN 1 MODELACIÓN 2

ANÁLISIS POR CARGA VERTICAL

CONTROL 1 , 2

ANÁLISIS POR CARGA LATERAL

CONTROL 3OkOk No

DISEÑO ESTRUCTURAL

No

Clasificación SUCS (Df=1.90m) : SC/SM (Arena Arcillo/Limosa)

Contenido de Humedad Natural = 1.36 por cientoDensidad Unitaria = 1.65 gr/cm3Contenido de Sales = 0.09 por cientoAngulo de Fricción Interna = 26 grados Cohesión = 0.10 kg/cm2Permeabilidad = 1.75*10-2 cm/sMódulo de Poissón ( u ) = 0.30Módulo de Elasticidad ( E ) = 175 kg/cm2Módulo de Corte (G) = 67 kg/cm2Coeficiente de Balasto = 3.05 kg/cm3

Estudio de Mecánica de Suelos

PER

FIL

ESTA

TIFR

AFI

CO

AR

QU

ITEC

TUR

A

TRA

ZAD

O D

E EJ

ES

Ubi

caci

ón D

e C

olum

nas

y Vi

gas

Sent

ido

de A

liger

ado

Mur

os P

orta

ntes

Ancho Peralte0.15 0.30 C10.15 0.35 C20.15 0.40 C30.15 0.50 C40.15 0.55 C50.15 0.65 C6

Ancho Peralte0.15 0.4X0.4 C70.15 0.7 C80.20 0.55x0.7x0.3 C90.15 0.4x0.4 C100.20 0.6 C110.15 0.15 CA

SecciónTIPO

SecciónTIPO

Verificando Esfuerzos en Muros

De no cumplirse esta expresión mejorar la calidad de la albañilería (f’m) o aumentar el espesor del muro, o ver la manera de reducir la magnitud de la carga axial

Analizando Muros en Eje X

CUMPLE NO ...050.0034.0

565*40.100.140.0

5683.32395.10

ZUSNAp

tL

X

Y

X

Y

OK ...050.0059.0

565*40.100.140.0

5683.32325.19

ZUSNAp

tL

OK ...050.0051.0

565*40.100.140.0

5683.32365.16

ZUSNAp

tL

Analizando Muros en Eje X

Analizando Muros en Eje Y

CRITERIOS DE MODELACION

ESTRUCTURAL

BRAZO RIGIDO

Respuesta sísmica de estructuras con masas concentradas:

¤ Losa rígida en su propio plano.

¤ Desplazamientos horizontales de todos los nudos en un nivel de la estructura están relacionados con tres gdl de cuerpo rígido, dos componentes de desplazamiento horizontal y una rotación alrededor del eje vertical.

RESTRICCIONES CINEMÁTICAS

METRADO DE CARGAS

NORMA DE DISEÑO SISMO-RESISTENTE E030-2006

IRREGULARIDADES EN ALTURA

IRREGULARIDADES EN PLANTA

ANALISIS ESTATICO POR LA NORMA PERUANA E030-2006

Donde Z – zona sísmica, U – categoría de la edificación, S – tipo de suelo, C – factor de amplificación sísmica, R – coeficiente de reducción de fuerzas

Siendo Tp – período correspondiente al perfil de suelo

PR

ZUCSV

TT

C p5,2 5,2C

FUERZA CORTANTE EN LA BASE

Aceleración máxima del suelo firme con una probabilidad de 10% de ser excedida en 50 años

Factor de Zona

Se define de acuerdo a las condiciones de sitio y se interpreta como el factor de amplificación de la respuesta estructural respecto a la aceleración en el suelo

Coeficiente de Amplificación Sísmica

TT

C p5,2 5,2C

Siendo Tp – período correspondiente al perfil de suelo

Se define tomando en cuenta las propiedades mecánicas del suelo, el espesor del estrato, el periodo fundamental de vibración y la velocidad de propagación de las ondas de corte

Factor de Suelo

DESPLAZAMIENTOS LATERALES

JUNTA SISMICA

FUERZA SISMICA DE DISEÑO

ANALISIS ESPECTRAL POR LA NORMA PERUANA E030-2006

Donde Z – zona sísmica, U – categoría de la edificación, S – tipo de suelo, C – factor de amplificación sísmica, g=9,81m/s2, R – coeficiente de reducción de fuerzas

Siendo Tp – período correspondiente al perfil de suelo

RZUSCgSa

TT

C p5,2 5,2C

Espectro en suelo intermedio

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

7,5

8,0

8,5

T (seg)

C

Se orienta de acuerdo a los cosenos directores o ángulos de inclinación, dependiendo del programa estructural a usar

DIRECCION DEL SISMO

Modo 4 (4)

Modo 2 (2)

Modo 3 (3)

Modo 1 (1)

Modo 5 (5)

[ k – wn^2*m] (n) = 0

ANALISIS MODAL

ANALISIS TIEMPO-HISTORIA

ACELEROGRAMA DE LIMA (03.10.1974)

Albañilería confinada

Es aquella reforzada con confinamientos, un conjunto de elementos con refuerzos horizontales y verticales, cuya función es la de transmitir las cargas al terreno de fundación. Estos muros están enmarcados por columnas y vigas de refuerzo en sus cuatro lados

Levantado de muros hasta 1,20m de altura, nótese el alineamiento con cordel

Detalle de unión típica muro – columna de confinamiento

Control de calidad del concreto

Terreno nivelado y debidamente trazado para las excavaciones masivas para platea

Solado para platea de cimentación

Acero de platea y muros de concreto colocados listos para el vaciado

Losa de cimentación vaciada con acero de columnas y muros debidamente izados

Placas y columnas de concreto vaciadas listas para recibir a los elementos horizontales 

Encofrado de los diferentes tipos de elementos de concreto armado (Escaleras, muros y losas)

Encofrado de elementos horizontales

Detalle de aislamiento de tabiquería de ladrillo de arcilla del sistema estructural

MUROS DE DUCTILIDAD LIMITADA

Proceso constructivo

Paso 1 Paso 2

Paso 3 Paso 4

Edificaciones de acero

Edificación de acero con arriostres diagonales para minimizar los efectos de pandeo en vigas y corte en columnas

Perfil de acero estructural W de la AISC

PRINCIPALES AREAS DE INVESTIGACION

METODOS ESTADISTICOS (PROBABILISTICOS) → sismos son procesos eventuales no estacionarios

INTERACCION SUELO-ESTRUCTURA → contacto dinámico entre la base y la estructura

NO-LINEALIDAD GEOMETRICA Y FISICA → diagramas no-lineales desplazamiento-deformación (geométrica) y esfuerzo-deformación (física)

TRABAJO ESPACIAL Y MULTIPLES COMPONENTES DE ACCION SISMICA

ANÁLISIS SISMICO AMORTIGUACIÓN 2%ANÁLISIS SISMICO AMORTIGUACIÓN 2%Para tener un comportamiento de modelación adecuado al tipo de estructura, de concreto con Muros de Ductilidad Limitada (MDL) se realizó la inclusión del coeficiente Damping o amortiguación; el cual, por diferentes estudios e investigaciones se sabe que para estructuras de concreto tiene un valor aproximado de 2%

ANÁLISIS SISMICO: SECCION DE MUROS AGRIETADOSANÁLISIS SISMICO: SECCION DE MUROS AGRIETADOSDebido a que se está modelando una interacción con el suelo, se está usando un modelo más completo, el cual debe ser complementado con el comportamiento a los que están sometidos los muros de espesores delgados, los cuales, se agrietan ante los sismos y por ello durante la modelación se utilizó el concepto de sección agrietada. Para lo cual, se consideró un EI efectivo = 0,50 EIg

DISEÑO ESTRUCTURAL COMPARATIVO DE MUROS DE DISEÑO ESTRUCTURAL COMPARATIVO DE MUROS DE CONCRETOCONCRETO

PPTO Obra Estatico BalastoBarkan - Savinov

Amortiguación 2% - Muros Agrietados

% Variación

1 piso 7,893.09 kg 7,244.16 kg 6,572.40 kg 6,505.82 kg 7,786.49 kg 6.97%2 piso 7,893.09 kg 6,778.16 kg 6,422.35 kg 6,357.26 kg 7,608.69 kg 10.92%3 piso 7,893.09 kg 6,862.89 kg 6,543.35 kg 6,477.08 kg 7,752.10 kg 11.47%4 piso 7,893.09 kg 7,053.52 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 7.57%5 piso 7,893.09 kg 7,053.52 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 7.57%6 piso 7,893.09 kg 7,159.43 kg 6,340.61 kg 6,276.39 kg 7,511.90 kg 4.69%7 piso 7,893.09 kg 7,371.25 kg 6,543.35 kg 6,477.08 kg 7,752.10 kg 4.91%8 piso 7,893.09 kg 7,371.25 kg 6,441.23 kg 6,375.99 kg 7,631.11 kg 3.41%9 piso 7,893.09 kg 7,612.72 kg 7,278.21 kg 7,204.49 kg 8,622.70 kg 11.71%

71,037.77 kg 64,506.90 kg 59,023.96 kg 58,426.09 kg 69,927.29 kg -1.59%

N° de Pisos

DAÑOS EN EDIFICACIONES CON Y SIN AISLAMIENTO SISMICO

Base aislada

Base empotrada

junta sísmica

EDIFICIO REDUCTOEDIFICIO REDUCTO

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