criterios estructurales en proyectos de edificaciones
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CRITERIOS ESTRUCTURALES EN PROYECTOS DE EDIFICACIONES PhD. Genner Villareal Castro (06/06/2013) - Semana de Ingeniería en el Cip CajamarcaTRANSCRIPT
«...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
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nas
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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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