Universidad José Antonio Páez.Materia: Estructuras para Arquitectos.

Curso: Cómo Diseñar Estructuras en Acero.

Clase IV:

Diseño de Estructuras de Acero en Arquitectura. Irregularidad en Plantas y Fachadas.

M.Sc. Esp. Ing. Prof. Alejandro F. Pocaterra B.

1.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Ningún INGENIERO puede lograr que un DISEÑO ESTRUCTURAL DEFICIENTE se comporte de

manera satisfactoria durante un evento SÍSMICO.

M.Sc. Ing. Prof. Luis A. Urdaneta.

1.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Recomendaciones Generales tomadas del Libro: MANUAL PARA EL PROYECTO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO PARA

EDIFICACIONES.

Ing. Enrique Arnal – Ing. Salomón EpelboimMINISTERIO DE DESARROLLO URBANO

COLEGIO DE INGENIEROS DE VENEZUELA

Caracas, 1984

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

PLANTAS IRREGULARES

NO ESTÁN TODAS LAS QUE SON

PERO SI SON TODAS LAS QUE ESTÁN

PLANTA

ISOMETRÍA

PLANTA

ISOMETRÍA Inadecuado:La edificación resulta muy débilen la dirección longitudinal.

Recomendación:Disponer pantallas en dos direccionesortogonales, tomando en cuenta el procesoconstructivo.

Aparentementesoportadapormuros muyesbeltos yenunasoladirección.

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Pero … ¿Qué son los Muros?.

PLANTA

ISOMETRÍA

PLANTA

ISOMETRÍA Inadecuado:La edificación resulta muy débilen la dirección longitudinal.

Recomendación:Disponer pantallas en dos direccionesortogonales, tomando en cuenta el procesoconstructivo.

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Pero … ¿Qué son los Muros?....

Son aquellas estructuras con geometrías particulares 4 : 1, de ciertas alturas que tienen en sus extremos elementos muy rígidos y de características especiales y rigidizan transversalmente los edificios.

Pero y ahora… ¿qué son los edificio con Muros Portantes?....

2.1.- ¿Qué son los Edificios e Muros Portantes?.

Son aquellas estructuras con geometrías particulares, de ciertas alturas y continuamente habitables, que tiene en sus extremos elementos muy rígidos y de características especiales.

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

CONSIDERACIONES GEOMETRICAS PARA MURO

bw

Lw

bw>0.1 m

bw<0.4Lw

Esto significa que un muro es por ejemplo; un elemento estructural cuyolado lw; es cuatro veces su ancho bw. Es por ejemplo Lw = 4 y su bw es1 metro.

¿Qué son los Edificios e Muros Portantes?.

Son aquellas estructuras con geometrías particulares, de ciertas alturas y continuamente habitables, que tiene en sus extremos elementos muy rígidos y de características especiales.

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

CONSIDERACIONES GEOMETRICAS PARA DINTEL

LnEsto significa que un dintel es un elemento estructural cuyo lado ln, siempre será menora cuatro veces su ancho. Esto define ya un geometría previa y particular del edifico quees: Dintel de altura 1,50, implica un lado Ln = 6 metros.

d DINTELLn<4d m

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Zona entracción

Zona en compresión

Fibras en tracción

Fibras en compresión

A AT C

Corte A-A

2.2.- ¿Cómo se comportan los Muros Portantes?.El comportamiento de un muro es similar a una sección en volado, donde el desplazamiento máximo se experimenta en el extremo del mismo y; se evidencian zonas tanto de tracción y compresión que equilibran la sección.

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

2.3.- ¿Cómo se comportan los Muros Portantes o Miembros de Borde?.Debido a la concentración de fuerzas de tracción y de compresión en las zonas extremas del muro, puede que se requiera concentrar grandes cantidades de acero para equilibrar estas fuerzas. Estos aceros se distribuyen en zonas llamadas Miembros de Borde.

MB MB CT ALMAZona entracción

Zona en compresión

Fibras en tracción

Fibras en compresión

A AT C

Corte A-A

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

2.4.- ¿Cómo se comportan los Dinteles?.Los dinteles presentan un comportamiento similar al de las vigas con zonas alternas de tracción y compresión. Pero debido a la gran magnitud de estas fuerzas la disposición del acero de refuerzo es completamente diferente.

TC

CT

B

B

Corte B-B

2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.Inadecuadas:Disposición inconveniente de las líneasrigidizantes, con lo cual se produciránfuertes movimientos torsionales, difícilesde resistir.

Recomendables:Disposición regular de las líneasresistentes, produciendo así uncomportamiento satisfactorio.

PLANTAISOMETRÍA

PLANTAISOMETRÍA

PLANTAISOMETRÍA

PLANTAISOMETRÍA

Aún más recientemente, en elterremoto de Chi-Chi, Taiwán, 1999(M = 7.6) podemos encontrar unedificio con falla torsional debida ala poca rigidez de dos planos defachada, lo cual condujo a suinclinación global.

SIMETRÍA Y REGULARIDAD

FALLAS DE DISEÑO

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2.- ¿Cómo se pueden diseñar las Plantas Regulares en las Estructuras?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.Inadecuado:

Disposición asimétrica de masas

Distribución simétrica de rigideces

Movimientos torsionales altamente peligrosos

Apropiado:

Concentrar rigideceshacia las masas

Más recomendable:

Simetría de masas y rigideces

Nota:

Video de lo Innecesario de una piscina en el techo.

3.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Regulares Verticalmente?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

IRREGULARIDADES VERTICALES

NO ESTÁN TODAS LAS QUE SON

PERO SI SON TODAS LAS QUE ESTÁN

3.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Regulares Verticalmente?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.Inadecuado:

Irregularidades y cambios bruscos enla disposición de vigas y columnas.

Recomendación:

Aumentar la rigidez en los elementosestructurales alrededor de las zonasirregulares.

Colapso parcial por distribución asimétrica de la rigidez

3.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Regulares Verticalmente?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.Inadecuado:

Concentración de esfuerzos en los ángulosentrantes de la planta.

Diferentes períodos de vibración paradiversas partes del edificio (Planta Flexible).

Recomendaciones:

a) Separar en dos o tres cuerpos, teniendo presente la esbeltez.

b) Enlazar las alas del edificio con vigas.

c) Rigidizar las alas con murosestructurales.

De los edificios colapsados o dañados en elSismo de Caracas (1967), algunos teníanesta forma.

Aquellos que fueron reparados utilizaron lasolución de enlazar las alas con vigas

3.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Regulares Verticalmente?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Inadecuados:

a) Esbeltez longitudinal exagerada.

b) Esbeltez exagerada global.

c) Plantamuy alargada.

Recomendaciones:

a) Ensanchar la base transversalmente.

b) Ensanchar base globalmente.

c) Dividir en cuerpos.

3.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Regulares Verticalmente?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.Inadecuado:

Edificios demasiado pegados; posibilidad degolpeteo en caso de un sismo (ChoqueSísmico).

Recomendación:

Separar los cuerpos la distancia necesaria parapermitir vibraciones en sentidos opuestos encaso de sismo.

T E R R E M O T O D E M É X I C O ( 1 9 - 0 9 - 1 . 9 8 5 )

4.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Finalmente en Acero o Concreto?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.Inadecuado:

Disposición inconveniente de pantallas.

Estructura muy débil en una dirección.

Recomendación:

Disposición regular de pantallas.

Proveer líneas resistentes en ambasdirecciones.

En edificaciones de Acero

En edificaciones de Concreto.

4.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Finalmente en Acero o Concreto?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Inadecuado:

Disposición inconveniente de pantallas.

Estructura muy débil en una dirección.

Recomendación:

Disposición regular de pantallas.

Proveer líneas resistentes en ambasdirecciones.

En edificaciones de Concreto.

4.- ¿Cómo se pueden diseñar las Estructuras Finalmente en Acero o Concreto?Bases de un Diseño Estructural de Calidad:A los fines de disminuir los riesgos en las edificaciones se deben tener presente las siguientes recomendaciones:

Para lograr diseños eficientes y NO EXPONER LAS ESTRUCTURAS se debe cumplir:

• Adecuar las Plantas para evitar los efectos Torsionales Primarios.

Inadecuado:

Disposición inconveniente de pantallas.

Estructura muy débil en una dirección.

Recomendación:

Disposición regular de pantallas.

Proveer líneas resistentes en ambasdirecciones.

En edificaciones de Acero

Receso…. Hasta la próxima Clase….Receso…. Hasta la próxima Clase….

Universidad José Antonio Páez.Universidad José Antonio Páez.Materia: Estructuras para Arquitectos.Materia: Estructuras para Arquitectos.

“No son muertos los que yacen en las tumbas frías … “No son muertos los que yacen en las tumbas frías … … Muertos son los que andan con sus almas frías y viven … Muertos son los que andan con sus almas frías y viven

todavía”.todavía”.

“Métanle vida a sus años y nunca años a su vida”“Métanle vida a sus años y nunca años a su vida”

Con cariño y hasta siempre … gracias por su tiempo;Con cariño y hasta siempre … gracias por su tiempo;

M.Sc. Esp. Ing. Prof. Alejandro F. Pocaterra B.M.Sc. Esp. Ing. Prof. Alejandro F. Pocaterra B.