AO DE LA PROMOCION DE LA INDUSTRIA RESPONSABLE Y COMPROMISO CLIMATICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE INGENIERA CIVIL

CURSO : a1 DOCENTE : IN TEMA : ALUMNOS : macalupu Sandoval luis alberto FECHA : 18-03-2014

PIURA- PERU 2014

INTRODUCCION

Nuestro pas se encuentra en una zona que se le conoce el cinturn de fuego, una zona altamente

ssmica, razn por la cual es de vital importancia el cumplimiento de la norma E-030 de nuestro

reglamento nacional de edificaciones.

Ante los sismos los edificios deben poseer la rigidez suficiente como para limitar los desplazamientos

laterales que ocasiona el movimiento telrico.

Adems debe tener las caractersticas dinmicas que impidan la amplificacin de las vibraciones que

sufre y poder resistir las fuerzas ocasionadas por este movimiento. Todo ello, sin dejar de ser lo

suficientemente dctil para poder disipar la energa adquirida durante el sismo

Otro problema que sufren la estructuras son debido a las cargas de viento, este problemas presenta en

estructuras metlicas debido a que no pase suficiente masa, nuestra norma tcnica peruana lo

contempla como una parte de la norma E-O2O, en el cual creo que se da poca importancia a a las

cargas ocasionadas por el viento

ACCION DEL VIENTO SOBRE LAS ESTRUCTURAS

INTRODUCCION

Cuando las construcciones comienzan a elevarse sobre el terreno, o cuando stas, a pesar de ser bajas

son muy livianas, a las acciones derivadas del peso propio y del uso, se le suma la provocada por el

viento.

En determinadas circunstancias esta accin suele adquirir valores tales que pueden llegar a condicionar

el diseo, tal es el caso de chimeneas que se elevan muy por encima del terreno, donde el viento es la

nica accin externa. Como se ver ms adelante, la forma ms conveniente para este tipo de

estructuras (por tener coeficientes de forma ms bajos) son las cilndricas o las que se aproximan a ella,

con lo cual se logra que la carga por viento sea 1/3 menor que la producida sobre una forma prismtica.

Otro ejemplo donde se pone de manifiesto la importancia de esta accin es en estructuras muy livianas,

tal es el caso de puentes colgantes que, debido a su poca masa, corren el riesgo de entrar en resonancia

y llegar a la destruccin por tal efecto, aun para velocidades del viento relativamente bajas. A los efectos

de evitar tales inconvenientes se aumenta la masa de los mismos, logrando as cambiar el periodo de

oscilacin.

Se puede mencionar tambin, dentro de las construcciones livianas, el caso de naves industriales,

parablicos, etc., donde el viento puede llegar a originar solicitaciones tales que pueden llegar a ser muy

superiores a las de peso propio y condicionar el diseo.

Con estos pocos ejemplos es suficiente para comprender la importancia de esta accin y como puede

llegar a condicionar el diseo.

ACCIONESDEL VIENTO

NORMA E-020 PARA CARGAS DE VIENTO

BARLOVENTO SOTAVENTO

Artculo 12.- CARGAS DEBIDAS AL VIENTO 12.1. GENERALIDADES La estructura, los elementos de cierre y los componentes exteriores de todas las edificaciones expuestas a la accin del viento, sern diseados para resistir las cargas (presiones y succiones) exteriores e interiores debidas al viento, suponiendo que ste acta en dos direcciones horizontales perpendiculares entre s. En la estructura la ocurrencia de presiones y succiones exteriores sern consideradas simultneamente. 12.2. CLASIFICACIN DE LAS EDIFICACIONES Tipo 1. Edificaciones poco sensibles a las rfagas y a los efectos dinmicos del viento, tales como edificios de poca altura o esbeltez y edificaciones cerradas con cobertura capaz de soportar las cargas sin variar su geometra. Para este tipo de edificaciones se aplicar lo dispuesto en los Artculos 12 (12.3) y 12 (12.4). Tipo 2. Edificaciones cuya esbeltez las hace sensibles a las rfagas, tales como tanques elevados y anuncios y en general estructuras con una dimensin corta en la direccin del viento. Para este tipo de edificaciones la carga exterior especificada en el Artculo 12 (12.4) se multiplicar por 1,2. Tipo 3. Edificaciones que representan problemas aerodinmicos especiales tales como domos, arcos, antenas, chimeneas esbeltas y cubiertas colgantes. Para este tipo de edificaciones las presiones de diseo se determinarn a partir de procedimientos de anlisis reconocidos en ingeniera, pero no sern menores que las especificadas para el Tipo 1. 12.3. VELOCIDAD DE DISEO La velocidad de diseo del viento hasta 10 m de altura ser la velocidad mxima adecuada a la zona de ubicacin de la edificacin (Ver Anexo 2) pero no menos de 75 Km/h. La velocidad de diseo del viento en cada altura de la edificacin se obtendr de la siguiente expresin.

Donde: Vh : velocidad de diseo en la altura h en Km/h V : velocidad de diseo hasta 10 m de altura en Km/h h : altura sobre el terreno en metros

12.4. CARGA EXTERIOR DE VIENTO

La carga exterior (presin o succin) ejercida por el viento se supondr esttica y perpendicular a la superficie sobre la cual acta. Se calcular mediante la expresin:

Donde: Ph : presin o succin del viento a una altura h en Kgf/m2 C : factor de forma adimensional indicado en la Tabla 4 Vh : velocidad de diseo a la altura h, en Km/h, definida en el Artculo 12 (12.3)

12.5. CARGA INTERIOR DE VIENTO Para el diseo de los elementos de cierre, incluyendo sus fijaciones y anclajes, que limitan en cualquier direccin el nivel que se analiza, tales como paneles de vidrio, coberturas, alfizares y elementos de cerramiento, se adicionar a las cargas exteriores calculadas segn el Artculo 12 (12.4), las cargas interiores (presiones y succiones) calculadas con los factores de forma para presin interior de la Tabla 5 TABLA 5 FACTORES DE FORMA PARA DETERMINAR CARGAS ADICIONALES EN ELEMENTOS DE CIERRE (C)

MAPA EOLICO DEL PERU

CALCULO DE LAS CARGAS DE VIENTO

A continuacion explicare detalladamente la accion de las cargas de viento sobre armaduras tipo cerchas

, para facilitar la visibilidad hare uso de utocad

De trata de un techo a una agua , cuya

altura es de 7metros tiene un ancho de 10

mt, y 15 mt de largo

Ubicacin: Piura

Uso : Industrial

Altura: 7m

CALCULO DE LA VELOCIDAD DE DISEO:

Segn la norma E.-020, considerar la maxima adecuada a la zona segn el anexo 2 (mapa eolico del

Per), pero no menos de 75km/h

Vh =v (h/10)0.22

Donde:

Vh: velocidad de diseo en la altura h, km/h

V : velocidad de diseo hasta 10m de altura, en km/h

.h: altura sobre el terreno en metros

Vh=75km/hx(7/10)0.22=69.34km/h

AHORA CALCULAMOS LA CARGA EXTERIO POR M2 O PRESION OCASIONADA POR EL VIENTO

De la norma E.020

TABLA 3.7.4

FACTORES DE FORMA (C) *

CONSTRUCCION BARLOVENTO SOTAVENTO

Superficies inclinadas a 15 o menos

+0,3 -0,7

-0,6

* El signo positivo indica presin y el negativo succin.

Esta tabla solo se utilizara para calcular el barbolento en la superficie inclinada

Barlovento

Ph=0.005C(Vh)2

Ph=0.005*(+0.3)(69.34)2= 7.212kgf/m2

Ph=0.005*(-0.7)(69.34)2= -16.828 kgf/m2

Trabajamos con el mayor valor absoluto, Ph=16.828kgf/m2 de succin

Barlovento

El viento genera una presion superficialsobre la cubierta del techo esta presion superficial se transforma a

una carga por metro lineal multiplicndolo por la mitad de la longitud de fondo o largo tributario

VIENTO

Sotavento

Ahora calculamos la carga por metro lineal:

El siguiente paso es hallar el producto de Ph por el largo tributario (L=15/2=7.5mt)

PU=16.828 Kgf/m2*7.5m =126.21 kgf/m

AREA TRIBUTARIA

Esa carga distribuida por metro lineal se multiplica por por el ancho tributario (AT) de cada nudo,

obteniendo as una carga puntual perpendicular a a cada nudo, de la manera siguiente:

Para el nudo 1 y 11

P=Ph*AT =126.21*0.51=64.367kgf

Del 2 al nudo 10:

P=Ph*AT=126.21*1.02=128.734kgf

Diseamos todos los nudos con el mayor

PARA LA PARTE PLANA VERTICAL

SOTAVENTO:

CONSTRUCCION BARLOVENTO SOTAVENTO

Superficies inclinadas entre 60 y la vertical

+0,8

-0,6

* El signo positivo indica presin y el negativo succin.

Ph= 0.005*C*Vh2 = 0.005*(-0.6)*(69.34)2 =-14.424 kgf/m2

Esta carga se distribuye sobre el area de la cobertura, pero debemos saber que idealizar cargas en

armaduras se deben idealizar como cargas puntuales sobre cada nudo de dicha armadura

Area tributaria

P=14.424kgf/m2*1m*7.5m=108.18kgf fuerza de succin

ANALISIS DE LA ARMADURA SOMETIDO A CARGAS DE VIENTO

SOFWARE: SAP-2000 V15

Idealizacin la cercha el software calculo de reacciones en los apoyos

Diagrama de fuerzas axiales deformada de la armadura

CARGAS DE SISMO

INTRODUCCION

La estructura de un edificio debe resistir al mismo tiempo acciones diferentes como es el caso del peso propio, el sobrepeso

de la ocupacin, el viento... Las particularidades de las acciones de un sismo hacen difcil conjugar un clculo con todas las

acciones al mismo tiempo, por lo que en el clculo se suelen utilizar como cargas ssmicas unas cargas convencionales que

produciran sobre el edificio los mismos daos que el terremoto. Estas cargas ssmicas se suelen calcular generalmente de

dos modos:

Por fuerzas estticas equivalentes: Se establece sobre la estructura un sistema de fuerzas puras que son equivalentes

a soportar un sismo. Generalmente son fuerzas horizontales situadas en el centro de masas de cada planta. Es el

mtodo ms sencillo y el que se suele utilizar mayoritariamente

Por consideraciones energticas: Se establece sobre la estructura una transmisin de energa que es equivalente a

soportar un sismo. Es un clculo ms complejo y menos utilizado, pero permite el clculo de sistemas estructurales y

tipos de sismo cuyo comportamiento no se adeca bien a sistemas de fuerzas estticas

El dimensionamiento de las cargas ssmicas para una estructura determinada depende principalmente de:

El terremoto de proyecto segn el que se espere en la zona en la que se site el edificio. Normalmente las normativas

definen el terremoto de proyecto a travs de su aceleracin ssmica

El tipo de suelo sobre el que se sita el edificio. Los terrenos demasiado blandos amplifican las vibraciones del suelo

La distribucin de masas del edificio. Al ser un sismo en esencia un movimiento, los daos en el edificio se forman debido

a la inercia que intenta mantener al edificio en su estado original. La inercia depende directamente de la masa, por lo que

a mayor masa mayores cargas ssmicas

Las caractersticas de las ondas de gravedad del maremoto esperable en la zona del edificio

EN EL EJEMPLO SIGUIENTE SE EXPLICARA DETALLADAMENTE EL PROCEDIMIENTO PARA

METRAR LAS CARGAS DE SISMO DE UNA EDIFICACION

El ejemplo consta de un prtico de 3 niveles y de 3 luces

Peso que no se considera debido a que la cimentacin se encuentra empotrada en el

suelo y la columna no presenta desplazamientos representativos

DESPLAZAMIENTO CERO,

PESO NO SE CONSIDERA

CALCULO DE CARGAS

PES0 DE LA AZOTEA

ELEMENTOS:

4 VIGAS ALIGERADO: t=20cm (300kg/m2)

Dimensiones: 40cmx60cm

3 COLUMNAS

Dimensiones: 40cmx40cm

Peso especfico del concreto: 2.4 tn/m3

Sobrecarga (s/c) :0.1tn/m2

P3 = CARGA MUERTA+ CARGA VIVA

P3 =PESO DE VIGAS+PESO DE COLUMNAS +PESO DE ALIGERADO+CARGA VIVA

= (0.4xO.6x2.4x6x3 + 0.4x0.4x2.4x1.4 x4+ 0.3x4x18) + (0.1x4.4X18x25%)

P3=36.098 Tn

PESO DEL 2 PISO

COLUMNAS: 40cmx40cm ALIGERADO: t=20cm (300kg/m2)

VIGAS : 40cmx60cm

S/C : 200Kg/m2

P2 = CARGA MUERTA + CARGA VIVA

P2 =PESO DE VIGAS+PESO DE COLUMNAS +PESO DE ALIGERADO+CARGA VIVA

P2 =(0.4x0.6x2.4x6x3+0.4x0.4x2.4x2.85x4+0.3x4x18)+(0.2x4.4x18x25%)

P2=40.306 tn

PESO DEL 1 PISO

ELEMENTOS ESTRUCTURALES:

COLUMNAS: 40cmx40cm

VIGAS : 40cmx60cm

ALIGERADO: t=20cm (0.3t/m2)

S/C : 200kg/m2

P1 = CARGA MUERTA+ CARGA VIVA

P1 =PESO DE VIGAS+PESO DE COLUMNAS +PESO DE ALIGERADO+CARGA VIVA

P1 =(0.4x0.6x2.4x6x3+0.4x0.4x2.4x2.7x4+0.3x4x18)+(0.2x4.4x18x25%)

P1=40.075 tn

RESUMEN DE CARGAS

P1 40.075 tn P2 40.306 tn

P3 36.098 Tn

TOTAL 116.479 TN

HALLAMOS LA CORTANTE BASAL (V)

V =

x P

PARA EL ANALISIS DEL EJEMPLO PANTEADO NOS UBICAREMOS EN LA CIUDADE

DE PIURA DONDE:

segn el mapa de zonificacin Piura est en la zona 3

DONDE:

Z: FACTOR DE ZONA

U: FACTOR DE USO

C: CATEGORIA

S: FACTOR DE SUELO

R: COEFICIENTE DE REDUCCION

P: PESO TOTAL DE LA ESTRUCTURA

FACTOR DE US0 SEGN LA CATEGORIA (categora C)

FACTOR DE SUELO (S): Los suelos de Piura se consideran SUELOS FLEXIBLES

COEFICIENTE DE REDUCCION:

: SISTEMA APORTICADO

EL FACTOR DE AMPLIFICACION SISMICA (C)

CALCULO DE C

DONDE TP =0.9 (TABLA N 2)

T = 0.3

C=2.5x(0.9/0.3)

C=7.5. C= 2.5

REMPLAZANDO LOS VALORES EN LA FORMULA DE LA CORTANTE BASAL:

V =

V=20.384 Tn cortante basal

DISTRIBUCION DE LA CORTANTE BASAL A CADA NIVEL

F =

V= 20.384 TN

PISO PESO (Pi)

tn

Hi (m) Pixhi

F=

3 40.075 10.2 408.765 9.890 2 40.306 7.4 298.264 7.216 1 36.098 4.5 135.441 3.930

total 116.479

Pi: peso por nivel o piso

hi: altura del nivel respecto a la cimentacin

DISTRIBUCIONDE CORTANTES

ANALISIS DEL PORTICO ANTE LAS CARGA DE SISMO

SOFWARE: SAP-2000 V15

Prtico en el programa SAP 200 Deflactada de dicho prtico ante las cargas de sismo

Diagrama de fuerzas cortantes diagrama de momentos flectores

COMPARACION DE LA NORMATIVIDAD PARUANA CON OTRAS NORMAS DE AMERICA LATINA

NORMATIVA VENEZUELA:

En Venezuela se han determinado ocho zonas ssmicas que van desde la zona cero , en la cual son muy

escasos los sismos, hasta la zona, que se caracteriza por tener una aceleracin mxima de terremoto A0,

igual a 0.4 g, siendo g la aceleracin de la gravedad .

Las ecuaciones que definen las 3 ramas del espectro elstico son las siguientes

NORMATIVA COLOMBIANA

La norma NSR-98 de Colombia contempla nueve zonas ssmicas, la de mayor peligrosidad es la 9, con

un valor A0= 0.4g y la de menor peligrosidad, la de 1 con un A0=0.05g , donde g es la aceleracin de la

gravedad , las ecuaciones del espectro elstico se indican a continuacin

NORMATIVA PARA ECUADOR

El CEC-2000 considera 4 zonas ssmicas que van desde 0.15g en la regin oriental, hasta la zona 4 que

tiene un valor de A0=0.4g en la parte de costa y de la sierra.

Las ecuaciones que definen el espectro son

NORMATIVA PERUANA

En nuestro pas, la norma tcnica de edificaciones E-030 considera 3 zonas ssmicas, la zona 1 que

tiene un valor de 0.15g, la dos es la mas extensa con un valor de A0=0.2g y la de mayor peligrosidad es la

zona 3 con 0.4g que se ubica en zona costera del Per , las ecuaciones que representan los espectros

elsticos son :

NORMATIVA CHILENA

La norma NCH 433 contempla 3 zonas ssmicas, la de mayor peligrosidad es la zona 3 con A0=0.4g, y la

menor es la zona 1 con 0.2g. el espectro elstico de chile es diferente al de otro pases de Latinoamrica

el cual est gobernado por una sola ecuacin :

COMPARACION DE LA NORMA E-020 DEL PERU Y LA NORMA N CH432 DE CHILE, PARA

CARGAS DE VIENTO

En Per se calcula la presin del viento con la formula

En chile se calcula de la siguiente manera:

En Per se calcula las presiones de viento respecto a un patrn de altura que es de 10m,

mientras que en chile existe otra ecuacin para calcular dicha presin

En Per se disea ante las cargas de viento tan solo con el mtodo esttico

En chile se disea ante las cargas de viento con dos mtodos : mtodo esttico y mtodo

dinmico

En chile existe una normas ms completa para calcular las carga de viento