Dsismico de Acero
Dsismico de Acero
Dsismico de Acero
EN EL COMPORTAMIENTO
SÍSMICO DE LA EDIFICACIÓN
III
gravitacionales, estas provocan esfuerzos que derivan del peso propio
de la edificación y de los elementos no permanentes provenientes de
su uso, es el sismo a través del movimiento vibratorio del suelo que
interrumpe el estado de reposo de la edificación provocando fuerzas
laterales que tenderán a generarles múltiples desplazamientos
oscilatorios cuando el edificio por inercia se opone al movimiento.
El origen de un buen entendimiento en materia
sismorresistente esta en discriminar que la edificación se vera
sometida a esfuerzos en distintas direcciones y que estos siempre
actuaran de forma combinada, lo cual es fundamental para darnos
una idea de la complejidad a lo que los elementos y sistema
resistentes se enfrentan a través del la configuración sismorresistente
y el calculo estructural.
CONCEPTOS CLAVE
Cargas Gravitacionales / Cargas Sísmicas / Fuerzas dinámicas / Fuerzas laterales.
CARGAS QUE PARTICIPAN EN EL COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA EDIFICACIÓN
20
3.1. CARGAS GRAVITACIONALES
•DIBUJOS •ESQUEMA
ACCIÓN DE CARGAS GRAVITACIONALES COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL
Las cargas gravitacionales
P •BAJO CARGA DISTRIBUIDA (MUERTA)
son aquellas generadas por el peso propio
P de la estructura y el uso diario de la
DCL edificación, se denominan gravitacionales
porque ejercen fuerzas verticales en sentido
EN EL descendente provocadas por el efecto
CONJUNTO constante que ejerce la fuerza de gravedad
sobre la masa en todos los cuerpos sobre la
tierra.
R R Se pueden distinguir 2
tipos según su permanencia:
•BAJO CARGA APLICADA (VIVA)
a) Las “Cargas muertas”, son aquellas que
P
se mantienen en constante magnitud y con
DCL una posición fija durante la vida útil de la
estructura, son exclusivas del peso de los
elementos resistentes.
EN CADA
b) Las “Cargas vivas”, son variables en
ELEMENTO
magnitud y posición, son causadas por el
peso de los objetos colocados
R R temporalmente sobre la edificación como el
mobiliario, equipos, tabiqueria, etc. y por la
ocupacion temporal de las personas que se
encuentran haciedo uso constante de los
•ESQUEMA •DIBUJOS
recintos.
TIPOS DE CARGAS GRAVITACIONALES COLAPSO POR CARGA COMBINADAS
Debemos tener presente
A •CARGAS SÍSMICAS •CARGA GRAVITACIONAL
que son las cargas que ejercen una fuerza
•CARGAS MUERTAS
en sentido vertical las que siempre hacen
(PESO PROPIO) R
que el edificio colapse, ya que durante un
• Estructura
A terremoto generalmente la edificación cae
• Elementos resistente hacia abajo y no hacia adelante. Esto se
P explica porque las fuerzas laterales
generadas por el movimiento de inercia en
•CARGAS VIVAS ESFUERZO
(USO) el edificio agotan la resistencia de la
estructura mediante flexión y esfuerzo
• Personas COLAPSO cortante, y luego la fuerza ejercida por el
• Mobiliario B peso de la estructura dañada la hace
B • Tabaquería desplomarse.
F
• Equipos
CARGAS QUE PARTICIPAN EN EL COMPORTAMIENTO SISMICO DE LA EDIFICACIÓN
21
3.2. CARGAS SÍSMICAS
•DIBUJOS •ESQUEMA
APLICACIÓN DE CARGAS SÍSMICAS COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL
A diferencia de las cargas
•SIN CARGA LATERAL
gravitacionales que son en su mayoría
P estáticas y producen fuerzas en dirección
DCL vertical, los sismos producen múltiples
cargas en dirección lateral (mucho menos
EN EL en dirección vertical), las cuales son
CONJUNTO aplicadas en forma abrupta y en un periodo
M de tiempo determinado.
•DIBUJOS Y ESQUEMAS
TIPOS DE ESFUERZOS BÁSICOS EN LOS ELEMENTOS RESISTENTES ELEMENTO TÍPICO
QUE TRABAJA A :
Tanto las cargas
gravitacionales como las cargas sísmicas
•ESFUERZO DE COMPRESIÓN actúan generando esfuerzos en la
A estructura. Estos esfuerzos por lo general
actúan de forma combinada durante el
sismo generando intensidades de
deformación variable sobre los materiales.
F1 F2 Columnas
Básicamente podríamos
•ESFUERZO DE TRACCIÓN identificar que son 5 los tipos de esfuerzos
B frecuentes provocados por cargas aplicadas
durante el sismo:
SISTEMAS RESISTENTES
PARA LA CONFIGURACIÓN
IV
desde el punto en que se generan hacia el terreno de fundación.
Es importante identificar los elementos resistentes
básicos ya que con estos “configuramos la estructura”. Según su tipo
veremos que estos trabajan de forma particular, y su comportamiento
depende tanto de su geometría (dimesiones), de sus propiedades
físicas (resistencia y rigidez), y por otro lado de la dirección y
mágnitud de las cargas aplicadas.
Para mostrar como estos elementos actúan en
conjunto se muestran aquí los sistemas resistentes que contempla la
Norma Chilena Oficial 433 Of.96 en su punto 5.4 titulado “Sistemas
Estructurales”. Ya que se entiende que estos son tradicionalmente los
más usados en la configuración estructural Chilena y por cierto los
más recomendados desde punto de vista sismorresistente para
nuestro territorio.
CONCEPTOS CLAVE
Sistemas Resistentes / Elementos Estructurales / Sistemas Estructurales.
ELEMENTOS Y SISTEMAS RESISTENTES PARA LA CONFIGURACIÓN
24
4.1. PILARES
Altura Útil
nudos permite que los miembros participen
Pilar H.A a flexión en el soporte de los esfuerzos
verticales y horizontales de forma
Luz libre de Viga combinada. Las conexiones o uniones entre
elementos estructurales, son por lo general,
los puntos más críticos. En los nudos de
viga y pilar el esfuerzo cortante produce
Luz Teórica de Viga
grietas diagonales a consecuencia de
esfuerzos excesivos de flexión.
•ESQUEMAS •ESQUEMAS Se considera a los marcos
MARCOS COMUNES DEFORMACIONES estructuras flexibles ya que pueden
F deformarse considerablemente sin perder su
resistencia. Sin embargo su comportamiento
DCL contra esfuerzos laterales no resulta ser tan
eficiente frente a sismos de magnitudes
•BAJO FUERZA elevadas como las de otros sistemas
GRAVITACIONAL
resistente en base a muros cortantes, es por
eso que suelen combinarse con otros
R R elementos resistentes.
•SIMPLE CON •SIMPLE CON APOYOS Los sistemas en base a
APOYOS FIJOS EMPOTRADOS
marcos han sido muy populares en la
configuración de espacios ya que permiten
F luces útiles la conformación de áreas libres y
DCL
funcionales afines a los requerimientos de
•BAJO FUERZA diversas actividades. Las luces libres
LATERA
pueden varían notablemente según la
materialidad empleada.
R R
•MÚLTIPLES CON APOYOS EMPOTRADOS Y MOVIL
ELEMENTOS Y SISTEMAS RESISTENTES PARA LA CONFIGURACIÓN
29
4.6. MARCO ARRIOSTRADO
RELACIÓN A LOS
EFECTOS SÍSMICOS Y LA
CONFIGURACIÓN
V
como la Fuerza de inercia, la Excentricidad y la Torsión pueden ser
controlados en forma mucho más práctica y específicamente a través
de la configuración sismorresistente.
En este capítulo se estudiaran algunos de los
conceptos generales que influyen en el comportamiento sísmico de
cualquier cuerpo construido, el propósito es distinguir como
intervienen algunas las variables de la configuración para obtener un
respuesta sismorresistente adecuada.
Los conceptos que se presentan a continuación
revelan que el comportamiento de todo cuerpo construido sometido a
esfuerzo sísmico derivan en el origen de la distribución de su masa y
de la rigidez de sus elementos. Estas dos son aspectos físicos muy
controlables por la configuración.
CONCEPTOS CLAVE
Comportamiento Sísmico / Respuesta Sísmica, Fuerza de Inercia, Torsión.
CONCEPTOS GENERALES EN RELACIÓN A LOS EFECTOS SÍSMICOS Y LA CONFIGURACIÓN
33
5.1. FUERZA DE INERCIA
•ESQUEMA
MOVIMIENTOS EN LA EDIFICACIÓN POR FUERZA DE INERCIA La Fuerza de inercia es un
concepto fundamental para entender el
comportamiento de un cuerpo construido
•EDIFICACIÓN •AL COMENZAR •DURANTE
EN REPOSO EL SISMO EL SISMO cuando es sometido a movimiento sísmico.
FUERZA DE FUERZA DE
INERCIA INERCIA A diferencia de las fuerzas del viento, que
son aplicadas externamente, cuando ocurre
un sismo las fuerzas son producidas
LOS PISOS internamente en el edificio, esto debido a
SUPERIORES
SE que en un principio solo la base del edificio
DESPLAZAN,
LA BASE
(en contacto directo con el terreno) tiende a
REGRESA A seguir el movimiento del suelo, mientras que
SU POSICIÓN.
LA BASE a nivel ascendente la masa del edificio se
SIGUE EL
MOVIMIENTO
opone al desplazamiento inmediato y tiende
DEL SUELO a seguir “inerte” en su ubicación de reposo.
Posteriormente las áreas
más altas de la edificación se desplazaran
de forma discontinua al tiempo de la base,
DIRECCIÓNES DE LA FUERZA SÍSMICA F F ocurriendo movimientos diferenciales entre
un punto y otro. Estos movimientos tenderán
a esforzar lateralmente los elementos
•DIBUJO •ESQUEMA resistentes al generar desplazamientos
EFECTOS DE LAS FUERZAS DE INERCIA DESPLAZAMIENTO ENTRE NIVELES relativos en cada nivel de la edificación,
FUERZAS DE INERCIA
DEFLEXIÓN HORIZONTAL O produciendo generalmente esfuerzos de
DERIVA corte y flexión. La naturaleza de la fuerza de
inercia se explica bien como sigue:
ESFUERZOS DE Las fuerzas de Inercia son
FLEXIÓN Y
COMPRESIÓN EN producto de la masa por la aceleración
ELEMENTO
VERTICALES
( F = m x a, Segunda Ley de Newton). La
aceleracion es el cambio de velocidad (o
velocidad en determinada dirección) en
función del tiempo, y es una función de la
ESFUERZOS DE
CORTE EN
naturaleza del temblor. La masa es una
UNIONES DE característica del edificio. Puesto que las
ELEMENTO
MOMENTO VERTICALES fuerzas son de inercia por lo general un
VOLCANTE aumento en la masa produce un aumento de
la fuerza, de alli la virtud inmediata del uso
DIRECCIÓNES DE
LA FUERZA de la construcción de peso ligero como un
REACCIONES EN LA
CIMENTACIÓN
SÍSMICA
enfoque de diseño sísmico”. ( Arnold y
F •LAS FUERZAS DE INERCIA GENERAN Reitherman P.38. ).
DEFLEXIONES HORIZONTALES DE PISO A PISO.
CONCEPTOS GENERALES EN RELACIÓN A LOS EFECTOS SÍSMICOS Y LA CONFIGURACIÓN
34
5.2. PERIODO Y RESONANCIA
•ESQUEMA •ESQUEMA
CONCEPTO DE PERIODO CONCEPTO DE RESONANCIA Al ocurrir un sismo el suelo
vibra de una manera errática y como
•PERIODO FUNDAMENTAL DE VIBRACIÓN: MOVIMIENTO SIMPLE
DE UN LADO A OTRO. consecuencia el cuerpo edificado, a través del
efecto de inercia, responde con movimientos
1 CICLO EN X SEGUNDOS
oscilatorios, por lo que también se podría decir
que el edificio vibra.
A B C D A
La vibración tiene un
periodo, el cual es la medida de tiempo en que
•SINCRONIZACIÓN Y AMPLIFICACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS tarda el edificio en cumplir un ciclo
DE LA MASA CON EL MOVIMIENTO DEL SUELO
(movimiento de ir y venir cuando vibra), dicho
•DIBUJOS periodo dependerá de la relación entre la
•FRECUENCIA: CANTIDAD DE CICLOS EN UN TIEMPO masa y la rigidez del sistema resistente. Se
DETERMINADO. FORMAS DE VIBRAR DE UN EDIFICIO
habla también de la frecuencia de vibración
N CICLOS EN X SEGUNDOS PRIMER MODO VEINTEAVO como la cantidad de ciclos en que se
TERCER MODO
FUNDAMENTAL MODO
“balancea” la estructura durante un tiempo
1 2 3 4 determinado.
Existe el riesgo durante el
sismo que el periodo de vibración del edificio
pueda coincidir con el periodo natural de
vibración del suelo, esto se conoce como
20 PISOS 20 PISOS 20 PISOS efecto de resonancia, el cual es
potencialmente peligroso ya que los
•ESQUEMA movimientos vibratorios del edificio al estar
ALGUNOS PERIODOS DE VIBRACIONES TÍPICOS sincronizados tanto en dirección y sentido con
EDIFICIO 10 - 20 PISOS los del suelo tenderán a amplificarse
( 1 – 2 seg.) infinitamente produciendo oscilaciones
•EL PERIODO DE UN CUERPO CONSTRUIDO DEPENDE DE
MUCHOS FACTORES. POR EJEMPLO SU PESO, LA violentas que sobrepasaran los limites
DISTRIBUCIÓN DE SU MASA, SU TAMAÑO, SU RIGIDEZ, EL
AMORTIGUAMIENTO, ETC.
elásticos de la estructura.
EDIFICIO 4 PISOS
Los periodos naturales del
ESTANQUE
( 0.5 seg.) ELEVADO suelo fluctúan entre los 0.5 a 1 seg. mientras
ESTACIÓN
( 4 seg.) PETROLERA (MAR) que los periodos fundamentales de las
EDIFICIO 1 PISO estructuras fluctúa entre los 0.05 a los 6 seg.
(2.5 - 6 seg.)
( 0.1seg) Lo anterior hace pensar que existe un rango
EQUIPO DE AIRE probable de sincronización entre los periodos
( 0.05seg) de ambas naturalezas, por lo que seria
fundamental “desincronizar los edificios”
calculando los posibles periodos tanto del
(riesgo de resonancia)
terreno como de la edificación a fin evitar el
riesgo de coincidencia entre ambos.
SUELO ( 0.5 – 1 seg)
CONCEPTOS GENERALES EN RELACIÓN A LOS EFECTOS SÍSMICOS Y LA CONFIGURACIÓN
35
5.3. CENTRO DE MASA Y CENTRO DE RIGIDEZ COINCIDENTE
•ESQUEMAS •DIBUJO
CAUSAS DE ROTACIÓN POR CONFIG. CONCEPTO DE TORSIÓN EN PLANTA La Torsión es el
comportamiento causado por la
A •DESEQUILIBRIO DE RIGIDEZ •Las fuerzas
excentricidad entre el centro de masa y el
sísmicas centro de rigidez, siendo la rotación
BUENA CONFIGURACIÓN MALA CONFIGURACIÓN horizontales
C.M secuencial de la planta en torno a un eje
C.R actúan en el
centro de vertical (C.R) su principal manifestación.
masa del
diafragma y La torsión es causa de
C.R este gira con importantes daños en edificios sometidos a
respecto a su
centro de sismos intensos, que van desde la
C.M rigidez. deformación parcial de los elementos
F
resistentes hasta el colapso total de la
estructura por esfuerzos de flexión, tracción
y corte. Una configuración que se denomine
•SOLO TRASLACIÓN •ROTOTRASLACIÓN •Mientras
mayor sea la sismorresistente debe evitar este
dimensión comportamiento.
B •DESEQUILIBRIO DE MASA C.R C.M del brazo
mayor es el Los tres casos de mala
BUENA CONFIGURACIÓN MALA CONFIGURACIÓN giro.
configuración que pueden dar lugar a
momentos torsionales en planta son:
•DIBUJOS •GRÁFICO
VARIACIONES DE RIGIDEZ DIFERENCIAS DE RESISTENCIA EN MATERIAL Tanto la Resistencia como
la Rigidez son propiedades fundamentales
de los materiales para oponerse a las
CONFIGURACIÓN EN BASE A: CARGA COLAPSO
( +) ( -) fuerzas horizontales inducidas por el sismo.
COMPORTAMIENTO La Resistencia es la capacidad de un
DÚCTIL material para resistir una fuerza aplicada sin
colapsar por rompimiento. La Rigidez en
COMPORTAMIENTO tanto, es la capacidad de ese mismo
FRÁGIL material para no deformarse cuando se le
COLAPSO
aplican fuerzas laterales.
• MUROS MARCOS
Por otro lado las cargas
laterales se distribuyen en función de las
Rigideces, por lo tanto, a mayor rigidez
mayor es la cantidad de fuerza que “toma”
un elemento. Es por eso que una
configuración adecuada debe tener rigideces
F bien distribuidas no solo por el tema de la
excentricidad sino para que elementos
aislados no tomen carga excesiva con
( -) ( +) respecto a otros y se sobre esfuercen.
• MARCOS ACOPLADOS
FACTORES RELEVANTES 39
DE LA CONFIGURACIÓN
SISMORRESISTENTE
VI
aprenderemos a elegir la forma resistente, proporcionar las partes y
designar la mejor ubicación y distribución de los elementos resistente.
En consecuencia a dotar a la estructura y su cuerpo edificado de un
comportamiento sísmico controlado.
A continuación y ya habiendo estudiado una serie
de conceptos fundamentales podemos introducirnos de raíz en el
tema de la Configuración Sismorresistente revisando puntualmente
una serie de factores relevantes que se consideran clave y que deben
estar presentes cualquier proyecto que posea una buen
comportamiento antisísmico. Estos resultaran ser las directrices
principales esperadas de ser aplicadas en la estructuración de
cualquier proyecto de Arquitectura que pretenda poseer una buena
estabilidad frente a movimientos sísmicos.
CONCEPTOS CLAVE
Configuración Sismorresistente / Criterios de Estructuración Sísmica.
FACTORES RELEVANTES DE LA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE
40
6.1. PROPORCIÓN, ALTURA Y HORIZONTALIDAD
•ESQUEMAS
RELACION DE ALTURA Y HORIZONTALIDAD SISMORRESISTENTE PARA FORMAS REGULARES La Proporción es la
EN HORIZONTAL: EN ALTURA: A adecuada relación que deben tener entre si
EN PLANTA: 0.5 < L < 2 las dimensiones de altura y horizontalidad
EVITAR L > 4 EVITAR H > 4 A en el diseño de un volumen edificado. En
H A una configuración se debe evitar que alguna
L
dimensión predomine exageradamente
L
sobre la otra. El objetivo es obtener un
H cuerpo regular que se comporte de manera
A homogénea frente a los esfuerzos sísmicos.
H
Por ejemplo, la Altura es
la dimensión que prevalece en edificios de
•DIBUJOS •DIBUJOS crecimiento vertical. Se debe tener en
ALGUNAS VARIACIONES DIMENSIONALES EFECTOS POR DESPROPORCIÓN cuenta que a mayor altura mayor será el
momento de volteo, y esto incrementa la
•Incremento de Altura •POR ALTURA EXAGERADA solicitación de los elementos del perímetro
por flexo-compresión y pandeo lateral.
3H También se debe tener presente que a
2H medida que un edificio se hace más alto
H
aumenta su periodo fundamental de
Incremento Incremento
del momento del periodo vibración, esto significara una redistribución
•Incremento del Largo de volteo. de vibración. en el nivel de respuesta y magnitudes de las
L 2L 3L fuerzas aplicadas. Proporciones
sismorresistentes recomendadas se pueden
F F
F apreciar en los gráficos.
Por otro lado, un cuerpo
•Incremento de Largo y Ancho con demasiada Horizontalidad (Ancho o
3L largo sobre la Altura) provoca que las
L 2A 2L 3A •POR HORIZONTALIDAD EXAGERADA secciones de la planta vibren
A
asincrónicamente presentando en algunas
áreas desplazamientos, velocidades y
aceleraciones diferenciales con respecto a
otras secciones. Algunas veces las
F diferencias del comportamiento en las
•Incremento de Largo , Ancho y Altura 3L
3A
Reacciones diversas del terreno afectan a parte del cuerpo. secciones se debe a las diferencias en las
2L propiedades geológicas del suelo de
2A fundación. En estos casos los diafragmas
L largos y angostos tienden a tener periodos
A 3H
que sincronizan con la parte mas critica del
H 2H espectro sísmico.
F
Deformaciones diferenciales entre los extremos del cuerpo.
FACTORES RELEVANTES DE LA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE
41
6.2. SIMETRÍA Y SENCILLEZ FORMAL
•ESQUEMAS •ESQUEMAS
NIVELES DE SIMETRÍA EN PLANTA NIVELES DE SIMETRÍA EN ELEVACIÓN Cuanto más similar
•SIMETRÍA RESPECTO A 2 EJES O MÁS (SEGURAS) •SIMETRÍA RESPECTO A 2 EJES respecto a dos o más ejes centrales sea la
disposición de los elementos resistentes,
mayor sera la simetría estructural de un
cuerpo construido. Esto tiene una
implicancia importantísima en términos
sismorresistentes, ya que una planta
simétricamente configurada apunta a la
coincidencia geométrica del Centro de Masa
con el Centro de Rigidez, por lo tanto a la
•SIMETRÍA RESPECTO A 1 EJE (POCO SEGURAS) •SIMETRÍA RESPECTO A 1 EJE reducción de la Excentricidad y en
consecuencia a un comportamiento regular
que evitará los efectos indeseados causados
por los movimientos torsionales.
Se recomienda que la
disposición simétrica de los elementos
resistentes sea diseñada tanto en planta
como en elevación, aunque se debe hacer la
•SIN SIMETRIA (INSEGURAS) •SIN SIMETRIA
siguiente salvedad:
“Puede haber simetría en
elevación, pero tiene menor significación
dinámica que la simetría en planta. De
hecho en términos puramente dinámicos, un
edificio no puede ser perfectamente
simétrico en elevación porque esta fijo al
•ESQUEMAS suelo y libre en su otro extremo.” ( Arnold y
CONCEPTO DE SENCILLEZ Y COMPLEJIDAD FORMAL Reitherman p.70).
FORMAS SENCILLAS (RESULTAN MÁS SEGURAS) FORMAS COMPLEJAS (RESULTAN MENOS SEGURAS)
Dos puntos se pueden unir entre si por una línea recta Dos puntos no se pueden unir entre si por una línea recta, Se debe mencionar que a
ininterrumpida. ya que esta se interrumpe. veces la simetría por si sola no es suficiente
para evitar la concentración de esfuerzos en
Tanto en planta como en elevación:
Tanto en planta como en elevación: algunos casos (se vera más adelante el
riesgo de plantas simétricas con esquinas
interiores). Por lo que es necesario asociar
la simetría estructural al concepto de plantas
geométricamente sencillas, en las que se
puede controlar el desarrollo formal siempre
que se puedan unir dos puntos en planta a
través de una línea recta.
FACTORES RELEVANTES DE LA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE
42
6.3. DISTRIBUCIÓN DE ELEMENTOS RESISTENTES
•DIBUJOS Y ESQUEMAS
NIVEL DE DISTRIBUCIÓN DE ELEMENTOS Será recomendable que
una configuración distribuya en el mayor
número posible de elementos resistentes la
transmisión de las cargas producidas por el
sismo y por el peso de la propia edificación.
Por ejemplo, si pensamos
en sistemas flexibles configurados en base a
marcos rígidos, la configuración que posea
Escasa distribución Distribución intermedia Distribución Elevada
un mayor numero de pilares y juntas de viga
y pilar será las más eficiente del punto de
L ½L ¼L vista de la distribución y resistencia de
esfuerzos verticales y laterales.
“Cuando en vez de pocos,
¼L hay muchos elementos, y un miembro
½L
empieza a fallar, habra muchos otros
L elementos que proporcionen la resistencia
necesaria” ( Arnold y Reitherman p.73).
Gran Área Área Área
Tributaria de Tributaria de Tributaria
Pilar Pilare de Pilar Un numero elevado de
Moderada Pequeña elemento permite que no se concentren las
•DIBUJOS Y ESQUEMAS fuerzas en elementos particulares, las
GRADO DE SEGURIDAD RESISTENTE EN CASO DE FALLA LOCAL trayectorias siempre tendrán caminos
alternativos para ser transmitidas y su
recorrido no dependerá totalmente de un
número reducido de elementos.
Recordemos que la falla de los mismos
Gran área de Área de Falla Mínima Área puede tener como consecuencia el colapso
Falla Moderada de Falla
parcial o total de la estructura en los
instantes posteriores del sismo debido a la
debilidad de los elementos restantes.
•DIBUJOS •DIBUJOS
EJEMPLOS HISTÓRICOS AUMENTO DE LA DENSIDAD RESISTENTE EN PLANTA. En la actualidad y gracias
a los adelantos técnicos en el desarrollo de
materiales constructivos, el porcentaje de
ocupación de elementos resistente en
planta, llamado Densidad estructural o
resistente, fluctúa entre el 1% y el 3% de la
superficie total de un edificios. Esto
TEMPLO DE KHONS, 1198 AC. 50% corresponde a una notable disminución
(-) RESISTENCIA Y RIGIDEZ (+) respecto edificaciones de épocas pasadas
donde se observan densidades de hasta un
(+) DESPLAZAMIENTO Y DEFORMACION (-) 50% de ocupación.
Lo cierto es que será de
importancia contar con una cantidad
suficiente de elementos estructurales
F F F dispuestos en planta. Los textos advierten
que una configuración que utilice una
densidad elevada de elementos
BASÍLICA DE SAN PEDRO, 1626. 25% estructurales genera un factor adicional de
seguridad resistente, esto porque el nivel de
•DIBUJOS resistencia y rigidez claramente aumenta.
DIRECCIÓN RESISTENTE Por ejemplo si a un planta
regular le vamos agregando poco a poco
más elementos resistente, a medida que se
somete movimientos sísmicos, veríamos
PANTEÓN, 442. 20% que su capacidad para oponerse al
desplazamiento y a la deformación se vera
poco a poco incrementada.
Es de importancia además
F1 : MUY DEBIL F1 : RESISTENTE F1 : RESISTENTE
cuidar que los elementos resistentes estén
F2 : DEBIL F2 : DEBIL F2 : RESISTENTE
F3 : RESISTENTE F3 : MUY DEBIL F3 : RESISTENTE dispuestos por lo menos en 2 direcciones
EDIFICIO MONADNOC, 1891. 15% perpendiculares de la planta. Recordemos
que los movimientos sísmicos pueden venir
de cualquier dirección, por lo tanto la
F1 F1 configuración debe disponer al menos de
F1
estas dos direcciones para lograr transmitir y
oponerse equilibradamente a las y las
fuerzas y deformaciones del cuerpo
edificado.
EDIFICIO SEARS, 1974. 02% F2 F2 F3 F2 F3
F3
FACTORES RELEVANTES DE LA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE
44
6.5. RESISTENCIA PERIMETRAL
MOMENTO VOLCANTE
FACTORES RELEVANTES DE LA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE
45
6.6. CONTROL DE LAS ESQUINAS EN PLANTA
MALA CONFIGURACIÓN
Y SUS SOLUCIONES
VII
configuración no sismorresistente) será la que presente un número
significativo de irregularidades en la ubicación y distribución de sus
elementos estructurales, así como geometrías complejas que tiendan
a concentrar masas y rigideces de forma arbitraria fomentando
comportamientos complejos y concentrando esfuerzos en puntos
particulares.
La serie de conceptos que se muestran a
continuación complementan en forma fundamental los contenidos
mostrados en los capítulos anteriores, sobre todo porque de aquí se
definen los parámetros negativos que una configuración
sismorresistentes debería evitar.
Para fortalecer el entendimiento de estos errores y
ayudar a evitarlos, se ha querido mencionar en lo posible algunos
consejos o soluciones capaces de prevenir las falla derivadas de una
mala configuración estructural.
CONCEPTOS CLAVE
Configuración estructural irregular / Variación de resistencia y rigidez.
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
47
7.1. VARIACIONES DE RESISTENCIA Y RIGUIDEZ PERIMETRAL
•DIBUJO •DIBUJO
CASOS PERIMETROS MUY DESEQUILIBRADOS COMPORTAMIENTOS En el comportamiento
•CONFIGURACIÓN sísmico de la edificación influye fuertemente
C.R ESQUINA RIGIDA la configuración del perímetro. Si existen
diferencias importantes de Resistencia y
C.M El centro de rigidez Rigidez en la composición y distribución de
se desplaza hacia la
esquina de los
los elementos, probablemente ocurrirán
Muros
Cortantes muros fenómenos torsionales en planta.
Un ejemplo típico de
La planta rotara
variaciones en el perímetro es el caso del
entorno al centro de edificio de esquina. En estos, las dos
Marcos rigidez, flexionando
las dos cara fachadas adyacentes a la calle tienen la
abiertas. necesidad funcional de generar aberturas
Fuerza Inercia
para la iluminación y ventilación interior. La
accesibilidad y comunicación visual con el
•CONFIGURACIÓN
ESQUINA RIGIDA
entorno muchas veces aumentan los
C.R C.M requerimientos por generar mayores
CONFIGURACIÓN CONFIGURACIÓN MURO
aberturas. El resultado es que en estas
ESQUINA RIGIDA FRONTAL FLEXIBLE El centro de rigidez
se desplaza hacia el caras los elementos resistente tienden a
cara rígida cara rígida fondo de los muros distanciarse y a reducir sus secciones,
cara flexible
cara rígida
•DIBUJO •ESQUEMA
NUCLEOS CON DISPOSICIÓN DESEQUILIBRADA INFLUENCIA DEL NUCLEO Existen muchos casos en
•En una planta cuadrada que la configuración estructural aparenta ser
Muros cortantes sencilla, regular y simétrica, siendo esto
claramente apreciable desde el perímetro.
Sin embargo se descuida la ubicación de
importantes elementos estructurales
interiores de gran influencia en el
comportamiento de la edificación, esta
Comportamiento Comportamiento
situación se denominan Falsa Simetría.
sencillo complejo
Un ejemplo paradigmático
•En una planta alargada es la mala ubicación en planta de los
núcleos verticales que contienen las
circulaciones e instalaciones. Estos
elementos suelen configurarse en base a
muros cortantes, siendo extremadamente
rígidos por lo compacto de sus dimensiones.
CONCENTRADO DISPERSO Comportamiento Comportamiento Una ubicación que genere excentricidad por
sencillo complejo la concentración importante de rigidez con
respecto al resto de los elementos de la
•En una planta Irregular
planta, provocara típicamente el
AREA AREA AREA comportamiento torsional. La falsa simetría
RIGIDA FLEXIBLE RIGIDA
AREA se observado sobre todo en edificios de
FLEXIBLE oficinas en que se han ocupado sistemas
estructurales muy flexibles para logran
espacios libres, y los núcleos rígidos se
tienden a ubicar arbitrariamente en alguno
Comportamiento Comportamiento
complejo
de los extremos de la planta.
•DIBUJOS sencillo
SOLUCIONES GENERALES PARA EL NUCLEO Algunas soluciones que
se recomiendan son:
CENTRAR FLEXIBILIZAR DIVIDIR Y SEPARAR
A B C EQUILIBRAR
D a) Equilibrar geométricamente el núcleo al
Marcos revestidos centro de la edificación .
1 Junta de Dilatación
2
b) Disminuir la rigidez del núcleo no
utilizando muros cortantes.
c) Dividir los núcleos equilibrando sus
ubicaciones en la planta.
d) Separar estructuralmente el núcleo a
través de juntas de dilatación.
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
49
7.3. PLANTAS IRREGULARES CON ESQUINAS INTERIORES
•DIBUJO •DIBUJO
PLANTAS IRREGULARES CON ESQUINAS INTERIORES COMPORTAMIENTO PLANTA IRREG. Se consideran como
Cueros Forman Planta plantas irregulares aquellas que tienden a
Independientes Irregular las formas de “+, H, T, L y U”. En numerosos
textos se menciona que estas formas
sufriran más daños ante las acciones de un
sismo que otras de forma regular. Lo cierto
es que el denominador común de estas
+ = configuraciones es que poseen esquinas
•Cada Cuerpo tiene una orientación resistente interiores o entrantes.
Particular y reacciona diferente.
El aspecto de riesgo
fundamental en estos casos es que cada
- DEFORMACIÓN + DEFORMACIÓN sección del cuerpo edificado al poseer una
orientación particular, reaccionara ante el
movimiento sísmico de manera diferentes en
R relación de unas con otras. Estas reacciones
independientes generaran una alta
•ESQUEMA
F concentración de esfuerzos en las áreas de
DIMENSIONES SEGURAS PARA LAS SECCIONES unión que son precisamente las esquinas
A ORIENTACIONES •Al estar unidos, los esfuerzos se concentran
interiores.
DIFERENTES
en la esquina produciéndose la falla. Las soluciones que se
L
ROTURA muestran en los gráficos abordan el
EVITAR A > 1.0 problema desde dos alternativas básicas:
L L a) Dividir estructuralmente el cuerpo en
secciones de forma regular más sencillas
A A = ANCHO L = LARGO R utilizando juntas dilatadoras.
•DIBUJO
F b) Incrementar la resistencia de las esquinas
SOLUCIONES GENERALES a través del refuerzo estructural o del diseño
achaflanado de las misma.
SEPARAR SECCIONES REFORZAR ESQUINA
A B La Normativa explica que:
1 2 “Los edificios de planta irregular solo podrán
proyectarse como una sola estructura,
cuando los diafragmas se calculen y
construyan de modo que la obra se
comporte durante los sismos como un solo
conjunto…En caso contrario cada cuerpo
debera proyectarse como una estructura
Junta de dilatación Muros Colectores Achaflanamiento separada. (NCH433 Of.96 P.18).
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
50
7.4. ESCALONAMIENTOS VERTICALES
•ESQUEMA
ESCALONAMIENTOS DE COMPORTAMIENTO RIESGOSO Hasta ahora se han
•CAMBIOS ABRUPTOS DE
mencionado algunos aspectos de riesgo de
•SECCIONES CON PROPORCIONES •SECCIONES CON PROPORCIÓN
MUY DIFERENTES RIGIDEZ DE ALTURA ESBELTa una mala configuración en planta, pero no
Área de debemos descuidar lo que una configuración
Área de concentración
Área de equivocada podría provocar en elevación.
concentración de esfuerzos
de esfuerzos concentración
de esfuerzos Se habla de
Escalonamiento Vertical cuando existen una
o más reducciones en el tamaño del piso de
un nivel con respecto al siguiente. Esto
puede resultar inconveniente dependiendo
del tipo de escalonamiento. Mientras más
SOLUCIÓN: DIVIDIR SOLUCIÓN:
EN 2 SECCIONES GENERAR SOLUCIÓN: DIVIDIR diferencias de resistencia y rigidez entre
CON JUNTA DE ESCANAMIENTOS EN CUERPOS secciones verticales, mayor será la
DILATACIÓN PARA PEQUEÑOS PARA INDEPENDIENTES
PERMITIR REDUCIR EL PARA PERMITIR
concentración de esfuerzos en las uniones.
COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO COMPORTAMIENTO
INDEPENDIENTE. DIFERENCIAL DIFERENCIAL. “El problema de cambio
de sección…se puede visualizar como el de
una esquina vertical interna. Los esfuerzos
SOLUCIÓN: SOLUCIÓN: SOLUCIÓN: deben rodear la esquina porque se ha hecho
GENERAR GENERAR GENERAR
ACHAFLANAMIENTO ACHAFLANAMIENTO ACHAFLANAMIENTO un cambio de sección impidiendo una ruta
PARA NO PARA CONDUCIR PARA NO más directa. Así cuanto más pequeños sean
CONCENTRAR LAS CARGAS EN CONCENTRAR
CARGAS EN EL FORMA DIRECTA ESFUERZOS EN LOS los escalones o cambios de sección en un
PUNTO DE CAMBIO SIN CONCENTRAR PUNTOS DE CAMBIO escalonamiento normal o invertido menor
DE SECCION. ESFUERZOS. DE LA BASE.
sera el problema” (Arnold y Reitherman
p.114 ).
•ESQUEMA •IMÁGEN
Un tipo de escalonamiento
ESCALONAMIENTOS INVERTIDO - ALTO RIESGO COLAPSO ESCALONAMIENTO INVERT.
no recomendable en zonas sísmicas es el
Escalonamiento Invertido, consistente en el
Trayectorias de Mínima Sección incremento del tamaño en elevación a
cargas muy Resistente al medida que aumentan los niveles. En estos
PENDULO INVERTIDO
interrumpidas esfuerzo cortante
diseños aumenta la masa en altura y a la
ves decrecen los elementos resistentes a
F nivel del suelo. Si lo visualizamos como un
F Gran gran péndulo invertido notaremos que las
Masa fuerzas de inercia serán extremadamente
= altas y el riesgo de volcamiento elevado.
En los gráficos podrán
R observar soluciones para prever los efectos
negativos por escalonamiento.
MOMENTO VOLCANTE ELEVADO
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
51
7.5. PISO DEBIL
•ESQUEMA
FALLA POR GOLPETEO En Chile, la Normativa
General de Urbanismo y Construcción
CONFIGURACIÓN DIFERENTE = COMPORTAMIENTO SÍSMICO DIFERENTE permite en algunas circunstancias que dos o
ZONA CRÍTICA
más cuerpos edificados puedan parearse
DE GOLPETEO entre si. Sin duda, esta situación puede ser
motivo de riesgo en materia sismorresistente
por lo que se conoce como el fenómeno de
CUERPO A Golpeteo por Colindancia.
CUERPO B
Dependiendo de las
características que derivan del tipo de
Sistema Estructural, de la Configuración y
de las propiedades de los Materiales una
edificación tendrá un comportamiento
•ANTES DEL SISMO •DURANTE EL SISMO
determinado de reacción frente a las fuerzas
provocadas por el sismo.
SOLUCIÓN: Distancia SOLUCIÓN: Junta de
CALCULAR LA GENERAR UNA Dilatación Debido a estas reacciones
SEPARACIÓN SUPERFICIE DE
NECESARIA ENTRE AMORTIGUAMIENTO particulares propias, si dos cuerpos
CUERPOS EN LA ZONA independientes se encuentran en
CONSTRUIDOS CRÏTICA
colindancia (pareados), cuando el sismo
comience es seguro que tenderán a chocar
entre si provocándose severos daños en las
zonas de contacto.
•ESQUEMA •IMÁGEN Una forma obvia de
INFLUENCIA DE ELEMENTOS NO COINCIDENTES FALLAS LOCALES POR GOLPETEO prevenir el Golpeteo es generar la
separación necesaria para prevenir el
contacto entre los cuerpos colindantes. Esto
ZONA DE COLINDANCIA
se puede realizar calculando la posible
oscilación máxima en el desplazamiento de
cada cuerpo, siendo la suma de ambos la
distancia segura de separación. De no ser
LOSA - B posible un distanciamiento mínimo se
requerirá el uso de juntas de dilatación para
amortiguar las vibraciones de cada cuerpo.
•CUANDO LAS
LOSAS NO SON LOSA - A La normativa de Diseño
COINCIDENTES Sísmico recomienda en su punto 5.1 titulado
PUEDEN
PROVOCAR MÁS “Separaciónes entre edificios o cuerpos de
DAÑO EN LA edificios” acciones y distancias preventivas
EDIFICACIÓN especificas en caso de colindancia.
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
53
7.5. MUROS CORTANTES DISCONTINUOS
•DIBUJO •ESQUEMA
MUROS CORTANTES DISCONTINUOS EFECTO DE LA DISCONTINUIDAD Se ha mencionado que un
•DISTRIBUCIÓN ARBITRARIA •PERDIDA PARCIAL DE CONTINUIDAD muro cortante es un elemento resistente que
COMPRESIÓN
posee extremada rigidez en su sentido
F longitudinal, lo que le proporciona gran
resistencia a la deformación lateral.
TRACCIÓN
Se han registrados
muchos casos de edificios en que los muros
MOMENTO
VOLCANTE cortantes se han descontinuado en su
dirección vertical. Estas discontinuidades se
observan entre los pisos superiores o la
R interrupción abrupta en el primer nivel.
En estos ejemplos las
fuerzas producidas durante el sismo no se
pueden transmitir directamente hacia abajo
a través de los muros. La consecuente
Mayor masa
y rigidez trayectoria indirecta de las cargas produce
graves sobreesfuerzos en los puntos de
Corte y interrupción. Un caso “celebre“ fue el del
SOLUCIÓN: SOLUCIÓN: deformación Hospital Olive view durante el terremoto de
ORDENAR Y CONTINUAR
UNIFICAR LOS MUROS
en pilares San Fernando en 1971 (E.E.U.U). En que la
MUROS EN HASTA LOS marcada discontinuidad de muros en los
ELEMENTOS CIMIENTOS
VERTICALES DEL
niveles inferiores le generaron Piso Blando.
CONTINUOS EDIFICIO.
“Se debe señalar que un
muro de cortante discontinuo es una
contradicción fundamental del diseño; el
• CORTES ESQUEMÁTICOS •IMÁGEN
propósito de un muro de cortante es colectar
CASO DEL HOSPITAL OLIVE VIEW FALLA S HOSPITAL OLIVE VIEW
las cargas del diafragma en cada piso y
transmitirlas tan directa y eficientemente
1 como sea posible a la cimentación. El hecho
1.- Muros Cortantes solo del 2º al 4º Nivel. de interrumpir esta trayectoria es un error
2.- Primer Nivel y Subterráneo sin continuidad. fundamental…” (Arnold y Reitherman
p.129).
2
Los textos sugieren en
forma tajante evitar la discontinuidad de los
muros cortantes, proponiendo replantear el
tipo de elemento o sistema resistente si es
1
que las variables funcionales o espaciales
del diseño así lo requieren.
2
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
54
7.6. VARIACIONES DE RIGIDEZ EN PILARES
•DIBUJOS •ESQUEMA
COMPARACIÓN DE CONFIGURACIÓN MECANISMOS DE DEFORMACIÓN
DE PILAR Y VIGA Uno de los mecanismos
con que se diseña una estructura para
sobrevivir a un sismo de gran magnitud son
F Rotula las rotulas plásticas. Estas son zonas
•CONFIGURACIÓN DE RIESGO Plástica detalladas para que se produzcan
deformaciones capaces de disipar energía.
Las rotulas plásticas
VIGA FUERTE tienden ubicarse cerca de las uniones de
viga y columna, siendo conveniente por la
R estabilidad vertical de la estructura que se
FORMACIÓN
formen en vigas y nunca en columnas.
ROTULA PILAR DEBIL-VIGA FUERTE
PLÁSTICA Desde el punto de vista de la configuración
la formación de rotulas plásticas dependerá
como se diseñe el conjunto de pilar y viga.
F
PILAR DEBIL Rotulas En configuraciones
Plástica
deficientes por ejemplo, se ha observado el
diseño de pilares débiles y vigas fuertes.
Esto quiere decir que bajo fuertes fuerzas
sísmicas las rotulas plásticas se formaran en
los extremos de los pilares, por lo tanto
R serán estos quienes se deformaran, y bajo
el esfuerzo constante de flexo-compresión
•CONFIGURACIÓN SEGURA PILAR FUERTE-VIGA DEBIL provocado por las cargas gravitacional es
•IMÁGEN seguro el rápido colapso de la estructura.
FALLA PILAR DEBIL-VIGA FUERTE Lo anterior sugiere que
contar con una correcta configuración es
VIGA DEBIL generar el diseño inverso, es decir, un
conjunto de Pilar Fuerte y Viga débil. En
este caso nos aseguraremos que las vigas
FORMACIÓN
ROTULA
se comportaran plásticamente antes que las
PLÁSTICA columnas obteniendo una estructura más
estable donde las deformaciones serán
controladas
PILAR FUERTE
Bajo lógica anterior
resultara menos complejo reparar una viga
que un pilar en caso de que ocurran
deformaciones graves en la estructura.
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
56
7.8. ABERTURAS EN MUROS CORTANTES Y DIAFRAGMAS
•ESQUEMAS
CAMBIO DE UN MURO CORTANTE A UN MARCO SEGÚN ABERTURAS. Si se hacen demasiadas
Sin aberturas Pocas Aberturas Aberturas Intermedias Grandes Aberturas aberturas en un muro cortante o en un
diafragma horizontal, se podrá comprobar
que su comportamiento puede cambiar de
forma radical perdiendo ostensiblemente
sus propiedades sismorresistentes
originales .
El tamaño y la ubicación
de las aberturas que se le hacen a un muro
cortante pueden reducir severamente su
capacidad resistente y la capacidad de
Muro Cortante Muro Con Aberturas Muros Acoplados Marco Rígido estos para oponerse a la deformación
lateral. Si el grado de las aberturas es
significativo es seguro que se producirán
áreas localizadas de debilidad y de posibles
fallas que hagan colapsar al muro. En los
gráficos se puede observar como una serie
de aberturas regulares transforman un muro
cortante en un marco rígido
En el caso de los
diafragmas las aberturas de gran tamaño
generadas para efectos de circulación,
•La deformación y los tipos de falla cambian según la cantidad y ubicación de aberturas. iluminación o relación visual entre pisos,
pueden ocasionar la aparición de áreas
•ESQUEMAS flexibles que atenuaran la transmisión eficaz
ABERTURAS EN UN DIAFRAGMA HORIZONTAL de las fuerzas sísmicas entre los elementos
•TAMAÑO EXAGERADO •MÚLTIPLES verticales de la estructura. Por otro lado el
Perdida de resistencia para oponerse a la flexión horizontal Perdida de resistencia para oponerse a la flexión horizontal área horizontal del diafragma colabora a
y capacidad para transmitir cargas laterales. y riesgo de múltiples fallas locales. oponerse a los movimientos torsionales de
la estructura, mientras menos área menor
será la oposición a la torsión y mayor el
riesgo de rotura para el diafragma en sus
puntos mas débiles.
En estos casos la
solución se basa simplemente en diseñar
cuidadosamente la cantidad y ubicación de
vanos para no debilitar accidentalmente la
capacidad resistente de estos elementos.
ASPECTOS DE RIESGO DE UNA MALA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE Y SUS SOLUCIONES
57
7.9. INFLUENCIA DE ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES
•ESQUEMAS
EFECTOS DE DISTRIBUCIÓN IRREGULAR DE TABIQUERIA Se ha comprobado que la
•ELEVACIÓN •PLANTA presencia de elementos no estructurales
Concentración
puede cambiar el comportamiento dinámico
de esfuerzos de una estructura resultando ser causa no
Área Rígida Área Flexible Concentración
de esfuerzos intencional de daños y fallas. Se debe tener
especial precaución en la ubicación de
F tabiques de materiales rígidos y pesados
Área Flexible F Área Rígida como la albañilería son los que introducen
las mayores rigideces accidentales. Cielos
falsos y muros cortinas tienden a sufrir los
mayores daños.
“La interacción no
•DIBUJO intencional tiene dos aspectos negativos: los
COMPORTAMIENTO DE CIELOS FALSOS componentes no estructurales se sacrifican
Cielo Falso en contacto directo con el Con las deformaciones de la estructura los El cielo falso se comporta como un innecesariamente y, desde el punto de vista
perímetro de la estructura elementos del cielo falso se traccionan entre si. elementos frágil a la deformación. de la configuración, la rigidez introducida en
lugares al azar pueden redistribuir cargas en
formas desigual y producir torsión” (Arnold y
Reitherman p.145).
VIII
A continuación se presentan una serie de
recomendaciones que podrán servir de guía para plantearlas en el
diseño de nuestros propios proyectos, verán que todas estas
recomendaciones se basan en variables de ordenamiento que ya han
sido reiteradas en los capítulos anteriores de la que se pueden
identificar 3 grupos básicos:
CONCEPTOS CLAVE:
Sencillez Estructural / Regularidad Estructural / Simetría Estructural.
RECOMENDACIONES PARA UNA CONFIGURACIÓN SISMORRESISTENTE EFECTIVA
59
8.1. REGLAS BÁSICAS DE CONFIGURACIÓN
1
La estructura debe
•APLICAR
• MASA SIN DISTRIBUCIÓN UNIFORME • MASA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA distribuir su peso en forma regular y nunca
•EVITAR
2
Todos los elementos
•APLICAR resistentes verticales deben ser continuos
•EVITAR
3
Se deben disponer muros
•APLICAR
4
Los elementos
•APLICAR
resistentes deben ubicarse y distribuirse
•EVITAR
3 1 2 1
2
5
•APLICAR En caso de contar con un
•EVITAR
6
Se deben utilizar formas
•APLICAR
7
Las configuraciones que
•APLICAR
tengan esquinas entrantes concentren
•EVITAR
8
•APLICAR Se debe mantener
•EVITAR
2
9
Se deben localizar los
•APLICAR
10
Se debe evitar la variación
•APLICAR
•EVITAR
11
Se debe cuidar la
•APLICAR interacción de los elementos no
•EVITAR
12
•APLICAR
•EVITAR
IX
En este seminario se han estudiado una serie de
conceptos sobre el comportamiento de las estructuras y la edificación en
función de la configuración sismorresistente. De este estudio se han
podido determinar las siguientes conclusiones que deben preservarse
como ideas relevantes sobre el tema aquí estudiado:
a) Una configuración sismorresistente es la que por medio del diseño de
la forma y el ordenamiento de los elementos resistentes logra generar la
Estabilidad necesaria para que un cuerpo construido no colapse cuando
es sometido a esfuerzos sísmicos. Además en forma fundamental evita
que se desarrollen comportamientos torsionales y movimientos
diferenciales que esfuercen adicionalmente la estructura.
b) Todas las recomendaciones señaladas apuntan a crear diseños de
configuración regulares, sencillos y uniformes. Se debe tener presente
que una configuración sismorresistente efectiva se basara en variables
fundamentales que se basan en el ordenamiento físico, el ordenamiento
formal y ordenamiento geométrico tanto de la estructura como del cuerpo
edificado. Cada una de estas variables deberá estar manifestada en el
diseño de la forma resistente y en la distribución adecuada de los
elementos estructurales que la componen acorde a los conceptos aquí
expuestos.
a) Se ha observado que las formas complejas, la carencia de simetría, la
distribución irregular de los elementos resistentes (tanto en planta como
en elevación) y la falta de continuidad de dichos elementos son los
problemas más comunes en edificaciones que no poseen una
Configuración estructural que tenga un carácter Sismorresistente
efectivo. Se ha demostrado que estas carencias son aspectos de riesgo
importantes capaces de generar grandes daños en la estructura y el
conjunto edificado y por consiguiente suponen un costo elevadísimo para
la integridad física y la vida de sus ocupantes.
c) Para entender y trabajar con los mecanismos de la Configuración
Sismorresistente en inevitable conocer y aprender conceptos teóricos
generales sobre las aristas que engloban el problema del Diseño
Sismorresistente, esto quiere decir que es necesario conocer sobre
sismicidad, fuerzas aplicadas y el comportamiento de las estructuras.
Recién con esta base teórica clara se puede profundizar en el tema de la
Configuración.
CONCLUCIONES
64
BIBLIOGRÁFICOS
1.- CHRISTOPHER ARNOLD / ROBERT REITHERMAN. “Manual 8.- ROBERTO MORALES MORALES. Paper “Configuración
de Configuración y Diseño Sísmico de Edificios” Volúmenes Estructural Sismorresistente” Universidad Nacional de
1 y 2. Editorial Limusa. México. 1991. Ingeniería. Perú.
2.- ENRRIQUE BAZÁN / ROBERTO MELI. “Diseño 9.- VICTORIO SONZOGNI. “Apuntes del Curso Análisis
Sismorresistente de Edificios”. Editorial Limusa. México. 2002. Estructural II: Proyecto de Edificios en Altura”. Universidad
Tecnológica Nacional. Argentina.
3.- LUIS M. BOZO / ALEX H. BARBAT. “Diseño
Sismorresistente de Edificios: Técnicas Convencionales y 10.- NORMA CHILENA OFICIAL “NCh433.Of96: Diseño Sísmico
Avanzadas”. Editorial Reverté. España. 2000. de Edificios”. INN. Chile. 1996.
4.- JORGE O. MEDINA MARQUEZ. “Elementos de Arquitectura 11.- ASOC. COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA. “Manual
en el Diseño de Edificaciones Sismorresistentes”. Universidad de Construcción, Evaluación y Rehavilitación
de los Andes. Venezuela. 2005. Sismorresistente de Viviendas de Mampostería”. Colombia.
5.- RAFAEL RIDDELL C. / PEDRO HIDALGO O. “Fundamentos 12- ASOC. COLOMBIANA DE INGENIERÍA SÍSMICA. “Manual de
de Ingeniería Estructural para Estudiantes de Arquitectura”. Construcción Sismorresistente de Viviendas en Bahareque
Universidad Católica de Chile. Chile. 2000. Encementado”. Colombia.
6.- SUSANA COMOGLIO / JOSÉ MÉNDEZ MUÑOZ / ARTURO 13.- SONIA ÁLVAREZ RUBIO, “El Efecto Local sobre el
TERÁN NAVARRO. Paper “El método Experimental En el Movimiento Sísmico del Suelo: Fenomenología y Resultados
estudio de la Configuración Sismorresistente”. Universidad Recientes” E.U.I.T.Industrial, Univ. Politécnica de Madrid. España.
Nacional de Tucumán. Argentina. 2004.
14.- EN INTERNET: “