curso de analisis sismico

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introduccion al analisis sismico

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  • 1. OBJETIVOS ESTRUCTURAS 5ADVERTENCIA La presente pgina, en elaboracin, se instala para facilitar a los alumnos el estudio de la materia Estructuras 5. Se inicia con la presentacin de la materia y apuntes de las dos primeras bolillas. Sucesivamente se completar con las bolillas siguientes, con programas de ejercitacin, ejercitacin, material grfico, etc.IMPORTANTE PARA LOS ALUMNOS DEL CURSO 2002 Para el ao 2002 se har un uso intensivo de las facilidades que brinda Internet. Cada alumno deber obtener un correo electrnico (e-mail), por medio del cual se comunicar con la ctedra. Remitiendo por este medio los trabajos prcticos. Tambin se entregaran por este medio los temas, que sern colocados en la pgina de la materia para que cada alumno pueda bajarlos, teniendo la posibilidad de realizar consultas fuera de los horarios de la materia. Se incorpora esta herramienta como complemento del dictado habitual de la materia.ESTRUCTURAS 5 La asignatura Estructuras 5 se dicta como materia optativa en el quinto ao de la carrera de Arquitecto de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Mendoza. Las estructuras son parte de toda obra edilicia, por ello en la Facultad de Arquitectura y Urbanismo se pone especial relieve en el aprendizaje de lo conceptual y lo operativo de las estructuras. Estructuras 5 completa el ciclo de asignaturas sobre estructuras que el futuro arquitecto debe aprobar para alcanzar su ttulo. En Estructuras 5 el alumno profundiza sus conocimientos sobre sismos y estructuras resistentes a terremotos. Incorpora conceptos sobre rigidez estructural, comportamiento dinmico de un edificio ante un sismo, conceptos de anlisis modal, interaccin suelo - estructura, disipadores de energa y aislamiento de fundaciones. Se complementa con un captulo dedicado a Cimentaciones, atendiendo a que el material fundamental de toda estructura es el terreno, un correcto diseo de la fundacin permite alcanzar una estructura con buen desempeo ante la accin de los sismos.

2. Otro tema fundamental para el profesional dedicado al diseo de obras edilicias es la materializacin del proyecto, por ello se da importancia a los detalles constructivos, dedicando un captulo a este tema. Asimismo la aprobacin del curso exige un trabajo investigacin sobre detalles para estructuras en zonas con actividad ssmica.OBJETIVOS La materia Estructuras 5 introduce al futuro arquitecto en conocimientos avanzados de diseo y clculo de estructuras de edificios en zonas ssmicas. Se brindan al estudiante conocimientos sobre sismologa, evaluacin del riesgo ssmico, cuantificacin de la importancia de los sismos; con el objetivo de capacitarlo para evaluar el tipo de diseo ms conveniente segn el edificio y el lugar de asentamiento. Especficamente en el diseo se analizan las caractersticas ms importantes en el comportamiento de una estructura sometida a un sismo, con la finalidad de que el futuro profesional cuente con los conocimientos necesarios para obtener diseos seguros y funcionales. Se estudian con especial inters las cimentaciones de edificios en reas ssmicas pues la interaccin suelo-estructura es fundamental para el comportamiento de la estructura durante un terremoto. En el presente curso se introduce el tema de Aislamiento ssmico y estructuras con disipadores de energa, tcnicas avanzadas, que sistemas estructurales que estn en rpida expansin. El conocimiento de stas tcnicas permitir al egresado estar en condiciones competir con profesionales y estudios de profesionales de otros lugares. En el ltimo tema se estudian los detalles constructivos de las estructuras sismorresistentes, conocimiento indispensable para que el futuro profesional en la materializacin de su proyecto. 3. PROGRAMA ESTRUCTURAS 5PROGRAMA DE LA ASIGNATURA a) Sismologa: Definicin del sismo. Origen de los sismos. Clasificacin. Deteccin y medicin de los sismos. Magnitud. Intensidad. Escala Mercalli Modificada. Conceptos sobre Tectnica de Placas. Fallas geolgicas. Instrumental de medicin: sismgrafos, sismoscopios, acelerometros. Descripcin de un sismograma. Ondas Ssmicas. Zonificacin ssmica nacional y provincial. Avances de la investigacin en sismologa. Consultas a especialista e investigadores del medio. b) Diseo Sismorresistente: Elementos y caractersticas que definen la estructura antissmica de un edificio. Configuracin del edificio. Escala. Simetra. Altura. Tamao horizontal. Distribucin y concentracin de masas. Densidad de estructura en planta. Rigidez. Piso flexible. Esquinas. Resistencia Perimetral. Redundancia. Centro de Masas. Centro de Rigideces. Torsin. Periodo propio de oscilacin. Ductilidad. Amortiguamiento. Sistemas resistentes. c) Determinacin de las Cargas Ssmicas: Pesos y cargas a considerar para la determinacin de las solicitaciones por sismo. Clasificacin de los edificios segn el destino y el tipo estructural. Vinculacin en planta de los distintos elementos resistentes. Ductilidad de la estructura. Influencia del terreno en la importancia de las cargas por sismo. Mtodos para calcular el Periodo Propio. Coeficiente Ssmico. Corte ssmico en la base. Distribucin del corte ssmico en altura. Vuelco. Torsin en planta. Mtodo esttico, mtodo esttico valorado. Conceptos sobre anlisis modal. d) Distribucin de los Cortes Ssmicos: conceptos de los mtodos y anlisis usados para distribuir las fuerzas generadas por el sismo en una estructura. Enumeracin de los mtodos y descripcin conceptual. Elementos sismorresistentes, prticos, tabiques y triangulaciones. Descripcin y funcionamiento. Materiales usados en las estructuras antissmicas. Especificaciones constructivas. Dimensiones y armaduras mnimas exigidas por las normas. Juntas y linderos. Especificaciones para fundaciones. e) Cimentaciones de Estructuras Sismorresistentes: Cargas que debe trasmitir la cimentacin al terreno. Efectos de las acciones dinmicas del sismo. Momento de Vuelco. Incremento ssmico. Interaccin Suelo-Estructura. Clasificacin de las fundaciones. Zapata aislada. Zapata medianera. Zapata corrida. Viga de fundacin. Platea de fundacin. Pozo de friccin o Pilarote. Pilotes, de friccin y de punta. Prevenciones en suelos potencialmente licuables. 4. f) Tcnicas avanzadas de Diseo Sismorresistente: Estructuras con aislamiento ssmico, Antecedente y realizaciones. Tipos de aisladores. Estructuras con disipadores de energa. Concepto de disipacin de energa. Tipos de disipadores. Por Plastificacin de metales, por Friccin, por extrusin de metales, disipadores viscolelsticos. g) Daos producidos por los sismos: estudio y anlisis de daos producidos por sismos locales y en otras locaciones. Evaluacin de las causas que provocaron la falla o el colapso de estructuras, y medidas necesarias para prevenirlos. h) Detalles constructivos en estructuras sismorresistentes: detalles constructivos de juntas, nudos, anclajes, tensores, etc. Especificaciones y exigencias de las normas sismorresistentes. Reglas del buen arte de la construccin. 5. SISMOLOGIA ESTRUCTURAS 5 1) Sismologa es la ciencia que estudia los aspectos relacionados con la recurrencia de temblores de tierra, terremotos o sismos. 2) Concepto de sismo: los sismos son perturbaciones sbitas en el interior de la tierra que dan origen a vibraciones o movimientos del suelo; la causa principal y responsable de la mayora de los sismos (grandes y pequeos) es la ruptura y fractura de las rocas en las capas mas externas de la corteza terrestre. 3)Concepto de sismo II: En el interior de la tierra ocurre un fractura sbita cuando la energa acumulada excede la resistencia de las rocas. Al ocurrir la ruptura, se propagan ( en el interior de la tierra ) una serie de ondas ssmicas que al llegar a la superficie sentimos como un temblor. Generalmente, los sismos ocurren en zonas de debilidad de la corteza terrestre que se conocen como fallas geolgicas. 4) Ondas Ssmicas: En el caso de la tierra existen cuatro tipos de ondas ssmicas fundamentales, de la cuales dos son internas, es decir vibraciones que se propagan en el interior de la tierra (como slido elstico): ondas longitudinales o de compresin y ondas de corte o cizallamiento, y otras dos son externas: ondas de Love y de Rayleigh. Las ondas de compresin, llamadas P en la terminologa sismolgica, comprimen y dilatan el medio donde se propagan en la direccin de avance del frente de ondas. Las ondas de sonido, por ejemplo, son ondas de compresin que se propagan en el aire. El segundo tipo de ondas que se propagan en slidos son las ondas de corte, llamadas ondas S. En este caso la deformacin que sufre el slido es en direccin perpendicular a la trayectoria del frente de ondas. La propagacin de estas ondas produce un esfuerzo cortante en el medio de donde se origina el nombre de ondas de corte o cizalla. 5 ) Velocidad de las ondas: las ondas se generan por la presencia de superficies de discontinuidad ya que un medio elstico infinito no podran generarse. En general su existencia se explica considerando que la vibracin del medio en lugares en los que existen menores tracciones, y esto sucede por la presencia del vaco o de un medio de menor rigidez, tiende a compensar la energa generando este tipo de vibraciones. La velocidad de propagacin de las ondas en el interior de la tierra vara, dependiendo de la densidad y de las propiedades elsticas de las rocas. En rocas tpicas de la corteza terrestre las ondas P alcanzan los 15 km/seg, por ejemplo, en rocas gneas la velocidad de las ondas P es del orden de 6 km/seg, mientras que en rocas poco consolidadas es de aproximadamente 2 km/seg o menor. Las ondas S viajan a una velocidad menor que las ondas p; la relacin aproximada entre ambas es: Vp = 3 x Vs. Como las ondas P viajan ms rpido que 6. las ondas S, son registradas antes por los sismgrafos, por ello en sismologa a las ondas de compresin se les llama ondas primarias (P) y a las ondas de corte, que son registradas mas tarde, ondas secundarias (S).Mecanismo de Subduccin 6) Teora de la Tectnica de Placas: En trmino