Arquitectura sismorresistenteArquitectura sismorresistenteIntroducción

Diseño de Estructuras IICátedra: Ing. J.Mario Domínguez Teixeira

Reseña Histórica El primer sismoscopio fue construido por los chinos en el 139 d.C.

Recién en el siglo XX se logra un conocimiento más aproximado del origen de los sismos.

Nace la sismología, que se ocupa del origen de los sismos, sus efectos en las grandes estructuras geológicas y evolución del proceso.

De la sismología se desprende la Ingeniería Antisísmica, que estudia los efectos de los sismos sobre las construcciones y el modo de proyectarlasde los sismos sobre las construcciones y el modo de proyectarlas.

Después del terremoto de San Francisco en 1906, nace el criterio de asimilar la acción sísmica a los efectos de f er as hori ontalesacción sísmica a los efectos de fuerzas horizontales.

Se hizo evidente que las fuerzas debían ser proporcionales al peso de la construcción, ya que interviene la inercia. Esto fue fundamento de muchas

normas anteriores a 1923.

El terremoto de Tokio de 1923, demostró que el método de asimilación a efectos puramente estáticos no era suficientemente aproximado.

A partir de entonces la atención se centró en evitar la resonancia entre el cuerpo vibrante -el edificio- y el movimiento del suelo.

El movimiento sísmico no es lo suficientemente sostenido ni periódico puro, como para que se produzca un efecto de resonancia.p q p

Actualmente se considera el fenómeno sísmico como un problema de transmisión de energía (proveniente de movimientos alternativos no periódicos)transmisión de energía (proveniente de movimientos alternativos no periódicos)

del suelo al edificio y su disipación en éste.

E l l i d 1957 l d ilid d En el reglamento mexicano de 1957 aparecen conceptos como la ductilidad estructural y el grado de daño admisible, adoptados en las normas vigentes en la

Argentina.

N id d d l l tNecesidad de los reglamentos S id l di á i l difi i Se considera la dinámica estructural en edificios o estructuras

representativos del modo de construir en la zona.

Puede definirse un coeficiente sísmico variable, para proporcionar un sistema de fuerzas horizontales estáticas equivalente a la acción del sismo.q

Las construcciones bajasLas construcciones bajas A partir de 1950, cambian los enfoques de la arquitectura y aparecen p , q q y p

necesidades de economía de espacios y costos.

Si bien los muros medianeros pueden ser portantes, las fachadas y las divisiones interiores no lo son.

Si las construcciones bajas no tienen diseño apropiado o sus estructuras son inadecuadas, sufren severos daños y pérdidas sociales y económicas.son inadecuadas, sufren severos daños y pérdidas sociales y económicas.

La consideración de los efectos sísmicos, se refiere más a la ,materialización de un mecanismo estructural completo y al buen diseño

constructivo que al dimensionamiento en sí.

El diseño y sus responsablesEl diseño y sus responsables Los edificios no se “calculan” antisísmicos sino que se los proyecta El Los edificios no se calculan antisísmicos, sino que se los proyecta. El

proyecto es uno solo, aunque numerosos aspectos estén involucrados.

Sin embargo, los especialistas reducen su actuación al cálculo de una estructura o instalación.

De este modo, la obra no será antisísmica, aunque el cálculo si lo sea.

Lograda una base teórica aceptable para describir el comportamiento de las construcciones; para mejorar la calidad sismorresistente de loslas construcciones; para mejorar la calidad sismorresistente de los

edificios, se deberá lograr una eficaz y oportuna participación de los especialistas desde las primeras etapas.

Efecto del sismo en las construcciones

El conocimiento de las causas de los terremotos no es

imprescindible para estudiar su p pefecto sobre las construcciones,

pero permite establecer la zonificación sísmica.

El territorio de la República Argentina se divide en cincoArgentina se divide en cinco zonas indicadas en el mapa:

ZONA 4 Sismicidad muy elevadaZONA 4 - Sismicidad muy elevadaZONA 3 - Sismicidad elevadaZONA 2 - Sismicidad mediaZONA 1 - Sismicidad moderadaZONA 0 - Sismicidad muy elevada

Algunas nociones de sismologíaAlgunas nociones de sismología

Al enfrentarse dos placas en las zonas de subducción originan Al enfrentarse dos placas en las zonas de subducción, originan deformaciones, pliegues y roturas de la corteza. Cuando sucede esto, la

energía acumulada es liberada bruscamente.

Estos procesos son muy lentos y, dado que los datos de instrumentales son muy recientes, no es prudente establecer zonas “no sísmicas”.muy recientes, no es prudente establecer zonas no sísmicas .

Existen otras causas de movimientos sísmicos: erupciones volcánicas, derrumbe de cavernas, explosiones subterráneas, etc. Aún el tránsito y las

máquinas provocan vibraciones similares.

Los que provocan los mayores efectos son los sismos tectónicos.

El t i t tó i i d l i “ t t ” i lEl termino tectónico proviene del griego “constructor” , y en consecuencia, las fuerzas tectónicas son aquellas que construyen las formaciones montañosas,

generando movimientos en fallas, elevando o descendiendo largas porciones de continentes.

Tiene su origen en el concepto “ tectónica de las placas”, que constituye uno de los descubrimientos científicos del siglo XX, analizando este mecanismo se delimitaron g ,siete grandes placas que se mueven una respecto a las otras, generando los distintos

continentes.

Precisamente en las zonas donde las placas se separan, chocan o se rozan se originan acumulaciones de tensiones que ocasionan losrozan se originan acumulaciones de tensiones que ocasionan los

terremotos.

Para la Ingeniería Antisísmica interesa la intensidad sísmica, máxima probable durante la vida útil de las construcciones.

La ruptura de la corteza se inicia en el hipocentro o foco, a cierta profundidad bajo la superficie.

d dPuede extenderse por cientos o miles de kilómetros bajo la

fi isuperficie por una línea de falla.

La proyección vertical del foco en la superficie es el epicentro y el lugar donde se registra la p y p p y g gmayor intensidad.

Cuanto menos profundo sea el foco y más próximo el epicentro, más severos serán los efectos del sismo.e ectos de s s o.

Los suelos compactos son los más seguros. Los suelos incoherentes y los rellenos recientes, los más peligrosos, especialmente si están saturados.

Medición de los terremotos

Se utilizan distintas escalas, de la cuales las más importantes son dos, la escala Mercalli y la escala Richter.

La escala Mercalli corresponde a la intensidad sísmica y nos da una medida de losLa escala Mercalli corresponde a la intensidad sísmica y nos da una medida de los efectos ocasionados a las personas, construcciones y topografía del lugar, pudiendo definirse como la destructividad potencial de un sismo dado.Tiene su origen en una época que no se contaban con instrumentos desarrollados.Consta de 12 grados que resumimos a continuación.

Acción sobre las construcciones

La energía liberada se propaga por la corteza en forma de vibraciones que provocan desplazamientos del terreno Los movimientos son erráticos yprovocan desplazamientos del terreno. Los movimientos son erráticos y

puede producirse en cualquier dirección.

Las construcciones sufrirán aceleraciones y desplazamientos, produciéndose deformaciones y esfuerzos en los distintos elementos. La

it d d d á d l í ibid f ió l d l ti dmagnitud dependerá de la energía recibida función, a la vez, del tipo de terreno y de las características de la construcción.

La estructura representada en 1 tiene mayor ductilidad aunque menor resistencia que la representada en 2. El área encerrada mide la energía de

rotura. La estructura 1 tiene más probabilidad de supervivencia.

d d l d ll d l i l d De todos modos el desarrollo del comportamiento estructural puede importar deformaciones que alteren por completo el mecanismo

estructural.

Se deberá limitar las deformaciones a valores compatibles con el uso de la construcción y la supervivencia de los elementos secundariosconstrucción y la supervivencia de los elementos secundarios.

Tipos de daños

Colapso total de la construcción por falta de estructura resistente para las acciones sísmicassísmicas.

Colapso o daños por interferencias de elementos secundarios, no estructurales, con el funcionamiento de las estructura principal.

Colapso parcial de elementos por insuficiente resistencia de partes más vulnerables Colapso parcial de elementos por insuficiente resistencia de partes más vulnerables, aunque la construcción en conjunto soporta adecuadamente los esfuerzos.

Daños provocados por cedimiento o desplazamientos de fundaciones.

D ñ l t t t l d id d f i d l t t Daños en elementos no estructurales producidos por deformaciones de la estructura.

Daños producidos por defectos constructivos que originan comportamientos pocoDaños producidos por defectos constructivos que originan comportamientos poco dúctiles de la estructura o su falla prematura.