DISEÑO DE ESTRUCTURAS SISMO RESISTENTES

Las fuerzas de sismos que actúan sobre una estructura consisten en fuerzas inerciales de masa originadas en sus fundaciones por movimientos telúricos.

El diseño sismo resistente se basa en el análisis de las fuerzas de inercia de traslación cuyo efecto es más notable que las fuerzas verticales o rotatorias.

Las estructuras se diseña para que no sufran daños en sismo leves, pocos daños reparables en sismos de mediana magnitud y si bien puede que se deterioren durante un fuerte terremotos permanezcan en pie salvaguardando la vida de los ocupantes; es posible diseñar estructuras que no sufran daños algunos durante el sismo pero su costo es exageradamente elevado.

Existen atenuaciones de la resonancia que amortiguan las vibraciones, son llamados factores de amortiguamiento que neutralizan en partes las oscilaciones producidas por la resonancia.

En algunos casos se debe dotar la estructura de amortiguadores mecánicos adicional de tipo viscoso o de fricción.

La magnitud de la fuerza del sismo son resultados de una respuesta dinámica de la estructura a la excitación del suelo. Para poder estimar las cargas de sismo en una estructura se usan dos criterios admitidos en la mayoría de las normas antisísmicas:

Aproximación estática Análisis dinámico

Estructura sismo resistente:

El comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando se observan las siguientes condiciones:

Simetría, tanto en la distribución de masas como en las rigideces.

Peso mínimo, especialmente en los pisos altos.

Selección y uso adecuado de los materiales de construcción.

Resistencia adecuada.

Continuidad en la estructura, tanto en planta como en elevación.

Ductilidad.

Deformación limitada.

Inclusión de líneas sucesivas de resistencia.

Consideración de las condiciones locales.

Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.

Aplicaciones y principio del diseño sismo resistente

Con el diseño sismo resistentese puede:

Evitar pérdidas de vidas

Asegurar la continuidad de los servicios básicos

Minimizar los daños a la propiedad.

Se reconoce que dar protección completa frente a todos los sismos no es técnica ni económicamente factible para la mayoría de las estructuras. En concordancia con tal se establecen los siguientes principios para el diseño:

a. La estructura no debería colapsar, ni causar daños graves a las personas debido a movimientos sísmicos severos que puedan ocurrir en el sitio.

b. La estructura debería soportar movimientos sísmicos moderados, que puedan ocurrir en el sitio durante su vida de servicio, experimentando posibles daños dentro de límites aceptables.

Solicitaciones Sísmicas y Análisis

En concordancia con los principios de diseño sismo resistentemencionado anteriormente, se acepta que las edificaciones tendrán incursiones inelásticas frente a solicitaciones sísmicas severas. Por tanto las solicitaciones sísmicas de diseño se consideran como una fracción de la solicitación sísmica máxima elástica.

El análisis podrá desarrollarse usando las solicitaciones sísmicas reducidas con un modelo de comportamiento elástico para la estructura.

Modelos para Análisis de Edificios

El modelo para el análisis deberá considerar una distribución espacial de masas y rigidez que sean adecuadas para calcular los aspectos más significativos del comportamiento dinámico de la estructura.

Para edificios en los que se pueda razonablemente suponer que lossistemas de piso funcionan

Como diafragmas rígidos, se podrá usar un modelo con masas concentradas y tres grados de libertad por diafragma, asociados a dos componentes ortogonales de traslación horizontal y una rotación. En tal caso, las deformaciones de los elementos deberán compatibilizarse mediante la condición de diafragma rígido y la distribución en planta de las fuerzas horizontales deberá hacerse en función a las rigideces de los elementos resistentes.

Deberá verificarse que los diafragmas tengan la rigidez y resistencia suficientes para asegurar la distribución mencionada, en caso contrario, deberá tomarse en cuenta su flexibilidad para la distribución de las fuerzas sísmicas.

Para los pisos que no constituyan diafragmas rígidos, los elementos resistentes serán diseñados para las fuerzas horizontales que directamente les corresponde.

Solicitaciones Sísmicas Verticales

Estas solicitaciones se considerarán en el diseño de elementosverticales, en elementos post o pre tensados y en los voladizos o salientes de un edificio.

El diseño sismo resistentede estructuras posee un nivel de complejidad superior al que caracteriza el diseño para cargas estáticas de gravedad, debido a los factores que se deben tener en cuenta en él. Entre estos se encuentran los siguientes:

a) La naturaleza azarosa de las características del sismo.

b) La incertidumbre sobre la respuesta de la estructura, por la heterogeneidad de la

calidad de los materiales, la interacción con los elementos no estructurales, la

variación de las cargas de servicio, las variaciones presentadas en la construcción,

etc.

c) Los mecanismos de falla y disipación de energía que impliquen el menor riesgo

para la vida humana y sus propiedades.

d) El costo social asociado a la falla de edificios, especialmente en el caso en que

sean esenciales para la atención de un desastre, como el caso de los hospitales.

De acuerdo con esto, el diseño sismo resistente debe tratar de atender de la mejor manera posible todos estos aspectos. Normalmente, los códigos de diseño enmarcan algunos de estos problemas por medio de fórmulas cuantitativas sobre seguridad global o local. A menudo el seguimiento irreflexivo de las normas, en el diseño habitual de estructuras, hace que el contenido de fondo de tales simplificaciones sea frecuentemente desconocido u olvidado. Sin embargo, en el diseño de cualquier edificio y en especial en el de aquellos que deban permanecer en el mejor estado posible después de un sismo, se deben tener presentes las implicaciones de cada decisión importante, de acuerdo con los principios y avances de la ingeniería sísmica, y bajo la óptica de la presencia de la construcción en un medio social.

Coeficiente sísmico C

Se define como el coeficiente entre la fuerza cortante horizontal de diseño que actúa en el nivel de base, conocida como corte basal y el peso sísmico total w por encima del mismo. Se debe cumplir:

Dónde:

Vo: es la fuerza de corte basal

Ao: es el coeficiente de aceleración correspondiente a cada zona dado en la tabla de valores de aceleración horizontal.

α : factor de importancia según su uso dado en la tabla.

Peso sísmico de la Edificación W

El peso sísmico total (w), se calculará adicionando a la carga permanente o muerta a un porcentaje de la carga viva o sobrecarga que se determinará de la siguiente manera:

Recipientes de líquidos: 100% de la carga de servicios, con el recipiente lleno.

Almacén y depósitos en general, donde la carga móvil tenga el carácter de

permanente, tales como bibliotecas o archivos: 100% de la carga de servicio.

Estacionamientos públicos: 50% de la carga de servicio, considerando el

estacionamiento lleno. En estacionamientos privados: 25% de la carga variable de

servicio, considerando el estacionamiento lleno.

Edificios donde puede contenerse un público de más de 200 personas tales como

educacionales, comerciales, cines e industriales: 50% la carga de servicio.

Entrepiso de las edificaciones como viviendas: 25% la carga variable de servicio.

Techos y terrazas no accesibles: 0% de la carga variable. En terrazas accesibles

se dota entre 25% y 50% según sea el caso de los dos anteriores.

Las escaleras y vías de escape respetaran las exigencias según el caso de

edificaciones donde haya más de 200 personas.

Los pesos de las maquinarias en general los equipos de masa considerables

adheridos a los entrepisos o a la estructura resistentedeben incluirse en siempre en el

análisis como carga muerta adicional en condiciones de operación.

En la ubicación del centro de masa de un determinado piso, se deben tomar en

consideración la distribución de los pesos propios, de las cargas permanentesy variables

significativas como lo exige la norma.

Para obtener el valor de corte basal, el coeficiente sísmico C de la ecuación anterior

se despeja de la siguiente relación:

C= µ * Ad

Detallada en el Método estático equivalente.

Métodos de análisis:

Cada estructura debe ser analizadatomando en consideración los efectos

translacionales y torsionales por alguno de los métodosmencionados a continuación los

cuales han sido clasificados por orden creciente de refinamiento estos son:

Análisis estáticos.

Análisis dinámico plano.

Análisis dinámico espacial.

Análisis dinámico espacial con diafragma flexible

Otros métodos alterativos.

Desplazamientos Laterales

Los desplazamientos laterales se calcularán multiplicando por 0,75R los resultados obtenidos del análisis lineal y elástico con las solicitaciones sísmicas reducidas. Para el cálculo de los desplazamientos laterales no se considerarán los valores mínimos de C/R indicados en el Artículo 17 (17.3) ni el cortante mínimo en la base especificado en el Artículo 18 (18.2 d).

IMPORTACIA DEL DISEÑO SISMO RESISTENTE

Es importante tomar en cuenta los criterios de análisis y diseño de edificaciones situadas en zonas donde pueden ocurrir movimientos sísmicos ya que un sismo puede producir efectos como deslizamiento de taludes, activación de fallas existentes, ubicadas debajo de la estructura o licuefacciones de suelos como consecuencia de las vibraciones. La omisión de las mismas puede comprometer vidas y maximizar daños en las edificaciones; el sistema resistente a sismo debe concebirse de forma que la falla prematura de uno de sus miembros no comprometa la estabilidad global de la estructura.

Zonificación sísmica:

En el siguiente mapa de Venezuela que se muestra con división en ocho zonas de diferentes riesgos telúricos de gradual magnitud, desde zonas 0 donde no se requiere tomar consideraciones sísmicas hasta zona 7 de máximo riesgo, para regiones adyacentes a embalses de m as de 80 m de altura se exigen estudios especiales.

Cada zona se le asigna un máximo valor de aceleración asociado a un prefijo de probabilidad de excedencia de los movimientos telúricos. Por ejemplo para un periodo medio de retorno de 475 años la probabilidad de excedencia para una vida útil de la edificación en 50 años, es del 10%.

El riesgo sísmico para cada diseño permite establecer el espectro de diseño. Para ello debe tener información de la sismicidad y geología de la región, de la actividad de las fallas y cualquier otro dato de la historia sísmica pasada o reciente.

La accion sismica se caracteriza mediante espectros de respuesta que toman en cuenta las formas espectrales tipificadas , el factor de amortiguamiento y la ductilidad de la estructura. Asimismo, la. accion sismica puede tambien caracterizarse a travez de aceleroramas u otra forma de definir las componentes ortogonales del movimiento que sea congruente con el respectivo espectro de respuesta.

El coeficiente de aceleracion horizonta Ao corresponde a cada una de las diferentes zonas se indica en la siguiente tabla. Evalua la acelecion pico efectiva del suelo, expresada según la funcion de la aceleracion de la gravedad g. estos valores se basan en datos geologicos anteriores y se ajustan a cada zona con el fin de proveer criterios de diseño consistente con las condiciones locales del suelo.

El valor de Ao se utiliza conjuntamente con el tipo de perfil del suelo para determinar el valor del coeficiente sismico C a usar en el diseño de los edificios. Los valores de Ao permiten hallar la forma espectral tipificada para cada perfil geotecnico, según la figura de forma espectral tipificada elastica S1 a S4. (C.7.1 de la Norma COVENIN 1756 - 1998). El coeficiente de aceleracion vertical se adopta 0,7 Ao.

Licuacion o licuefaccion de suelos no cohesivos

Es el fenomeno por el cual los suelos no cohesivos sueltos o las arcillas sensibles saturadas pueden sufrir una subita perdida de su resistencia en una gran porción de la masa, por causa de una vibración, un impacto o un elevado esfuerzo cortante localizado y adquieren un cireto grado de movilidad por desplazamiento de particulas.

Cuanto se produce una licuefaccion en los suelos los daños son desvastadores en las construcciones ubicadas en el lugar. Cuando este efecto se produce en un estrato subterraneo la presion ejercida por el agua de los poros del suelo licuado emerge a la superficie como burbujas dando la impresión de que el suelo hirviera.

Por lo tanto cuando se verifique la presencia de suelos licuables sobre los que se va a fundar se requieren estudios especiales paa tomar las precauciones necesarias de moso de solucionar el problema, aplicando algun proceso de mejoramiento de suelos.

Clasificacion de edificaciones según el uso

Según uso de las construcciones se toma en cuenta su importancia y el riesgo sismico asociado de acuerdo al numero de personas expuestas, perdidas economicas directas o indirectas y el eventual impacto ambiental. La norma establece los siguientes grupos:

GRUPO A:

Hospitales tipo II a IV edificos gubernamentales, monumentos, templos de especial valor, museos, bibliotecas, estaciones de bomberos, de policias, cuarteles, centrales electricas y telecomunicaciones, plantas de bombeos, torres de control, centros educacionales con mas de 200 personas.

GRUPO B1:

Edificaciones de uso publico o privado con capacidad de mas de 3.000 personas o areas techadas de mas de 20.000m2, centros de salud, centros educacionales con menos de 200 personas.

GRUPO B2:

Edificaciones de uso público o privado de baja ocupación, viviendas, edificios de apartamentos, oficinas, hoteles, bancos, restaurants, cines, teatros, almacenes y depósitos.

GRUPO C:

Construcciones no clasificadas en los grupos anteriores y cuyo colapso no cause daños a las construcciones de los 3 grupos anteriores.

Clasificacion del nivel de diseño

La norma la clasifica en tres gruposde acuerdo al uso y la zona sismica donde se ubica la dificacion:

Nivel de Diseño 1: es aplicable en las construcciones del grupo B2 en zonas sismicas 1 y 2.

Nivel de Diseño 2: requiere la aplicación de algunas especificaciones COVENIN para el diseño y construccion en zona sismica, con el fin de conferir una cierta ductilidad a los sistemas estructurales evitando fallas prematuras en ciertos elementos portantes de sistema.

Nivel de Diseño 3: requiere de la estricta aplicación de la totalidad de las especificaciones COVENIN para su diseño y construccion en zonas sismicas la siguiente tabla de niveles de diseño indica los casos donde se debe respetar este nivel de diseño para reducir la posibilidad de falla fragil.

Esta tabla se complementa con la tabla referida a las areas y/o componentes en los cuales debe exederse el cumplimiento de los requerimientos de diseño nd3.

En esa tabla se detallan los tipos de irregularidades a tomar en cuenta en el diseño asi como las areas a las cuales dee extenderse en cumplimiento de nd3.

Clasificacion según el tipo de estructura

Existen 5 categorias diferentes de sistemas estructurales para resistir las fuerzas laterales. Según dos direcciones ortogonales de analisis se pueden clasificar en los siguientes tipos:

Tipo I

Los pórticos rígidos. Son estructuras capaces de resistir la totalidad de las acciones sísmicas mediante deformaciones debida a la flexión como principal solicitación de sus vigas y columnas.

Los pórticos rígidos deben poseer suficiente ductilidad potencia para soportar las cargas gravitacionales y las cargas laterales. Deben ser hiperestáticos que permita evidenciar una excelente respuesta inelástica. También de permitir desplazamientos laterales aceptables mientras su capacidad portante de carga gravitacional permanece intacta.

Tipo II

Sistemas duales. Son la combinación de las estructuras tipo I y III teniendo ambas el mismo nivel de diseño. Este tipo de estructura debe resistir la totalidad de las fuerzas sísmicas mediante acción conjunta, mientras los pórticos solo estarán en capacidad de resistir al menos el 25% de esas fuerzas.

Tipo III

Estructuras donde la totalidad de las cargas sísmicas son resistidas mediante muros estructurales de concreto armado (pantallas) o pórticos diagonalizados. Estos sistemas pueden ser mixtos de acero – concreto. En todos los casos deben soportar asimismo las cargas gravitacionales tributarias.

Dentro de este tipo de grupo se incluyen las estructuras de tipo II cuyos pórticos no son capaces de resistir el 25% de las fuerzas sísmicas totales. Se distinguen como tipo III los sistemas formados por muros de concreto armado acoplados con dinteles dúctiles. Así como los pórticos de acero con diagonales excéntricas acopladas con eslabones dúctiles.

Tipo IV

Estructuras con comportamientos de péndulos invertidos, sustentadas por una sola columna o una sola fila de ellas, por ejemplo los andenes; estos sistemas tienen un valor bajo la capacidad de respuesta inelástica. Por ser isostáticos, por lo tanto la falla de las columnas bajo cargas sísmicas marca asimismo el fin de la capacidad resistente o cargas gravitacionales.

Todos los tipos de estructuras con excepción del tipo IV deben poseer diafragmas con la rigidez y resistencia necesaria para distribuir eficazmente las acciones sísmicas

entre los diferentes componentes del sistema resistente a sismos. En las zonas sísmicas de 3 a 7 (ambas incluidas) no se permiten usar los entrepisos sin vigas ni los pisos donde todas las vigas sean planas (embutidas dentro de las losas, conocidas como vigas cinta).

En el caso en que en alguna dirección se use más de un sistema estructural se utilizara en esa dirección el menor valor de R de los obtenidos en la siguiente tabla de factores de reducción de respuesta R. pero si en la combinación vertical de dos sistemas, uno de los componentes soportan un peso gravitacional igual o menor al 10% del peso total de la edificación, no es necesario satisfacer este requisito.

Factor de reducción de respuesta R

Es el valor por el cual se dividen las ordenadas del espectro de respuesta para obtener el espectro de diseño y se obtiene de la tabla de factores de reducción de respuesta R, para estructuras de concreto, de acero o mixtas.

R resulta de una medida de la capacidad de un sistema estructural de absorber energía y soportar ciclos de deformaciones inelásticas sin colapsar. El valor de R se incrementa con el aumento de energía potencial así como también cuando aumenta el grado de hiperestesiad.

Si bien resulta antieconómico diseñar una estructura para que permanezca en rango elástico durante un fuerte movimiento sísmico, su capacidad de absorber energía

en rango no lineal ofrece la ventaja de permitir un daño estructural limitado sin afectar la capacidad de resistir las cargas verticales actuantes, lo cual es la característica más importante de las estructuras dúctiles.

En el diseño de estructuras en zona sismica, el factor de reduccion R permite:

Determinar el valor de la ordenada de espectro de diseño Ad Halla el valor del periodo característico T+ de variación de respuesta dúctil de tabla

de valores T+. Acotar el valor del coeficiente de estabilidad máx. ( ecuación a) en relación al

efecto PΔ. Cuantificar los desplazamientos laterales totales Δi (ecuación b) y la separación

de linderos (ecuación c)

a)

b)

Dónde:

R: es el factor de reducción de respuesta.

Δei: es el desplazamiento lateral del nivel i, calculado para las fuerzas de diseño, en rango elástico, incluyendo efectos translacionales, PΔ y de torsión en planta.

c)

Dónde:

Δen: es el máximo desplazamiento lateral elástico del último nivel en la dirección considerada, pero no menor de 3,5cm en los primero 6m más el 4°/oo de la altura que exceda esta última.

Espectro de diseño:

Es el estado de solicitación producido en los miembros de una estructura por las cargas gravitacionales, es causado por cargas estáticas independientes del tiempo. Por el contrario las cargas de sismo se producen en las estructuras debido a vibraciones variables del suelo, que dan lugar a una respuesta del sistema dependiente del tiempo.

Esta respuesta depende de la magnitud, duración y demás características de la excitación del suelo así como de las propiedades dinámicas de la estructura y de los depósitos del suelo donde se apoya, según el periodo fundamental del sistema, la vibración del terreno se amplifica en la estructura en una mayor o menor magnitud.

METODO ESTATICO EQUIVALENTE

Análisis Estático

El análisisestático es el más usado y permite analizar los edificios regulares de hasta 20 pisos o 60 m de altura, con suficiente aproximación cuando el modo fundamental de vibración es primero. En estos casos la distribución de las fuerzas de un sismo es como la indicada en la siguiente Fig. Con fuerza tope Ft adicional, que representa los modos superiores de vibración.

El análisisestático se basa en determinar el corte basal lo cual permite calcular las fuerzas cortantes en cada nivel considerado y poder resolver el sistema según los métodos convencionales para las estructuras hiperestáticas.

Este método representa las solicitaciones sísmicas mediante un conjunto de fuerzas horizontales actuando en cada nivel de la edificación.

Sin embargo cuando los elementos resistentes a las cargas laterales de sismos son muy irregulares o la distribución de la masa es aleatoria en la altura del edificio como por ejemplo en estructuras con diseños arquitectónicos con huecos u entradas asimétricas se debe analizar la estructura por los criterios dinámicos.

Método estático equivalente

a) Fuerza cortante basal

La fuerza cortante basal Vo en cada direccion de analisis, se determinara de acuerdo con la expresion:

Vo = µ * Ad * W = C * W ≥ α * Ao * W/R

Donde:

Ad: Ordenada del espectro de diseño definida en los criterios de analisis, para el periodo T fundamental de la estructura.

W: Peso sismico total del edificio por encima del nivel de base, dado en el coeficiente sismico c y peso de los edificios W.

µ: el mayor de los valores de las siguietes ecuaciones:

Siendo:

N: el número de pisos.

T: el periodo fundamental de las estructuras expresado en seg.

T*: el periodo del suelo, en Seg. Dado en la siguiente tabla I

TABLA I

FORMA ESPECTRAL β

To (Seg.)

T* (Seg.)

S1 2.4 0.1 0.4

S22.6 0.2 0.8

S32.8 0.3 1.2

S43.0 0.4 1.6

VALORES DE T+

CASO T* (Seg.)

R ≤ 5 0.1 (R – 1)

R ≥ 5 0.4

Se debe cumplir: To ≤ T+ ≤ T*

b) Período Fundamental

En cada dirección de análisis se estimara el periodo fundamental del edificio puede calcularse con la conocida ecuación de Raleigh:

Dónde:

Wi es el peso sísmico del nivel i.

Δei , Δen son los desplazamientos laterales en los niveles i y n, en rango elástico.

Fi , Fn son las fuerzas sísmicas equivalentes, en los niveles i y n.

Ft es la fuerza de tope adicional, en el último nivel

g = 9.81 m/seg2 es la aceleración de la gravedad.

N es el número de pisos.

Sin embargo los desplazamientos laterales de la estructura no se conocen hasta que esta ha sido analizada, por la cual la ecuación de Raleigh no puede ser usada inicialmente. Por ello para comenzar el análisis se permite aplicar como alternativa, la siguiente expresión para el cálculo de Ta. El periodo fundamental T podrá tomarse iguala a Ta en una primera etapa.

Para edificación Tipo I:

Ta = Ct · hn

Dónde:

Ct: 0,07 para edificios de concreto armado o mixtos de acero – concreto.

Ct: 0,08 para edificios de acero.

hn es la altura de la edificación medida desde el último nivel hasta el primer nivel donde los desplazamientos estén restringidos total o parcialmente.

Para edificaciones tipo II, III y IV

Ta = 0.05 hn

Con los valores de Ta se puede llevar a cabo el análisis de la estructura, y calcular los desplazamientos de Δi.

En una segunda etapa, se aplica la ecuación de Rayleigh para reanalizar el sistema. Sin embargo; el valor de T obtenido por Rayleigh no podrá exceder de 1.4 Ta.

c) Distribución de las fuerzas Fi en los diferentes niveles:

La fuerza tope Ft se calcula:

Vo es el corte basal, El valor de Ft debe acotarse entre los siguientes límites:

En estructuras regulares, Ft toma en cuenta en el análisis la influencia de los modos superiores de vibración, conocido como Ft, se obtienen de los valores de Fi:

Dónde:

Wj: el peso sísmico de nivel j.

hj la altura medida desde la base hasta el nivel j de la edificaciones.

Las fuerzas Fi y Ft se aplican en los centros de masa del respectivo nivel, y producen solo efectos de traslación en el sistema.

La fuerza Fi calculada con la ecuación anterior corresponde al primer modo de vibración, suponiendo una distribución lineal de aceleraciones y despreciando los modos superiores. La distribución triangular resultante solo se acepta en estructuras regulares con uniformidad de masa y rigidez.

Una vez obtenidas las fuerzas del piso Ft y Fi se calculas los corrimientos laterales del sistemas y el efectos PΔ, designado por derivas del desplazamiento relativo de un nivel con respecto al nivel inferior, el efecto PΔ de la licuefacción de suelos no cohesivos pueden conducir a incrementos en la magnitud de esas derivas estimadas en los centros de masa de cada nivel. La verificación de estas derivas debe realizarse en cada plano resistente vertical formado por pórticos o muros estructurales (pantallas).

La COVENIN 1756 – 1998 NORMA SISMICA, aconseja calcular las derivas y luego el efecto PΔ, el cual puede interpretar el valor de las derivas, esto se traduce en

fuerzas cortantes equivalentes que luego se aplican en el método de la torsión estática equivalentes.

Fuerza Cortante en la Base

La fuerza cortante total en la base de la estructura, correspondiente a la direcciónconsiderada, se determinará por la siguiente expresión:

Debiendo considerarse para C/R el siguiente valor mínimo:

Distribución de la Fuerza Sísmica en Altura

Si el período fundamental T, es mayor que 0,7 s, una parte de la fuerza cortante V, denominada Fa, deberá aplicarse como fuerza concentrada en la parte superior de la estructura. Esta fuerza Fa se determinará mediante la expresión:

Donde el período T en la expresión anterior será el mismo que el usado para la determinación de la fuerza cortante en la base. El resto de la fuerza cortante, es decir (V - Fa) se distribuirá entre los distintos niveles, incluyendo el último, de acuerdo a la Siguiente expresión:

Efectos de Torsión

Se supondrá que la fuerza en cada nivel (Fi) actúa en el centro de masas del nivel respectivo y debe considerarse además el efecto de excentricidades accidentales como se indica a continuación. Para cada dirección de análisis, la excentricidad accidental en cada nivel (ei), se considerará como 0,05 veces la dimensión del edificio en la dirección perpendicular a la de la acción de las fuerzas.

En cada nivel además de la fuerza actuante, se aplicará el momento accidental denominado Mti que se calcula como:

Se puede suponer que las condiciones más desfavorables se obtienen considerando las excentricidades accidentales con el mismo signo en todos los niveles. Se considerarán únicamente los incrementos de las fuerzas horizontales no así las disminuciones.

INTRODUCCIÓN

En el presente trabajo estudiamos el diseño convencional de estructuras

sismo resistentes, se fundamenta en los conceptos de ductilidad y redundancia

estructural, que permite reducir de forma significativa las fuerzas inducidas por

sismos severos, teniendo también cuenta la capacidad de disipación de energía

en los elementos de las estructuras y sus nudos.

La ductibilidad de una estructura global se alcanza por la plastificación

local de estos elementos, en particular en los extremos de barras, donde es más

fácil y eficiente proporcionar los detalles que aseguran la ductibilidad.

Un diseño sismo resistente racional, garantiza que para una determinada

demanda de ductibilidad estructural global, no se sobrepase la capacidad de

ductibilidad de material seccional y de los elementos.

CONCLUSIÓN

 

 La estructura de un edificio ubicado en un área sísmica difiere solo que

en su análisis considera la acción de las cargas que genera el sismo. Por ello

es necesario erradicar el concepto erróneo que un edificio es sostenido por una

estructura destinada a resistir las cargas gravitatorias a la que se le agrega otra

destinada a resistir las cargas sísmicas. La estructura de un edificio, o de

cualquier otra obra civil, sometida a la acción de un sismo sufre deformaciones, se

haya previsto la estructura para resistir un sismo o no. Los movimientos del

terreno provocan  arrastran al edificio, que se mueve como un péndulo invertido.

Los movimientos del edificio son complejos, dependen del tamaño, las cargas o

pesos en cada piso, características del terreno de fundación, geometría del

edificio, materiales estructurales y no estructurales usados, etc.  Por estos motivos

el diseño de una estructura sismo resistente debe arrancar desde el instante en

que nace el proyecto, acompañando la evolución del proyecto, integrarse en el

edificio como los nervios y tendones de un organismo vivo. Desde una mega

estructura hasta una vivienda barrial se cuenta con elementos estructurales, que

necesarios para la estabilidad a cargas gravitatorias, pueden ser usados para

asegurar la capacidad resistente a cargas sísmicas. Toda construcción tiene

elementos verticales y horizontales, lineales o planos, que pueden ser integrados

en la estructura y que serán capaces de absorber cargas sísmicas.

CONTENIDO

Introducción

Diseño de estructuras sismo resistentes.

Estructura sismo resistente

Aplicaciones y principios del diseño sismo resistente

Solicitaciones sísmicas y análisis

Modelos para análisis de edificios

Solicitaciones sísmicas verticales

Coeficiente sísmico C

Peso sísmico de la edificación W

Métodos de análisis

Desplazamientos laterales

Importancia del diseño sismo resistente

Zonificación sísmica

Licuación p licuefacción de suelos no cohesivos

Clasificación de edificaciones según su uso

Clasificación del nivel de diseño

Clasificación según el tipo de estructura

Factor de reducción de respuesta R

Espectro de diseño

Método estático equivalente

Análisis estático

Método estático equivalente procedimiento

Fuerza cortante en la base

Distribución de la fuerza sísmica en altura

Efecto torsión

Conclusión

Bibliografía

BIBLIOGRAFÍA

FRATELLI, María Graciela. Estructuras Sismo – Resistentes. Caracas, Venezuela

2001. 181 p.

Norma Venezolana COVENIN 1956–1: 2001. EDIFICACIONES SISMO

RESISTENTES.