28/03/2012

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ESTRUCTURACION Y PREDIMENSIONAMIENTODE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

Ing. Ovidio Serrano Zelada

Filosofía y Principios del Diseño Sismo Resistente (E.030)

La filosofía del diseño sismo resistente consiste en:. Evitar pérdidas de vidas.

l d d d l bá. Asegurar la continuidad de los servicios básicos.. Minimizar los daños a la propiedad.

Se reconoce que dar protección completa frente a todos los sismosno es técnica ni económicamente factible para la mayoría de lasestructuras. En concordancia con tal filosofía se establecen en estaNorma los siguientes principios para el diseño:. La estructura no debería colapsar, ni causar graves daños a laspersonas debido a movimientos sísmicos que puedan ocurrir en el

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personas debido a movimientos sísmicos que puedan ocurrir en elsitio.

. 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.

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Fallas más comunes debidas a los sismos

. Daños en tabiquería de ladrillo, vidrios, cornisas y parapetos, debido a tenerse estructuras muy flexibles con poca rigidez lateral.d f h l d d b d l. Edificios que han colapsado debido a tener elementos con poca

capacidad resistente en una dirección, como vigas chatas y columnas con poco peralte en la llamada dirección secundaria.

. Columnas colapsadas al tenerse edificios aporticados con vigas mucho más fuertes que las columnas.

. Edificios con asimetría en planta, producida por elementos estructurales dispuestos asimétricamente.

. Columnas falladas por efecto de tabiques de ladrillo con ventanas altas que forman las llamadas columnas cortas

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altas que forman las llamadas columnas cortas.. Edificios con aberturas muy importantes en las losas de los pisos yque ocasiona un comportamiento no unitario de la estructura.

. Edificios con formas rectangulares muy alargadas, donde la hipótesis de diafragma rígido para las losas pierde validez y donde los efectos de torsión accidental son importantes.

. Edificios con formas en L donde la asimetría en planta ocasiona esfuerzos importantes debidos al giro o torsión.

. Edificios con reducciones en planta importantes y asimétricas, conelementos estructurales que no continúan en pisos superiores elementos estructurales que no continúan en pisos superiores ocasionando discontinuidades y cambios bruscos de rigidez.

. Edificios con muros o placas que se eliminan en el primer piso, concentrando demandas de ductilidad excesivas para las columnas del primer piso.

. Vigas muy cortas ubicadas entre dos muros o placas, formando unsistema estructural denominado de muros acoplados donde se generan fallas por cortante en las vigas, que por su pequeña longitud suelen ser muy rígidas.

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g y g. Edificios con tanques de agua superiores apoyados tendiendo columnas muy débiles en relación a la viga que las une y que forma parte del tanque propiamente dicho.

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Configuración Estructural Sismo Resistente

El comportamiento sísmico de las edificaciones mejora cuando seobservan 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

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. Inclusión de líneas sucesivas de resistencia.

. Consideración de las condiciones locales.

. Buena práctica constructiva e inspección estructural rigurosa.

Configuración Estructural Sismo Resistente

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Configuración Estructural Sismo Resistente

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Configuración Estructural Sismo Resistente

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Configuración Estructural Sismo Resistente

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Configuración Estructural Sismo Resistente

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Predimensionamiento de Elementos Estructurales

Losas Armadas en una Dirección

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Vigas que soportan losas armadas en una dirección

(ml) Muro Pesoa =

)(m Losa Pesoa 2=

25cmb20B

b

0.50h a 0.30hb

≥

=

≈

Lnh =

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αh =

Ln = Luz LibreB = Ancho Tributariob = Ancho de la vigah = Altura de la viga

Para vigas secundarias, h=Ln/14

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Vigas que soportan losas armadas en dos direcciones

A0.50h a 0.30hb ≈

25cmb20A

b

≥

=

βLn

hB

LnhA

=

=αA = Dimensión menor de la losa

B = Dimensión mayor de la losab = Ancho de la vigah = Altura de la viga

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h = Altura de la viga

Columnas

Según ensayos experimentales en Japón:

S /3 ll á l l d b d l. Si n>1/3, Falla Frágil por aplastamiento debido a cargas axialesexcesivas.

. Si n<1/3, Falla Dúctil.

Las columnas se predimensionan con: Donde:

D = Dimensión de la sección en la dirección del sismo.b = La otra dimensión de la columna

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b = La otra dimensión de la columna.P = Carga total que soporta la columna.n = Valor que depende del tipo de columna (ver tabla).f’c= Resistencia a la compresión del concreto.

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