CRITERIOS DE ELEMENTOS SISMO RESISTENTES

INDICE

CRITERIOS DE ELEMENTOS SISMO RESISTENTES        2

SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA        2

RESISTENCIA Y DUCTILIDAD ACERO        3

HIPERASTICIDAD Y MONOLITISMO        4

UNIFORMIDAD Y CONTINUIDAD DE LA ESTRUCRTURA        5

RIGIEZ LATERAL        11

EXISTENCIA DE LAS LOSAS QUE PERMITEN CONSIDERAR A LA ESTRUCTURA COMO UNA UNIDAD        12

ACCION ELEMENTOS NO ESTRUCTURALES        13

CRITERIOS DE ELEMENTOS SISMO RESISTENTES

SIMPLICIDAD Y SIMETRÍA

Los sismos han demostrado que las estructuras más simples tienen más oportunidad de soportarlos, ello debido a que es más fácil entender el comportamiento sfsmico de una estructura simple que el de una compleja.

El término simetría denota una propiedad geométrica de la configuración del edificio. Un edificio es simétrico respecto a dos ejes en planta si su geometría es idéntica en cualquiera de los ejes que se estén considerando. Simetría estructural significa que el centro de masa y el centro de rigidez están en el mismo punto. La asimetrra tiende a producir excentricidad entre el centro de masa y el centro de rigidez, lo que causará una torsión diffcil de pronosticar y concentraciones de esfuerzo muy dañinas.

Las normas técnicas complementarias para diseño por sismo (1 987), proponen como uno de las requisitos para que la estructura pueda considerarse regular, que en ningún entrepiso la excentricidad torsional calculada estáticamente, exceda del 10% de la dimensión en planta de ese entrepiso medida paralelamente a la excentricidad mencionada.

Por otro lado, debe buscarse que la resistencia en cada uno de los entrepisos y en ambas direcciones, este normalmente distribuida, ya que ello facilitará la trasmisión de las fuerzas a los elementos resistentes.

Los bloques en "H" aunque simétricos, no deben usarse, sobre todo si las alas son largas, ya que implican problemas en la predicción de su comportamiento.

Las normas técnicas complementarias para diseño por sismo (1 987), proponen que las estructuras qué no cumplan con las condiciones ue regularidad, que ahf se especifican, se diseñen con fuerzas 25% mayores que aquellas que si las cumplan.

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Figura 1. Plantas simétricas

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Figura 2. Plantas asimétricas

RESISTENCIA Y DUCTILIDAD ACERO 

En la ingeniería civil se acostumbra diseñar estructuras tanto metálicas como de concreto reforzado para que se comporten de una manera dúctil antes de que un incremento excesivo en las cargas les provoquen la falla. Este comportamiento dúctil da como señal inequívoca de peligro, deflexiones y deformaciones visibles a simple vista, de tal manera que el usuario puede desalojar la estructura antes de que se presente el colapso total. Lo anterior no significa que un acero de alta resistencia pueda ser malo, sino que el diseñador debe considerar cuidadosamente que influencia tendrá  la  baja  ductilidad  en  el  comportamiento  de  la  estructura  una  vez  que  se  exceda  la capacidad de carga de diseño.

El fenómeno de ductilidad en los metales es bastante complejo, al parecer esto se logra cuando la intensidad de la carga provoca que algunos átomos de la estructura atómica (lattice) se deslicen con respecto a otros. El fenómeno de ductilidad se relaciona estrechamente con la dislocación de los átomos de la estructura atómica del material, en el acero, como ya se ha mencionado, se tiene una estructura bcc, ésta estructura no es la más compacta, por eso en su estado  puro  presenta  una  gran  cantidad  de  grados  de  libertad  para  alojar  fenómenos  de dislocación  muy  variados,  la  Figura  11.6  muestra  esquemáticamente  y  de  manera  muy simplificada una secuencia de dislocación por cortante.

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 Figura 11.6. Fenómeno de Dislocación Cristalográfica.

Existen otros metales que presentan una estructura atómica más compacta que el acero, como el magnesio, el zinc, el cadmio, el cobalto y el titanio, que poseen una estructura hexagonal fuertemente compacta (close packed hexagonal structure, hcp). Estos metales presentan menos grados de libertad para aceptar dislocaciones,  esto se refleja en su gran estabilidad y resistencia, de hecho son metales que combinados con el acero le dan a éste una gran capacidad de carga, aunque a costa de una menor ductilidad.

Las edificaciones sismo resistentes como es mencionado en su nombre son construcciones basados en una estructura que puede ser capaz de soportar las fuerzas transmitidas por los sismos. “Una construcción es sismo resistente, cuando en su diseño además de considerar las cargas verticales, se han considerado las fuerzas horizontales y los efectos torsionales”.

Sin embargo existen diferentes tipos de materiales que sirven y se utilizan en la elaboración de las estructuras, como lo son el acero y el concreto armado, los cuales son los más adecuados para lograr sismo resistencia. “El acero de uso estructural es un material de fabricación industrializada, lo cual asegura un adecuado control de calidad. Este material se caracteriza por una elevada resistencia, rigidez y ductilidad (esto es capacidad de soportar deformaciones sin disminuir su capacidad resistente), por cual su uso es muy recomendable para construcciones sismo resistentes.”

De esta forma actualmente, las construcciones están optando por materiales como el acero estructural para minimizar el riesgo cuando ocurra un sismo, y evitar que las pérdidas tanto materiales como humanas sean menores.

1 TIPOS ESTRUCTURALES USUALES PARA CONSTRUCCIONES DE ACERO

 Las estructuras de acero han evolucionado a lo largo de más de un siglo como resultado de la experiencia obtenida por la industria de la construcción y de numerosas investigaciones destinadas a optimizar su uso. Este avance ha permitido desarrollar distintos tipos de estructuras sismorresistentes, los que presentan variaciones no solo en su comportamiento estructural, sino también diferencias constructivas, funcionales y económicas. Esto le permite al ingeniero estructural seleccionar la solución más adecuada para casos particulares.

HIPERASTICIDAD Y MONOLITISMO

Como concepto general de diseño sismo-resistente, debe indicarse la conveniencia de que las estructuras tengan una disposición hiperestática; ello logra una mayor capacidad resistente. En el diseño de estructuras donde el sistema de resistencia sísmica no sea hiperestático, en necesario tener en cuenta el efecto adverso que implicaría la falla de uno de los elementos o conexiones en la estabilidad de la estructura.

HIPERASTICIDAD

En estática, una estructura es hiperestática o estáticamente indeterminada cuando está en equilibrio pero las ecuaciones de la estática resultan insuficientes para determinar todas las fuerzas internas o las reacciones. [Una estructura en equilibrio estable que no es hiperestática es isoestática]. Existen diversas formas de hiperestaticidad:

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