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7/24/2019 11, 12) Concreto Armado Semana 11, 12 (26-10, 02-11) Diseo Sismorresistente Revnasa
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Los sismos ylas
Regulacionessismorresistentes elmtodo
CONCRETO ARMADOSEMANA 11, 12 (26-10, 02-11)
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HAGIA SOFIA
TORRE LATINOAMERICANA
ESCUELA INFES A PARTIR DE1997
EDIFICIOMIXTO ENPISCO
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CONTENIDO
ENFOQUE DE DISEO SISMORRESISTENTE.
LAS FUERZAS DE INERCIA GENERADAS POR LOS SISMOS EN LASESTRUCTURAS
APLICACIN DE LA NORMA SISMORRESISTENTE NTE-030 PARALA EVALUACION DE LOS CORTANTES SISMICOS
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APRENDIENDO A RECONOCER LOS ELEMENTOSQUE SOPORTAN SISMO
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VIGA (.30 X .50)
5.50 5.75 5.80 6.00.
30
6.
51
.30
VIGA (.30 X .50) VIGA (.30 X .50) VIGA (.30 X .50)
VIGA (.30 X .50) VIGA (.30 X .50) VIGA (.30 X .50) VIGA (.30 X .50)
VIGA
(.30X
.50)
VIGA
(.30X
.50)
VIGA
(.30X
.50)
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Cmo es en la otra direccin?
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A
1 3
B
.40
6.
00
.40
6.00
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La evolucin de las construcciones conla aparicin del CONCRETO ARMADOTal como manifiesta el Ing. AntonioBlanco, en los aos 1920, 1930, 1940, la
estructura de las edificaciones estabanhechas en base a muros.
En los aos 1950, 1960, aparece laModernidad de la Arquitectura con elempleo de los prticos de concreto. Se
recurre a las plantas libres y a lostabiques
En la dcada del 70, se inicia el cambio en las estructuras de edificios deconcreto armado con la aparicin de las normas tcnicas peruanas. Hoy enda los conceptos que se manejan para las estructuras sismo resistentes son:
No podemos hacer slo prticos flexibles, porque los desplazamientoslaterales durante un sismo son importantes. El cambio es introducir muros atravs de placas de concreto, para mejorar la rigidez lateral o porticos enedificios de pocos pisos; pero utilizando columnas peraltadas en las dosdirecciones.La rigidez lateral hace que ante el efecto de los sismos, los edificios tengan
menos desplazamientos y por ende menos daos.
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Un nuevo estilo arquitectnicode Le Corbusier en 1929(oeste de Europa, zona nossmica)
Prticos de concreto armado,con: columnas esbeltas,espacios muy grandes,
voladizos, asimetra, plantaslibres, envidriados continuos(muros cortina), fachadaslibres con pocos elementos
no estructurales.
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Preocupacinmundial!
Por
Responsabilidaddel Arquitecto
en laConfiguracin
tamao, forma(material) con la
ubicacin ytamao de loselementos
estructurales y no
Estructurales.
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En pleno sismo
Movimientos delsuelo
Los sismos son movimientos vibratoriosque se producen repentinamente en unazona de la superficie terrestre por efectode fracturas bruscas en el lecho rocoso.
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Bordeconvergenteasociado aZona de
Subduccin
BordeDivergente
BordeConvergenteasociado a
zona decolisin
BordeTransformacin
Tectnicos Volcnicos Colapso
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SISMICIDAD
EN EL
MUNDO
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El Per est localizado en una
zona de alto riesgo ssmico,donde la mayor actividadssmica (90%) se desarrolla enel Cinturn Circum-Pacfico. Losterremotos son de magnitudelevada y mas frecuentes.
El 10% de actividad ssmica enel Per, es producida por fallasgeolgicas activas, distribuidasen la cordillera de los Andes.
Son menores en frecuencia ymagnitud.
Huancayo, est en zona desismicidad media y est la falla
de Huaytapallana.
SISMICIDAD EN EL
PERU
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Estructuras con y sin Diafragma
ConDiafragma
Sin diafragma
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EJEMPLO DE UNA ESTRUCTURA CON DIAFRAGMA
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RIESGO SSMICO DE LOSEDIFICIOS
Mag. Ing. Natividad Snchez Arvalo
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EL RIESGO SSMICO,grado de destructividad que puedeproducirse en los edificios ubicados en zona ssmica.
Terremoto Ancash 1970: Arriba: Calle y viviendas tpicas antes y despus del terremoto - Huaraz
El peligro ssmico relacionada a lazona ssmica donde se ubica unaedificacin y a las condiciones localesdel suelo(Caracteristicas y topografa
del suelo).
La vulnerabilidad ssmica dependede la caractersticas de la edificacin:principalmente la configuracin. Ysobre la base de un edificio bienconfigurado, intervienen: material,diseo estructural, calidad de laconstruccin.
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1)-ZonaSsmica2)-condiciones
locales delsuelo
En conclusin:Riesgo: Peligro y Vulnerabilidad
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El peligro ssmico y las condiciones locales del suelo
Mapa de intensidades ssmicas probables en La Molinay otras zonas de Lima. (
Isosistas del sismo de 1845 para dar
una idea de la variacin deintensidades del terremoto 1985
Zonificacin de suelo mexicano
y sectores afectados.
Mapa de distribucin de daos enadobe en HuarazTerremoto, Ancash1970
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Mxico 1985 Nazca 1996
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Niigata 1964
Ancash 1970
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LICUEFACCION
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PISCO 15-08-2007
EL HUMEDAL DE TAMBODE MORACHINCHA
BAJA
Ningn tipo de estructura debi
construirse en la zona licuada deTambo de Mora, por lo que sepropone la creacin de un museo desitio, para que la humanidad enterano repita este error.
Ing. ngel San Bartolom
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SISTEMAS ESTRUCTURALES BASICOS EN LAS ESTRUCTURAS CONDIAFRAGMA SEGUN SUS ELEMENTOS RESISTENTES VERTICALES
PORTICOS
MUROS PORTANTES MIXTOS O DUALES
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SISTEMAS ESTRUCTURALES BSICOS PARA LOS ELEMENTOS RESISTENTESEN EL PLANO VERTICAL EN ZONAS SSMICAS
PRTICOS
NO
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FALLAS CONFIGURATIVAS DE LOS
SISTEMAS ESTRUCTURALES1. Fallas que pueden ocasionar lastabiqueras en las estructuras
aporticadas muy flexibles.
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a.1. Falla por Columna corta
Falla por columna corta (conestribos) 3/8" a 0.10 m
Falla por columna corta sin estribosC.E. Fermn del Castillo T
Muro
dealbaileraconfinada
7.90
Corte A-AATICO2001
NAZCA 1996
peraltes deficientes de las columnas en lossistemas aporticados
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COLUMNA CORTA
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SOLUCIONES
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a.2. PISO DBILO BLANDO
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MURO ASIMETRICOA. SAN BARTOLOME
COLUMNAS TORSIONADASA. SAN BARTOLOME
peraltes deficientes de las columnas en lossistemas aporticados
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Vulnerabilidad ssmica por distribuciones asimtricas en planta
MURO ASIMETRICOA. SAN BARTOLOME
COLUMNAS TORSIONADAS A.SAN BARTOLOME
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PARA EVITARPISO BLANDO
Para evitar torsin
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FALLAS CONFIGURACIN DE LOSSISTEMAS ESTRUCTURALES
2. Fallas que pueden ocasionar lasestructuras muy flexibles en la
tabiquera
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Cuando los peraltes de las columnas son deficientesdaan la tabiquera
MOQUEGUA 2001ANTONIO BLANCO
b) f d l i l l
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b) Efecto del sistema estructural en lostabiques de albailera
Volcamiento de muros con junta a ras con las columnas Pisco 2007.A. San Bartolom
TACNA 2001
ANTONIO BLANCO
MOQUEGUA 2001ANTONIO BLANCO
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Ubicaciones de centro de masa (CM) y centro de rigidez (CR). Izquierda: Plantas con distribucinsimtrica de elementos resistentes. Derecha: Plantas con distribucin asimtrica de pesos y de
rigideces de los sistemas resistentes.
Plantas simtricas Plantas asimtricas
Pesos excntricos
2. Vulnerabilidad ssmica pordistribuciones asimtricas en
planta
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Figura 10.2.2 (b) Colapso por torsin del edificio JC Penney, terremoto Anchorage1964. (Adaptacin: http://nisee.berkeley.edu y Arnold, 1987)
N
Calle
Calle
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Qu ocasiona la asimetra en planta?
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Qu ocasiona la asimetra en planta?
MURO ASIMETRICOA. SAN BARTOLOME
COLUMNAS TORSIONADAS A.SAN BARTOLOME
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DISPOSICIONSIMTRICA
DE LOSELEMENTOSVERTICALES
USAR MUROS FLOTANTES
SOLUCIONES
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Muy preferidas en los planteamientos arquitectnicos,permiten distribuciones agradables y funcionales, conbuena iluminacin y ventilacin
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Comportamiento ssmico de edificios con encuentro rgido en L (www.trainig.fema.gov y
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La escuela de secundaria de West Anchorage, era unaedificacin de dos pisos, conformada en L, y conestructura de prticos y muros de concreto armado.
N
Daos en la escuela desecundaria West Anchorage.Terremoto Alaska 1964
(www.fema.gov y Arnold,1987).
2
Plantatpica
Fracturacercana a launin de las
dos alas
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Ciudad deMxico.
Terremoto1985
Vulnerabilidad ssmica debida a choque entre edificios adyacentes
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Vulnerabilidad ssmica debida a choque entre edificios adyacentes
Otro tipo de dao observado en estosedificios se produjo por choque conedificios vecinos.
PISCO 2007M. ASTROZA
Vulnerabilidad ssmica otros daos observados en el sismo de
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Pisco 2007 (A. San Bartolom)
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Distribucin de masas en la biblioteca.
Identificar fallas por columna corta y
piso blando en diferentes terremotosocurridos en el Per y otros pases. Min 6casos.
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LA NTE-030
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Se inici en el ao 1964.
El primer proyecto de la Norma Peruana, se basen el cdigo de la Asociacin de Ingeniera
Estructural de California (SEAOC). El ao 1970 se public la primera Norma;
posteriormente, la segunda y tercera en los aos1977 y 1997 respectivamente.
Actualmente est vigente la Norma Tcnica deEdificacin E-030 , publicada en el ao 2003 yreactualizada en el nuevo Reglamento Nacionalde Edificaciones publicado en junio del 2006.
1. LAS NORMAS SISMORESISTENTES EN EL PERU
La filosofa de diseo sismorresistente de la NTE 030 consiste en:
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Evitar prdidas de vidas Asegurar la continuidad de los servicios bsicos y
minimizar los daos a la propiedad.
La filosofa de diseo sismorresistente de la NTE-030, consiste en:
Ante un sismo
severo, el edificiopodra sufrir daosestructurales y noestructurales, perosin llegar al colapso
Ante un sismo moderado,podra experimentar daosestructurales leves, peromantenindose operacional
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FACTOR DE ZONA (Z)
F. DE AMPLIFICACION DE SUELO (S)
F. DE AMPLIFICACION SISMICA (C)
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Sistemas estructuralesCoeficientes de
reduccin R
Concreto Armado
Prticos 8
Dual 7
Muros estructurales 6
Albailera Armada oConfinada
3
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Categora Descripcin U
A-Esenciales
Hospitales, centrales decomunicaciones, cuarteles
de bomberos y policas,subestaciones elctricas,
reservorios de agua,centros educativos y
edificios que pueden servirde refugio despus de un
desastre, edificaciones quepueden representar riesgo
adicional.
1.5
BImportant
es
Teatros, estadios, centroscomerciales, instituciones,
penales, museosbibliotecas, archivos
especiales, depsitos degranos y otros almacenes
importantes.
1.3
Ccomun
es
Viviendas, oficinas, hoteles,
restaurantes, depsitos einstalaciones industriales,
cuya falla no acarreepeligros de incendios, fugas
de contaminantes, etc.
1.0
Dmenor
es
Cercos menores a 1.50 m dealtura, depsitos
temporales. Viviendas
pequeas temporales ysimilares
(*)
Colapso del edificio de la estacin dePolicaArmenia 1999.
Colapso del primer piso del Liceo RaymundoMartnez debido a deficiencias constructivas.Terremoto deCariaco 1997, Venezuela
Hospital Olive View con 1 y 2 pisosblandos, terremoto de San FernandoCalifornia 1971
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ANALISIS ESTRUCTURAL
CALCULO DE V Y P
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CALCULO DE V Y PPara calcular V
Calculo del peso P de la edificacin , segn 16.3, NTE-030:
-Categoras A y B, P = Pm + 0.50 Pv-Categora C P= Pm + 0.25 Pv
Para calcular el peso de los elementos resistentes en el planovertical, se considera que sus alturas contributivas son la mitadde las alturas de los muros que concurren verticalmente en cadapiso techo. Tambin deben considerarse el peso de los
alfeizares, con la carga que transmite a cada piso.
Calcular V y distribuirlo por altura
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PERO:
CON FINES PRCTICOS, PARA PODER PERCIBIR EL
PROCESO DE CLCULO DE UN ANLISIS SSMICOCON EL MTODO APROXIMADO DEL PORTAL. CONMUY BUENA APROXIMACIN SE PUEDE ESTIMAR ELPESO DE UNA EDIFICACION DE LA SIGUIENTEMANERA:
PESO = P = 1 TON/M2 X AREA DE PLANTA X N PISOS
PROCEDIMIENTOS DE ANLISIS PARA CARGAS DE SISMO
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PROCEDIMIENTOS DE ANLISIS PARA CARGAS DE SISMO(Segn NTE-030, artculo 14)
Existen 2 mtodos:
1) Mtodo de anlisis dinmico2) Mtodo de anlisis esttico
La NTE-030, permite utilizar el mtodo esttico, con las limitaciones queestipula
Cabe resaltar que el artculo 18.2-d, estipula que cuando se usa el mtodode anlisis dinmico, debe verificarse en X, Y, lo siguiente:Estructuras regulares Vdinmico 0.80 VestticoEstructuras irregulares Vdinmico 0.90 Vesttico
MTODOS DE ANLISIS ESTTICOS
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MTODOS DE ANLISIS ESTTICOS
LOS MTODOS DE ESTE TIPO DE ANLISIS SE BASANGENERALMENTE EN LA DETERMINACIN DE LA FUERZALATERAL TOTAL (CORTANTE EN LA BASE), PARA DESPUSDISTRIBUIR ESTA CORTANTE EN FUERZAS CONCENTRADASEN LOS DIFERENTES PISOS.
UNA VEZ DETERMINADA LA FUERZA CORTANTE EN LABASE, DEBE DEFINIRSE CULES SON LAS FUERZASCORTANTES INDIVIDUALES APLICADAS EN CADA PISO, LASQUE SUMADAS DEBEN DAR EL CORTANTE TOTAL.
LA NTE-030 ACEPTA LA HIPOTESIS DE QUE LADISTRIBUCIN DE ACELERACIONES ai EN LOS DIFERENTESNIVELES DE LA ESTRUCTURA ES LINEAL. PARTIENDO DECERO EN LA BASE HASTA UN mximo am EN LA PUNTA.
Qu son las fuerzas estticas?
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Qu son las fuerzas estticas?
La palabra esttica significa que las fuerzas son
constantes en el tiempo. A diferencia del anlisis de lascargas dinmicas y sus efectos sobre las estructuras ,que son variables en el tiempo.
El empleo de los efectos estticos equivalentes,permite un anlisis y diseo mas simple que losprocedimientos de anlisis dinmico.
Para los efectos de sismo, la transformacin bsica
consiste en establecer una hipottica fuerza estticahorizontal que se aplica a la estructura para simular losefectos de los movimientos laterales.
MTODOS DE ANLISIS ESTTICOS
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MTODOS DE ANLISIS ESTTICOS
LOS MTODOS DE ESTE TIPO DE ANLISIS SE BASANGENERALMENTE EN LA DETERMINACIN DE LA FUERZA LATERAL
TOTAL (CORTANTE EN LA BASE), PARA DESPUS DISTRIBUIR ESTACORTANTE EN FUERZAS CONCENTRADAS EN LOS DIFERENTESPISOS.
UNA VEZ DETERMINADA LA FUERZA CORTANTE EN LA BASE, DEBE
DEFINIRSE CULES SON LAS FUERZAS CORTANTESAINDIVIDUALES APLICADAS EN CADA PISO, LAS QUE SUMADASDEBEN DAR EL CORTANTE TOTAL.
LA NTE-030 ACEPTA LA HIPOTESIS DE QUE LA DISTRIBUCIN DE
ACELERACIONES ai EN LOS DIFERENTES NIVELES DE LAESTRUCTURA ES LINEAL. PARTIENDO DE CERO EN LA BASE HASTAUN MAXIMO am EN LA PUNTA.
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La fuerza lateral en cada piso es:
Fi= mi x ai = Wi/g x ai (1) ; De acuerdo a la variacin lineal de laaceleracin :
ai = am x hi/H (2); Reemplazando 2 en 1; Fi = Wi/g x hi/H x am (3)
V = Fi = am/H ( Wihi/g ) (4); Despejando de ( 4)am = V x H g / Wihi ; reeeplazando en 3, se obtiene una expresinpara Fi en cada entrepiso:
Fi = Wi/g x hi/H x V x H g / Wihi = ( Wi x hi )/ (Wihi ) V
INTERPRETACIN DEL CONTROL DE
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INTERPRETACIN DEL CONTROL DEDESPLAZAMIENTOS DE LA NTE-030
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1 E i i d t di f id i id
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Estructura con diafragma rgido y con rigidez lateral en las dosdirecciones principales.
Longitud Ancho
Diafragma
Peralte
Viga (0.30 x 0.55m.)
Viga (0.25 x 0.55 m.)
Longitud = 23.65 m.
Ancho=7.40m.
Volado2.35 m. 3.90 m. 3.90m. 3.90 m. 3.90 m. 3.90 m. 3.90m.
Muro Portante deAlbailera
La NTE-070,considera queun diafragmade concretoarmado esrgido cuandola relacin desusdimensionesen planta,
longitud/ancho, es menor oigual a 4
1. Exigencia de contar con diafragmas rgidos y rigidezlateral
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Se debe buscar la simetra en la distribucin de la planta deledificio, en la distribucin de los pesos y las rigideces de losprticos y muros, para evitar torsin. La figura ilustra
casos de simetra, ideales, aceptables y no recomendables.
Plantas con distribuciones de rigideces simtricas yasimtricas. (Adaptacin de la plantas del edificio Penney
Anchorage, 1964)
Ideal Aceptable Norecomendable
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L = Longitud totalLa = Longitud del ala
Soluciones sismorresistentes a las formas H, L, T, +.
Si La > 0.2 L La solucines:
Si La 0.2 LNo hay
problema!!!!L
La
L
LLa
LaL
La
4. Evitar irregularidades en planta
La NTE-030recomiendaque las alasde estasformas seancomo mximoel 20% de ladimensin
total en cadauna de lasdirecciones.
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Se debe evitar irregularidades en los diafragmas. Lasdiscontinuidades generadas por aberturas mayores al50% del rea total de la planta, atentan contra lahiptesis de diafragma rgido
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USANDO SOLUCIONES ADECUADAS
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Edificio conpisos
inclinados ocon
desniveles
Edificio conmezanines.
Edificio deCentro
Educativo
(a) Algunos casos queoriginan efectos de
columnas cortas ante lossismos.
Algunas de lassoluciones paraestos casos esincrementar la
rigidez lateral en ladireccin propensaa columnas cortas.
3
1
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Se deben preferir estructuras con mayor
nmero de elementos estructurales. En estoscasos, si un miembro empieza a fallar, habrotros elementos que pueden evitar elcolapso de la estructura
1
8. Dotar de mayor cantidad de elementos resistentes
Kobe 1995Per- sur 2001
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Se debe considerar juntas de separacin ssmica entreedificios adyacentes . El objetivo es evitar choques entre
ellos, que pueden producir daos muy fuertes en ambos.
Junta
Junta
Espesor de junta
10 Juntas de separacin ssmica
SUGERENCIA:Espesor de juntaaprox. igual a 0.08de la altura delpunto ms alto de
posible contacto.
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Anlisis ssmico METODO DEL PORTAL
El mtodo del Portal sirve para encontrar los esfuerzos de MomentosFlectores y Cortantes en forma aproximada, ante efectos de cargaslaterales; sus resultados tienen mejor aproximacin cuando se tratade edificios de pocos pisos.
Los pasos seguidos con la aplicacin del Mtodo del Portal son:
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EJEMPLO DE DISTRIBUCIN DE
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LA FUERZA CORTANTE EN ALTURA
A
1 3
B
.40
6.
00
.40
6.00
PLANTA
ELEVACION
Datos:
Zona: Lima => Z=0.4Suelo: Bueno => S=1.0Uso: Comn => U=1.0Coeficiente Ssmico C= 2.5Factor de Reduccin R= 8
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P=1ton/m2 x rea x N de pisos
P=1ton/m2 x (6.80 x 6.80)m2 x 2 P= 92.48 ton
P/piso = P/2 = 46.24 ton
V=0.4 x1x2.5x1x92.48
8
V= 11.56 ton
V= Z*S*C*U*P
R
DISTRIBUCIN DE LA FUERZA CORTANTE
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EN ALTURA
Vtotal= 11.56 ton
NIVEL
HTOTAL(ALTURA
ALTECHO)
P (ton)PESO POR
PISO
P*H % V(%)PORCENTAJE DE LAFUERZA CORTANTE
(V)
2 5.50 46.24 254.32 64.71 % 3.74 ton
1 3.00 46.24 138.72 35.29 % 2.04 ton
TOTAL 393.04
Vportico= 11.56/2 =5.78 ton
Fi = ( Wi x hi )/ (Wihi ) V
A
1 3
B
.40
6.
00
.40
6.00
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P=1ton/m2 x rea x N de pisos
P=1ton/m2 x (6.80 x 6.80)m2 x 2 P= 92.48 ton
P/piso = P/2 = 46.24 ton
V=0.4 x1x2.5x1x92.48
8
V= 11.56 ton
V= Z*S*C*U*P
R
4. DISTRIBUCIN DE LA FUERZA CORTANTE
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EN ALTURA
Vtotal= 11.56 ton
NIVEL
HTOTAL(ALTURA
AL
TECHO)
P (ton)PESO POR
PISO
P*H % V(%)PORCENTAJE DE LAFUERZA CORTANTE
(V)
2 5.50 46.24 254.32 64.71 % 3.74 ton
1 3.00 46.24 138.72 35.29 % 2.04 ton
TOTAL 393.04
Vportico= 11.56/2 = 5.78 ton
Fi = ( Wi x hi )/ (Wihi ) V
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0.35x 2.5==0.875m
0.6x 3==1.8m
1.625m 1.2m
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3.74 ton
VC2 VC2
5.78 ton
VC1VC1
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1.87 1.87 ton
2.89
2.89ton
1.64 t-m
3.04 t-m
5.2 t-m
3.47 t-m
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108/114
1.64
3.04
3.04
3.47
5.2
5.11 5.11
3.04
1.64
3.04
3.47
5.2
3.04x2/6.4=0.95
0.95
5.11x2/6.4=1.6 0 1.60
3 04 3 04
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109/114
3.04
1.64
3.04
3.47
5.2
5.11 5.11
3.04
1.64
3.04
3.47
5.2
.+.
. = .
6.40
2.50
3.00
.+.
. = .
. .
. = .
. .
= .
1.87 tn
2.89 tn
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110/114
0.95 ton 0.95 ton
1.601.60
0.95 0.95
1.6+.95=2.55 2.55
La columnaest
traccionada
La columnaest
comprimida
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112/114
0.95 ton
1.60 ton
1.87 ton
2.89 ton
1.87ton
2.89
ton
6.4 m
2.5m
3m
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ANALISIS ESTRUCTURAL ENFOCADO ALDISEO
SE OBTIENE POR SEPARADO LS ANLISISPARA FUERZA SSMICA Y PARA CARGAS
VERTICALES PARA QUE EN EL PROCESO DEDISEO SE PUEDAN PROCESAR LAS 05
COMBINACIONES DE CARGA
APLICANDO EL MTODO DEL PORTAL PARA EL ANLISISSSMICO, SE OBTIENEN LOS MOMENTOS FLECTORES Y FUERZAS
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CORTANTES EN EL PRTICO.